复合乳酸菌添加剂对低温环境下意大利黑麦草青贮发酵品质的影响

doi:10.11686/cyxb2024226

草业学报 ›› 2025, Vol. 34 ›› Issue (5): 159-170.DOI: 10.11686/cyxb2024226

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复合乳酸菌添加剂对低温环境下意大利黑麦草青贮发酵品质的影响

王思然¹^,²(), 刘蓓一¹^,², 田吉鹏¹^,², 程云辉¹^,², 许能祥¹^,², 张文洁¹^,², 王欣¹^,², 丁成龙¹^,²()

^1.江苏省农业科学院畜牧研究所，江苏南京 210014
^2.农业农村部种养结合重点实验室，江苏南京 210014

收稿日期:2024-06-11 修回日期:2024-09-12 出版日期:2025-05-20 发布日期:2025-03-20
通讯作者: 丁成龙
作者简介:E-mail： dingcl@jaas.ac.cn
王思然（1992-），男，新疆哈密人，助理研究员，博士。E-mail： wangsiran@jaas.ac.cn
基金资助:
国家自然科学基金青年科学基金项目(32301500);江苏现代农业产业技术体系建设专项资金(JATS［2023］398);农业农村部种养结合重点实验室开放课题基金(202303);江苏省大型科学仪器开放共享自主研究课题资助

Improvement in the fermentation quality of Italian ryegrass silage by ensiling with combined lactic acid bacteria inoculants at low temperature

Si-ran WANG¹^,²(), Bei-yi LIU¹^,², Ji-peng TIAN¹^,², Yun-hui CHENG¹^,², Neng-xiang XU¹^,², Wen-jie ZHANG¹^,², Xin WANG¹^,², Cheng-long DING¹^,²()

^1.Institute of Animal Science，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014，China
^2.Key Laboratory for Crop and Animal Integrated Farming，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Nanjing 210014，China

Received:2024-06-11 Revised:2024-09-12 Online:2025-05-20 Published:2025-03-20
Contact: Cheng-long DING

摘要/Abstract

摘要：

环境温度对青贮发酵品质具有重要影响。在寒冷地区，低温是限制青贮发酵的一个关键因素，然而目前关于提高低温环境下青贮发酵品质的研究较少。本试验旨在研究从青藏高原分离筛选出的4株乳酸菌（乳酸片球菌LOG9、戊糖片球菌LO7、棒状乳杆菌亚种LM8、植物乳杆菌M1）特性，并评价它们在3种环境温度（10、15、25 ℃）下对意大利黑麦草青贮发酵品质的组合添加效果。对筛选得到的菌株进行形态学和生理生化指标检测，随后在不同环境温度下（10、15、25 ℃）将其分别组合（LO7+LM8、LO7+M1、LOG9+LM8、LOG9+M1）添加至意大利黑麦草中（添加量： 1×10⁵ cfu·g^-1鲜重），在实验室青贮罐（1 L）内发酵60 d后开启。4株菌株均可在5~20 ℃、pH 3.5~7.0、NaCl（3.0%、6.5%）条件下正常生长。青贮60 d后，与不同温度下对照组相比，各组合添加剂均可明显改善意大利黑麦草青贮发酵品质，显著提高乳酸含量和乳酸/乙酸（P<0.05），并显著降低pH、氨态氮含量和不良微生物数量（P<0.05）。在10和15 ℃环境温度下，与LO7+LM8/M1处理组相比，LOG9+LM8/M1处理组显著提高了乳酸含量和乳酸/乙酸（P<0.05），并显著降低了氨态氮含量（P<0.05）。相较于LOG9+M1处理组，LOG9+LM8处理组显著提高了乳酸含量和乳酸菌数量（P<0.05），并显著降低了氨态氮含量（P<0.05）。综合考虑， LOG9+LM8组最适宜作为提高低温环境下意大利黑麦草青贮发酵品质的复合乳酸菌添加剂。

关键词: 发酵品质, 复合乳酸菌添加剂, 意大利黑麦草, 青贮饲料, 低温

Abstract:

Temperature is an important factor affecting ensilage. In cold regions， low temperature can be an adverse environmental condition for ensiling. However， few studies have focused on improving the ensiling process at low temperature to enhance silage quality. The aims of this study were： 1） To characterize the lactic acid bacteria （LAB） strains Pediococcus acidilactici LOG9， Pediococcus pentosaceus LO7， Lentilactobacillus coryniformis subsp. LM8， and Lactiplantibacillus plantarum M1， which were isolated from the Tibetan Plateau. 2） Determine the effect of adding combinations of these strains on the quality of Italian ryegrass （Lolium multiflorum） silage produced at three temperatures （10， 15， 25 ℃）. The isolated strains were subjected to morphological， physiological， and biochemical analyses. Four combined inoculants （LO7+LM8， LO7+M1， LOG9+LM8， and LOG9+M1） were added to Italian ryegrass （at 1×10⁵ cfu·g^-1 fresh weight）. These mixtures were then ensiled for 60 days in laboratory silos （1 L） at different ambient temperatures （10， 15， 25 ℃）. All the isolates were able to grow normally at 5-20 ℃， pH 3.5-7.0， with NaCl concentrations of 3.0% and 6.5% w/w. Compared with the three corresponding controls， all the combined LAB inoculants improved the quality of Italian ryegrass silage， as indicated by markedly higher （P<0.05） lactic acid （LA） contents， higher lactic acid/acetic acid （LA/AA）， lower pH and ammonia nitrogen （NH₃-N） contents， and lower counts of undesirable microorganisms. With ensilage at 10 and 15 ℃， LOG9+LM8/M1 inoculants performed better than the LO7+LM8/M1 inoculants， as demonstrated by the distinctly higher （P<0.05） LA contents and LA/AA， and lower NH₃-N contents. Compared with the silage produced with LOG9+M1， that produced with LOG9+LM8 had significantly （P<0.05） higher LA contents and LAB counts， and lower NH₃-N contents. Therefore， the combined inoculant LOG9+LM8 is recommended as the starter culture for producing Italian ryegrass silage at low temperature.

Key words: fermentation quality, combined lactic acid bacteria inoculant, Italian ryegrass, silage, low temperature

王思然, 刘蓓一, 田吉鹏, 程云辉, 许能祥, 张文洁, 王欣, 丁成龙. 复合乳酸菌添加剂对低温环境下意大利黑麦草青贮发酵品质的影响[J]. 草业学报, 2025, 34(5): 159-170.

Si-ran WANG, Bei-yi LIU, Ji-peng TIAN, Yun-hui CHENG, Neng-xiang XU, Wen-jie ZHANG, Xin WANG, Cheng-long DING. Improvement in the fermentation quality of Italian ryegrass silage by ensiling with combined lactic acid bacteria inoculants at low temperature[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2025, 34(5): 159-170.

图/表 9

参考文献 37

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项目Items	LOG9	LO7	LM8	M1
形状Shape	球菌Cocci	球菌Cocci	杆菌Rod	杆菌Rod
发酵类型Fermentation type	同型Homo	同型Homo	同型Homo	同型Homo
革兰氏染色Gram stain	+	+	+	+
过氧化氢酶活性Catalase activity	-	-	-	-
葡萄糖产气试验Gas from glucose	-	-	-	-
温度Temperature （℃）
5	+	+	+	+
10	+	+	+	+
15	+	+	+	+
20	+	+	+	+
pH
3.0	W	-	-	W
3.5	+	+	+	+
4.0	+	+	+	+
4.5	+	+	+	+
5.0	+	+	+	+
6.0	+	+	+	+
7.0	+	+	+	+
盐度NaCl （%）
3.0	+	+	+	+
6.5	+	+	+	+

项目Items	LOG9	LO7	LM8	M1
形状Shape	球菌Cocci	球菌Cocci	杆菌Rod	杆菌Rod
发酵类型Fermentation type	同型Homo	同型Homo	同型Homo	同型Homo
革兰氏染色Gram stain	+	+	+	+
过氧化氢酶活性Catalase activity	-	-	-	-
葡萄糖产气试验Gas from glucose	-	-	-	-
温度Temperature （℃）
5	+	+	+	+
10	+	+	+	+
15	+	+	+	+
20	+	+	+	+
pH
3.0	W	-	-	W
3.5	+	+	+	+
4.0	+	+	+	+
4.5	+	+	+	+
5.0	+	+	+	+
6.0	+	+	+	+
7.0	+	+	+	+
盐度NaCl （%）
3.0	+	+	+	+
6.5	+	+	+	+

项目Items	LOG9	LO7	LM8	M1	项目Items	LOG9	LO7	LM8	M1
L-阿拉伯糖L-arabinose	++	++	-	++	蜜二糖Melibiose	++	++	++	++
核糖Ribose	++	++	-	++	蔗糖Saccharose	++	++	-	++
鼠李糖Rhamnose	+	-	-	-	海藻糖Trehalose	++	++	-	++
甘露醇Mannitol	++	-	++	++	松三糖Melezitose	++	-	-	++
山梨醇Sorbitol	++	-	++	++	D-棉籽糖D-raffinose	++	-	++	++
α-甲基-D-甘露糖苷 α-methyl-D-mannoside	++	-	-	++	β-龙胆二糖β-gentiobiose	+	+	-	+
α-甲基-D-甘露糖苷 α-methyl-D-mannoside	++	-	-	++	D-松二糖D-turanose	++	-	-	++
苦杏仁苷Amygdaline	++	++	-	++	L-岩藻糖L-fucose	-	-	+	-
七叶灵Esculine	++	++	-	++	D-阿拉伯糖醇D-arabitol	W	-	-	W
纤维二糖Cellobiose	++	++	-	++	葡萄糖酸盐Gluconate	W	W	-	+
乳糖Lactose	++	++	-	++

项目Items	LOG9	LO7	LM8	M1	项目Items	LOG9	LO7	LM8	M1
L-阿拉伯糖L-arabinose	++	++	-	++	蜜二糖Melibiose	++	++	++	++
核糖Ribose	++	++	-	++	蔗糖Saccharose	++	++	-	++
鼠李糖Rhamnose	+	-	-	-	海藻糖Trehalose	++	++	-	++
甘露醇Mannitol	++	-	++	++	松三糖Melezitose	++	-	-	++
山梨醇Sorbitol	++	-	++	++	D-棉籽糖D-raffinose	++	-	++	++
α-甲基-D-甘露糖苷 α-methyl-D-mannoside	++	-	-	++	β-龙胆二糖β-gentiobiose	+	+	-	+
α-甲基-D-甘露糖苷 α-methyl-D-mannoside	++	-	-	++	D-松二糖D-turanose	++	-	-	++
苦杏仁苷Amygdaline	++	++	-	++	L-岩藻糖L-fucose	-	-	+	-
七叶灵Esculine	++	++	-	++	D-阿拉伯糖醇D-arabitol	W	-	-	W
纤维二糖Cellobiose	++	++	-	++	葡萄糖酸盐Gluconate	W	W	-	+
乳糖Lactose	++	++	-	++

菌株 Strain	登录号 Accession number	16S rRNA基因测序数据（近源种） 16S rRNA gene sequencing data （closest relative）	相似度 Similarity （%）
LOG9	KJ779095	乳酸片球菌DSM 20284 P. acidilactici DSM 20284	99
LO7	KJ779092	戊糖片球菌DSM 20336 P. pentosaceus DSM 20336	99
LM8	KJ779090	棒状乳杆菌亚种torquens 30 L. coryniformis subsp. torquens 30	99
M1	KJ779098	植物乳杆菌JCM 1149 L. plantarum JCM 1149	99

复合乳酸菌添加剂对低温环境下意大利黑麦草青贮发酵品质的影响

Improvement in the fermentation quality of Italian ryegrass silage by ensiling with combined lactic acid bacteria inoculants at low temperature

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Metrics

项目Items	指标Index	意大利黑麦草Italian ryegrass
化学成分 Chemical compositions	干物质Dry matter （g·kg^-1 FW）	247.0±3.13
	粗蛋白Crude protein （g·kg^-1 DM）	67.1±1.34
	水溶性碳水化合物Water soluble carbohydrate （g·kg^-1 DM）	106.5±1.68
	缓冲能Buffering capacity （mEq·kg^-1 DM）	88.9±1.05
微生物数量 Microbial populations （log cfu·g^-1 FW）	乳酸菌Lactic acid bacteria	4.37±0.09
	好氧菌Aerobic bacteria	6.43±0.58
	酵母菌Yeasts	4.61±0.13
	霉菌Molds	4.03±0.12

项目 Items	pH	干物质 Dry matter （g·kg^-1 FW）	乳酸 Lactic acid （LA， g·kg^-1 DM）	乙酸 Acetic acid （AA， g·kg^-1 DM）	乳酸/ 乙酸 LA/AA	氨态氮 NH₃-N （g·kg^-1TN）	水溶性碳水化合物WSC （g·kg^-1 DM）
10 ℃
对照组Control	5.87a	230a	42.0i	39.6a	1.06f	135.0a	8.2d
LO7+LM8	4.48c	228a	75.5g	25.1c	3.01e	88.1c	17.7b
LO7+M1	4.39c	228a	84.9f	16.3d	5.21e	74.1e	19.5b
LOG9+LM8	4.01de	230a	121.7c	8.4e	14.64abc	32.3h	30.5a
LOG9+M1	4.04de	228a	96.8e	8.2e	11.90cd	45.2g	16.3bc
15 ℃
对照组Control	4.82b	230a	63.9h	34.5b	1.85ef	108.2b	10.5cd
LO7+LM8	3.93efg	233a	97.8e	10.4e	9.47d	75.5de	19.8b
LO7+M1	3.94ef	227a	101.1e	10.3e	9.90d	74.6e	18.4b
LOG9+LM8	3.74h	222a	131.8b	9.4e	14.10abc	41.8g	26.8b
LOG9+M1	3.83fgh	225a	113.7d	9.1e	12.60bc	54.1f	19.9b
25 ℃
对照组Control	4.12d	225a	77.0g	27.0c	2.85ef	83.3cd	14.6cd
LO7+LM8	3.82gh	231a	140.4a	8.8e	15.97ab	72.7e	17.1b
LO7+M1	3.79h	223a	140.3a	8.5e	16.50a	42.3g	17.2b
LOG9+LM8	3.77h	223a	141.7a	8.9e	15.97ab	43.2g	17.3b
LOG9+M1	3.85fgh	224a	141.3a	8.4e	17.07a	42.5g	17.9b
SEM	0.08	0.80	4.62	1.55	0.87	4.19	0.83
不同环境温度下平均值Mean values at different ambient temperatures
10 ℃	4.56a	229a	84.2c	19.5a	7.17c	74.9a	18.4ab
15 ℃	4.05b	228a	101.6b	14.7b	9.58b	70.9b	19.1a
25 ℃	3.87c	225a	128.1a	12.3c	13.67a	56.8c	16.8b
不同乳酸菌添加剂处理下平均值Mean values under different lactic acid bacteria additive treatments
对照组Control	4.94a	228a	61.0e	33.7a	1.92c	108.8a	11.1c
LO7+LM8	4.08b	231a	104.5d	14.8b	9.48b	78.8b	18.2b
LO7+M1	4.04b	226a	108.7c	11.7c	10.54b	63.7c	18.4b
LOG9+LM8	3.84d	225a	131.7a	8.9c	14.90a	39.1e	24.9a
LOG9+M1	3.91c	226a	117.3b	8.6c	13.86a	47.3d	18.0b
显著性Significance
环境温度Ambient temperature	<0.001	0.117	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	0.019
乳酸菌添加剂LAB inoculants	<0.001	0.106	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
环境温度与乳酸菌添加剂的交互作用Ambient temperature×LAB inoculants	<0.001	0.569	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001

项目Items	乳酸菌LAB	好氧菌Aerobic bacteria	酵母菌Yeasts	霉菌Molds
10 ℃
对照组Control	5.42h	7.69a	4.78b	5.29a
LO7+LM8	8.66cd	5.27d	3.54de	3.51d
LO7+M1	8.55cde	5.22d	3.15ef	3.35d
LOG9+LM8	8.93b	3.53e	2.74fg	2.32e
LOG9+M1	8.70c	3.57e	2.71g	2.31e
15 ℃
对照组Control	6.81g	7.17b	5.74a	5.60a
LO7+LM8	8.67cd	5.17d	4.54bc	4.27bc
LO7+M1	8.45de	5.15d	4.43bc	4.22c
LOG9+LM8	8.94b	5.14d	4.45bc	4.24c
LOG9+M1	8.61cd	5.10d	4.33c	4.12c
25 ℃
对照组Control	7.18f	6.69c	5.83a	4.63b
LO7+LM8	8.36e	5.03d	3.55de	4.05c
LO7+M1	8.75bc	5.07d	3.62d	4.08c
LOG9+LM8	10.92a	5.06d	3.56de	4.07c
LOG9+M1	8.33e	5.08d	3.57d	4.08c
SEM	0.18	0.16	0.14	0.13
不同环境温度下平均值Mean values at different ambient temperatures
10 ℃	8.05c	5.06c	3.39c	3.35c
15 ℃	8.30b	5.55a	4.70a	4.49a
25 ℃	8.71a	5.39b	4.03b	4.18b
不同乳酸菌添加剂处理下平均值Mean values under different lactic acid bacteria additive treatments
对照组Control	6.47c	7.18a	5.45a	5.17a
LO7+LM8	8.56b	5.15b	3.88b	3.94b
LO7+M1	8.58b	5.15b	3.73bc	3.88b
LOG9+LM8	9.60a	4.58c	3.58cd	3.54c
LOG9+M1	8.55b	4.59c	3.54d	3.50c
显著性Significance
环境温度Ambient temperature	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
乳酸菌添加剂LAB inoculants	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
环境温度与乳酸菌添加剂的交互作用Ambient temperature×LAB	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001

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