添加不同乳酸菌对柴胡茎叶青贮品质的影响

Effects of adding different lactic acid bacteria on the silage quality of Bupleurum chinese stems and leaves

摘要

目的 探究不同乳酸菌添加剂对柴胡（Bupleurum chinese）茎叶青贮品质的影响，为柴胡茎叶的饲料化利用及有效发挥其活性成分的功能提供理论依据。 方法 以柴胡茎叶为青贮原料，设置添加屎肠粪球菌（S）、戊糖乳杆菌（W）、屎肠粪球菌+戊糖乳杆菌（SW）、青贮宝添加剂（Q）处理，并设置空白处理（CK），每处理4个重复，青贮45 d后，探究不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶青贮营养成分、发酵品质和活性成分的影响，并综合评价不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶的青贮效果。 结果 与CK组相比，SW组干物质（DM）、酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）含量显著升高（P<0.05），粗蛋白（CP）含量显著降低（P<0.05），Q组可溶性碳水化合物（WSC）含量显著增加。与CK组相比，S、W、SW、Q组pH值显著降低（P<0.05），W、SW、Q组乳酸（LA）含量显著提高（P<0.05），SW组丙酸（PA）含量显著提高（P<0.05），S、SW、Q组氨态氮（AN）含量显著降低（P<0.05），S、W、SW、Q组氨态氮/总氮（AN/TN）显著降低（P<0.05）。与CK组相比，S、W、SW、Q组柴胡皂苷a和d含量显著增加（除W组皂苷a含量外），S、SW、Q组柴胡皂苷a含量分别显著升高了90.25%，133.88%和118.52%（P<0.05），S、W、SW、Q组皂苷d含量分别显著升高了191.18%，85.97%，121.67%和98.05%（P<0.05）。综合评价结果表明，柴胡茎叶青贮效果表现为S>Q>W>SW。 结论 在柴胡青贮过程中添加不同的乳酸菌添加剂，可在一定程度上改善柴胡青贮发酵品质，提高营养成分和活性成分含量，其中以添加屎肠粪球菌组综合表现最好。

Abstract

Objective The study aims to explore the effects of different lactic acid bacteria additives on the silage quality of Bupleurum chinese stems and leaves，providing a theoretical basis for the feed utilization of B.chinese stems and leaves，and the effective utilization of their active ingredients. Method Using B.chinese stems and leaves as silage materials，treatments involving the addition of Enterococcus faecium （S），Lactobacillus pentosus （W），Enterococcus faecium+Lactobacillus pentosus （SW），and Qingzhubao additive （Q） were applied，with a blank control （CK）.Each treatment was replicated four times.After 45 days of ensiling，the effects of different lactic acid bacteria additives on the nutritional components，fermentation quality，and active ingredients of B.chinese stems and leaves were investigated.A comprehensive evaluation of silage effects of different lactic acid bacteria additives on B.chinese stems and leaves was conducted. Result Compared with CK， the SW treatment showed significantly increased （P<0.05） contents of dry matter （DM），acid detergent fiber （ADF） and neutral detergent fiber （NDF），while exhibiting significantly decreased P<0.05） content of crude protein （CP）.The soluble carbohydrate （WSC） content in the Q treatment increased significantly.Compared with CK，the pH values of S，W，SW，and Q treatments decreased significantly （P<0.05）.Lactic acid （LA） content in W，SW，and Q treatments increased significantly （P<0.05）.Propionic acid （PA） content in the SW treatment increased significantly （P<0.05）.Ammonia nitrogen （AN） content in S，SW，and Q treatments decreased significantly （P<0.05），and the ratio of ammonia nitrogen to total nitrogen （AN/TN） in S，W，SW，and Q treatments decreased significantly （P<0.05）.Compared with CK，saikosaponin a and d contents in S，W，SW，and Q treatments increased significantly （except for the content of saikosaponin a in the W treatment）.Specifically，saikosaponin a content in S，SW，and Q treatments significantly increased by 90.25%，133.88% and 118.52%，respectively （P<0.05），while saikosaponin d content in S，W，SW，and Q treatments increased significantly by 191.18%，85.97%，121.67% and 98.05%，respectively （P<0.05）.The comprehensive evaluation revealed that the silage effect of B.chinese stems and leaves was ranked as S>Q>W>SW. Conclusion Adding different lactic acid bacteria additives during B.chinense silage can improve the fermentation quality and increase the nutritional components and active ingredients to some extent.Among the treatments，the one with Enterococcus faecium showed the best comprehensive performance.

关键词

柴胡茎叶 / 青贮品质 / 乳酸菌 / 活性成分

Key words

B.chinense stems and leaves / silage quality / lactic acid bacteria / active ingredients

柴胡（Bupleurum chinese）是伞形科柴胡属多年生草本植物，是我国重要的药用植物资源，以根部入药，根中含有柴胡皂苷、柴胡多糖和黄酮类等重要活性物质^［1-2］，具有抗菌、抗病毒、调节免疫等生物学功能。据相关资料报道，我国每年柴胡种植面积达15 333.33 hm²，地上茎叶产量约1.5 t/hm^2［3］，据次推算全国柴胡地上茎叶年总产量2.3万 t。然而，柴胡茎叶作为非药用部位常被当作废弃物处理，其资源利用价值未被充分发挥，因此合理利用柴胡茎叶资源，开发功能性青贮饲料对于畜牧业生产有重要意义。有研究表明，在蛋鸡饲粮中添加不同含量的发酵柴胡茎叶可改善其肠道微生物区系，调节机体免疫机能及肝脏抗氧化性能，从而改善产品品质，另外发酵柴胡茎叶还能够影响蛋鸡的脂质代谢，减少蛋鸡脂质沉积，保持其肝脏健康^［4-5］。在奶牛日粮中添加柴胡提取物可以缓解机体的热应激状态，提高热应激奶牛的采食量和产奶量，还可以提高机体的抗氧化能力和免疫能力^［6-7］。

目前，人们对利用中草药副产品和中药渣发酵生产青贮饲料进行了一些研究，发现通过青贮发酵，中草药副产品和中药渣营养成分、发酵品质和活性成分均有提高^［8-11］。乳酸菌是青贮饲料中重要的有益微生物，可降低青贮饲料的pH值，抑制有害细菌的生长，延长饲料的储藏期^［12］等，菌种主要包括植物乳杆菌、戊糖乳杆菌、屎肠粪球菌、布氏乳杆菌等^［13］。研究表明，添加乳酸菌可以提高青贮饲料的粗蛋白、可溶性糖、乳酸和干物质含量，降低 pH 值和氨态氮含量，对营养成分和发酵品质有积极作用^［14-15］。添加乳酸菌发酵斜茎黄芪（Astragalus laxmannii）^［9］、枸杞（Lycium chinense）^［10］等中草药以及中药渣^［11］，对其营养成分、发酵品质和活性成分有重要的改善作用。

目前，关于柴胡茎叶作为饲料的研究主要集中在柴胡作为添加剂以及茎叶与牧草混合青贮等方面，针对不同乳酸菌剂对柴胡茎叶青贮品质影响的报道甚少。因此，本研究以柴胡茎叶为原料，研究不同乳酸菌对柴胡茎叶青贮营养成分、发酵品质和活性成分的影响，旨在充分利用柴胡茎叶资源，有效发挥柴胡活性成分的功能，为柴胡茎叶的饲料化利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 青贮原料

2023年10月，从山西省晋中市介休市泰兴中药材种植合作社采集柴胡茎叶，将成熟期的柴胡茎叶刈割后带回实验室，用于制作青贮饲料。新鲜柴胡茎叶中干物质、粗蛋白、可溶性碳水化合物、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量分别为34.66%，10.13%，6.84%，38.16%和54.72%，柴胡的活性成分柴胡皂苷a、柴胡皂苷d、柴胡多糖含量分别为23.5，20.5和11.86 mg/g。

1.1.2 青贮添加剂

屎肠粪球菌（1.0×10⁸ CFU/g）、戊糖乳杆菌（1.0×10⁸ CFU/g），由山西农业大学动物科技学院动物营养实验室提供；青贮宝青贮添加剂，购自山东宝利来生物工程股份有限公司，其主要成分是乳酸片球菌（1.0×10⁹ CFU/g）、植物乳杆菌（3.0×10⁸ CFU/g）及其代谢产物。

1.2 试验设计

采用单因素试验设计，研究不同添加剂对柴胡茎叶青贮品质的影响。试验分为5个组，即对照组（CK），添加无菌蒸馏水0.01 mL/g；S组，添加屎肠粪球菌0.01 mL/g；W组，添加戊糖乳杆菌0.01 mL/g；SW组，添加屎肠粪球菌和戊糖乳杆菌各0.005 mL/g；Q组，添加青贮宝添加剂0.01 mL/g。每组4个重复。

1.3 青贮调制

在柴胡茎叶水分含量降至65%时将其切成1~2 cm的小段，用4分法将原料混合均匀，各组按照试验设计均匀喷洒无菌蒸馏水或菌剂，将样品装入聚乙烯青贮袋（45 mm×30 mm）并编号，每袋500 g，所有袋子用真空包装机抽真空并封口，置于常温条件下进行避光贮藏发酵，45 d 后开封取样，测定相关指标。

1.4 检测指标与方法

1.4.1 柴胡茎叶青贮前后营养成分测定

用四分法取约50 g样品，置于牛皮纸袋中，在65 ℃烘箱中干燥约72 h，称量干质量，计算干物质（dry matter，DM）含量。将烘干样品粉碎并过孔径1 mm筛，测定营养成分含量，其中粗蛋白（crude protein，CP）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）含量参照文献［16］测定，可溶性碳水化合物（water-soluble carbohydrate，WSC）含量参照文献［17］测定，可溶性糖含量利用蒽酮-硫酸法测定，计算可溶性碳水化合物含量。

1.4.2 柴胡茎叶青贮发酵品质测定

取各组青贮后样品10 g，加入90 mL去离子水，4 ℃浸提24 h，然后用4层纱布和定性滤纸过滤得到浸提液，利用酸度计测定其 pH；取10 mL滤液于-20 ℃冰箱保存，参照文献［16］测定柴胡青贮饲料中氨态氮（ammoniacal nitrogen，AN）及总氮（total nitrogen，TN）含量；参照文献［17］，采用高效液相色谱法检测乳酸（lactic acid，LA）、乙酸（acetic acid，AA）、丙酸（propionic acid，PA）等有机酸含量。

1.4.3 柴胡茎叶青贮活性成分测定

柴胡多糖含量参照文献［18］，采用硫酸-苯酚法测定，以无水葡萄糖为对照品；柴胡皂苷a、柴胡皂苷d含量参照文献［1］，采用高效液相色谱法测定。

1.5 综合评价

将处理组的干物质、粗蛋白、可溶性碳水化合物、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、pH、乳酸、乙酸、丙酸、氨态氮、氨态氮/总氮、柴胡皂苷a、柴胡皂苷d、柴胡多糖等14种指标进行灰色关联度分析，对柴胡茎叶的青贮品质进行综合评价^［19-20］。

1.6 统计分析

使用Excel 2016软件对基础数据进行分析整理，采用SPSS 27.0进行单因素方差分析（one-way ANOVA），并用Duncan法对各组进行多重比较，P<0.05为差异显著，结果用“平均值±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶青贮饲料营养成分的影响

不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶青贮饲料营养成分的影响见表1。

由表1可知，与对照组相比，SW、Q组DM分别升高了10.72%和1.14%，其中SW组差异达显著水平（P<0.05）， 且SW组DM含量显著高于S、W和Q组（P<0.05）。S、W组CP含量较CK组升高，但差异均不显著（P>0.05）；SW组CP含量较CK组显著降低（P<0.05）；W组CP含量最高，SW组CP含量最低。S、W、SW组WSC含量较CK组降低，其中S、SW组差异达显著水平（P<0.05），Q组WSC含量较CK组显著升高了10.80%（P<0.05），也显著高于其他各组（P<0.05）。W、SW、Q组ADF含量均高于CK 组，其中SW组显著高于CK组（P<0.05）。与对照组相比，S组NDF含量降低了2.90%，W、SW、Q组NDF含量均高于CK组，其中SW组差异达显著水平（P<0.05）。

2.2 不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶青贮饲料发酵品质的影响

不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶青贮饲料发酵品质的影响见表2。由表2可知，与对照组相比，S、W、Q、SW组pH分别降低了12.02%，13.24%，6.92%和13.24%，其中W和SW组pH值降低幅度最大，表明添加剂能有效降低柴胡茎叶青贮饲料的pH值。S、W、SW、Q组乳酸含量均高于 CK 组，其中W、SW、Q组差异显著（P<0.05）；各处理组间乳酸含量没有明显差异（P>0.05），其中Q组乳酸含量最高，S组乳酸含量最低。处理组乙酸含量均高于CK组，但无显著差异（P>0.05）。SW组丙酸含量显著高于CK和W组（P<0.05）。S、W、Q、SW组AN含量均低于CK组，其中S、SW、Q组较CK组分别显著降低了20.06%，41.50%和22.28%（P<0.05）；SW组AN含量显著低于其他组（P<0.05）。与对照组相比，S、W、Q、SW组氨态氮/总氮（AN/TN）均显著降低（P<0.05），其中以S组最低（13.56%），其AN/TN显著低于其他处理组（P<0.05）。

2.3 不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶青贮饲料活性成分含量的影响

由表3可知，与CK相比，S、SW、Q组柴胡皂苷a含量均显著升高（P<0.05），分别升高了90.25%，133.88%和118.52%，其中以SW组升高幅度最大；各处理组间柴胡皂苷a含量无显著差异（P>0.05）。与CK相比，S、W、SW、Q组柴胡皂苷d含量均显著升高（P<0.05），分别升高了191.18%，85.97%，121.67%和98.05%，其中以S组升高幅度最大，且其柴胡皂苷d含量显著高于其他处理组（P<0.05）。S、W组柴胡多糖含量较CK组降低，SW、Q组柴胡多糖含量较CK组升高，但均未达到显著水平（P>0.05）。

2.4 柴胡茎叶青贮效果综合评价

由表4可知，S组与“参考指标”加权关联度最大，说明S组综合表现最好，柴胡茎叶青贮品质最高；其次是Q组，其测定值与“参考指标”的加权关联度较大，说明其柴胡茎叶青贮品质较高。SW组与“参考指标”的关联度最小，在4种柴胡茎叶青贮处理中品质最差。

3 讨 论

3.1 不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶青贮饲料营养成分的影响

研究表明，乳酸菌添加剂能够有效保存青贮饲料的营养成分。本研究中干物质含量SW组（添加屎肠粪球菌和戊糖乳杆菌）较CK组显著提高，这与STOKES^［21］的研究结果一致，可能是乳酸菌添加剂能加速青贮发酵过程中乳酸的产生，减少了有害微生物的数量^［22］，从而减少了干物质的损失。粗蛋白含量是评定饲料作物营养价值的重要指标，优良饲草的粗蛋白含量为10%~20%^［23］，本研究4个处理组的粗蛋白含量均在优良饲草范围内，表明柴胡茎叶青贮饲料是一种极具开发潜力的粗饲料资源，其中SW组的粗蛋白含量显著低于CK组，可能该组存在某些降解蛋白的菌，从而促进了蛋白的分解^［24］。本研究不同乳酸菌添加组柴胡茎叶青贮饲料酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量变化并不明显，这与王亚芳等^［25］的研究结果一致，可能是因为柴胡茎叶细胞壁成分较难被微生物利用；与王晓春等^［26］研究结果不同，可能与青贮原料和添加乳酸菌种不同有关。本试验结果表明，青贮宝乳酸菌添加剂对保存柴胡茎叶青贮饲料中的可溶性碳水化合物含量有更好的效果，这与刘彦斌^［27］的研究结果一致，其原因是乳酸菌使柴胡茎叶青贮饲料中的糖分被尽可能地分解释放，从而导致可溶性碳水化合物含量提高。

3.2 不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶青贮饲料发酵品质的影响

pH值、氨态氮/总氮和有机酸含量均是评价青贮饲料品质优劣的关键性指标^［4］。pH值是最直观反映发酵品质的指标，优质的青贮饲料pH值在4.2以下^［28］。本研究处理组pH值均较CK组降低，其中W、SW组优于其他处理组，这是由于乳酸菌添加剂在发酵初期为青贮饲料提供了充足的乳酸菌种， 保证发酵时乳酸菌数量足够，加速进入乳酸发酵阶段，因此能快速降低pH值，与张红梅等^［29］的研究结果相似。本研究处理组乳酸含量均高于对照组，可能是添加了乳酸菌后导致青贮饲料发酵以乳酸发酵为主，从而提高了乳酸含量；处理组间乙酸含量和丙酸含量并无显著差异。处理组的氨态氮/总氮均较CK组显著降低，这表明柴胡茎叶青贮添加乳酸菌可抑制蛋白质的降解，从而使氨态氮/总氮显著降低。综上所述，本研究不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶青贮发酵品质均有积极的影响，对柴胡茎叶青贮饲料pH值的降低起正向作用，且对降低氨态氮/总氮有显著作用，其中屎肠粪球菌处理可显著降低pH值，对柴胡茎叶青贮饲料的氨态氮含量降低有积极影响，降低氨态氮/总氮比例的幅度最大。

3.3 不同乳酸菌添加剂对柴胡茎叶青贮饲料活性成分的影响

柴胡茎叶含有多种多糖、微量元素和氨基酸，具有抗炎、抗菌、抗氧化和免疫调节等生物学功能^［1］。本研究中，不同处理样品柴胡多糖含量均无显著变化，但S、W组柴胡多糖降低可能是由于微生物的降解所致，这与陈志龙等^［10］对枸杞枝条的研究结果相似。有研究发现，芦笋^［30］、人参^［31］和葛根^［32］等经乳酸菌发酵后，其活性成分含量及药效均有一定程度的提高。本研究中，S、SW、Q组柴胡皂苷a含量较CK组显著升高，S、W、SW、Q组柴胡皂苷d含量较CK组均显著升高，这与前人在斜茎黄芪^［9］和苜蓿^［33］上的研究结果相似。本研究处理组柴胡多糖和柴胡皂苷a、d含量升高的具体机理和原因还需进一步研究。

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基金资助

山西省农业重大技术协同推广计划牧草项目(2023XTTG03-1)

吕梁市重点研发项目(2021NYGG-2-3)