Lentilactobacillus buchneri和二乙酸钠的添加对苜蓿青贮料在有氧条件下矿物质和维生素动态变化的影响及其作用机制

添加剂对苜蓿青贮中维生素和矿物质损失的影响研究。通过对比乳酸菌（LB）和钠二乙酸（SD）添加剂，发现SD更能抑制青贮饲料的氧化稳定性，降低pH值，减少β-胡萝卜素、α-生育酚、维生素C和B1的损失，同时提高钙、镁、铁、锌的溶出率。关键微生物为Bacillus clausii和Pichia kudriavzevii，主要理化因素为乳酸和pH值。

　　

李荣荣|蔡瑞|李明阳

中国陕西省渭南市渭南师范学院环境与生命科学学院，邮编714099

摘要

维生素和矿物质是青贮饲料中的关键营养素，对动物的健康成长起着不可或缺的作用。在好氧条件下，减少青贮饲料中维生素和生物可利用矿物质的损失具有重要意义。本研究探讨了Lentilactobacillus buchneri（LB组）或二乙酸钠（SD组）添加剂在减少苜蓿青贮饲料中维生素和生物可利用矿物质损失方面的效果及其作用机制。结果表明，LB组和SD组的pH值较低，且具有更好的好氧稳定性，其中SD组的表现最佳。LB组和SD组显著增加了可溶性钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）和锌（Zn）的含量（P < 0.05）。具体来说，与对照组相比，SD组使可溶性钙和镁的含量分别增加了10.97%和22.19%。此外，LB组使β-胡萝卜素、α-生育酚、抗坏血酸和硫胺素的损失率分别降低了31.38%、13.20%、57.65%和50.90%；SD组则分别降低了25.71%、10.02%、54.37%和37.63%。冗余分析表明，乳酸和pH值是影响矿物质形态和维生素损失的主要因素。Bacillus clausii和Pichia kudriavzevii是导致矿物质形态变化的关键微生物，而Lactiplantibacillus plantarum和Candida glabrata是导致维生素损失的关键微生物。与对照组相比，LB组和SD组降低了P. kudriavzevii、B. clausii和C. glabrata的丰度，同时增加了Lact. plantarum的丰度，从而提高了矿物质的生物利用度并减少了维生素的损失。这些结果为提高青贮饲料的营养价值提供了理论和技术支持。

引言

在世界上许多国家，饲料被加工成青贮饲料，作为牲畜的重要营养来源。这种方法不仅确保了全年饲料的稳定供应，还在由于季节限制导致放牧受限的时期保证了饲料的可用性（Guo et al., 2023）。青贮生产是一个在厌氧条件下微生物发酵糖类产生有机酸的过程。然而，一旦厌氧环境被破坏，糖类、乳酸、醋酸和蛋白质等营养物质可能会被腐败微生物降解为代谢副产物（如乙醇、氨、水和二氧化碳）（Yin et al., 2023）。这一复杂的生化过程导致青贮饲料中的有机酸降解，进而使pH值升高。先前的研究表明，材料中有机酸浓度和pH值的变化会影响矿物质形态（Geng et al., 2020, Cai et al., 2025）。此外，Tian et al.（2020）研究了总混合日粮发酵过程中维生素A和维生素E浓度变化的影响机制，发现这两种维生素的水平与有机酸浓度和pH值显著相关。此外，在青贮饲料的好氧暴露阶段，微生物群落也会发生显著变化（Long et al., 2025）。已经证实，微生物在生长和代谢活动中产生的有机酸可以改变环境pH值，从而影响矿物质形态（Lai et al., 2023）。微生物在维生素代谢中也起着重要作用，从而对维生素含量产生显著影响（Wu et al., 2021）。综上所述，可以推测，在青贮饲料的好氧暴露过程中，有机酸、pH值和微生物群落的变化可能会导致矿物质形态和维生素含量的变化，从而影响青贮饲料的质量。

苜蓿是钙（Ca）、镁（Mg）和锌（Zn）等必需矿物质以及维生素A和E等重要微量营养素的丰富来源。在苜蓿青贮饲料的好氧暴露过程中，观察到了物理化学参数（如有机酸组成和pH值）和微生物群落结构的显著变化（Bai et al., 2020, Tao et al., 2020）。正如先前假设的那样，这些物理化学性质和微生物组成的变化可能会影响苜蓿青贮饲料中矿物质的形态和维生素含量的稳定性。因此，研究好氧暴露期间矿物质形态和维生素含量的动态变化对于理解青贮饲料的质量和营养价值具有实际意义。目前，关于苜蓿青贮饲料中维生素的研究主要集中在青贮过程上，重点研究各种添加剂（如乳酸菌和糖类）对维生素含量的影响（Zhang et al., 2020, Wu et al., 2021, Zhang et al., 2022）。然而，关于苜蓿青贮饲料好氧暴露期间维生素动态变化的研究仍然有限。此外，目前还没有关于青贮和好氧暴露阶段矿物质形态的研究报道。此外，影响好氧暴露期间矿物质形态和维生素含量的关键物理化学因素和微生物机制仍不甚清楚。因此，全面研究苜蓿青贮饲料在好氧降解过程中矿物质形态和维生素含量的变化模式及其背后的机制具有重要的科学和实际意义。

许多研究表明，通过添加某些有效的添加剂可以提高苜蓿青贮饲料的好氧稳定性。值得注意的是，添加Lentilactobacillus buchneri和二乙酸钠可以通过促进醋酸发酵、抑制腐败微生物的生长以及延缓pH值升高来提高饲料稳定性（Yuan et al., 2016, Bai et al., 2020, Esen et al., 2024）。由于这两种添加剂在提高好氧稳定性方面的显著效果，它们受到了越来越多的关注，并在实际应用中得到广泛应用。鉴于它们对苜蓿青贮饲料好氧暴露过程中有机酸、pH值和微生物群落的显著影响，有理由推测它们也可能影响这一过程中的矿物质形态和维生素含量。然而，目前科学界对这些添加剂在好氧条件下对矿物质形态和维生素含量变化的影响了解仍然有限。因此，有必要进行系统的研究来填补这一知识空白。本研究旨在探讨二乙酸钠和Lent. buchneri对苜蓿青贮饲料好氧暴露期间矿物质形态和维生素含量的影响，并确定这些变化背后的关键物理化学参数和微生物机制。

部分内容摘要

青贮生产

苜蓿（WL525HQ）采自中国陕西省渭南市富平县的第二个生长周期（早期开花阶段）。苜蓿被晾干至干物质（DM）含量为367.2克/千克鲜重（FW）。其水溶性碳水化合物（WSC）和粗蛋白含量分别为52.7克/千克DM和205.4克/千克DM。使用刀具将苜蓿切成约2厘米长的段，然后随机分成三等份。每份分别进行不同的处理

基本物理化学指标的变化

如表1所示，处理方式、好氧暴露期及其相互作用对pH值、醋酸、乳酸和NH₃-N有显著影响（P < 0.01）。随着好氧暴露期的延长，三组中的醋酸、乳酸、DM和WSC含量逐渐降低，而pH值和NH₃-N含量逐渐升高。在第9天，与对照组相比，LB组和SD组的醋酸和WSC含量较高（P < 0.05），同时pH值和NH₃-N含量较低（P < 0.05）。

讨论

好氧暴露期间，WSC和乳酸的含量呈下降趋势，因为这些成分通常是腐败微生物的主要能量来源（Jiang et al., 2020）。三组中的WSC和乳酸含量均迅速下降，其中CK组的下降幅度最大，其次是LB组。这表明LB组和SD组都对WSC和乳酸的降解具有抑制作用，其中SD组的抑制作用更为明显

结论

添加Lent. buchneri和二乙酸钠提高了可溶性矿物质的百分比，并减少了维生素的损失。总体而言，在这些添加剂中，二乙酸钠的效果比Lent. buchneri更为显著。乳酸含量和pH值被认为是影响矿物质形态转化和维生素含量的最关键物理化学参数。Bacillus clausii和P. kudriavzevii被认为是参与这些变化的主要微生物

CRediT作者贡献声明

李明阳：撰写——审稿与编辑、验证、软件使用、项目管理、数据管理。李荣荣：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、监督、软件使用、方法论设计、实验设计、数据分析、数据管理。蔡瑞：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、监督、资源协调、数据分析、数据管理。

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本工作时，作者未使用任何生成式AI或AI辅助技术。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（32302796）、陕西省科学技术协会青年人才基金（20250230）以及渭南市科学技术局项目（2023ZDYFJH-276）的支持。