不同乳酸菌制剂组合对油菜秸秆发酵品质和体外瘤胃发酵特性的影响

doi:10.11686/cyxb2024074

草业学报 ›› 2025, Vol. 34 ›› Issue (1): 203-214.DOI: 10.11686/cyxb2024074

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不同乳酸菌制剂组合对油菜秸秆发酵品质和体外瘤胃发酵特性的影响

马永霞¹(), 代程程¹(), 吴建平², 张康林², 史海涛¹, 黄艳玲¹()

^1.西南民族大学畜牧兽医学院，青藏高原动物遗传资源保护与利用教育部重点实验室，动物科学国家民委重点实验室，四川成都 610041
^2.四川省甘孜藏族自治州畜牧科学研究所，四川康定 626000

收稿日期:2024-03-06 修回日期:2024-05-08 出版日期:2025-01-20 发布日期:2024-11-04
通讯作者: 黄艳玲
作者简介:E-mail： swunylh@163.com
马永霞（1998-），女，甘肃临夏人，硕士。E-mail： 1457977838@qq.com
代程程（1997-），女，四川德阳人，硕士。E-mail： Dccnanami@outlook.com。第一联系人：共同第一作者
基金资助:
四川省科技厅重点研发项目：油菜秸秆饲料化高效利用技术研究与应用(2022YFN0063);四川肉牛创新团队建设项目(sccxtd-2023-13);牦牛高效养殖关键技术与集成应用研究资助

Effects of different Lactobacillus combinations on fermentation quality and in vitro rumen fermentation characteristics of rape straw

Yong-xia MA¹(), Cheng-cheng DAI¹(), Jian-ping WU², Kang-lin ZHANG², Hai-tao SHI¹, Yan-ling HUANG¹()

^1.Key Laboratory of Animal Science of National Ethnic Affairs Commission，Key Laboratory of Qinghai-Tibetan Plateau Animal Genetic Resources Reservation and Utilization，College of Animal and Veterinary Sciences，Southwest Minzu University，Chengdu 610041，China
^2.Institute of Animal Husbandry of Ganzi Tibetan Autonomous Prefecture of Sichuan Province，Kangding 626000，China

Received:2024-03-06 Revised:2024-05-08 Online:2025-01-20 Published:2024-11-04
Contact: Yan-ling HUANG
About author:First author contact:These authors contributed equally to this work.

摘要/Abstract

摘要：

本试验旨在探究植物乳酸杆菌和布氏乳酸杆菌对油菜秸秆的常规营养成分、康奈尔净碳水化合物蛋白质体系组分（CNCPS）和牦牛体外瘤胃发酵参数的影响。以油菜秸秆为发酵底物，共设置4个处理组，分别为对照组（CON组，不添加任何菌制剂）、LP组（添加1.0 g·kg^-1植物乳酸杆菌）、LB组（添加1.0 g·kg^-1布氏乳酸杆菌）和LPB组（1.0 g·kg^-1植物乳酸杆菌+1.0 g·kg^-1布氏乳酸杆菌），每个处理5个重复。油菜秸秆切短至2 cm并与菌制剂混合均匀后，室温厌氧发酵45 d后取样。测定油菜秸秆营养成分、CNCPS和牦牛体外瘤胃发酵参数。结果表明：1）与CON组相比，LP、LB和LPB组pH值均降低（P<0.05），乳酸含量升高（P<0.05）且LPB组含量最高。2）与CON组相比， LP、LB和LPB组的中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）及纤维素（cellulose）含量降低（P<0.05），粗脂肪含量升高（P<0.05），且LPB组NDF、ADF及酸性洗涤木质素（ADL）含量低于其他两个处理组（P<0.05）。3）与CON组相比，各处理组的快速降解蛋白（PB1）和中速降解蛋白（PB2）无显著变化（P>0.05），LPB组的非蛋白氮（PA1）含量升高（P<0.05），不可降解蛋白质（PC）含量显著降低（P<0.05）。各处理组不可利用纤维（CC）含量均降低（P<0.05），可利用纤维（CB2）和非结构性碳水化合物（NSC）含量显著升高（P<0.05），LPB组的CC含量低于CON、LP和LB组（P<0.05）。4）油菜秸秆经72 h体外产气后，各组瘤胃液pH无显著差异（P>0.05），各组NH₃-N含量均低于CON组（P<0.05），LPB组的干物质降解率（DMD）和挥发性脂肪酸（VFA）含量高于CON组（P<0.05）。综上，菌制剂厌氧发酵油菜秸秆后，提高了油菜秸秆的营养价值，且不同种类菌制剂对油菜秸秆营养价值的改善作用不同，经综合比较，植物乳杆菌+布氏乳杆菌>植物乳杆菌>布氏乳杆菌。

关键词: 油菜秸秆, 康奈尔净碳水化合物蛋白质体系组分, 菌制剂, 体外发酵

Abstract:

This experiment was designed to investigate the effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus brucei on the conventional nutrient composition and protein fraction of rape （Brassia campestris） straw， and in vitro rumen fermentation parameters in yaks. Four treatment groups with five replicates in each group were set up， including a control group （CON； without any bacterial preparation）， an LP group （with 1.0 g·kg^-1L. plantarum）， an LB group （with 1.0 g·kg^-1L. brucei）， and an LPB group （with 1.0 g·kg^-1L. plantarum+1.0 g·kg^-1L. brucei）. Rape straw was used as fermentation substrate. The rape straw was cut to 2 cm lengths and mixed well with the bacterial preparation， then packed into polyethylene bags. The bags were evacuated and anaerobically fermented at room temperature for 45 days. Samples were taken to determine the nutrient composition， Cornell net carbohydrate and protein （CNCPS） system data， and yak in vitro rumen fermentation parameters of the straws. The results showed that： 1） Compared with the CON group， the pH values of the LP， LB， and LPB groups were decreased （P<0.05）， and lactic acid content was increased （P<0.05）， with the highest values recorded in the LPB group. 2） Compared with the CON group， the neutral detergent fiber （NDF）， acid detergent fiber （ADF）， and cellulose content of the LP， LB， and LPB groups were decreased， and the ether extract content was increased （P<0.05）. Furthermore， the NDF， ADF， and acid detergent lignin levels （ADL） in the LPB group were lower than those in the other two treatment groups （P<0.05）. 3） Compared with the CON group， the rapidly degraded protein （PB1） and moderately degraded protein （PB2） in each treatment group did not change significantly （P>0.05）. The content of non-protein nitrogen （PA1） in the LPB group increased （P<0.05）， and the content of unavailable protein （PC） decreased （P<0.05）. The content of unavailable fiber （CC） in each treatment group decreased （P<0.05）， and the content of available fiber （CB2） and non-structural carbohydrates （NSC） increased （P<0.05）， compared to CON. The content of CC in the LPB group was lower than that in CON， LP and LB groups （P<0.05）. 4） After 72 hours in vitro gas production of rape straw， there was no significant difference in rumen fluid pH among the groups （P>0.05）. The NH₃-N content in each group was lower than that in the CON group （P<0.05）. The dry matter degradation rate （DMD） and volatile fatty acid （VFA） content in the LPB group were higher than those in the CON group （P<0.05）. In conclusion， the anaerobic fermentation of rape straws inoculated with bacterial preparations improved the nutritional value of the rape straws， and different bacterial preparations differed in their efficacy. On a multivariate comparative score， the treatments ranked： L. plantarum+L. brucei>L. plantarum>L. brucei.

Key words: rape straw, Cornell net carbohydrate and protein system, bacterial preparation, invitro fermentation

马永霞, 代程程, 吴建平, 张康林, 史海涛, 黄艳玲. 不同乳酸菌制剂组合对油菜秸秆发酵品质和体外瘤胃发酵特性的影响[J]. 草业学报, 2025, 34(1): 203-214.

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图/表 9

表1 油菜秸秆营养成分（风干基础）

Table 1 Nutritional composition of rape straw （air-dry basis， %）

项目Items	含量Content
干物质Dry matter （DM）	94.80
粗灰分Crude ash （ash）	6.57
粗脂肪Ether extract （EE）	2.01
粗蛋白质Crude protein （CP）	3.91
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber （NDF）	74.70
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber （ADF）	54.80
酸性洗涤木质素Acid detergent lignin （ADL）	11.20

表2 试验设计

Table 2 The design of experiment （g·kg-1）

原料Raw material	处理组Treatment	菌制剂Bacterial preparation	添加量Additive amount
油菜秸秆 Rape straw	CON	无添加No additives	0
	LP	植物乳杆菌L. plantarum	1
	LB	布氏乳杆菌L. brucei	1
	LPB	植物乳杆菌+布氏乳杆菌L. plantarum+L. brucei	1+1

表3 康奈尔净碳水化合物蛋白质体系组分计算公式

Table 3 Calculation formula of Cornell net carbohydrate and protein system component

项目Items	计算公式Formula
总碳水化合物Carbohydrate （CHO，%DM）	$100 - C P (% D M) - E E (% D M) - A s h (% D M)$
不可利用纤维Unavailable fiber （CC，%CHO）	$100 × [N D F (% D M) × 0.01 × A D L (% N D F) × 2.4] / C H O (% D M)$
可利用纤维Available fiber （CB2，%CHO）	$N S C ? (% D M) - C A 1 (% D M) - C A 2 (% D M) - C A 3 (% D M) - C A 4 (% D M) - C B 1 (% D M)$
非结构性碳水化合物Non-structural carbohydrates （NSC，%CHO）	$C H O (% D M) - N D F (% D M)$
非蛋白氮Non-protein nitrogen （PA1，%CP）	$N (% S P) × [S P (% C P) / 100] × [C P (% D M) / 100]$
快速降解蛋白质Rapidly degraded protein （PB1，%CP）	$C P (% D M) - P A 1 (% D M) - P A 2 ? (% D M) - P B 2 ? (% D M) - P C (% D M)$
中速降解蛋白质Moderately degraded protein （PB2，%CP）	$N D I P (% C P) - A D I P (% C P) × C P (% D M) × 100$
可溶性真蛋白质Soluble true protein （PA2，%CP）	$[S P (% C P) × C P (% D M)] / 100 - P A 1 (% D M)$
不可降解蛋白质Unavailable protein （PC， %CP）	$A D I P (% C P) × C P (% D M) / 100$

表3 康奈尔净碳水化合物蛋白质体系组分计算公式

Table 3 Calculation formula of Cornell net carbohydrate and protein system component

项目Items	计算公式Formula
总碳水化合物Carbohydrate （CHO，%DM）	$100 - C P (% D M) - E E (% D M) - A s h (% D M)$
不可利用纤维Unavailable fiber （CC，%CHO）	$100 × [N D F (% D M) × 0.01 × A D L (% N D F) × 2.4] / C H O (% D M)$
可利用纤维Available fiber （CB2，%CHO）	$N S C ? (% D M) - C A 1 (% D M) - C A 2 (% D M) - C A 3 (% D M) - C A 4 (% D M) - C B 1 (% D M)$
非结构性碳水化合物Non-structural carbohydrates （NSC，%CHO）	$C H O (% D M) - N D F (% D M)$
非蛋白氮Non-protein nitrogen （PA1，%CP）	$N (% S P) × [S P (% C P) / 100] × [C P (% D M) / 100]$
快速降解蛋白质Rapidly degraded protein （PB1，%CP）	$C P (% D M) - P A 1 (% D M) - P A 2 ? (% D M) - P B 2 ? (% D M) - P C (% D M)$
中速降解蛋白质Moderately degraded protein （PB2，%CP）	$N D I P (% C P) - A D I P (% C P) × C P (% D M) × 100$
可溶性真蛋白质Soluble true protein （PA2，%CP）	$[S P (% C P) × C P (% D M)] / 100 - P A 1 (% D M)$
不可降解蛋白质Unavailable protein （PC， %CP）	$A D I P (% C P) × C P (% D M) / 100$

表4 不同菌制剂对油菜秸秆发酵品质的影响

Table 4 Effects of different bacterial preparations on the fermentation quality of rape straw （n=5）

项目 Items	处理Treatment				标准误 Standard error	P 值 P-value
项目 Items	CON	LP	LB	LPB	标准误 Standard error	P 值 P-value
pH	5.56a	4.76c	4.73c	5.09b	0.11	0.001
乳酸Lactic acid （mmol·L^-1）	4.13c	4.61c	5.02b	5.56a	0.07	0.001
乙酸Acetic acid （mmol·L^-1）	3.93	3.86	4.11	4.51	0.35	0.564
氨态氮NH₃-N （mmol·L^-1）	3.78	3.77	3.10	2.95	0.15	0.176

表5 不同菌制剂对油菜秸秆营养成分的影响

Table 5 Effects of different bacterial preparations on the nutrient composition of rape straw （n=5， %）

项目 Items	处理Treatment				标准误 Standard error	P 值 P-value
项目 Items	CON	LP	LB	LPB	标准误 Standard error	P 值 P-value
有机物Organic matter （OM）	86.8	87.0	87.0	86.1	0.53	0.642
粗灰分Crude ash （Ash）	9.69a	8.13c	7.47d	8.47b	0.37	0.004
粗脂肪Ether extract （EE）	1.84c	2.77a	2.53ab	2.11bc	0.20	0.023
粗蛋白质Crude protein （CP）	4.73	4.42	4.70	4.82	0.14	0.256
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber （NDF）	72.5a	67.7b	65.8c	63.2d	0.20	0.001
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber （ADF）	52.9a	49.0b	46.9c	42.6d	0.31	0.003
可溶性碳水化合物Soluble carbohydrates （WSC）	1.44b	1.48b	1.60a	1.67a	0.04	0.021
半纤维素Hemicelluloses （HE）	19.6b	18.7c	18.9bc	20.6a	0.22	0.001
纤维素Cellulose （CE）	43.5a	42.4b	40.5c	36.3d	0.29	0.004

表6 不同菌制剂下油菜秸秆的康奈尔净碳水化合物蛋白质体系组分

Table 6 Effects of different bacterial preparations on the Cornell net carbohydrate and protein system components of rape straw （n=5）

项目 Items	处理Treatment				标准误 Standard error	P值 P-value
项目 Items	CON	LP	LB	LPB	标准误 Standard error	P值 P-value
淀粉Starch （%NSC）	0.61	0.65	0.68	0.65	0.030	0.342
酸性洗涤木质素Acid detergent lignin （ADL，%NDF）	9.43ab	9.87a	9.57a	8.94b	0.190	0.025
非蛋白氮None-protein nitrogen （PA1，%CP）	2.19	2.00	1.80	2.01	0.002	0.653
可溶性蛋白Soluble protein （SP，%CP）	2.71a	2.16ab	1.96b	1.88b	0.001	0.041
中性洗涤不溶蛋白Neutral detergent insoluble protein （NDIP，%CP）	1.99a	1.52bc	1.61ab	1.19c	0.001	0.001
酸性洗涤不溶蛋白Acid detergent insoluble protein （ADIP，%CP）	1.32a	0.86b	0.97b	0.84b	0.050	0.001

表7 根据康奈尔净碳水化合物蛋白质体系组分计算的碳水化合物组分含量

Table 7 Carbohydrate content calculated based on Cornell net carbohydrate and protein system components （n=5）

项目 Items	处理Treatment				标准误 Standard error	P值 P-value
项目 Items	CON	LP	LB	LPB	标准误 Standard error	P值 P-value
可利用纤维Available fiber （CB2，%CHO）	2.24d	11.9c	14.0b	16.2a	0.68	0.013
可消化纤维Digestible fiber （CB3，%CHO）	57.5a	53.5b	52.7b	51.6c	0.28	0.001
不可利用纤维Unavailable fiber （CC，%CHO）	23.5a	17.7b	17.0b	15.2c	0.41	0.001
非结构性碳水化合物Non-structural carbohydrates （NSC，%CHO）	11.0c	12.7c	14.8b	17.0a	0.67	0.001
总碳水化合物Carbohydrates （CHO，%DM）	83.4	83.9	84.4	83.7	0.50	0.562

表8 根据康奈尔净碳水化合物蛋白质体系组分计算的蛋白质组分含量

Table 8 Protein component content calculated based on Cornell net carbohydrate and protein system components （n=5， %）

项目 Items	处理Treatment				标准误 Standard error	P值 P-value
项目 Items	CON	LP	LB	LPB	标准误 Standard error	P值 P-value
非蛋白氮Non-protein nitrogen （PA1）	27.0b	27.5b	28.8b	30.9a	1.35	0.003
可溶性真蛋白Souble true protein （PA2）	11.0b	25.8a	26.3a	25.9a	1.45	0.001
快速降解蛋白质Rapidly degraded protein （PB1）	11.20	7.41	7.41	12.24	2.68	0.321
中速降解蛋白质Moderately degraded protein （PB2）	15.5	11.2	13.6	14.9	2.46	0.614
不可降解蛋白质Unavailable protein （PC）	26.4a	19.5b	20.7b	17.9b	1.14	0.004

表9 不同菌制剂对油菜秸秆体外发酵参数的影响

Table 9 Effects of different bacterial preparations on in vitro fermentation parameters of rape straw （n=5）

项目 Items	处理Treatment				标准误 Standard error	P值 P-value
项目 Items	CON	LP	LB	LPB	标准误 Standard error	P值 P-value
产气量Gas production （mL）
8 h	7.4	7.5	7.6	8.1	0.61	0.852
16 h	12.1	13.5	13.6	15.7	1.09	0.184
24 h	41.8b	59.4a	48.7b	62.4a	3.49	0.002
36 h	57.3c	77.4ab	70.9b	85.8a	3.99	0.001
48 h	72.9c	88.3ab	85.9bc	102.5a	4.74	0.004
72 h	86.5b	99.1ab	102.3ab	115.1a	5.54	0.024
干物质降解率和发酵指标Dry matter degradation rate and fermentation index
pH	6.48	6.46	6.47	6.55	0.02	0.072
干物质降解率Dry matter degradation rate （DMD， %）	37.9c	41.5ab	40.5b	42.7a	0.01	0.001
氨态氮NH₃-N （mmol·L^-1）	16.2a	14.0b	12.0c	13.1bc	0.62	0.001
微生物蛋白Microprotein （MCP，mmol·L^-1）	4.45	5.14	4.89	4.69	0.17	0.063
乙酸Acetate （mmol·L^-1）	36.1c	50.2ab	42.6bc	56.5a	3.33	0.002
丙酸Propionate （mmol·L^-1）	21.4c	28.1ab	25.2bc	33.1a	1.66	0.011
丁酸Butyrate （mmol·L^-1）	2.56b	3.72ab	3.51b	5.19a	0.55	0.034

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不同乳酸菌制剂组合对油菜秸秆发酵品质和体外瘤胃发酵特性的影响

Effects of different Lactobacillus combinations on fermentation quality and in vitro rumen fermentation characteristics of rape straw

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