近几年来，随着我国农业和畜牧业迅速发展，国家“种植业结构调整”、“粮改饲”等政策文件的出台，全国大力推进和贯彻落实“种植—养殖—种植”模式、“粮改饲”项目，以解决粮食资源短缺问题，促进草食畜牧业的健康发展。鉴于人们对肉、蛋、奶制品的需求不断提高，而青贮饲料作为动物的营养保障，其营养价值和青贮品质也需要不断提升，添加微生物制剂来改善青贮饲料的饲用价值和品质是最重要的举措之一^[1]。在美国和欧洲地区，最常用的青贮添加剂就是微生物制剂，其主要作用是促进发酵、抑制好氧降解、促进养分消化和吸收等^[2]。研究发现，添加乳酸菌可以提高青贮饲料的品质，目前，已经开发和利用的菌种主要有以下2类：1)同型发酵乳酸菌，其特点是发酵效率较高，可溶性糖酵解后生成2分子乳酸，降低了乙酸的产量，代表菌种有植物乳杆菌(Lactobacillus plantment)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)^[3-4]；2)异型发酵乳酸菌，其特点是可溶性糖发酵后生成1分子乳酸和1分子乙酸，还可进一步将乳酸分解为乙酸，大量的乙酸可降低青贮中的有害微生物菌群的存活率，代表菌种有布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)^[3]。在“粮改饲”推进青贮饲料的进程中，还需要进一步研发优良菌种，提升青贮技术。本文就青贮微生物制剂及其优良菌种的研发利用进行综述，以期为饲料青贮的技术提升提供一些参考资料。

1 青贮微生物制剂的研究现状

青贮微生物制剂，或称青贮乳酸菌发酵剂、微生物青贮接种剂、青贮接种菌剂，由单一种类或多个种类乳酸菌、酶和某些养分构成，调节青贮饲料的微生物群系，调控青贮饲料发酵过程^[1]。由于牧草和饲料作物上附着的乳酸菌较少，因此，青贮早期乳酸菌繁殖非常缓慢，导致有害微生物增殖，而接种青贮微生物制剂可以使乳酸菌数量增多并快速繁殖，从而产生大量的乳酸菌降解植物细胞壁中的纤维素，为乳酸菌提供充足的可溶性糖，从而缩短青贮时间和提高青贮饲料品质^{[1, 5]}。

近年来，国内外的专家和企业都对青贮微生物制剂进行了深入的研究与探索。据报道，美国、欧洲等国的学者研究发现，青贮微生物制剂的效果取决于青贮原料中糖分和干物质的含量及有机物的转化、细菌的种类和活性、细菌发酵剂的使用剂量和使用方法、青贮添加剂之间的配伍禁忌等因素，但对这些影响因素的研究都还不够深入，需要进一步对青贮原料中的糖分和干物质的动态转化机制、青贮微生物的种类和活性等因素进行深入探究，以响应国家的号召，推动种植业和畜牧业的发展^[6]。Muck等^[7]在青贮过程中发现，布氏乳杆菌可以缓慢地将糖酵解产生的乳酸逐渐转化变成乙酸和1, 2-丙二醇，在确保动物生产力的前提下提高了好氧稳定性，成为实验室专用青贮饲料添加剂的优势菌种。Muck等^[7]的研究集中在青贮微生物制剂和酶的各种组合，通过酶破坏青贮植物的细胞壁和乳酸菌发酵菌种降低霉菌及其他有害微生物的存活率，改善青贮发酵，从而提高青贮饲料的好氧稳定性和营养价值。Sifeeldein等^[8]研究发现，将象草青贮饲料中的嗜酸枝球菌(Mycococcus acidophilus)接种到甜高粱草中，可以显著改善甜高粱青贮饲料的品质，明显降低其pH、氨态氮含量、微生物数量、乳酸与乙酸的比例，提高青贮饲料中乳酸的含量。Wang等^[9]研究发现，将嗜酸片球菌(Streptococcus acidophilus)接种于意大利黑麦草以及燕麦青贮饲料中进行厌氧发酵，可以使乳酸含量、体外干物质消化率(IVDMD)均显著提高，pH、有害微生物数量及丁酸、氨态氮含量均大幅降低，在一定程度上提高了青贮品质。目前，国外对青贮微生物制剂的研究主要集中在2个方面：一方面是对同型乳酸菌和异型乳酸菌复合微生物制剂的研究，这类微生物制剂有效地规避了2类乳酸菌发酵剂的缺点，在使pH降至理想状态的同时，使青贮饲料有氧稳定性逐渐提高^[10-12]；另一方面是由微生物制剂以及酶制剂按照一定的比例复合而成的青贮微生物制剂的研究，酶制剂可以促进植物细胞壁中纤维素的分解，将结构性碳水化合物变为可溶性碳水化合物，为乳酸菌的发酵提供了充足的底物，从而降低其pH，提高青贮饲料的营养价值^[13]。

国外多年来的应用和实践也加快了我国青贮饲料产业前进的步伐，通过多年的研发和优化菌剂配方，我国已经自主研发出商品化的青贮饲料专用的复合微生物制剂。国内对青贮微生物制剂的研究主要集中在青贮添加剂之间的单独或混合使用对青贮饲料的作用效果，旨在补充牧草中乳酸菌的不足和解决青贮饲料中的二次发酵等问题，改善牧草青贮品质，从而满足反刍动物的营养需要。唐振华等^[14]将植物乳杆菌和布氏乳杆菌复合而成的青贮微生物制剂接种于青贮甘蔗尾中，结果发现，可以提高青贮好氧稳定性，减少营养物质的损失。付彤^[15]研究发现，青贮玉米中添加植物乳杆菌可以使pH迅速下降；布氏乳杆菌可以使青贮玉米中的pH缓慢下降，有效降低有害微生物的存活率，提高好氧稳定性和青贮品质；青贮玉米中添加植物乳杆菌和布氏乳杆菌的复合微生物制剂，可以增加乳酸等有机酸生成量，提高好氧稳定性，减少有害微生物的数量。成娟丽等^[16]将布氏乳杆菌和乳酸片球菌组成的复合微生物制剂接种到青贮玉米中，结果表明，青贮饲料的干物质利用率有效改善，有害微生物的存活率逐渐降低，饲料的品质有了明显改善。经过大量的研究工作，一些专家和学者已从青贮饲料中分离出新的乳酸菌菌种，但对于优良乳酸菌菌种的生产和应用还有待进一步探索。

2 青贮微生物制剂的作用机制

青贮微生物制剂中的乳酸菌是影响青贮发酵的关键，乳酸菌对动物机体的益生作用主要表现在调节消化道的微生态环境、提高消化道免疫能力以及促进动物生长发育，其作用机理是乳酸菌在动物肠道中会形成能降低病原微生物存活率的一系列优势菌种，这些优势菌种会形成大量不同的抑菌物质，使病原微生物停止生长甚至死亡，从而提高机体免疫力，提高机体对病原体的抵抗能力，最终改善机体内环境，提高动物的生产性能^[17]。乳酸菌可以对青贮饲料中的碳水化合物进行发酵，代谢产生包括蛋白质、细菌素、有机酸及其他的具有抑菌活性的物质，其代谢物质主要有生物小分子代谢产物和生物大分子代谢产物^[18]。乳酸菌的发酵主要是糖发酵，在糖发酵中产生以乳酸和乙酸为主的有机酸，均具有一定的抑菌作用，在水溶液中二者都能够部分电离释放氢离子(H⁺)，但在相同浓度下乳酸具有更强的抑菌能力^[19-22]。研究表明，有机酸只能部分解离，且环境pH越小，解离程度越小^[23]。未解离的乳酸和乙酸等有机酸能够与菌体细胞膜上的磷脂分子和脂多糖等成分结合，破坏菌膜的稳定性，未解离的有机酸具有更强的杀菌能力^[24]。乳酸菌的代谢物中发挥生物学作用达到抑菌效果的主要是细菌素，主要表现在引起病原菌的菌膜发生改变，使致病菌崩解^[18]。乳酸菌利用五碳糖、六碳糖产生的乳酸、草酸、柠檬酸等，通过氨基酸代谢系统产生醋酸、丙酸、丁酸等有机酸，这些有机酸除本身具有的味道外，还可与醇类反应生成酯类，构成青贮饲料中的芳香成分，从而提高青贮饲料的适口性^[25]。

青贮微生物制剂的作用机制是在密闭的厌氧环境中，添加适宜且适量的微生物制剂与附着在牧草上的乳酸菌结合，促进糖分分解和乳酸菌的生长与繁殖，通过大量的乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，快速将pH降至3.8或更低；乳酸菌发酵时，植物本身的蛋白质分解酶将植物蛋白质分解成氨，会造成部分蛋白质的损失^[26-27]；而在乳酸菌大量繁殖的同时，降低了有害微生物的存活率，从而缩小饲料中营养物质的损失，使蛋白质以及干物质的利用率提高^[1]；随着乳酸菌对植物中的纤维素、半纤维素等的分解，有机酸含量逐渐增加，其中乙酸对微生物分解蛋白质和有害微生物的生长和繁殖具有一定的抑制作用，减少饲料中毒素的含量，为瘤胃创造良好的环境^[24]。因此，在青贮饲料中添加青贮微生物制剂，不仅可以高质量的保存饲料，减少营养物质的损失，还可以提高动物机体对营养物质的利用率，给种植业和畜牧业带来更高的收益。

根据青贮微生物制剂的作用机理，由同型和异型乳酸菌组成的复合青贮微生物制剂在青贮中不仅可以促进可溶性糖的酵解，产生大量的有机酸，同时适宜含量的乙酸可以抑制有害微生物的生长和繁殖，减少养分的损失，达到高质量的保存和制作青贮饲料的效果^[10-12]。将微生物制剂和酶制剂混合添加到青贮饲料中的有效性已经被证实，如植物乳杆菌和纤维素酶的联合添加，纤维素酶能够水解植物的结构性碳水化合物，这提供了青贮发酵必需的底物，植物乳杆菌可以加速乳酸菌的发酵和繁殖，合成大量的有机酸，pH迅速下降，也为青贮微生物制剂的发展指明了方向^[28]。对于青贮微生物的作用机制和发酵特性的研究，已经取得一定的成果，但是在青贮微生物的菌种和联合开发方面仍然需要进一步探究。

3 优良微生物菌种的研发和筛选 3.1 乳杆菌属(Lactobacillus)

乳杆菌属是青贮饲料微生物区系中的有益菌群，菌种众多，优势菌种主要有：植物乳杆菌、布氏乳杆菌、短小乳杆菌(Lactobacillus brevis)、类谷糠乳杆菌(Lactobacillus parafarraginis)等。Aksu等^[29]将植物乳杆菌接种于青贮饲料中，pH有下降趋势，且乳酸含量明显增加。关皓等^[30]研究发现，添加植物乳杆菌的多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)青贮饲料，乳酸含量显著提高，pH显著降低，有效改善了多花黑麦草的青贮品质。司华哲等^[31]在低水分粳稻青贮中添加植物乳杆菌S2406，结果表明，挥发性脂肪酸的含量降低，减少了青贮过程中微生物组成的多样性，饲料中营养物质的损失减少，大幅提高了发酵品质。王丽学等^[32]研究发现，添加植物乳杆菌ACCC11016可以提高苜蓿青贮营养物质和乳酸的含量，显著降低氨态氮以及挥发性脂肪酸的含量，显著降低pH。Liu等^[28]也发现植物乳杆菌和纤维素酶的组合能提高青贮全混合日粮(羊草、甜玉米苞叶、苜蓿和啤酒糟等组成)的青贮发酵品质、营养特性和体外消化率。徐振上^[33]研究发现，将短小乳杆菌SDMCC050297以及类谷糠乳杆菌SDMCC050300分别添加到玉米秸秆青贮，可以增加乙酸的生成量，调节其他微生物菌群的组成。Hu等^[34]研究显示，加入布氏乳杆菌处理的玉米青贮饲料相对于之前好氧稳定性均有所提高。徐振上^[33]从青贮饲料中筛选出了噬淀粉乳杆菌CGMCC11056、嗜酸乳杆菌CCTCC AB2010208、香肠乳杆菌CCTCC AB2016237和发酵乳杆菌CCTCC AB2010204，这4株可以产生大量阿魏酸酯酶，降解酚酸酯，代谢酚酸的乳酸菌，提示它们对秸秆中的酯键有降解能力，为青贮微生物制剂优良菌株的研发提供了参考。不同种类乳杆菌属微生物制剂及其复合微生物制剂在不同品种的牧草和饲料作物中接种的剂量和效果有所差异，其提高青贮品质的作用机制还需要进一步研究，优势菌株和复合微生物制剂的研发也是现阶段的研究关键^[30-32]。

3.2 明串珠菌属(Leuconostoc)

明串珠菌属是具有发酵潜力的异型发酵乳酸菌，是从青贮饲料的微生物群体中筛选出的优势菌群^[35]，优势菌种主要有：柠檬明串珠菌(Leuconostoc citreum)、肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)等。明串珠菌属细菌目前作为食品发酵工程中是一类重要的新型微生态制剂，也是乳品生产中重要的商业化菌株^[36]。高莉莉^[37]研究发现，有受体的肠膜明串珠菌通过发酵产生不同聚合度的低聚糖，从而改善动物机体肠道内有益微生物的生长和繁殖情况，促进动物对营养物质的消化和吸收。魏小雁^[38]研究发现，从传统乳制品中分离出的明串珠菌DM1-2-2具有较强的合成葡聚糖的能力，可作为具有研发潜力的优良菌株。孙喆等^[39]研究发现，由于肠膜明串珠菌菌株可以产生大量的蛋氨酸以及赖氨酸，在奶牛发酵饲料中应用可提高饲料中总蛋白、蛋氨酸以及赖氨酸含量，明显改善奶牛发酵饲料的适口性。骆超超等^[40]在奶牛发酵饲料中添加肠膜明串珠菌，不仅显著提高奶牛平均日产奶量，乳品质也有一定程度地提高，该菌具有营养保健和提高机体免疫力等作用，也是该菌属的优势菌种。张淼^[41]在筛选适合低温青贮发酵的优良乳酸菌时发现，青藏高原冰草中的乳酸菌39.13%为肠膜明串珠菌，筛选出的肠膜明串珠菌QZ1137添加到燕麦青贮中可提高乳酸含量，pH降低到理想水平，有效减少有害微生物的存活率。明串珠菌属作为具有较大研发潜力的发酵菌株，已经完成全基因组测序的明串珠菌属(表 1)，为开发明串珠菌的商品菌株和微生态制剂奠定了技术基础^[42-55]。

3.3 肠球菌属(Enterococcus)

肠球菌属以其能产生抑制致病菌和有害菌的细菌素而广泛应用于食品工业中，具有作为饲料添加剂和天然食品保藏剂的潜力^[56]，优势菌种主要有：粪肠球菌、耐久肠球菌(Enterococcus durans)、屎肠球菌(Enterococcus faecium)、蒙氏肠球菌(Enterococcus mundtii)等。张淼^[41]研究发现，将分离自青藏高原的乳酸菌代表株蒙氏肠球菌QZ251作为青贮接种剂添加到早期燕麦中，pH快速降低并有效降低了青贮病原菌的存活率，有效提高了燕麦青贮的发酵品质。侯美玲^[57]研究发现，将耐久肠球菌IMAUH2和纤维素酶联合接种于草甸草原天然牧草中，其青贮发酵品质和有氧稳定性均显著改善，降低了营养成分的流失。郭刚等^[58]研究发现，将蒙氏肠球菌和粪肠球菌分别作为青贮接种剂均可使青贮玉米秸秆中乙酸以及氨态氮的含量显著降低，乳酸与乙酸的比例显著提高。屎肠球菌在畜禽生产中应用广泛，可以有效提高畜禽生产性能和机体免疫能力，在青贮中的应用还有待研究^[59]。黄丽卿等^[60]研究表明，屎肠球菌(饲粮中添加量为5.1×10¹⁰ CFU/g)在大肠杆菌078攻毒肉鸡生产性能的应用中，可以减弱大肠杆菌感染对肉鸡的影响，提高肉鸡的免疫能力。免疫球蛋白M(IgM)是免疫反应最初阶段产生的抗体，王永等^[61]研究证实，高添加量的屎肠球菌能够使仔猪血清中IgM含量提高。肠球菌属不同菌株的应用效果有较大差异，经研究发现，粪肠球菌、蒙氏肠球菌、耐久肠球菌可以作为青贮微生物发酵菌株，屎肠球菌的应用潜力有待发掘，肠球菌属作为青贮微生物制剂的抑菌特性及其作用机理还有待进一步研究^{[41, 57-58]}。

3.4 片球菌属(Pediococcus)

片球菌属是具有产酸能力的兼性异型厌氧菌，广泛存在于植物和动物体中，优势菌种有：戊糖片球菌、乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)、酒窖片球菌(Pediococcus cellicola)等。张红梅^[62]和秦丽萍^[63]研究表明，添加戊糖片球菌作为青贮微生物制剂可提高乳酸菌在垂穗披碱草青贮饲料中的数量。何轶群^[64]的研究表明，玉米青贮饲料中添加戊糖片球菌可以提高其发酵质量和好氧稳定性。王洋等^[65]研究表明，戊糖片球菌可以显著提高苜蓿青贮中的乳酸含量。江迪等^[66]在发酵以鲜苜蓿和豆腐渣为主要原料的全混合日粮中添加戊糖片球菌，能够提高其好氧稳定性。隋鸿园^[67]研究表明，在青贮料中分别添加乳酸片球菌以及戊糖片球菌均可以显著提高乳酸菌数量，且pH显著降低。王丽学等^[32]将乳酸片球菌添加到苜蓿青贮中，结果发现，青贮饲料的挥发性脂肪酸含量、pH、氨态氮含量以及丁酸含量均呈下降趋势。Cai等^[68]和徐婷等^[69]研究发现，从玉米、甜高粱、黑麦草、紫花苜蓿等鲜草中可分离出戊糖片球菌、乳酸片球菌等优良菌种，紫花苜蓿和意大利黑麦草中分别接种戊糖片球菌和乳酸片球菌，可显著提高青贮质量。张淼^[41]研究表明，在燕麦青贮中添加酒窖片球菌QZ311可有效提高乳酸的含量，使pH降至理想水平，有效降低有害微生物的存活率，提高青贮品质。戊糖片球菌、乳酸片球菌等均可以作为青贮微生物制剂以提高青贮产品的品质，目前的研究方向在于青贮效果更佳的复合微生物制剂的研发和筛选^{[32, 64]}。

4 小结

目前，国内对青贮微生物制剂的研究与应用日益成熟，草牧业的大力发展也推动了优良青贮微生物制剂的发展。但总体看来，我国青贮微生物制剂还存在有商品化不足、加工工艺不成熟、质量不稳定、没有完善的添加使用标准等有待完善的问题，也在一定程度上制约了青贮饲料产业的发展。因此，在青贮产业中微生物制剂的研发还要进一步地进行，主要包括以下几方面：1)优良微生物发酵菌种的筛选、分离和鉴定，深入探究单一微生物制剂和复合微生物制剂的作用机制和对动物消化道的影响；2)加强对优良菌株的驯化培育、加工工艺、商品菌株开发；3)建立健全和完善青贮微生物制剂的添加标准，明确其配伍禁忌，以此来规范青贮微生物制剂的合理使用等方面的工作。总之，青贮微生物制剂因其安全、高效、低成本的优势，在未来将会有更加广阔的发展前景。