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今天,都来了解一下青贮的原理与青贮发酵过程

 YUEDONGKE 2015-12-04

今日与牛场老板交流,做青贮要注意霉菌。老板说:“青贮没有严重变黑的那就是没有霉菌的,既然没有霉菌为什么要那么繁琐的制作青贮,我制作这么多年了,也没觉得有多差,每年都很好”。


下图为该牛场青贮照片及检测温度


今天我们关于青贮发酵中的相关知识再做个剖析,以便于让大家好好了解一下。(不发青贮窖全景了,以免大家乱猜)


1、 青贮原理


青贮是在密封的状态下,利用乳酸菌的发酵作用,产生大量乳酸,使饲料呈酸性,从而抑制有害菌生长,达到长期保存青绿饲料营养特性的一种方法。由青贮原理可知,要想制作出高品质青贮饲料,必须具备两个因素:厌氧环境和酸性环境(高有机酸含量,低pH 值)。


要想达到这两个因素,必须满足以下四个条件,缺一不可。


① 压实、密封严实——抑制好氧腐败菌生长,为乳酸菌创造有利生长条件;


② 足够数量的乳酸菌——乳酸菌占优势,快速产生乳酸,降低pH 值,将腐败菌(尤其是产生霉菌毒素的霉菌)抑制在最初状态;


③ 含有一定量的可溶性糖和氮源——提供乳酸菌营养,促进乳酸菌繁殖,产生大量乳酸;


④ 含有一定量的水分——提供乳酸菌生长环境;


2、 青贮发酵过程


青贮发酵过程中乳酸菌进行厌氧发酵,将可溶性糖转化为乳酸,降低青贮饲料的pH 值,当乳酸积累到1.5-2%(鲜料)时,就可以抑制有害菌及霉菌的生长,防止毒素产生及腐败所造成的养分损失。


青贮饲料的发酵过程基本分为四个阶段,即有氧呼吸期、厌氧微生物竞争期、乳酸积累期和相对稳定期。(不同文献中分法不同,有分三个阶段的,有分五六个阶段的,但不管怎么分,大体意思差不多,下图为分为六个阶段的图解)


咱们今天归纳成四个阶段讲解一下(第三和第四阶段合并,不分析第六阶段):


第一阶段: 有氧呼吸期


此阶段主要是植物细胞呼吸和好氧腐败菌繁殖的阶段。新鲜收割的作物,被粉碎后装填进青贮窖中压实后,其细胞并未死亡,仍然可以利用残留的氧气进行呼吸,产生大量的热,并伴随能量和蛋白质的损失。好氧腐败菌(产霉菌毒素的霉菌)利用残存的氧气大量繁殖,消耗可溶性糖和蛋白质,产生大量的热,二氧化碳、氨气、氢气等,导致蛋白质、干物质和能量损失。霉菌大量繁殖不但导致营养损失,还产生霉菌毒素,影响奶牛的健康和生产性能。发酵过程中过度产热,会降低青贮饲料的适口性和营养价值。(干物质与营养的损失阶段)


有氧呼吸期持续时间越长,营养损失就越多,青贮饲料中的霉菌、腐败菌数量就越高,霉菌毒素含量就越多。因此,制作青贮饲料时,必须尽可能快速排除空气,缩短有氧呼吸期。另外,快速增加乳酸含量,迅速降低pH 值(< pH 5.5),能抑制植物呼吸酶活力和抑制霉菌、腐败菌活动,因而能降低发酵温度,减少蛋白质、干物质和能量的损失。(压窖密度与喷洒发酵剂就显得尤为重要)


第二阶段: 厌氧微生物竞争期


随着氧气被耗尽,青贮进入厌氧发酵,厌氧微生物逐渐成为优势菌群,主要是乳酸菌和丁酸菌等厌氧腐败菌的竞争。丁酸菌是青贮过程中的有害菌,它适宜生长在水分较高的青贮饲料中。丁酸菌是一种能够将蛋白质分解成氨或胺等腐败恶臭气味物质的一类梭状杆菌,不但造成蛋白质大量损失,还严重影响饲料的适口性和安全性,生物胺能影响干物质的摄入和奶牛的健康。其他腐生菌可将氨基酸等营养成分转化为尸胺等有毒物质。丁酸菌不耐酸,如果乳酸菌快速生长,将pH 值迅速降低至4.7以下即可抑制丁酸菌生长。乳酸菌逐渐成为优势菌群,进入乳酸积累期


第三阶段: 乳酸积累期


乳酸菌迅速繁殖成为青贮饲料中的优势菌群,将可溶性糖转化成大量乳酸、少量乙酸,促使pH值下降。随着pH 值的下降,大部分有害菌被抑制,只剩下乳酸菌继续生长。随着乳酸继续积累,当青贮饲料的pH 值降低到3.8 左右,乳酸含量达到青贮饲料鲜重的1.5%-2.0%时,乳酸菌逐渐停止生长,而进入相对稳定期。


第四阶段:相对稳定阶段


一旦乳酸菌生长停止,青贮饲料达到终端pH 值,青贮进入稳定阶段。如果青贮窖密封很好,所有微生物几乎不再活动,养分不再损失,直到青贮窖被打开,密封环境被破坏。



3、自然青贮和使用乳酸菌青贮剂发酵过程区别


(1)自然青贮存在霉变、二次发酵、霉菌毒素超标等风险


自然青贮腐败菌数量占优势,饲料发霉、二次发酵风险高,存在霉菌毒素中毒风险。


① 新鲜秸秆上腐败菌数量占优势。新鲜秸秆上含有一些天然的乳酸菌,但数量非常少,仅有几十个至上千个,而且会随着天气环境、秸秆的生长状况等因素的变化而变化。但秸秆上附着的腐败菌数量却比乳酸菌多上几十倍到上千倍。


② 秸秆收割到封窖时间长,环境利于好氧的腐败菌生长,不利于乳酸菌生长。秸秆从收割到封窖,至少需要4-7 天的时间,在这期间腐败菌繁殖迅速,而且空气中大量的腐败菌又降落到青贮料上,导致每克青贮料上的腐败菌数量可达数亿,远远高于乳酸菌数量。


③ 封窖前腐败菌及霉菌已达到相当数量,封窖后仍可利用残留氧气继续繁殖,直到5-10天后氧气逐渐耗尽才形成乳酸菌成长的优势环境后才停止生长。这期间腐败菌和霉菌数量又达到另一高峰,不但造成大量养分被消耗,还产生大量霉菌毒素。随着后续的乳酸菌产酸,这些大量繁殖的腐败菌和霉菌不会全部被杀死,而是以休眠状态存在于青贮饲料中,等待氧气进入而复活。


④ 青贮发酵完成后,不仅养分损耗大,霉菌毒素含量高,存在于青贮饲料中的大量腐败菌和霉菌使二次发酵风险高。自然青贮时,虽然良好的压实、密封条件可以暂时抑制了霉菌生长,但是一旦开窖后氧气进入,残存在青贮饲料中的好氧腐败菌和霉菌又开始大量生长,导致青贮饲料发热,pH 值上升,即所谓的二次发酵。二次发酵造成更低的青贮饲料营养价值和更高的霉菌及霉菌毒素含量,甚至丧失饲喂价值。


⑤ 饲喂被霉菌污染或含有大量霉菌毒素的青贮饲料,容易出现瘤胃功能损伤,干物质采食量降低,饲料转化率降低、腹泻等现象,同时还伴随着产奶量降低,亚临床乳房炎的发生。甚至有些毒素就会完整的到达十二指肠被吸收,导致对机体健康产生不可预料的影响。


(2)添加青贮发酵剂青贮能障饲料安全,保存住营养价值


选择适合的青贮发酵剂,以大连和实生物生产的“微贮博士”为例,该青贮剂以发酵原液分装,使用无需复活,添加在青贮中快速作用。主要成分枯草芽孢杆菌属(特种)、特种酵母菌、植物乳酸菌三种菌混合接种。枯草芽孢杆菌可以快速消化青贮中残留的氧气,减少霉菌、腐败菌滋生,并且产生淀粉酶、脂肪酶等可提高饲料转化率的物质;特种酵母菌产生适量的乙酸和丙酸,提高开窖后有氧稳定性达10个小时以上;植物乳酸菌,可以保障青贮一开始乳酸菌就成为优势菌群,主导发酵进程,保障饲料贮存过程中和饲喂时的安全,保存住饲料营养价值。


(1) 按标准添加青贮发酵剂后,可缩短青贮发酵到稳定期的时间。一般自然青贮需要将近40 天时间,才能进入稳定期,而添加“微贮博士”青贮只需20 天左右就能完成发酵,更早进入稳定期,价值极高的有机酸含量比自然青贮高出将近1 倍。


(2) 青贮完成后,由于青贮饲料中腐败菌及霉菌的数量少(霉菌、腐败菌的数量比自然青贮低1000倍到10000 倍),且添加发酵剂的青贮饲料中含有大量的有机酸和混合菌代谢的抑菌物质,使得青贮饲料的有氧稳定性能时间达到10个小时以上,所以二次发酵的几率大大减少。另外,乳酸菌还能产生细菌素、过氧化氢等抑菌物质,防止霉菌毒素的产生,因而保障了青贮饲料的安全性,减少了霉菌毒素中毒的风险。


(3)添加青贮剂的青贮,不但保留了更多的营养物质,并能合成多种维生素如叶酸,烟酸,维生素B1,维生素B2等营养物质,产生菌体蛋白和小分子肽等,大大提高了青贮饲料的营养价值。



蛋白质损失:蛋白质是青贮饲料中最有价值的营养。当植物收获后,植物细胞的呼吸酶和腐败菌作用,导致大量蛋白质被腐败分解,直到青贮饲料pH 值降低到5.0 以下。

腐败损失:随时都在发生,直到青贮饲料pH 值降低到安全范围。如果青贮料被压实,空气被排出,那么,植物上自然存在的乳酸菌开始缓慢生长,产生乳酸,缓慢降低pH 值,当pH 值降低至4.0 以下,青贮饲料进入稳定状态。乳酸菌青贮剂能更快速地产生大量乳酸,其结果是:pH 值下降的更快速;尽早地阻止蛋白质的损失;更早到达安全区域,减少饲料发霉、产霉菌毒素等风险。


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