Effects of additives on the quality and microbial diversity of tea residue silage

doi:10.11686/cyxb2025315

Abstract

Abstract:

The aim of this study was to investigate the effects of additives on the quality of tea （Camellia sinensis） residue silage and its associated microbial diversity. Tea residue was used as the primary raw material， and six additive treatment groups were established： a lactic acid bacteria （LAB）-only treatment group （T₁）， a brown sugar-only treatment group （T₂）， a cellulase-only treatment group （T₃）， a combined treatment group of LAB and brown sugar （T₄）， a combined treatment group of LAB and cellulase （T₅）， and a combined treatment group of LAB， brown sugar， and cellulase （T₆）. The experiment also included a control group with no additives （CK）. Each treatment group was replicated three times independently， and ensiled for 30 days. Upon completion of the silage process， silages were sampled to analyze their nutritional composition， fermentation quality， anti-nutritional factors， and microbial diversity. The main results were： 1） Additive treatments significantly increased the contents of lactic acid， soluble protein， and soluble sugar， as well as phytase activity in the tea residue silage （P<0.05）， while significantly reducing pH， propionic acid content， and phytic acid content （P<0.05）. Compared with the CK group， the T₄ and T₅ groups exhibited significantly higher dry matter and total sugar contents （P<0.05）； and the T₁， T₂， and T₅ groups exhibited significantly higher acid detergent fiber content （P<0.05）. The total phenol content in the T₆ group was significantly decreased （P<0.05） and tannase activity was significantly increased in the T₃ group （P<0.05） compared with the CK group. Additionally， the volatile fatty acid content was significantly higher in the T₂， T₄， and T₆ groups than in the CK group （P<0.05）. 2） In the microbial community analysis， the dominant phyla across all groups were Firmicutes， Bacteroidetes， Proteobacteria， and Actinobacteria. At the genus level， the dominant bacteria included Lactobacillus （relative abundance range： 20.0%-81.9%）， Acetobacter （0.4%-24.7%）， Bifidobacterium （1.1%-16.7%）， and Bacillus （7.0%-11.3%）. The relative abundance of Veillonella was lower in the T₁， T₄， and T₅ groups than in the CK group. Additionally， the Alpha diversity index of the T₄ group was significantly different from that of the other groups （P<0.05）. In summary， the use of additives significantly enhanced the quality of tea residue silage and effectively modulate microbial community structure during silage fermentation. Moreover， the combined use of multiple additives demonstrated superior performance compared with single additive treatments. These findings offer a practical reference for the resource-efficient utilization of tea residue.

Key words: tea residue, additives, silage quality, microbial diversity

Ping-dong LIN, Fu-rong MIAO, Jing LIU, Wen YUE, Xin-zhu CHEN. Effects of additives on the quality and microbial diversity of tea residue silage[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(8): 123-133.

Figures/Tables 9

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项目Item	含量Content （%）	项目Item	含量Content （%）	项目Item	含量Content
氨基酸Amino acid	13.36	干物质Dry matter	97.40	钙Ca （%）	0.53
粗蛋白质Crude protein	16.64	粗灰分Crude ash	3.80	铅Pb （mg·kg^-1）	1.64
粗纤维Crude fiber	36.40	总磷Total phosphorus	0.14	砷As （mg·kg^-1）	0.07
粗脂肪Crude fat	2.90	氯化物Chloride	0.61	汞Hg （mg·kg^-1）	未检测到No detected

项目Item	含量Content （%）	项目Item	含量Content （%）	项目Item	含量Content
氨基酸Amino acid	13.36	干物质Dry matter	97.40	钙Ca （%）	0.53
粗蛋白质Crude protein	16.64	粗灰分Crude ash	3.80	铅Pb （mg·kg^-1）	1.64
粗纤维Crude fiber	36.40	总磷Total phosphorus	0.14	砷As （mg·kg^-1）	0.07
粗脂肪Crude fat	2.90	氯化物Chloride	0.61	汞Hg （mg·kg^-1）	未检测到No detected

组别 Group	干物质 DM （%）	可溶性蛋白 SP （mg·g^-1）	可溶性糖 SS （mg·g^-1）	总糖 TS （mg·g^-1）	中性洗涤纤维 NDF （%DM）	酸性洗涤纤维 ADF （%DM）	半纤维素 HC （%DM）	氨基酸总量 TAAC （%）
CK	21.20±0.10b	29.60±1.57b	3.94±0.24c	25.05±1.62c	51.32±1.45d	29.33±1.58c	22.00±0.13a	20.92±1.30ab
T₁	21.27±0.21b	35.03±0.56a	4.56±0.20c	26.81±2.06bc	55.87±2.04abc	36.19±1.76ab	19.68±0.41b	18.17±3.96b
T₂	21.70±0.40bc	35.38±0.74a	5.32±0.29b	27.60±1.40bc	57.66±1.66a	36.99±1.28a	21.22±0.83ab	22.17±0.69ab
T₃	21.50±0.36bc	34.88±2.67a	4.46±0.43c	26.07±0.74bc	53.46±1.33bcd	32.24±1.81bc	20.66±1.44ab	19.42±3.70ab
T₄	22.25±0.35a	36.48±0.84a	6.03±1.02ab	32.42±2.50a	53.44±0.27bcd	32.57±1.46bc	20.88±1.20ab	22.78±0.24a
T₅	22.30±0.10a	34.70±0.60a	5.56±0.43b	34.11±2.16a	56.67±3.10ab	35.57±3.96ab	21.10±0.92ab	21.77±0.37ab
T₆	21.97±0.2ab	34.42±1.74a	6.67±0.18a	28.92±1.73b	52.30±0.46cd	32.24±1.25bc	20.06±1.07ab	18.07±0.89b

组别 Group	干物质 DM （%）	可溶性蛋白 SP （mg·g^-1）	可溶性糖 SS （mg·g^-1）	总糖 TS （mg·g^-1）	中性洗涤纤维 NDF （%DM）	酸性洗涤纤维 ADF （%DM）	半纤维素 HC （%DM）	氨基酸总量 TAAC （%）
CK	21.20±0.10b	29.60±1.57b	3.94±0.24c	25.05±1.62c	51.32±1.45d	29.33±1.58c	22.00±0.13a	20.92±1.30ab
T₁	21.27±0.21b	35.03±0.56a	4.56±0.20c	26.81±2.06bc	55.87±2.04abc	36.19±1.76ab	19.68±0.41b	18.17±3.96b
T₂	21.70±0.40bc	35.38±0.74a	5.32±0.29b	27.60±1.40bc	57.66±1.66a	36.99±1.28a	21.22±0.83ab	22.17±0.69ab
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T₄	22.25±0.35a	36.48±0.84a	6.03±1.02ab	32.42±2.50a	53.44±0.27bcd	32.57±1.46bc	20.88±1.20ab	22.78±0.24a
T₅	22.30±0.10a	34.70±0.60a	5.56±0.43b	34.11±2.16a	56.67±3.10ab	35.57±3.96ab	21.10±0.92ab	21.77±0.37ab
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组别Group	pH	AN （%DM）	LA （%DM）	AA （%DM）	PA （%DM）	BA （%DM）	VFA （%DM）	LA/VFA
CK	4.29±0.02a	0.14±0.00a	0.47±0.06c	1.65±0.21a	0.59±0.11b	0.53±0.08a	3.24±0.36c	17.70±2.75c
T₁	4.27±0.03a	0.16±0.03a	0.53±0.15c	1.81±0.05a	0.82±0.06a	0.55±0.02a	3.71±0.16bc	18.30±4.21c
T₂	3.96±0.03d	0.13±0.05a	2.73±0.06a	1.50±0.24a	0.22±0.05c	0.00±0.00c	4.45±0.25ab	64.67±3.92a
T₃	4.26±0.01a	0.17±0.02a	0.50±0.10c	1.91±0.34a	0.83±0.23a	0.32±0.28b	3.64±0.58bc	18.17±5.60c
T₄	4.02±0.01c	0.13±0.00a	2.70±0.28a	1.40±0.08a	0.14±0.01c	0.00±0.00c	4.23±0.21ab	65.85±3.61a
T₅	4.19±0.01b	0.15±0.03a	1.13±0.06b	1.64±0.20a	0.19±0.03c	0.00±0.00c	3.01±0.23c	40.27±2.77b
T₆	3.90±0.03e	0.12±0.02a	3.00±0.26a	1.39±0.14a	0.19±0.02c	0.00±0.00c	4.58±0.26a	68.27±3.52a