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互助001号工作站团队成员庞会利博士团队关于三种非常规饲料资源——油菜秸秆、酒糟和马铃薯渣的50 kg大规模模拟生产发酵微生物组成的研究中发现,在整个发酵及有氧暴露过程中,非常规饲料加菌组中植物乳杆菌(Lactiplantibacillus)的丰度提高,其它菌种的丰度降低。有氧暴露期间,不加菌组中链霉菌属(Streptomyces)的丰度增加,而加菌组则维持较低丰度。曲霉菌(Aspergillus)是一种广泛存在的霉菌,可用于抗生素合成。发酵使Aspergillus的丰度增加,成为优势菌群,而植物病原菌炭疽菌属(Colletotrichum)的丰度则有所降低。发酵同样增加了加菌组中被孢霉属(Mortierella)的丰度,但随着有氧暴露的进行,两组饲料中Mortierella丰度降低。Mortierella对人和动物通常无致病性,能够降解有机物如非常规饲料中的纤维素、半纤维素和壳聚糖等,对发酵饲料的化学成分变化有一定影响。同时,Mortierella对pH值的变化较为敏感,而有氧暴露期间大规模系统中热量的积累和分散不均匀,加速了微生物的代谢速度,导致饲料变质,pH值升高,影响了Mortierella的生长。
图1 属水平上细菌和真菌群落组成分析
图2反映了微生物群落和发酵品质之间的相关性。在细菌属水平中,芽孢杆菌(Bacillus)、赖氨酸芽胞杆菌(Lysinibacillus)、链霉菌(Streptomyces)与pH值呈正相关(p < 0.05),这可能因为某些Bacillus属的细菌能够分解尿素,产生氨和二氧化碳,导致材料中pH升高。假单胞菌(Pseudomonas)、不动杆菌(Acinetobacter)、明串珠菌属(Leuconostoc)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、短促生乳杆菌(Levilactobacillus)与pH值、中性洗涤纤维呈负相关,这可能因为Leuconostoc和Levilactobacillus属于乳酸菌,能够通过发酵糖类产生乳酸,导致环境中pH值下降,因而大都与乳酸呈正相关。此外,这些微生物在发酵过程中能够分解中性洗涤纤维中的纤维素和半纤维素,降低纤维素在饲料中的含量,表现为与中性洗涤纤维的负相关关系。
在真菌属水平中,隐球菌属(Cryptococcus)、链格孢属(Alternaria)、摩根氏菌属(Monographella)、枝孢菌属(Cladosporium)与pH值和乙酸含量呈负相关,与乳酸含量呈正相关(p < 0.05)。这可能因为乳酸对许多微生物来说相对温和,能够作为碳源进行代谢。而乙酸对大多数微生物具有毒性作用,能够导致细胞内部pH值下降和细胞功能混乱,影响微生物生长。
图2 微生物群落和发酵品质关联分析
经过发酵处理的油菜秸秆、酒糟和马铃薯渣等非常规饲料,其营养价值得到了显著提升,同时有害微生物的数量得到了有效控制。这为后续的动物饲喂提供了良好的工作基础。动物在饲喂这些发酵饲料时,能够更容易地消化吸收其中的营养物质,同时减少因摄入有害微生物而引起的疾病风险,有助于进一步促进动物的生长和发育。