Effects of flavonoids from Taraxacum mongolicum and of Bacillus subtilis addition on fermentation quality， antioxidant activity， and aerobic stability of Avena sativa silage

doi:10.11686/cyxb2025300

Abstract

Abstract:

This experiment aimed to investigate the effects of flavonoids from Taraxacum mongolicum （FT） and addition of Bacillus subtilis （BS） on the fermentation quality， antioxidant activity， aerobic stability， and microbial community structure of oat （Avena sativa） silage. The following treatments were established： 1） Control treatment （CK）； 2） FT addition treatment （FT）； 3） BS addition treatment （BS）； 4） Combined FT and BS treatment （FT+BS）. After 60 days of ensiling at room temperature， the fermentation quality， antioxidant activity， aerobic stability， and microbial community structure of the A. sativa silage were determined. It was found that： 1） Compared with the control treatment， the additive treatments exhibited significantly lower pH， propionic acid content， ammonia nitrogen/total nitrogen （NH₃-N/TN） ratio， yeast count， neutral detergent fiber content， and dry matter loss （P<0.05）， the pH and NH₃-N/TN ratio values in the FT+BS treatment were significantly lower than those in the BS treatment （P<0.05）， while the lactic acid （LA） content and lactic acid bacteria （LAB） counts in the FT+BS treatment were significantly higher than those in the CK treatment （P<0.05）. Compared with the control treatment， the flavonoid content， total antioxidant capacity， and antioxidant enzyme activities were significantly higher in the FT and FT+BS treatments （P<0.05）. The aerobic stability of the FT+BS treatment was significantly higher than that of the other three treatments （P<0.05）. 2） The absolute abundance of Firmicutes was significantly higher in the BS and FT+BS treatments compared to the CK and FT treatments （P<0.05）. The absolute abundance of Enterococcus was significantly higher in the FT treatment than in the BS and FT+BS treatments （P<0.05）， while the absolute abundance of Levilactobacillus was significantly higher in the FT+BS treatments than in the FT and BS treatments （P<0.05）. The total absolute abundance of LAB in all additive treatments was significantly higher than that in the fresh sample and CK treatments （P<0.05）. In conclusion， both FT and BS contributed to improvement of the fermentation quality， antioxidant activity， and aerobic stability of A. sativa silage， while also promoting beneficial shifts in the microbial community structure for silage fermentation. Overall， the combined addition of FT and BS yielded the best improvement in A. sativa silage quality.

Key words: Bacillus subtilis, Avena sativa, total flavonoids from Taraxacum mongolicum, fermentation quality, antioxidant activity, microbial community

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Figures/Tables 9

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项目 Item	处理Treatment
项目 Item	CK	FT	BS	FT+BS
pH	5.08±0.03a	4.69±0.01c	4.85±0.06b	4.57±0.01c
乳酸Lactic acid （LA， g·kg^-1FW）	0.25±0.03c	0.94±0.04b	0.52±0.16c	1.68±0.18a
乙酸Acetic acid （AA， g·kg^-1 FW）	0.55±0.06ab	0.26±0.01b	0.78±0.08a	0.62±0.16a
丙酸Propionic acid （PA， g·kg^-1FW）	0.41±0.05a	0.20±0.03b	0.17±0.04b	0.21±0.03b
丁酸Butyric acid （BA， g·kg^-1 FW）	ND	ND	ND	ND
氨态氮/总氮Ammonia nitrogen/total nitrogen （NH₃-N/TN， %）	5.94±0.13a	4.98±0.14bc	5.00±0.05b	4.80±0.03c
乳酸菌Lactic acid bacteria （lg cfu·g^-1 FW）	8.26±0.03b	8.35±0.02ab	8.37±0.03a	8.42±0.03a
酵母菌Yeast （lg cfu·g^-1FW）	6.94±0.11a	5.08±0.08c	5.05±0.16c	5.58±0.12b
霉菌Mold （lg cfu·g^-1 FW）	ND	ND	ND	ND

项目 Item	处理Treatment
项目 Item	CK	FT	BS	FT+BS
pH	5.08±0.03a	4.69±0.01c	4.85±0.06b	4.57±0.01c
乳酸Lactic acid （LA， g·kg^-1FW）	0.25±0.03c	0.94±0.04b	0.52±0.16c	1.68±0.18a
乙酸Acetic acid （AA， g·kg^-1 FW）	0.55±0.06ab	0.26±0.01b	0.78±0.08a	0.62±0.16a
丙酸Propionic acid （PA， g·kg^-1FW）	0.41±0.05a	0.20±0.03b	0.17±0.04b	0.21±0.03b
丁酸Butyric acid （BA， g·kg^-1 FW）	ND	ND	ND	ND
氨态氮/总氮Ammonia nitrogen/total nitrogen （NH₃-N/TN， %）	5.94±0.13a	4.98±0.14bc	5.00±0.05b	4.80±0.03c
乳酸菌Lactic acid bacteria （lg cfu·g^-1 FW）	8.26±0.03b	8.35±0.02ab	8.37±0.03a	8.42±0.03a
酵母菌Yeast （lg cfu·g^-1FW）	6.94±0.11a	5.08±0.08c	5.05±0.16c	5.58±0.12b
霉菌Mold （lg cfu·g^-1 FW）	ND	ND	ND	ND

项目 Item	处理Treatment
项目 Item	CK	FT	BS	FT+BS
干物质Dry matter （DM， %）	22.29±0.23c	25.80±0.45a	25.74±0.72ab	26.29±0.69a
干物质损失Dry matter loss （DM loss， %）	18.34±0.44a	7.49±0.26b	7.33±0.14b	6.29±0.14b
粗蛋白Crude protein （CP， %DM）	15.89±0.22a	15.98±0.30a	16.23±0.19a	16.07±0.23a
粗脂肪Ether extract （EE， %DM）	5.20±0.18bc	6.36±0.33a	5.74±0.46ab	4.68±0.10c
可溶性碳水化合物 Water-soluble carbohydrates （WSC， %DM）	1.05±0.17c	1.67±0.20b	3.91±0.43a	0.74±0.10d
中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （NDF， %DM）	44.28±0.79a	42.81±1.17b	43.56±0.45b	40.26±0.52c
酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （ADF， %DM）	26.31±0.75a	25.72±0.72ab	23.87±0.67b	22.30±0.34c

项目 Item	处理Treatment
项目 Item	CK	FT	BS	FT+BS
干物质Dry matter （DM， %）	22.29±0.23c	25.80±0.45a	25.74±0.72ab	26.29±0.69a
干物质损失Dry matter loss （DM loss， %）	18.34±0.44a	7.49±0.26b	7.33±0.14b	6.29±0.14b
粗蛋白Crude protein （CP， %DM）	15.89±0.22a	15.98±0.30a	16.23±0.19a	16.07±0.23a
粗脂肪Ether extract （EE， %DM）	5.20±0.18bc	6.36±0.33a	5.74±0.46ab	4.68±0.10c
可溶性碳水化合物 Water-soluble carbohydrates （WSC， %DM）	1.05±0.17c	1.67±0.20b	3.91±0.43a	0.74±0.10d
中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （NDF， %DM）	44.28±0.79a	42.81±1.17b	43.56±0.45b	40.26±0.52c
酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （ADF， %DM）	26.31±0.75a	25.72±0.72ab	23.87±0.67b	22.30±0.34c

项目 Item	处理Treatment
项目 Item	CK	FT	BS	FT+BS
类黄酮含量 Flavonoids content （%DM）	2.87±0.12b	3.14±0.09a	2.91±0.06b	3.22±0.11a
总抗氧化能力Total antioxidant capacity （T-AOC， mmol·L^-1）	48.47±3.49c	103.10±2.92a	83.61±4.32b	106.54±2.87a
谷胱甘肽过氧化物酶活性Glutathione peroxidase activity （GSH-Px， U·mL^-1）	694.80±31.40d	1338.84±38.94b	1063.67±32.31c	1555.85±22.96a
超氧化物歧化酶活性 Superoxide dismutase activity （SOD， U·mL^-1）	240.97±14.88c	366.47±13.84a	280.14±7.34b	378.01±14.56a