动物营养学报 >

2026 , Vol. 38 >Issue 8: 6331 - 6341

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.505

研究论文

苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对营养成分含量、发酵品质和微生物群落的影响

  • 苏晓龙 ,
  • 陈源 ,
  • 孙鑫虎 ,
  • 沙志行 ,
  • 徐晓峰 ,
  • 马玉林 , *
展开
  • 宁夏大学动物科技学院, 银川 750021
*马玉林,副教授,硕士生导师,E-mail:

苏晓龙(2000—),女,甘肃庄浪人,硕士研究生,从事动物营养与饲料科学研究。E-mail:

Office editor: 田艳明

收稿日期: 2026-04-17

  网络出版日期: 2026-08-13

基金资助

宁夏回族自治区重点研发计划项目(2024BBF01006)

收起

Effects of Mixed Fermentation of Apple Pomace and Maize Cobs in Different Proportions on Nutrient Contents, Fermentation Quality and Microbiota

  • SU Xiaolong ,
  • CHEN Yuan ,
  • SUN Xinhu ,
  • SHA Zhihang ,
  • XU Xiaofeng ,
  • MA Yulin , *
Expand
  • School of Animal Science and Technology, Ningxia University, Yinchuan 750021, China
*associate professor, E-mail:

Received date: 2026-04-17

  Online published: 2026-08-13

Fold

摘要

本试验旨在探究苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对营养成分含量、发酵品质和微生物群落的影响。试验以新鲜苹果渣与玉米芯为原料,依据干物质基础设置4个组,其中苹果渣与玉米芯的比例分别为8∶2(A8S2组)、7∶3(A7S3组)、6∶4(A6S4组)和5∶5(A5S5组),每组6个重复,每袋装料500 g,调节水分含量至60%,并添加5 mL活菌数为1×108 CFU/mL的嗜酸乳杆菌菌液,室温下避光厌氧发酵45 d。结果表明:1)A5S5组混合发酵饲料水溶性碳水化合物(WSC)含量最高,中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和粗灰分含量较低。2)各组混合发酵饲料pH均低于4.2,其中A6S4组和A5S5组pH显著低于A8S2组(P<0.05);A5S5组乳酸含量显著高于A6S4组(P<0.05)。3)A8S2组微生物群落ACE指数和Simpson指数显著高于其他3组(P<0.05);主坐标分析(PCoA)结果表明,各组间微生物群落结构存在显著差异(P<0.05);A5S5组液体乳杆菌属和黏液乳杆菌属相对丰度显著高于其他3组(P<0.05)。4)相关性分析表明,黏液乳杆菌属相对丰度与WSC含量呈极显著正相关[相关系数(r)=0.66,P<0.01],与pH呈极显著负相关(r=-0.61,P<0.01),与NDF含量呈显著负相关(r=-0.53,P<0.05)。综上所述,苹果渣与玉米芯以5∶5比例混合发酵可降低ADF和NDF含量,提升发酵品质,同时富集液体乳杆菌属和黏液乳杆菌属等有益菌群。

关键词： 苹果渣; 玉米芯; 嗜酸乳杆菌; 发酵品质; 微生物群落

本文引用格式

苏晓龙 , 陈源 , 孙鑫虎 , 沙志行 , 徐晓峰 , 马玉林 . 苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对营养成分含量、发酵品质和微生物群落的影响[J]. 动物营养学报, 2026 , 38(8) : 6331 -6341 . DOI: 10.12418/CJAN2026.505

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of mixed fermentation of apple pomace and maize cobs in different proportions on nutrient contents, fermentation quality and microbiota. Fresh apple pomace and maize cobs were used as raw materials, and four groups were set up with apple pomace to maize cobs ratios of 8∶2 (A8S2 group), 7∶3 (A7S3 group), 6∶4 (A6S4 group) and 5∶5 (A5S5 group) based on dry matter basis, respectively. Each group had six replicates, with 500 g of material per bag. The moisture content was adjusted to 60%, and 5 mL of Lactobacillus acidophilus suspension at a viable count of 1×108 CFU/mL was added. The mixtures were fermented anaerobically at room temperature in the dark for 45 days. The results showed as follows: 1) A5S5 group had the highest contents of water-soluble carbohydrates (WSC), and lower contents of neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) and crude ash in the mixed fermented feed. 2) The pH of the mixed fermented feed in each group was lower than 4.2, among which the pH in A6S4 group and A5S5 group was significantly lower than that in A8S2 group (P<0.05). The lactic acid content in A5S5 group was significantly higher than that in A6S4 group (P<0.05). 3) The ACE and Simpson indices of microbiota in A8S2 group were significantly higher than those in the other three groups (P<0.05); the principal coordinate analysis (PCoA) revealed significant difference in microbiota structure among the groups (P<0.05); the relative abundances of Liquorilactobacillus and Limosilactobacillus in A5S5 group were significantly higher than those in the other three groups (P<0.05). 4) Correlation analysis showed that the Limosilactobacillus relative abundance was extremely significantly positively correlated with WSC content [correlation coefficient (r)=0.66, P<0.01], extremely significantly negatively correlated with pH (r=-0.61, P<0.01), and significantly negatively correlated with NDF content (r=-0.53, P<0.05). In conclusion, the mixed fermentation of apple pomace and maize cobs at a 5∶5 ratio can reduce ADF and NDF contents, improve fermentation quality, and enrich beneficial bacterial groups such as Liquorilactobacillus and Limosilactobacillus.

Key words： apple pomace; maize cobs; Lactobacillus acidophilus; fermentation quality; microbiota

我国畜牧业规模化发展进程中,粗饲料资源短缺已成为制约产业提质增效的核心瓶颈之一,非常规饲料的开发和高效利用不仅是缓解饲草供需矛盾、破解“人畜争粮”困境的关键路径,更是降低养殖成本、推动畜牧业绿色可持续发展的重要抓手[1-2]。农副产品副产物作为非常规饲料的核心潜在资源,其资源化利用符合“粮改饲”产业导向,同时能够实现废弃物减量化和资源化的生态效益[3-4]。苹果渣和玉米芯作为2类产量庞大但尚未充分开发的农副产品副产物,具有重要的饲料化开发潜力。
苹果渣是苹果加工产业的主要副产物,年产量居果蔬加工副产物前列,该副产物富含果胶、可溶性碳水化合物(WSC)和有机酸等营养成分,可作为微生物增殖的优质碳源供给体[5];同时,苹果渣中含有的类黄酮、多酚等生物活性物质,兼具抗炎、抗氧化及调节动物肠道菌群的功能[6]。然而,苹果渣中木质素、纤维素等抗营养因子含量较高[7],直接饲喂会降低动物营养物质消化吸收率,抑制生长性能。玉米芯作为玉米产业的副产物,富含纤维素、半纤维素及木质素,具备饲料化利用的基础营养条件[8-9]。然而,受木质化程度高、适口性差、营养结构单一等固有缺陷限制,玉米芯直接饲喂反刍动物时普遍存在采食量低、消化率不佳等问题,严重制约其规模化应用[10]。同时,二者单独使用效果不佳,而二者混合发酵有望解决上述问题。已有研究证实,高糖类饲料与高纤维饲料混合发酵可提高其营养价值,玉米芯与柑橘渣混合青贮可显著提升肉牛生长性能和养分消化率[11];尾菜-玉米芯型发酵全混合日粮的工艺优化后,实现了粗蛋白质(CP)含量提升和纤维含量降低的双重效果[12];发酵玉米芯还能改善肉牛瘤胃发酵环境和菌群结构,进而提高生长性能[8]。
近年来,微生物发酵已成为农副产品副产物饲料化的核心手段,其中乳酸菌作为优势功能菌发挥着关键作用。乳酸菌通过自身增殖可提高青贮原料中有益菌群的相对丰度、降低pH、加速发酵进程,有效抑制腐败菌的增殖,从而显著提高饲料的发酵品质[13-14]。嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)作为乳酸菌中的代表性菌种之一,因其高效的产酸能力和环境适应性[15],被广泛应用于青贮发酵。但是目前针对苹果渣与玉米芯不同配比协同发酵的营养特性、发酵品质及微生物调控,仍缺乏系统深入的研究。因此,本研究旨在通过设置苹果渣与玉米芯不同混合比例,分析发酵饲料常规营养成分含量、发酵品质及微生物群落,以明确添加嗜酸乳杆菌条件下的最优配比,为农副产品副产物饲料化高效利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

苹果渣为新鲜苹果加工副产物,经沥干备用;玉米芯为玉米脱粒后的副产物,粉碎至5 mm,二者均采自宁夏回族自治区某牧场,其常规营养成分含量见表1。发酵所用菌剂为本课题组自主分离的嗜酸乳杆菌,活菌数为1×108 CFU/g。发酵容器采用规格为23 cm×40 cm、带有单向排气阀的发酵袋,购自佛山市顺德区勒流沃进塑料制品厂。
表1 苹果渣和玉米芯常规营养成分含量(干物质基础)

Table 1 Common nutrient contents of apple pomace and maize cobs (DM basis)%

项目
Items		 苹果渣
Apple pomace		 玉米芯
Maize cobs
粗蛋白质 CP 6.08 2.45
中性洗涤纤维 NDF 54.69 78.34
酸性洗涤纤维 ADF 39.29 52.67

1.2 试验设计

试验于2025年10—12月进行。以新鲜苹果渣与玉米芯为原料,依据干物质(DM)基础设置4个组,其中苹果渣与玉米芯的比例分别为8∶2(A8S2组)、7∶3(A7S3组)、6∶4(A6S4组)和5∶5(A5S5组),每个组设置6个生物学重复。每袋装料500 g,通过添加蒸馏水调节水分含量至60%,并添加5 mL活菌数为1×108 CFU/mL的嗜酸乳杆菌菌液。

1.3 青贮制作

根据1.2所述比例将苹果渣与玉米芯混合均匀,将嗜酸乳杆菌菌液均匀喷洒于混合底物中,充分搅拌后,每袋装料500 g于呼吸发酵袋中,封口后使用真空泵抽尽袋内空气,于室温下避光厌氧发酵45 d。发酵结束后开袋取样,测定相关指标。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 常规营养成分含量测定

称取200 g样品,于65 ℃烘箱中烘干48 h至恒重,将干燥样粉碎过40目筛,用于后续指标测定。DM含量参照GB/T 6435—2014中方法测定,CP含量参照GB/T 6432—2018中方法测定,粗脂肪(EE)含量参照GB/T 6433—2025中方法测定,中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量分别参照GB/T 20806—2022和NY/T 1459—2022中方法测定,粗灰分(Ash)含量参照GB/T 6438—2007中方法测定,WSC含量采用蒽酮-硫酸法[16]测定。

1.4.2 浸提液发酵品质测定

取5 g样品,加入45 mL蒸馏水于4 ℃冰箱浸提24 h,经4层纱布过滤后得到浸提液,立即测定pH;剩余样品分装保存于-80 ℃冰箱,用于氨态氮(NH3-N)、乳酸和微生物蛋白(MCP)含量测定。NH3-N含量采用苯酚-次氯酸钠比色法[17]测定,乳酸含量采用对羟基联苯比色法[18]测定,MCP含量采用考马斯亮蓝法[19]测定。

1.4.3 微生物群落分析

取发酵45 d后的样品,用无菌塑料袋收集后,立即置于干冰上,并运送至上海美吉生物医药科技有限公司进行微生物测序,并进行后续分析。采用引物338F(5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3')和806R(5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3')对16S rRNA基因的V3~V4区进行扩增,并在Illumina MiSeq PE300平台上进行测序,获得的测序数据用于后续的可视化分析。
微生物测序数据在美吉云平台采用mothur软件(http://www.mothur.org/wiki/Calculators)计算alpha多样性指数,并采用Wilcoxon秩和检验进行alpha多样性的组间差异分析;采用基于Bray-Curtis距离算法的主坐标分析(PCoA)检验样本间微生物群落结构的相似性,并结合置换多元方差分析(PERMANOVA)非参数检验分析组间样本微生物群落结构差异是否显著;采用线性判别分析(LDA)效应大小(LEfSe)分析(http://huttenhower.sph.harvard.edu/LEfSe)(LDA>3,P<0.05)确定不同组间从科到属水平上的差异菌群;进一步进行Metastats分析,以确定不同组间相对丰度差异显著的菌属。

1.5 数据处理和统计分析

试验数据经Excel 2021整理后,采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan氏多重比较,结果数据以平均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对常规营养成分含量的影响

由表2可知,各组间混合发酵饲料CP含量无显著差异(P>0.05);A5S5组EE含量显著高于其他3组(P<0.05),且A6S4组和A7S3组EE含量显著高于A8S2组(P<0.05);在纤维组分方面,A8S2组NDF含量显著高于其他3组(P<0.05),A7S3组、A6S4组和A5S5组间NDF含量无显著差异(P>0.05),A6S4组ADF含量显著高于A5S5组(P<0.05);A8S2组Ash含量显著高于A7S3组和A5S5组(P<0.05);A7S3组、A6S4组和A5S5组间WSC含量无显著差异(P>0.05),且均显著高于A8S2组(P<0.05)。综合常规营养成分含量结果,A5S5组发酵效果较好。
表2 苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对常规营养成分含量的影响(干物质基础)

Table 2 Effects of mixed fermentation of apple pomace and maize cobs in different proportions on common nutrient contents (DM basis)%

项目
Items		 组别 Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
A8S2 A7S3 A6S4 A5S5
粗蛋白质 CP 7.63 7.32 7.14 6.64 0.470 0.274
粗脂肪 EE 2.57c 3.12b 3.36b 3.92a 0.187 <0.001
中性洗涤纤维 NDF 69.53a 65.30b 63.66b 64.08b 1.254 0.001
酸性洗涤纤维 ADF 41.42ab 43.56ab 44.12a 40.25b 1.288 0.023
粗灰分 Ash 7.45a 5.57b 6.28ab 5.23b 0.521 0.012
水溶性碳水化合物 WSC 3.49b 5.28a 5.90a 6.13a 0.595 0.002

同行数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05),相同字母或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different letter superscripts indicated significant difference (P<0.05), while with the same letter or no letter superscripts indicated no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对发酵品质的影响

由表3可知,各组混合发酵饲料pH均低于4.2,符合优质青贮饲料发酵的要求,其中A6S4组和A5S5组pH显著低于A8S2组(P<0.05);在乳酸含量方面,A6S4组显著低于A8S2组、A7S3组和A5S5组(P<0.05),而A8S2组、A7S3组和A5S5组间无显著差异(P>0.05);各组间NH3-N和MCP含量无显著差异(P>0.05)。
表3 苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对发酵品质的影响

Table 3 Effects of mixed fermentation of apple pomace and maize cobs in different proportions on fermentation quality

项目
Items		 组别 Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
A8S2 A7S3 A6S4 A5S5
pH 3.07a 3.04ab 2.96b 3.02b 0.061 <0.001
氨态氮 NH3-N/(mg/dL) 0.14 0.16 0.16 0.14 0.011 0.439
乳酸 Lactic acid/(g/kg DM) 1.13a 1.53a 0.61b 1.23a 0.173 0.017
微生物蛋白 MCP/(mg/mL) 0.56 0.55 0.56 0.56 0.009 0.367

2.3 苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对微生物群落的影响

如图1所示,基于混合发酵饲料微生物群落操作分类单元(OTU)的alpha多样性分析结果表明,A8S2组ACE指数和Simpson指数均显著高于其他3组(P<0.05)(图1-A和图1-B);PCoA结果进一步表明,4组间微生物群落结构存在显著差异(P<0.05)(图1-C)。属水平群落柱状图(图1-D)结果显示,A5S5组优势菌属为液体乳杆菌属(Liquorilactobacillus)和黏液乳杆菌属(Limosilactobacillus)。LEfSe分析结果表明,A5S5组标志菌属为液体乳杆菌属、黏液乳杆菌属、葡糖醋杆菌属(Gluconacetobacter)和葡萄球菌属(Staphylococcus)(图1-E)。进一步进行Metastat分析发现,A5S5组液体乳杆菌属和黏液乳杆菌属相对丰度显著高于其他3组(P<0.05),高温放线菌属(Thermoactinomyces)相对丰度显著低于其他3组(P<0.05)(图1-F)。
图1 苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对微生物群落的影响

A:Ace指数 Ace index;B:Simpson指数 Simpson index;C:主坐标分析 PCoA;D:在属水平上组成 composition at genus level;E:LEfSe分析 LEfSe analysis;F:Metastats分析 Metastats analysis。

Lactiplantibacillus:乳植杆菌属;Lentilactobacillus:慢生乳杆菌属;Liquorilactobacillus:液体乳杆菌属;Limosilactobacillus:黏液乳杆菌属;Levilactobacillus:促生乳杆菌属;Acetobacter:醋杆菌属;Thermoactinomyces:高温放线菌属;Paucilactobacillus:少乳杆菌属;Lactobacillus:乳杆菌属;Bacillus:芽孢杆菌属;Sphingomonas:鞘氨醇单胞菌属;Secundilactobacillus:次乳杆菌属;Methylobacterium:甲基杆菌属;Shouchella:秀彻氏杆菌属;Enterobacter:肠杆菌属;Streptomyces:链霉菌属;Unclassified_f_Lactobacillaceae:未分类乳杆菌科;Paenibacillus:类芽孢杆菌属;Laceyella:莱西氏菌属;Gluconobacter:葡糖杆菌属;Others:其他;Thermoactinomycetaceae:高温放线菌科;Sphingomonadaceae:鞘氨醇单胞菌科;Enterobacteriaceae:肠杆菌科;Bacillaceae:芽孢杆菌科;Streptomycetaceae:链霉菌科;Acetobacteraceae:醋杆菌科;Gluconacetobacter:葡糖醋杆菌属;Staphylococcus:葡萄球菌属;Staphylococcaceae:葡萄球菌科。图2同 the same as Fig.2。

Fig.1 Effects of mixed fermentation of apple pomace and maize cobs in different proportions on microbiota

2.4 常规营养成分含量、发酵品质与微生物群落相关性分析

如图2所示,混合发酵饲料WSC含量与pH呈极显著负相关[相关系数(r)=-0.67,P<0.01],与NDF含量呈极显著负相关(r=-0.74,P<0.01)。在微生物群落方面,黏液乳杆菌属相对丰度与WSC含量呈极显著正相关(r=0.66,P<0.01),与pH呈极显著负相关(r=-0.61,P<0.01),与NDF含量呈显著负相关(r=-0.53,P<0.05);乳植杆菌属(Lactiplantibacillus)相对丰度与WSC含量呈显著负相关(r=-0.70,P<0.05),与pH呈显著正相关(r=0.65,P<0.05),与NDF含量呈显著正相关(r=0.53,P<0.05);此外,慢生乳杆菌属(Lentilactobacillus)相对丰度仅与ADF含量呈显著正相关(r=0.41,P<0.05)。
图2 常规营养成分含量、发酵品质与微生物群落相关性分析

WSC:水溶性碳水化合物 water-soluble carbohydrates;LA:乳酸 lactic acid;MCP:微生物蛋白 microbial protein;NDF:中性洗涤纤维 neutral detergent fiber;ADF:酸性洗涤纤维 acid detergent fiber;EE:粗脂肪 ether extract。

Fig.2 Correlation analysis of common nutrient contents, fermentation quality and microbiota

3 讨论

3.1 苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对常规营养成分含量的影响

NDF和ADF含量是衡量粗饲料营养价值的重要参数,一般而言,NDF和ADF含量越低,表明粗饲料饲用价值越高[20]。本试验中,A7S3组、A6S4组和A5S5组混合发酵饲料NDF含量均显著低于A8S2组,且A5S5组ADF含量显著低于A6S4组,表明当苹果渣与玉米芯以5∶5比例混合时,更有利于纤维组分的降解。苹果渣中的果胶与玉米芯中的纤维素之间存在底物竞争性关系[21],两者在8∶2比例下,较高的糖分和水分含量限制了发酵过程的进行;而在5∶5比例下,苹果渣提供的果胶作为优质碳源,能够有效促进发酵微生物的增殖,进而刺激微生物分泌纤维素酶、半纤维素酶等胞外酶,加速玉米芯中结构性碳水化合物的分解,最终使纤维组分含量显著降低[22]。孟梅娟[23]在小麦秸秆与橘子皮混合发酵研究中也发现,当小麦秸秆与橘子皮以5∶5比例混合时,纤维含量最低,组合效应最佳,与本研究结果一致。上述结果表明,适宜的原料配比可通过调节微生物代谢活性,有效改善粗饲料的纤维结构,提升其营养价值。
WSC是影响饲料在瘤胃中发酵速率的关键底物,其含量越高,越有利于提高瘤胃微生物对底物的利用效率[24]。本试验中,A5S5组的WSC含量显著高于A8S2组,可能是A5S5组中的微生物将玉米芯中的结构性碳水化合物转化为水溶性碳水化合物。Ren等[25]的研究也表明,在甜高粱中添加纤维复合酶可显著提高WSC含量。以上结果表明,苹果渣与玉米芯以5∶5的比例混合发酵能够有效改善饲料的快速产气特性,提高瘤胃微生物对底物的利用效率,从而为动物提供更有效的能源供应。
相关性分析进一步表明,混合发酵饲料WSC含量与NDF含量呈极显著负相关,这可能与原料组成及微生物代谢的共同作用有关。一方面,高糖分的苹果渣与高纤维的玉米芯以5∶5混合后,苹果渣提供的WSC直接增加了混合原料的WSC含量,同时相对降低了纤维在总物料中的比例[26];另一方面,在发酵过程中,A5S5组的微生物群落能够高效降解结构性碳水化合物,同时避免WSC过度消耗,从而在降低纤维含量的同时维持较高的WSC含量。任海伟等[27]研究表明,添加纤维复合酶可显著提高甜高粱渣青贮的WSC含量并降低纤维素含量,证实了纤维降解与糖分保留之间的协同关系。类似地,Zhu等[28]研究发现,将瘤胃来源的纤维素分解菌与乳酸菌联合用于甜高粱青贮,可协同促进纤维降解并有效保留可溶性糖分,为改善高纤维性原料的青贮品质提供了有益参考。

3.2 苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对发酵品质的影响

pH和有机酸是评价青贮发酵品质的重要指标[29]。在青贮发酵过程中,乳酸菌快速增殖可促进原料中WSC的降解,生成乳酸,从而使发酵体系的pH快速下降。pH是评价青贮饲料发酵品质的关键指标,较低的pH能够有效抑制青贮中有害菌的生长,减少蛋白质等营养成分的损失[30]。本试验中,各组青贮45 d后的pH均低于4.2,表明苹果渣与玉米芯混合发酵可有效抑制有害微生物的增殖,有利于保存原料中的营养成分,从而获得优良的青贮饲料。张娟等[31]研究发现,添加苹果酸和嗜酸乳杆菌进行圆叶决明青贮,可显著降低青贮pH,提高乳酸含量,改善青贮品质,这与本研究结果一致。乳酸在青贮过程中发挥降低pH、抑制有害菌增殖的作用,当乳酸积累至一定含量时,可有效保存发酵底物中的营养成分。本试验中,A5S5组乳酸含量显著高于A6S4组,可能原因是5∶5的混合比例更为均衡、缓冲能力更佳,有利于乳酸菌持续产酸并抑制杂菌消耗糖分;而苹果渣比例过高则因氮源不足和pH过低限制了乳酸的积累。一般而言,pH越低,乳酸含量越高。但在本试验中,A6S4组乳酸含量和pH均为各组最低,导致这一现象的可能原因是高比例苹果渣引入了大量天然存在的柠檬酸[32],柠檬酸具有较强的酸化能力,与乳酸产生协同酸化效应,共同导致pH进一步降低。
NH3-N是反映青贮饲料中蛋白质降解程度的重要指标,其含量越高,表明饲料中蛋白质降解越多[33]。本试验中,各组混合发酵饲料NH3-N含量均处于较低水平,且组间无显著差异;其中A5S5组NH3-N含量在数值上较低,说明5∶5的混合比例更有利于抑制蛋白质的脱氨作用,保护青贮饲料的蛋白质营养价值。侯建建等[34]研究表明,乳酸菌处理能显著降低苜蓿青贮饲料的NH3-N含量。Xia等[35]通过蛋白质组学分析进一步揭示,植物乳植杆菌可通过快速酸化环境抑制植物源蛋白酶活性,从而减少蛋白质向NH3-N的过度降解,这一机制为理解本研究中低NH3-N含量提供了理论依据。综上所述,苹果渣与玉米芯以5∶5比例混合发酵更有利于维持较低的pH和NH3-N含量,从而获得优良的发酵品质。

3.3 苹果渣与玉米芯不同比例混合发酵对微生物群落的影响

微生物群落结构是决定发酵产物组成及功能表现的核心内在因素[36]。LEfSe分析常被用于从微生物组数据中筛选能够显著区分不同分组的标志菌。本试验结果显示,A5S5组混合发酵饲料标志微生物包括液体乳杆菌属、黏液乳杆菌属、葡糖醋杆菌属和葡萄球菌属。其中,液体乳杆菌属常参与果实及植物残渣的发酵,具有较强的产酸能力和低pH耐受性[37]。这一作用与乳杆菌在果渣青贮、果蔬渣发酵中的典型功能相一致[38],在高纤维基质如玉米芯的发酵过程中,该特性可提升菌体的定植能力及体系稳定性[39]。黄海波等[40]研究发现,从夏威夷果青皮中筛选出的发酵黏液乳杆菌可在10 h内将发酵体系pH降低至4.0,并使NDF和ADF含量显著降低。此外,研究表明,添加发酵黏液乳杆菌可显著降低青贮饲料NDF含量,同时提高WSC的保留率[41]。
葡糖醋杆菌属能够氧化糖类或醇类生成乙酸,既有助于强化抑菌效果,又可为乳酸菌提供促生长因子[42]。研究表明,木糖葡糖醋杆菌与乳酸菌共发酵可显著降低基质中单糖含量并提高乙酸产量,二者在混合发酵体系中形成协同增效作用[43]。Andrés-Barrao等[44]研究指出,驹形杆菌属(Komagataeibacter,该菌属为葡糖醋杆菌属独立出来的新属)具有较高的乙酸耐受性,可在低pH环境中维持代谢活性。不过,在本试验中,由于混合发酵饲料的pH已降至4.2以下,葡糖醋杆菌属的代谢活动可能受到一定抑制,其相对丰度较低,对整体发酵品质的影响较为有限。
除了上述产酸相关菌属外,A5S5组中还检测到具有潜在降解大分子物质能力的葡萄球菌属,该菌属的部分菌株具备分泌蛋白酶或脂肪酶的能力,可促进玉米芯与苹果渣中蛋白质、脂肪等大分子物质的降解,从而提高饲料的营养价值和消化利用率[45]。Götz等[46]在青贮体系中发现这一特性有助于改善饲料的蛋白质和脂肪利用效率。
相关性分析进一步验证了上述菌群的功能属性。液体乳杆菌属和黏液乳杆菌属相对丰度均与WSC含量呈正相关,而与pH和NDF含量呈负相关。这些相关性验证了二者在产酸及纤维降解中的核心作用,其协同功能共同奠定了A5S5组高乳酸、低纤维、低pH的优质发酵微生物学基础。此外,醋杆菌属(Acetobacter)相对丰度与pH呈弱负相关,与乳酸含量呈弱正相关,这可能因为其相对丰度整体较低,对整体发酵品质的影响有限。上述功能菌群的协同作用,是A5S5组乳酸含量较高、纤维降解较为充分、发酵品质更优的重要微生物学基础。

4 结论

在本试验条件下,苹果渣与玉米芯以5∶5比例混合发酵可降低ADF和NDF含量,提升发酵品质,同时富集液体乳杆菌属和黏液乳杆菌属等有益菌群,形成优质稳定的发酵体系。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
印遇龙, 杨哲. 非常规饲料的开发与高效利用[J]. 饲料工业, 2025, 46(1):2-10.

YIN Y L, YANG Z. Development and efficient utilization of unconventional feed[J]. Feed Industry, 2025, 46(1):2-10. (in Chinese)

[2]
张博, 杨晓伟, 康志勇, 等. 饲用豆粕减量替代背景下杂粕型饲料蛋白资源开发应用研究进展[J]. 中国饲料, 2025(9):146-160.

ZHANG B, YANG X W, KANG Z Y, et al. Research progress on development and application of miscellaneous meal feed protein resources under the background of soybean meal reduction substitution[J]. China Feed, 2025(9):146-160. (in Chinese)

[3]
LONG W T, ZHU X Q, WEIKARD H P, et al. Rebound effects may undermine the benefits of upcycling food waste and food processing by-products as animal feed in China[J]. Nature Food, 2025, 6(9):881-891.

[4]
CUI Y Y, LEI Y H, LI Z M, et al. Transforming Camellia oleifera meal into feedstuff:enhancing value through detoxification and fermentation[J]. Bioresource Technology, 2026, 441:133578.

[5]
RACZKOWSKA E, SEREK P. Health-promoting properties and the use of fruit pomace in the food industry-a review[J]. Nutrients, 2024, 16(16):2757.

[6]
VANDOROU M, PLAKIDIS C, TSOMPANIDOU I M, et al. A review on apple pomace bioactives for natural functional food and cosmetic products with therapeutic health-promoting properties[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2024, 25(19):10856.

[7]
SKINNER R C, GIGLIOTTI J C, KU K M, et al. A comprehensive analysis of the composition,health benefits,and safety of apple pomace[J]. Nutrition Reviews, 2018, 76(12):893-909.

[8]
刘依莎, 张巧娥, 许迟, 等. 发酵玉米芯对肉牛生长性能、瘤胃发酵参数及菌群的影响[J]. 动物营养学报, 2024, 36(2):1039-1049.

LIU Y S, ZHANG Q E, XU C, et al. Effects of fermented corn cob on growth performance,rumen fermentation parameters and microflora of beef cattle[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024, 36(2):1039-1049. (in Chinese)

[9]
KANENGONI A T, CHIMONYO M, NDIMBA B K, et al. Potential of using maize cobs in pig diets-a review[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 2015, 28(12):1669-1679.

[10]
聂德超, 张卓, 赵琛, 等. 蒸汽爆破技术在玉米秸秆饲料化利用中的研究进展[J]. 中国畜牧兽医, 2021, 48(12):4488-4496.

NIE D C, ZHANG Z, ZHAO C, et al. Research progress on steam explosion technology in feed utilization of corn straw[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2021, 48(12):4488-4496. (in Chinese)

[11]
志莉. 玉米芯柑橘渣混合青贮料的价值评定及其对肉牛瘤胃降解和生产性能的影响[D]. 硕士学位论文. 雅安: 四川农业大学, 2011.

ZHI L.Nutritional evaluation of mixed silage with corncob and citrus pulp and its effects on rumen degradation and growth performance of beef cattle[D].Master’s Thesis. Ya’an: Sichuan Agricultural University, 2011. (in Chinese)

[12]
刘郦, 周瑞, 卢利平, 等. 尾菜-玉米芯型发酵全混合日粮发酵工艺优化及营养价值分析[J]. 动物营养学报, 2024, 36(7):4725-4738.

LIU L, ZHOU R, LU L P, et al. Fermentation process optimization and nutrient value analysis of tail vegetable-corn core type fermented total mixed ration[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024, 36(7):4725-4738. (in Chinese)

[13]
AKHTAR M F, CHAI W Q, UMAR M, et al. Biochemical properties of lactic acid bacteria for efficient silage production:an update[J]. Frontiers in Microbiology, 2025, 16:1581430.

[14]
YOU L J, BAO W C, YAO C Q, et al. Changes in chemical composition, structural and functional microbiome during alfalfa (Medicago sativa) ensilage with Lactobacillus plantarum PS-8[J]. Animal Nutrition, 2022, 9:100-109.

[15]
MA J, ZHANG J, GUO X S. Harnessing CRISPR-Cas9 for Lactobacillus improvement in silage production: current knowledge and future perspectives[J]. Journal of Animal Science and Biotechnology, 2025, 16(1):150.

[16]
张丽英. 饲料分析及饲料质量检测技术[M]. 2版. 北京: 中国农业大学出版社, 2003.

ZHANG L Y. Feed analysis and feed quality detection technology[M]. 2nd ed. Beijing: China Agricultural University Press, 2003. (in Chinese)

[17]
BRODERICK G A, KANG J H. Automated simultaneous determination of ammonia and total amino acids in ruminal fluid and in vitro media[J]. Journal of Dairy Science, 1980, 63(1):64-75.

[18]
MADRID J, MARTÍNEZ-TERUEL A, HERNÁNDEZ F, et al. A comparative study on the determination of lactic acid in silage juice by colorimetric,high-performance liquid chromatography and enzymatic methods[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1999, 79(12):1722-1726.

[19]
BRADFORD M M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[J]. Analytical Biochemistry, 1976, 72(1/2):248-254.

[20]
靳玲品. 反刍动物常用粗饲料营养价值评定方法的比较研究[D]. 硕士学位论文. 北京: 中国农业科学院, 2013.

JIN L P. Comparation of nutritional value evaluation method in common roughage for ruminants[D]. Master’s Thesis. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2013. (in Chinese)

[21]
姜心. 苹果渣固态混菌发酵产复合酶的研究[D]. 硕士学位论文. 泰安: 山东农业大学, 2010.

JIANG X.Production of mixed enzymes with apple pomace in solid state fermentation[D].Master’s Thesis. Tai’an: Shandong Agricultural University, 2010. (in Chinese)

[22]
彭明芳, 李培骏, 单杨, 等. 比较基因组揭示广西酸菜乳杆菌碳水化合物活性酶谱[J]. 食品与发酵工业, 2021, 47(4):68-73.

PENG M F, LI P J, SHAN Y, et al. Comparative genome analysis of carbohydrate activity enzymes zymogram of Lactobacillus from Guangxi pickle[J]. Food and Fermentation Industries, 2021, 47(4):68-73. (in Chinese)

[23]
孟梅娟. 非常规饲料营养价值评定及对山羊饲喂效果研究[D]. 硕士学位论文. 南京: 南京农业大学, 2015.

MENG M J. Evaluation of non-conventional feedstuffs on nutritional value and their effect in feeding goats[D]. Master’s Thesis. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2015. (in Chinese)

[24]
解湉, 杨占涛, 孙晓格, 等. 不同水平蔗糖对泌乳奶牛体外产气和瘤胃发酵的影响[J]. 中国畜牧杂志, 2024, 60(3):195-200.

XIE T, YANG Z T, SUN X G, et al. Effects of different sucrose levels on in vitro gas production and rumen fermentation of lactating dairy cows[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2024, 60(3):195-200. (in Chinese)

[25]
REN H W, SHI R F, YANG D M, et al. Innovative strategy to enhance bioconversion of sweet sorghum bagasse (SSB) by the combination of bio-fortified ensiling and dilute alkali pretreatment[J]. Industrial Crops and Products, 2024, 211:118208.

[26]
WANG L L, LI Y F, WU L Z, et al. Effects of fruit and vegetable waste addition on corn stalk silage quality[J]. Animal Bioscience, 2024, 37(9):1595-1602.

[27]
任海伟, 石瑞锋, 魏慧元, 等. 菌/酶添加对甜高粱渣青贮预处理作用的强化效果[J]. 农业工程学报, 2023, 39(6):224-236.

REN H W, SHI R F, WEI H Y, et al. Improvement for the ensiling pretreatment effectiveness of sweet sorghum bagasse by fortified with Lactobacillus plantarum and cellulolytic enzymes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2023, 39(6):224-236. (in Chinese)

[28]
ZHU Y X, ZHANG X, YANG W C, et al. Enhancement of biomass conservation and bioethanol production of sweet sorghum silage by constructing synergistic microbial consortia[J]. Microbiology Spectrum, 2023, 11(1):e03659-22.

[29]
WU P W, LI L H, JIANG J F, et al. Effects of fermentative and non-fermentative additives on silage quality and anaerobic digestion performance of Pennisetum purpureum[J]. Bioresource Technology, 2020, 297:122425.

[30]
MCALLISTER T A, DUNIÈRE L, DROUIN P, et al. Silage review:using molecular approaches to define the microbial ecology of silage[J]. Journal of Dairy Science, 2018, 101(5):4060-4074.

[31]
张娟, 史文娇, 韩雪林, 等. 苹果酸和嗜酸乳杆菌对圆叶决明青贮品质及微生物多样性的影响[J]. 动物营养学报, 2021, 33(12):6941-6952.

ZHANG J, SHI W J, HAN X L, et al. Effects of malic acid and Lactobacillus acidophilus on quality and microbial diversity of Chamaecrista rotundifolia silage[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2021, 33(12):6941-6952. (in Chinese)

[32]
TORINO M I, TARANTO M P, FONT DE VALDEZ G. Citrate catabolism and production of acetate and succinate by Lactobacillus helveticus ATCC 15807[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2005, 69(1):79-85.

[33]
吴长荣, 代胜, 梁龙飞, 等. 不同添加剂对构树青贮饲料发酵品质和蛋白质降解的影响[J]. 草业学报, 2021, 30(10):169-179.

WU C R, DAI S, LIANG L F, et al. Effects of different additives on fermentation quality and protein degradation of Broussonetia papyrifera silage[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2021, 30(10):169-179. (in Chinese)

[34]
侯建建, 白春生, 张庆, 等. 单一和复合乳酸菌添加水平对苜蓿青贮营养品质及蛋白组分的影响[J]. 草业科学, 2016, 33(10):2119-2125.

HOU J J, BAI C S, ZHANG Q, et al. Effects of different additive amount of single and multiple lactic acid bacteria on the silage quality and protein fractions of alfalfa[J]. Pratacultural Science, 2016, 33(10):2119-2125. (in Chinese)

[35]
XIA T Q, WANG T W, ZHANG J Q, et al. In-depth proteomic analysis of alfalfa silage inoculated with Lactiplantibacillus plantarum reveals protein transformation mechanisms and optimizes dietary nitrogen utilization[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2025, 309(Pt 2):142638.

[36]
WEI J L, LU J, NIE Y, et al. Amino acids drive the deterministic assembly process of fungal community and affect the flavor metabolites in Baijiu fermentation[J]. Microbiology Spectrum, 2023, 11(2):e02640-22.

[37]
ZHENG J S, WITTOUCK S, SALVETTI E, et al. A taxonomic note on the genus Lactobacillus:description of 23 novel genera,emended description of the genus Lactobacillus Beijerinck 1901,and union of Lactobacillaceae and Leuconostocaceae[J]. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2020, 70(4):2782-2858.

[38]
田静, 唐国建, 李国栋, 等. 柑橘肉和小麦壳混合青贮及其饲用品质[J]. 草业科学, 2020, 37(1):194-200.

TIAN J, TANG G J, LI G D, et al. Forage quality of mixed silage containing citrus flesh and wheat husk[J]. Pratacultural Science, 2020, 37(1):194-200. (in Chinese)

[39]
於文慧, 王禕天, 胡丹, 等. 发酵粘液乳杆菌B44胞外多糖的纯化及其对铅暴露Caco-2细胞的保护作用[J]. 食品工业科技, 2025, 46(24):431-440.

YU W H, WANG Y T, HU D, et al. Exopolysaccharides produced by Limosilactobacillus fermentum B44:purification and protective effects on lead-ion exposed Caco-2 cells[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(24):431-440. (in Chinese)

[40]
黄海波, 王永亮, 李步豪, 等. 夏威夷果青皮发酵菌株的筛选及其对发酵后饲用价值的改善作用[J]. 动物营养学报, 2024, 36(2):1292-1302.

HUANG H B, WANG Y L, LI B H, et al. Screening of macadamia green peel fermentation strain and improvement of its feeding value after fermentation[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024, 36(2):1292-1302. (in Chinese)

[41]
赵牧其尔, 包健, 王志军, 等. 不同乳酸菌添加剂对天然草地牧草青贮饲料青贮品质的影响[J]. 动物营养学报, 2024, 36(5):3352-3362.

ZHAO M Q E, BAO J, WANG Z J, et al. Effects of different lactic acid bacteria additives on silage quality of natural pasture grass silage[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024, 36(5):3352-3362. (in Chinese)

[42]
QIU X M, ZHANG Y, HONG H S. Classification of acetic acid bacteria and their acid resistant mechanism[J]. AMB Express, 2021, 11(1):29.

[43]
陈华丽, 吴继军, 邹波, 等. 木醋杆菌对乳酸菌发酵复合果汁的影响[J]. 现代食品科技, 2019, 35(3):125-132,139.

CHEN H L, WU J J, ZOU B, et al. Effects of Gluconacetobacter xylinus on the fermentation of a mixed fruit juice by lactic acid bacteria[J]. Modern Food Science and Technology, 2019, 35(3):125-132,139. (in Chinese)

[44]
ANDRÉS-BARRAO C, SAAD M M, CABELLO FERRETE E, et al. Metaproteomics and ultrastructure characterization of Komagataeibacter spp. involved in high-acid spirit vinegar production[J]. Food Microbiology, 2016, 55:112-122.

[45]
CADIEUX B, VIJAYAKUMARAN V, BERNARDS M A, et al. Role of lipase from community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus strain USA300 in hydrolyzing triglycerides into growth-inhibitory free fatty acids[J]. Journal of Bacteriology, 2014, 196(23):4044-4056.

[46]
GÖTZ F, VERHEIJ H M, ROSENSTEIN R. Staphylococcal lipases:molecular characterisation,secretion,and processing[J]. Chemistry and Physics of Lipids, 1998, 93(1/2):15-25.

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