免费文献传递   相关文献

Microbial characteristics of Hordeum brevisubulatum silage and screening for lactic acid bacteria with high fermentation performance

短芒大麦草青贮微生物特性研究及优良乳酸菌筛选



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015138 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
陶雅,李峰,高凤芹,孙启忠.短芒大麦草青贮微生物特性研究及优良乳酸菌筛选.草业学报,2015,24(12):6673.
TAOYa,LIFeng,GAOFengQin,SUNQiZhong.Microbialcharacteristicsof犎狅狉犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿silageandscreeningforlacticacidbacteria
withhighfermentationperformance.ActaPrataculturaeSinica,2015,24(12):6673.
短芒大麦草青贮微生物特性研究及优良乳酸菌筛选
陶雅1,2,李峰1,高凤芹1,2,孙启忠1,2
(1.中国农业科学院草原研究所,内蒙古 呼和浩特010010;2.农业部牧草资源与利用重点实验室,内蒙古 呼和浩特010010)
摘要:以短芒大麦草为研究对象,利用传统培养法从叶围和青贮发酵体系中分离出乳酸菌、大肠杆菌、好氧细菌、酵
母菌和霉菌,并计数;结合细菌形态学、生理生化特征及16SrDNA序列分析鉴定分离出的乳酸菌菌株;通过研究
乳酸菌的生长曲线、产酸特性及耐酸性,筛选优质乳酸菌。以期探明短芒大麦草叶围及青贮发酵体系中微生物菌
群特性及青贮料中乳酸菌多样性,筛选出具有促发酵效果的乳酸菌菌株,为有益微生物饲料研发奠定基础。试验
结果表明,短芒大麦草经青贮发酵后各微生物菌群数量发生不同程度变化,乳酸菌数量由0cfu/gFM 增加到
4.00×108cfu/gFM,酵母菌数量由8.50×105cfu/gFM增加到1.02×108cfu/gFM,而好氧细菌、大肠杆菌和霉
菌数量变化不明显;从短芒大麦草青贮发酵体系分离得到4株乳酸菌,经鉴定Lx36为犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊狆犲狀狋狅狊狌狊,Lx37
为犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊犫狉犲狏犻狊,Lx53为犘犲犱犻狅犮狅犮犮狌狊狆犲狀狋狅狊犪犮犲狌狊,Lx54为犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊狆犪狉犪犫狌犮犺狀犲狉犻;筛选得到1株益于青
贮的乳酸菌株Lx36,约在20h后进入稳定生长期,犗犇值达到4.21,且发酵12h的pH仅为4.08,并可以在pH=
3.0环境条件下生长。综上所述,青贮发酵是体系中各种微生物相互作用的过程,微生物菌群的数量及变化直接影
响青贮饲料发酵品质。短芒大麦草青贮饲料中乳酸菌种类较丰富,筛选得到的戊糖乳杆菌繁殖速度快、产酸能力
强同时表现出了较强的耐酸性,具有潜在的生产应用价值,适宜用作促发酵的青贮添加剂菌种。
关键词:短芒大麦草;青贮;微生物特性;乳酸菌  
犕犻犮狉狅犫犻犪犾犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犎狅狉犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿狊犻犾犪犵犲犪狀犱狊犮狉犲犲狀犻狀犵犳狅狉犾犪犮狋犻犮
犪犮犻犱犫犪犮狋犲狉犻犪狑犻狋犺犺犻犵犺犳犲狉犿犲狀狋犪狋犻狅狀狆犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲
TAOYa1,2,LIFeng1,GAOFengQin1,2,SUNQiZhong1,2
1.犌狉犪狊狊犾犪狀犱犚犲狊犲犪狉犮犺犐狀狊狋犻狋狌狋犲,犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犛犮犻犲狀犮犲,犎狌犺犺狅狋010010,犆犺犻狀犪;2.犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犌狉犪狊狊
犾犪狀犱犚犲狊狅狌狉犮犲狊犪狀犱犝狋犻犾犻狕犪狋犻狅狀,犕犻狀犻狊狋狉狔狅犳犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犲,犎狌犺犺狅狋010010,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Astudyhasbeenundertakentoinvestigatethemicrobialcommunitystructure,microorganismpopu
lationsanddiversityoflacticacidbacteriain犎狅狉犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿silage.Lacticacidbacteria,coliform
bacteria,aerobicbacteria,yeastandmoldwereisolatedandcountedbymeansofselectivemedia.Lacticacid
bacteriastrainswereidentifiedbymorphologicalobservation,physiologicalandbiochemicalcharacteristicsand
partial16SrDNAgenesequences.Inordertoassistthedevelopmentofbeneficialmicroorganismsforanimal
feed,thelacticacidbacteriastrainswithhighfermentationperformancewerescreenedbasedongrowthcurves
andtheirabilitytoproduceandresistacid.Theresultsshowedthatmicroorganismpopulationschangeindif
ferentwaysthroughthefermentationprocess.Lacticacidbacteriapopulationsincreasedfrom0to4.00×108
第24卷 第12期
Vol.24,No.12
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
2015年12月
Dec,2015
收稿日期:20150311;改回日期:20150520
基金项目:中央公益性行业(农业)科研专项经费项目(201203042)和中国农业科学院创新工程牧草栽培与加工利用(CAASASTIPIGR2015
02)资助。
作者简介:陶雅(1982),女,内蒙古呼和浩特人,助研,硕士。Email:taoya2001@126.com
通信作者Correspondingauthor.Email:sunqz@126.com
cfu/gFMandyeastpopulationsgrewfrom8.50×105to1.02×108cfu/gFM,whereascoliformbacteria,aero
bicbacteriaandmoldpopulationsdidnotchangesignificantly.Fourlacticacidbacteriastrainswereisolated
from犎.犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿silagewhichwereidentifiedatLx36isolationas犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊狆犲狀狋狅狊狌狊,atLx37isola
tionas犔.犫狉犲狏犻狊,atLx53isolationas犘犲犱犻狅犮狅犮犮狌狊狆犲狀狋狅狊犪犮犲狌狊andatLx54isolationas犔.狆犪狉犪犫狌犮犺狀犲狉犻.Lx36
wasscreenedoutforhighfermentationperformancebecauseitceasedtogrowafter20hoursofcultivation,
withanODvalueof4.21.ThepHvalueofMRSbroth(thebacterialgrowthmedium)wasonly4.08after12
hoursofLx36cultivation,andthestraincansurviveinMRSbrothwithapHof3.0.Theseresultsindicate
thatsilagefermentationisaprocessofmicroorganisminteractionandthatsilagequalityisdirectlyinfluencedby
thechangingcharacterofmicroorganismpopulations.Lacticacidbacteriaspeciesin犎.犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿silage
wererelativelyabundant.犔.狆犲狀狋狅狊狌狊screenedwithahighabilitytoreproduceandtoproduceandresistacid,
suggestingitspotentialvalueforpracticalapplications.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犎狅狉犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿;silage;microbialcharacteristics;lacticacidbacteria
短芒大麦草(犎狅狉犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿)产量高、适口性好、适应性广且具有较强的耐盐性,其青草利用期长、
叶量丰富、草质柔软、营养品质好、粗蛋白含量高,是一种良好的放牧—刈割兼用型多年生禾草[13]。开发短芒大
麦草青贮饲料,能够有效地利用青绿植物中的营养成分、提高饲料的适口性、扩大饲料来源、解决季节性饲草不平
衡、促进饲料的均衡供应。
乳酸菌是影响青贮发酵品质的主要因素之一。近年,欧美畜牧业发达的国家及日本致力于开发乳酸菌等添
加物,改善青贮饲料的发酵品质和营养价值的研究。而我国对于青贮乳酸菌的研究起步比较晚,对青贮乳酸菌资
源的收集、发酵特性以及遗传特性研究比较落后,拥有自主知识产权的乳酸菌及其制剂较少[4],得到大量推广应
用的更是微乎其微。本试验以短芒大麦草为材料,对青贮过程中起作用的微生物菌群进行初步研究,探明该青贮
料中乳酸菌多样性,并选出性状优良的乳酸菌,为制备有益微生物饲料奠定基础。
1 材料与方法
1.1 青贮原料
以短芒大麦草为供试材料,采自内蒙古赤峰市林西县良种场,于2013年8月短芒大麦草处于初花期,从田间
按梅花形布点法选取5个区域取样刈割。
1.2 青贮调制
将刈割的短芒大麦草铡成2~3cm,充分混合均匀后,按照四分法选取适量的样品装入聚乙烯袋,设3次重
复,每袋约200g,用真空包装机抽成真空并封口,室温条件下放置60d后开封取样分析。
1.3 仪器设备
生物安全柜为ESCO公司的AC2S型;恒温培养箱为MEMMERT公司的INB400型;立式压力蒸汽灭菌器
为上海申安医疗器械厂的LDZX50KBS型;台式恒温摇床为太仓市实验设备厂的 THZD型;光学显微镜为
OLMPUS的BX51型;高速冷冻离心机为Thermo公司Fresco21型;PCR仪为BIORAD的PeltierThermal
Cycler;凝胶成像仪为ALphaImage;电泳仪为北京六一仪器厂的dyy6c型;紫外分光光度计为北京普析通用仪
器有限责任公司的TU1901型。
1.4 培养基及试剂
液体、固体 MRS培养基、NA培养基和PDA培养基购自广东环凯微生物科技有限公司;BLB培养基购自日
水制药株式会社;细菌全基因组DNA提取试剂盒、2×TaqPCRMasterMix、溶菌酶等购自天根生化科技有限公
司;扩增引物购自上海桑尼生物科技有限公司。
1.5 试验方法
1.5.1 微生物计数  采用稀释平板涂布法对短芒大麦草原料和青贮料中微生物菌群进行计数,称取5g待测
76第12期 陶雅 等:短芒大麦草青贮微生物特性研究及优良乳酸菌筛选
样品,放入装有45mL无菌水的三角瓶内,置于摇床振荡30min,将得到的溶液继续用无菌水做10倍梯度的稀
释,分别吸取10-1,10-3和10-5三个稀释度悬液20μL,均匀涂于 MRS、BLB、NA和PDA平板培养基上,MRS
培养基上的菌落(乳酸菌)于37℃厌氧环境下培养,BLB、NA和PDA培养基上菌落(大肠杆菌、好氧细菌、酵母菌
和霉菌)则直接置于37℃恒温培养箱内,48h后对各平板上的菌落数进行计测。
1.5.2 乳酸菌的分离与纯化  挑取 MRS培养基上生长的典型菌落,在 MRS平板上反复划线分离,直到获得
该菌的纯培养。对获得的各菌株进行革兰氏染色[5]和过氧化氢酶试验[6]。凡是呈革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性
的菌株,均认为是疑似乳酸菌,保存备用。
1.5.3 乳酸菌的生理生化特征鉴定  乳酸菌发酵葡萄糖产气试验参照凌代文和东秀珠[6]的方法进行。在不
同温度(10,15,40,45℃)、pH(pH=3.0,3.5,4.0,4.5,5.0,7.5,8.0)和NaCl浓度(3.0%和6.5%)条件下生长
试验以及利用API50CH检测乳酸菌对49种不同碳源发酵能力检测参照Duan等[7]方法进行。
1.5.4 乳酸菌菌株的16SrDNA序列分析及系统进化树的构建  乳酸菌DNA的提取按照天根细菌全基因
组DNA提取试剂盒说明进行。以提取菌株的DNA为模板,应用引物序列27f:5′AGAGTTTGATCCTGGCT
CAG3′和1492r:5′AAGTCGTAACAAGGTAACC3′进行PCR扩增,PCR反应体系(50μL)为:2×TaqPCR
MasterMix25μL,引物27f和1492r(10μmol/L)各2μL,模板2μL,加ddH2O补足至50μL。PCR扩增程序
为:94℃预变性5min;94℃,变性50s;55℃,退火50s;72℃,延伸2min,30个循环后,72℃延伸10min,4℃保
存。利用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物,PCR扩增片段约为1500bp,将PCR产物送上海桑尼生物科技
有限公司进行双向测序。将测序获得的所有菌株序列信息利用Blast检索系统在GenBank数据库中进行Blast
比对,选择适当数量与目的基因序列同源性相对较高的标准菌株的16SrDNA序列与测定菌株的16SrDNA序
列,共同用 MEGA5.1软件构建系统进化树。
1.5.5 产酸速率测定  将乳酸菌按3%的接种量转入 MRS液体培养基中,于37℃培养12h,每隔2h测定不
同菌株发酵液pH,以培养时间为横坐标,pH为纵坐标绘制产酸速率曲线[8]。
1.5.6 生长曲线的测定  将乳酸菌按3%的接种量转入 MRS液体培养基中,于37℃培养36h,每隔2h取1
次样品,在620nm下测定样品的吸光度值,以培养时间为横坐标,对应的吸光度值为纵坐标绘制生长曲线[8]。
2 结果与分析
2.1 短芒大麦草叶围及青贮体系微生物计数
短芒大麦草新鲜样品与青贮样品中微生物种类和数量见表1,新鲜样品上附着的微生物数量最多的是好氧
细菌,为3.15×107cfu/gFM,其次是大肠杆菌和酵母菌,而乳酸菌和霉菌未检测到,经过青贮发酵后,乳酸菌数
量明显增多,达到了4.00×108cfu/gFM,酵母菌的数量也有所增加,而大肠杆菌、好氧细菌和霉菌数量几乎没有
变化。
表1 短芒大麦草微生物计数
犜犪犫犾犲1 犕犻犮狉狅犫犻狅犾狅犵犻犮犪犾犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋犺犲犎.犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿 cfu/gFM
样品
Sample
微生物菌落计数Countsofviablemicroorganisms
乳酸菌Lacticacidbacteria 大肠杆菌Coliformbacteria 好氧细菌Aerobicbacteria 酵母菌Yeast 霉菌 Mold
新鲜样品Freshsample 0 2.25×105 3.15×107 8.50×105 0
青贮样品Silagesample 4.00×108 1.04×106 6.70×107 1.02×108 0
 cfu:菌落形成单位Colonyformingunit;FM:鲜物质Freshmatter.
2.2 乳酸菌的生理生化特征
从短芒大麦草青贮样品中共分离出4株乳酸菌,分别命名为Lx36、Lx37、Lx53、Lx54,各菌株生理生化特征
见表2、3。所有分离到的菌株均表现为革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性,其中Lx36和Lx53发酵葡萄糖不产生CO2,
86 草 业 学 报 第24卷
属同型发酵乳酸菌,而Lx37和Lx54为异型发酵
乳酸菌;根据这4株乳酸菌生理生化特性可将其
分成2个类群:类群Ⅰ包含Lx36、Lx37、Lx54,这
3株菌均为杆菌,可在40℃、45℃、3.0% NaCl浓
度和pH=4.5,5.0,7.5,8.0的环境条件下生长,
其中Lx36在5和10℃下不生长,Lx37在5℃、
6.5% NaCl浓度和pH=3.0,3.5,4.0条件下弱
生长,Lx54在6.5% NaCl浓度和pH=3.0条件
下不生长,而在pH=3.0时弱生长。这3株菌均
可以利用果糖、半乳糖、葡萄糖、麦芽糖、密二糖和
葡萄糖酸盐,其中Lx36可以发酵苦杏仁苷、纤维
二糖、甘露醇、甘露糖、海藻糖,而Lx37和Lx54
不能发酵这几种碳源,Lx54可以发酵松三糖、棉
籽糖和蔗糖,而Lx37不能利用这几种碳源,所以
将3株菌株初步鉴定[6,9]属于乳杆菌属(犔犪犮狋狅犫犪
犮犻犾犾狌狊);类群Ⅱ包含Lx53,该菌为球菌,在5℃和
pH=3.0,3.5条件下不生长,可以发酵核糖、麦
芽糖、海藻糖和熊果苷,不能利用松三糖、鼠李糖、
乳糖、蔗糖、淀粉、甘油、甘露醇和α甲基D葡萄
糖苷,其生理生化性状与片球菌属相似,初步鉴定
属于片球菌属(犘犲犱犻狅犮狅犮犮狌狊)。
2.3 乳酸菌的16SrDNA 序列分析以及系统发
育树构建
将测序获得的所有16SrDNA 序列信息在
NCBI数据库和EzTaxon数据库中进行Blast相
似性比对,结果见表4。所有序列与数据库中已
知16SrDNA基因序列的相似性均在99.0%~
100.0%之间。
表2 青贮饲料中乳酸菌的生理生化特征
犜犪犫犾犲2 犜犺犲狆犺狔狊犻狅犾狅犵犻犮犪犾犫犻狅犮犺犲犿犻犮犪犾犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犾犪犮狋犻犮
犪犮犻犱犫犪犮狋犲狉犻犪狊狋狉犪犻狀狊犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿狊犻犾犪犵犲
项目Characteristics Lx36 Lx37 Lx53 Lx54
菌体形态Shape 杆状
Rod
杆状
Rod
球状
Coccus
杆状
Rod
革兰氏染色Gram + + + +
过氧化氢酶反应Catalase - - - -
发酵葡萄糖产气Gasfromglucose - + - +
发酵类型
Fermentationtype
同型发酵
Homo
异型发酵
Hetero
同型发酵
Homo
异型发酵
Hetero
不同温度下生长Growthattemperature:
5℃ - w - +
10℃ - + + +
40℃ + + + +
45℃ + + + +
不同盐浓度下生长GrowthinNaCl:
3.0% + + + +
6.5% + w + -
不同pH下生长GrowthatpH:
3.0 + w - -
3.5 + w - w
4.0 + w + +
4.5 + + + +
5.0 + + + +
7.5 + + + +
8.0 + + + +
 +:生长Positive;-:不生长Negative;w:微弱生长 Weaklypositive.
  由系统发育分析可以看出(图1),4株乳酸菌分别属于乳杆菌属和片球菌属,其中:Lx36与犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊
狆犲狀狋狅狊狌狊的系统位置最接近,相似度为100.00%,Lx37与犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊犫狉犲狏犻狊处于同一进化分支上,相似度达
100.00%,Lx53与犘犲犱犻狅犮狅犮犮狌狊狆犲狀狋狅狊犪犮犲狌狊的系统进化位置最接近,相似度为99.97%,Lx54与犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊
狆犪狉犪犫狌犮犺狀犲狉犻处于同一进化分支上,相似度达100.00%。
2.4 乳酸菌生长曲线及繁殖速度比较
4株乳酸菌的生长曲线见图2,从曲线中可以看出4株乳酸菌均在2h后进入对数生长期,其中Lx53、Lx54
和Lx37约在14h左右进入稳定生长期,生长速度依次递减,生长较为缓慢,而Lx36生长速度较快,明显高于其
他3株乳酸菌,约在20h后进入稳定生长期,20h时其犗犇值达到4.21。可见4株乳酸菌中Lx36的繁殖速度最
快。
2.5 乳酸菌产酸速率及产酸能力比较
4株乳酸菌发酵过程中产酸速率曲线如图3所示。从图中可以看出,Lx37和Lx54发酵液的pH下降较为
缓慢,发酵12h的pH分别为5.28和5.35,Lx53发酵液的pH下降较快,发酵12h的pH为4.51,而Lx36发酵
液的pH下降最快,从2h便开始急剧下降,其发酵12h的pH仅为4.08。可见4株乳酸菌中Lx36的产酸能力
最强。
96第12期 陶雅 等:短芒大麦草青贮微生物特性研究及优良乳酸菌筛选
表3 乳酸菌犃犘犐50犆犎碳源发酵结果
犜犪犫犾犲3 犃犘犐50犆犎犳犲狉犿犲狀狋犪狋犻狅狀狆犪狋狋犲狉狀狊狅犳犾犪犮狋犻犮犪犮犻犱犫犪犮狋犲狉犻犪狊狋狉犪犻狀狊犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿狊犻犾犪犵犲
碳源Carbohydrate Lx36 Lx37 Lx53 Lx54 碳源Carbohydrate Lx36 Lx37 Lx53 Lx54
甘油Glycerol - - - - 柳醇Salicin + - + -
赤鞽醇Erythritol - - - - 纤维二糖Celobiose + - + -
D阿拉伯糖Darabinose - - - - 麦芽糖 Maltose + + + +
L阿拉伯糖Larabinose - + + + 乳糖Lactose + - - +
核糖Ribose - + + + 蜜二糖 Melibiose + + - +
D木糖Dxylose - + + - 蔗糖Saccharose + - - +
L木糖Lxylose - - - - 海藻糖Trehalose + - + -
阿东醇Adonitol - - - - 菊糖Inuline - - - -
β甲基D木糖甙βmethylxyloside - - - - 松三糖 Melezitose - - - +
半乳糖Galactose + + + + 棉籽糖D-raffinose + - - +
葡萄糖Dglucose + + + + 淀粉Starch w - - -
果糖Dfructose + + + + 肝糖Glycogen - - - -
甘露糖Dmannose + - + - 木糖醇Xylitol - - - -
山梨糖Sorbose - - - - 龙胆二糖βgentiobiose + - + -
鼠李糖Rhamnose - - - - D松二糖Dturanose + - - -
卫茅醇Dulcitol - - - - D来苏糖Dlyxose - - - -
肌醇Inositol - - - - D塔格糖Dtagatose - - + -
甘露醇 Mannitol + - - - D岩糖Dfucose - - - -
山梨醇Sorbitol - - - - L岩糖Lfucose - - - -
α甲基D甘露糖苷αmethylDmannoside - - - - D阿拉伯糖醇Darabitol + - - -
α甲基D葡萄糖苷αmethylDglucoside + w - - L阿拉伯糖醇Larabitol - - - -
N乙酰葡糖胺Nacetylglucosamine + + + - 葡萄糖酸盐Gluconate + + w w
苦杏仁甙Amygdalin + - + - 2酮基葡萄糖酸盐2cetogluconate - - w w
熊果苷Arbutin + - + - 5酮基葡萄糖酸盐5cetogluconate w w - w
七叶灵Esculin + - + -
 +:90%菌株为阳性90%ormoreofthestrainsarepositive;-:90%菌株为阴性90%ormoreofthestrainsarenegative;w:弱阳性 Weaklypositive.
表4 乳酸菌株16犛狉犇犖犃序列犅犾犪狊狋比对结果
犜犪犫犾犲4 犅犾犪狊狋狉犲狊狌犾狋狊狅犳16犛狉犇犖犃狊犲狇狌犲狀犮犲狊狅犳犾犪犮狋犻犮犪犮犻犱犫犪犮狋犲狉犻犪狊狋狉犪犻狀狊
菌株Strain 近缘种Closestrelativespecies 相似度Identity(%) 基因库存取号GenBankaccessionNo.
Lx36 戊糖乳杆菌犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊狆犲狀狋狅狊狌狊JCM1558(T) 100.00 D79211
Lx37 短乳杆菌犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊犫狉犲狏犻狊ATCC14687(T) 100.00 EF120367
Lx53 戊糖片球菌犘犲犱犻狅犮狅犮犮狌狊狆犲狀狋狅狊犪犮犲狌狊DSM20336(T) 99.97 AJ305321
Lx54 类布氏乳杆菌犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊狆犪狉犪犫狌犮犺狀犲狉犻LMG11457(T) 100.00 AJ970317
3 讨论
青贮发酵过程是各种微生物共同作用的结果,参与青贮过程的微生物包括青贮原料上附着的微生物,引起青
贮饲料发酵的微生物以及引起青贮腐败变质的微生物等[10],在整个青贮过程中微生物的数量存在动态变化[11]。
Kobayashi等[12]研究认为,附生乳酸菌的数量影响最终发酵品质,如果牧草表面附生乳酸菌数量过低,则会导致
青贮料发酵品质和营养价值下降。检测附生乳酸菌的数量可以预测自然青贮发酵充分与否及是否有必要添加菌
07 草 业 学 报 第24卷
图1 基于16犛狉犇犖犃序列分析结果的系统发育树
犉犻犵.1 犘犺狔犾狅犵犲狀犲狋犻犮狋狉犲犲犫犪狊犲犱狅狀狋犺犲16犛狉犇犖犃狊犲狇狌犲狀犮犲狊
 
图2 乳酸菌生长曲线
犉犻犵.2 犌狉狅狑狋犺犮狌狉狏犲狊狅犳犾犪犮狋犻犮犪犮犻犱犫犪犮狋犲狉犻犪狊狋狉犪犻狀狊 
图3 乳酸菌产酸速率曲线
犉犻犵.3 犃犫犻犾犻狋狔狅犳狆狉狅犱狌犮犻狀犵犪犮犻犱狅犳犾犪犮狋犻犮犪犮犻犱犫犪犮狋犲狉犻犪狊狋狉犪犻狀狊 
剂促进发酵[13]。本研究中短芒大麦草青贮前后乳酸菌数量变化较大,青贮前并未在新鲜样品上检测出乳酸菌,
青贮发酵后样品中乳酸菌含量高达108cfu/gFM,酵母菌的数量由105cfu/gFM 变化到108cfu/gFM,而大肠
杆菌、好氧细菌和霉菌的数量变化不明显。可见短芒大麦草在青贮发酵过程中,随着厌氧和酸性环境的形成,乳
酸菌迅速繁殖,数量增加;酵母菌在厌氧条件下可利用青贮饲料中的糖分进行繁殖,数量也有所增加;大肠杆菌和
部分好氧细菌,耐酸性不强,当发酵体系pH逐渐降低时,这两类细菌的生长受到抑制,但是可能由于短芒大麦草
附生乳酸菌数量太低,导致发酵效果不理想[12],青贮后发酵体系pH并未迅速降低到能够显著抑制这两类细菌
的程度,所以其数量没有显著降低。Zhang[14]研究了青贮原料和青贮料中微生物种类和数量,青贮前乳酸菌数量
在101~107cfu/g、肠细菌数量为102~108cfu/g、酵母菌数量为101~107cfu/g、霉菌数量为102~106cfu/g,青
贮后这几类微生物数量分别为105~109cfu/g、低于102cfu/g、102~106cfu/g和104cfu/g,本研究结果基本与其
相符,但短芒大麦草青贮后肠细菌和酵母菌数量较高。
本研究对短芒大麦草青贮乳酸菌多样性研究在国内外尚属首例,通过 MRS培养基从短芒大麦草青贮发酵
体系分离得到4株乳酸菌,根据表型特征、生理生化特性初步鉴定3株属于乳杆菌属,1株属于片球菌属,杆菌较
17第12期 陶雅 等:短芒大麦草青贮微生物特性研究及优良乳酸菌筛选
球菌丰富。通常情况下乳酸杆菌对酸的耐受性要高于乳酸球菌,当环境酸度较高时,乳酸球菌的生长受到抑制,
活力降低、数量减少[9]。由于分离出的4株乳酸菌碳源发酵模式与模式菌株均存在差异,因此单纯利用表型相似
性并不能把这些菌株鉴定到种的水平。16SrDNA序列分析既可以在种属水平上对细菌进行较为准确的鉴定,
也可以对细菌亚种进行鉴定[15],经分析4株菌的16SrDNA序列与参考菌株的16SrDNA序列相似性都在99%
以上,因此Lx36鉴定为犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊狆犲狀狋狅狊狌狊,Lx37鉴定为犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊犫狉犲狏犻狊,Lx53鉴定为犘犲犱犻狅犮狅犮犮狌狊狆犲狀
狋狅狊犪犮犲狌狊,Lx54鉴定为犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊狆犪狉犪犫狌犮犺狀犲狉犻。
乳酸菌是促使青贮饲料发酵的主要微生物,将其用作饲料青贮的生物添加剂,可有效地调节青贮料内微生物
区系,抑制有害菌的活动[1617],调控青贮发酵过程,从而提高青贮发酵品质。因此那些繁殖速度快,产酸、耐酸能
力强的乳酸菌常被筛选出来用作发酵促进剂[18]。早期用作青贮添加剂的菌株大部分来自奶牛及乳产品[19],但
是结果并不理想,而从青贮饲料中分离出的乳酸菌更宜适应青贮环境,从中筛选青贮用优良乳酸菌则为一种高
效、快速的方法。通过研究短芒大麦草青贮饲料中分离出4株乳酸菌的生长特性、产酸特性以及耐酸性,发现戊
糖乳杆菌Lx36为同型发酵乳酸菌,可以迅速繁殖,使酸性快速下降,并且耐酸,这些完全符合 Whittenbury[20]、
Wieringa和Beck[21]制定的乳酸菌剂筛选标准的一些核心观点。戊糖乳杆菌广泛存在于传统发酵蔬菜、发酵乳
制品、发酵肉制品及醉鱼中[2225],长期的食用历史使其被公认为具有发酵作用的安全菌[26],张想峰等[27]从新疆
小芦苇青贮中分离出2株戊糖乳杆菌,发现其中1株具有较强的产酸能力,pH最低可达3.50,是发酵过程中的
主要产酸菌株,本试验结果与此一致。可见Lx36具有潜在的生产应用价值,适宜用作促发酵的青贮饲料发酵菌
株。
4 结论
青贮发酵是体系中各种微生物相互作用的过程,微生物菌群的数量及变化直接影响青贮饲料发酵品质。短
芒大麦草附生乳酸菌数量极少,因此单独青贮时最好加入适量乳酸菌剂以促进发酵,保证发酵完全。短芒大麦草
青贮饲料中乳酸菌种类较丰富,共分离出4株乳酸菌,筛选得到的戊糖乳杆菌Lx36繁殖速度快、产酸能力强,同
时表现出了较强的耐酸性,这一结果为其进一步开发用作青贮促发酵剂提供了理论依据。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊:
[1] SunQZ.Anexcelentsalttoleranceforage-犎狅狉犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿.JournalofFrageandLifestock,1996,(4):2526.
[2] WangBD.Anexcelentgrass-犎狅狉犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿.ChinaPrataculturalScience,1987,4(1):5557.
[3] MaM.ProductivityandNutritionValueoftheFourGrasses[D].Lanzhou:GansuAgriculturalUniversity,2008.
[4] YangY,ShiC,GuoXS.Characterizationandidentificationof犠犲犻狊狊犲犾犾犪speciesisolatedfrom犓狅犫狉犲狊犻犪犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻growingin
alpinemeadows.ActaPrataculturaeSinica,2014,23(1):266275.
[5] DuP.TheExperimentalTechniquesinDairyMicrobiology[M].Beijing:ChinaLightIndustryPress,2008.
[6] LingDW,DongXZ.TheExperimentalTechniquesinIdentificationofLacticAcidBacteria[M].Beijing:ChinaLightIndus
tryPress,1999.
[7] DuanY,TanZ,WangY,犲狋犪犾.IdentificationandcharacterizationoflacticacidbacteriaisolatedfromTibetanQulacheese.
JournalofGeneralandAppliedMicrobiology,2008,54(1):5160.
[8] ZhangHJ,YuZ,WangL,犲狋犪犾.Isolationandidentificationoflacticacidbacteriafromsilageandfilteringofexcelent
strains.ActaAgrestiaSinica,2011,19(1):137141.
[9] BuchananRE,GlbbomsNE.Bergey’sManualofSystematicBacteriology[M].HongJH,Translation.Beijing:Science
Press,1986.
[10] XuCC.SilageScienceandTechonlogy[M].Beijing:SciencePress,2013.
[11] SiBW,WangZL,SunQZ,犲狋犪犾.Fermentationcharacteristicsandchangesoflacticacidbacteriaisolatedfromensiling
犔犲狊狆犲犱犲狕犪犺犲犱狔狊犪狉狅犻犱犲狊.PrataculturalScience,2012,29(4):650657.
[12] KobayashiH,CaiY,UegakiR,犲狋犪犾.Microorganismcomposition,chemicalcompositionandfermentationcharacteristicsof
themixedsowingsilageoftimothyandorchardgrassatdifferentcuttingnumber.NihonChikusanGakkaiho/JapaneseJournal
ofZootechnicalScience,2010,81(3):345352.
[13] LinCJ,BolsenKK,BrentBE,犲狋犪犾.Epiphyticlacticacidbacteriasuccessionduringthepreensilingandensilingperiodsof
27 草 业 学 报 第24卷
alfalfaandmaize.JournalofAppliedBacteriology,1992,73(5):375387.
[14] ZhangJG.Rolesofbiologicaladditivesinsilageproductionandutilization.ResearchAdvanceinFoodScience,2002,3:37
46.
[15] WooPC,LauSK,TengJL,犲狋犪犾.Thenandnow:useof16SrDNAgenesequencingforbacterialidentificationanddiscov
eryofnovelbacteriainclinicalmicrobiologylaboratories.ClinMicrobiolInfect,2008,14(10):908934.
[16] CaiYM,KumaiS,LiaoZ,犲狋犪犾.Effectoflacticacidbacteriainoculantsonfermentativequalityofsilage.JournalofInte
grativeAgriculture,1995,28(2):7382.
[17] CaiYM,BennoY,OgawaM,犲狋犪犾.Effectofapplyinglacticacidbacteriaisolatedfromforagecropsonfermentationcharac
teristicsandaerobicdeteriorationofsilage.JournalofDairyScience,1999,82(3):520526.
[18] SealeDR.Bacterialinoculantsassilageadditives.JournalofAppliedBacteriology,1986,61:926.
[19] MoonNJ,ElyLO,SudweeksEM.Fermentationofwheat,corn,andalfalfasilagesinoculatedwith犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊犪犮犻犱狅狆犺
犻犾狌狊and犆犪狀犱犻犱犪sp.atensiling.JournalofDairyScience,1981,64(5):807813.
[20] WhittenburyR.AnInvestigationoftheLacticAcidBacteria[D].UK:UniversityofEdinburgh,1961.
[21] WieringaGW,BeckT.Investigationsontheuseofculturesoflacticacidbacteriainthepreparationofsilageinsmalcon
tainers.1.Obtainingactive犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊culturesforinoculationtrials.DasWirtschaftseigeneFutter,1964,10:3444.
[22] WuR,TianHT,SunJL,犲狋犪犾.Isolation,identificationandfermentationcharacteristicsstudyoflacticacidbacteriafrom
pickingvegetable.FoodResearchandDevelopment,2009,30(2):5154.
[23] YangSZ,ZhangHX,ShiS,犲狋犪犾.Isolation,screeningandidentificationofpredominantlacticacidbacteriainsaltedduck.
FoodScience,2010,31(7):242246.
[24] GuoLD,WangX,DuP,犲狋犪犾.Studyoncharacteristicsoflacticacidbacteriaisolatedfromtraditionalindigenousdairyprod
ucts.FoodScience,2006,27(3):6064.
[25] TangS,LiuZW.Isolationandidentificationofmicrobesfromvinassefish.ChinaBrewing,2010,(12):120123.
[26] GuoBH.Researchtrendsanddynamicsofbeneficiallacticacidbacteria.ChinaDairy,2001,(6):2124.
[27] ZhangXF,AiniwaerA,MairemunishaW,犲狋犪犾.Isolationandidentificationof犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊fromXinjiangsmalreedsi
lage.XinjiangAgriculturalSciences,2009,46(6):13271331.
参考文献:
[1] 孙启忠.优良耐盐牧草-野大麦.草与畜杂志,1996,(4):2526.
[2] 王比德.优良禾草-野大麦.中国草业科学,1987,4(1):5557.
[3] 马鸣.4种禾本科牧草生产性能及营养价值研究[D].兰州:甘肃农业大学,2008.
[4] 杨杨,石超,郭旭生.高寒草甸魏斯氏乳酸菌的分离鉴定及理化特性研究.草业学报,2014,23(1):266275.
[5] 杜鹏.乳品微生物学实验技术[M].北京:中国轻工业出版社,2008.
[6] 凌代文,东秀珠.乳酸细菌分类鉴定及实验方法[M].北京:中国轻工业出版社,1999.
[8] 张慧杰,玉柱,王林,等.青贮饲料中乳酸菌的分离鉴定及优良菌株筛选.草地学报,2011,19(1):137141.
[10] 徐春城.现代青贮理论与技术[M].北京:科学出版社,2013.
[11] 司丙文,王宗礼,孙启忠,等.尖叶胡枝子青贮微生物数量变化及发酵特性.草业科学,2012,29(4):650657.
[16] 蔡义民,熊井清雄,廖芷,等.乳酸菌剂对青贮饲料发酵品质的改善效果.中国农业科学,1995,28(2):7382.
[22] 吴蕊,田洪涛,孙纪录,等.泡菜中乳酸菌优良菌株的分离鉴定及发酵性能的研究.食品研究与开发,2009,30(2):5154.
[23] 杨士章,张焕新,施帅,等.板鸭中优势乳酸菌的分离、筛选及鉴定.食品科学,2010,31(7):242246.
[24] 国立东,王欣,杜鹏,等.传统乳制品中乳酸菌的分离及性能研究.食品科学,2006,27(3):6064.
[25] 唐思,刘章武.醉鱼中菌种的分离筛选与鉴定研究.中国酿造,2010,(12):120123.
[26] 郭本恒.有益乳酸菌的研究趋势与动态.中国乳业,2001,(6):2124.
[27] 张想峰,艾尼瓦尔·艾山,买热木尼沙·吾甫尔,等.新疆小芦苇青贮中乳酸杆菌的分离鉴定.新疆农业科学,2009,
46(6):13271331.
37第12期 陶雅 等:短芒大麦草青贮微生物特性研究及优良乳酸菌筛选