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 2022年2~5月份，鄭州大學農學院龐會利老師團隊陸續在Microorganisms、Foods和Toxins期刊發表三篇文章，利用16S rDNA、ITS多樣性測序技術（中科新生命提供測序服務）分別對豆粕、玉米青貯飼料發酵過程進行研究，發現糞腸球菌（Enterococcus faecalis）ZZUPF95、植物乳桿菌（Lactiplantibacillus plantarum）ZA3菌株、艾蒿的添加能提升豆粕、玉米青貯飼料在有氧暴露條件下發酵后產物的品質，具體表現為降低發酵產物pH、增加有機酸含量、抑制病原菌繁殖。這些研究結果對改進豆粕、玉米青貯飼料的發酵方式和貯藏具有一定的理論價值。

下面讓我們來回顧一下這3篇文章的主要內容：

研究背景

豆粕（SBM）作為一種充足的植物蛋白原料，因其蛋白質含量高、動物必需氨基酸豐富，以及多種功能性營養素而受到廣泛關注。然而，豆粕中的大分子蛋白、病原微生物、霉菌毒素和抗營養因子（ANFs）卻會對食草動物的生長性能和腸道健康產生不良影響。全作物玉米青貯飼料（WCCS）營養價值高，綜合經濟效益高，是反芻動物最常見的飼草飼料，但在收獲前、發酵過程中和青貯完成后可能會受到多種霉菌毒素的污染。包括E. faecalis、L. plantarum在內的乳酸菌（LAB）作為廣泛應用的飼料發酵添加劑，可以促進發酵豆粕中乳酸和營養物質的積累、降低發酵產物pH和ANFs的含量；并可以調節青貯飼料原料中的微生物群，使其營養成分得以保存，以保證青貯飼料的發酵質量和穩定性。艾蒿（AA）含有多種活性化合物，并具有抑菌效用，是一種用于治療腹瀉、止血和炎癥等疾病的傳統中草藥。近年來，AA作為飼料添加劑可以提高飼料質量，降低飼料成本，減少環境污染，在動物生產中得到了積極的應用。因此，探索飼料發酵過程中LAB、AA添加劑對豆粕、青貯飼料發酵品質、化學成分和微生物菌群的影響，有助于提升發酵飼料品質和改善貯藏方式。
 
01 糞腸球菌處理豆粕發酵和好氧暴露過程中微生物種群演替、群落多樣性及其與發酵質量的關系
技術路線：
主要結果：
1）2%葡萄糖、2%蛋白胨、1.47%無機鹽是E. faecalis ZZUPF95的最佳培養基配比，最佳發酵方案為發酵時間36 h、接種量10%、料水比1:1。
2）與發酵豆粕的CK和蛋白酶處理組相比，ZZUPF95添加組表現出pH降低、病原菌（尤其是大腸桿菌）抑制和粗纖維降解提升，蛋白酶的加入還促進粗蛋白的降解。
3）隨著ZZUPF95的加入和發酵時間的延長，發酵飼料微生物群落多樣性顯著降低，細菌和真菌群落結構發生改變。
4）ZZUPF95，尤其是ZZUPF95+蛋白酶可作為發酵豆粕質量提升的潛在添加劑。 [1] Ma H, Wang W, Wang Z, et al. Microbial population succession and community diversity and its correlation with fermentation quality in soybean meal treated with Enterococcus faecalis during fermentation and aerobic exposure[J]. Microorganisms, 2022, 10(3): 530.

02 乳酸菌、艾蒿處理豆粕發酵和好氧暴露過程中微生物群落和發酵質量的動態變化
技術路線：
主要結果：
1）與發酵3 d相比，L. plantarum ZA3和艾蒿處理組在發酵30 d及后續有氧暴露后，其結構較松散，外觀呈彌散大孔。
2）隨著ZA3和艾蒿的加入和發酵時間的延長，發酵飼料pH值降低、有害微生物減少，有機酸含量增加，霉菌毒素含量顯著下降。
3）綜上所述，ZA3和艾蒿處理30 d發酵豆粕是最優的。即使考慮到成本的原因，在大批量的實際生產中，30 d的發酵也可以作為保存發酵豆粕的一種手段。
4）本文研究結果為確定乳酸菌與艾蒿復合作為高效飼料添加劑的可能性提供了初步參考。  
不同處理條件下，豆粕發酵和有氧暴露過程中有害微生物相對豐度和霉菌毒素含量降低
[2] Wang W, Tan Z, Gu L, et al. Dynamics changes of microorganisms community and fermentation quality in soybean meal prepared with lactic acid bacteria and Artemisia argyi through fermentation and aerobic exposure processes[J]. Foods, 2022, 11(6): 795.

03 乳酸菌、艾蒿處理青貯玉米發酵和好氧暴露條件下微生物群落和發酵品質的變化
技術路線：
主要結果：
1）L. plantarum ZA3和艾蒿（AA）處理可提升全作物玉米青貯飼料的發酵質量、化學成分和微生物種群。2）發酵60 d后，ZA3和較高的AA（>6%）施用量均增加了乳酸桿菌的相對豐度，而AA降低了腸桿菌和醋桿菌含量。3）在有氧暴露期間，ZA3和AA降低了念珠菌的相對豐度，ZA3處理降低了醋桿菌相對豐度，AA處理降低了畢赤酵母和哈薩克斯坦酵母相對豐度。4）ZA3和AA處理組降低了發酵飼料中霉菌毒素水平，所有AA處理組的總黃酮含量均顯著升高。5）本研究結果為應用AA（>6%）作為高效飼料添加劑抑制真菌衍生霉菌毒素、提高青貯飼料品質的可能性提供了初步參考。 [1] Wang W, Tan Z, Gu L, et al. Variation of Microbial Community and Fermentation Quality in Corn Silage Treated with Lactic Acid Bacteria and Artemisia argyi during Aerobic Exposure[J]. Toxins, 2022, 14(5): 349.

小編小結
在發酵領域微生物組學相關研究中，上述文章實驗設計思路富有代表性，非常適合剛開展微生物組學研究的老師們參考。3篇研究利用不同的發酵原材料（豆粕、玉米青貯飼料），設置不同的處理方式（發酵時間、有氧暴露、不同LAB菌株+蛋白酶/AA），對發酵產物的理化性質、營養物質/有害物質含量、微生物群落結構分別進行探討，為提升發酵飼料品質和優化貯存方式提供了理論依據。在此基礎上，后續可以考慮增加宏基因組、代謝組層面的研究，進一步探索發酵過程中潛在的微生物功能過程、代謝機理和調控網絡，發掘飼料品質提升中的關鍵功能微生物。