Bacillus coagulans inoculation generates an alternative microbial succession trajectory associated with nitrogen preservation and aerobic stability in alfalfa silage
本研究表明，用共Bacillus coagulans接种苜蓿青贮饲料会建立一种独特的、阶段性的微生物演替轨迹，通过在乙酸产量和营养保留方面的显著功能转变，在增强氮保存和延长好氧稳定性方面优于传统的Lactiplantibacillus plantarum接种。
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想象一片苜蓿地，这种郁郁葱葱的作物因其高蛋白质含量而深受农民青睐，用于喂养奶牛和其他牲畜。为了在冬季保持这种珍贵饲料的新鲜度，农民通常将其切碎并紧密地装入气密袋或塔中，这个过程被称为青贮。在密封的环境中，植物材料会经历一种自然的发酵过程，即微观生物分解糖分并产生酸以保存食物。然而，苜蓿的保存极具挑战性。因为它富含蛋白质但缺乏发酵所需的糖分，因此往往无法足够快地酸化。这使得不想要的细菌得以分解珍贵的蛋白质并将其转化为废弃物，从而降低了饲料的营养价值。此外，一旦储存袋被打开，空气涌入，饲料就会迅速变质，由于酵母菌和霉菌的活动而升温并腐烂。科学家们长期以来的挑战在于，如何找到一种方法来引导这个微观世界，使蛋白质保持完整，并使饲料在密封打破后仍能保持稳定。
中国甘肃农业大学的研究人员通过测试不同的微生物辅助者（即接种剂）如何改变苜蓿的发酵进程，试图解开这个谜题。他们将使用一种常见的乳酸菌的标准处理方法，与一种使用名为“凝结芽孢杆菌”（Bacillus coagulans）的新型细菌的方法以及两者的结合进行了对比。目标是观察哪种方法能最好地保护蛋白质，并防止饲料在暴露于空气时变质。研究表明，这两种类型的细菌为微生物群落创造了截然不同的路径。传统的乳酸菌作用迅速，能快速降低饲料的酸度，并几乎立即接管环境。相比之下，凝结芽孢杆菌的处理方式创造了一个更渐进、分阶段的过程，其中不同类型的细菌轮流出现，从而产生了更高浓度的乙酸——另一种不同类型的防腐酸。
结果显示，虽然快速作用的乳酸菌成功地在早期降低了 pH 值，但在保护蛋白质方面不如凝结芽孢杆菌的处理效果好。在储存六十天后，经凝结芽孢杆菌处理的青贮饲料保留了最高含量的粗蛋白，且氮废物的水平最低。更重要的是，当研究人员打开袋子并将饲料暴露在空气中进行稳定性测试时，差异变得更加明显。对照组（未接受任何处理）在仅仅 40 小时后就开始升温并变质。接受快速作用乳酸菌处理的青贮饲料持续时间较长，在显示出变质迹象前维持了约 105 小时。然而，经凝结芽孢杆菌处理以及包含它的混合物处理的青贮饲料，则保持稳定了 133 小时。这表明，乙酸的存在——它在对抗引起变质的酵母菌和霉菌方面更为有效——是保持饲料新鲜的关键因素。
为了理解发生这种情况的原因，科学家利用先进的基因测序技术深入研究了微生物群落。他们发现，快速作用的乳酸菌创造了一个由单一类型微生物主导的非常简单的群落。虽然这有利于快速产酸，但一旦空气回归，就会使系统变得脆弱。然而，凝结芽孢杆菌的处理支持了一个更多样化且不断变化的群落。这种多样性使饲料能够维持更好的酸平衡，并保留了与氮和硫代谢相关的特定遗传功能。当空气引入时，凝结芽孢杆菌青贮饲料中的群落能够进行局部调整而不至于崩溃，而未经处理的青贮饲料则经历了微生物结构的全面崩溃。研究结论指出，保存高蛋白饲料不仅仅是关于尽可能快地使其酸化。相反，成功取决于引导微生物群落经历特定的变化序列，从而构建一个具有韧性的环境，一个既能在储存期间保护蛋白质，又能在饲料准备食用时抵御空气冲击的韧性环境。
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