一、青贮饲料发酵原理 在公元前1500--1000年，埃及人就再用青贮的方法保存牧草。但是许多国家把青贮作为保存牧草的一种主要方法却是近50年来的事。青贮饲料是指在厌氧条件下经过乳酸菌发酵调制保存的青绿多汁饲料。 青绿多汁饲料富含水分、多种维生素、矿物质和粗蛋白它营养丰富适口性好，易于消化，是家畜良好的饲料。将它在密封厌氧条件下，经乳酸菌发酵而调制成的青贮饲料使青绿多汁饲料的优点几乎完全保留下来。而青绿多汁饲料调制成干草的过程，由于植物细胞的呼吸作用和枝叶脱落等原因，营养损失比青贮饲料高。 优质的青贮饲料不仅保持了青绿多汁饲料的大部分营养，而且由于它具有芳香的酸味，柔软多汁，适口性好，能刺激家畜食欲、消化液的分泌和肠道蠕动，从而增强了消化功能。 1、青贮过程中几种微生物及其作用 过去传统青贮只是借助乳酸菌对富含可溶性糖的原料进行自然发酵。随着科技的发展，近年来青贮技术迅速发展，主要体现在(a)降低青贮原料的含水量;(b)使用添加剂控制青贮质量；(c)采用先进设备等。在这些方法中按其中起主导作用的微生物种类及发酵特性，可把有关青贮发酵分为乳酸型、醋酸型、梭菌发酵型、凋萎型和添加剂型。在青贮发酵过程中主要微生物有乳酸菌、梭菌、腐败菌、醋酸菌、酵母菌和霉菌等。 刚收割下来的秸秆中附生着各种微生物，其中大部分是好氧的，乳酸菌的数量极小。如果收割下来的秸秆不及时入窖青贮，好氧的腐败菌就会迅速繁殖。从而影响青贮质量。 （1）乳酸菌 ： 乳酸菌是促进青贮饲料发酵的主要有益微生物。属于厌氧性、革兰氏阳性无芽孢杆菌微生物它能使秸秆中的糖分发酵产生乳酸。乳酸则可被家畜吸收利用。而且乳酸菌没有蛋白质分解酶，不会分解破坏原料中的蛋白质。所以，优质青贮饲料中的蛋白质损失很少。 乳酸菌大量繁殖要求适宜的外界条件，(a)温度：大多数乳酸菌生长最适宜的温度一般为20--30度,但乳酸链球菌适应范围较广，为10--45度。(b)水分：乳酸菌发酵时需要一定的糖分，玉米和禾本科牧草含糖量较多。青贮秸秆中含水量应在60--75%，这种环境很适宜乳酸菌生长。(c)PH值：乳酸菌生长最适宜的酸碱度为PH6.0--4.0。当接近PH4.0时乳酸菌生长就会停止。乳酸菌是微需氧性的所以应该创造厌氧条件。 （2）梭菌：又称丁酸菌或酪酸菌。它也是厌氧性的，它能分解糖、有机酸和蛋白质，是青贮饲料中的有害微生物，若梭菌控制了青贮发酵，乳酸和糖分就很难保存下来。这时青贮饲料就发臭发粘，热度高，热能损失很多，而且不适宜家畜饲用。青贮饲料中的梭菌活动会产生丁酸和氨等，降低青贮饲料的品质。青贮饲料中的丁酸含量达万分之几时，青贮饲料的品质就会受到影响。 在青贮过程中的初期梭菌和乳酸菌一样很快就开始生长繁殖。植物细胞汁液是梭菌生长繁殖的理想培养基。厌氧环境又有利于它的繁殖，所以在青贮过程中，梭菌数量迅速增多。但是，有些因素可以控制或不使它生长繁殖，(a)PH值：梭菌不耐酸，它生长最适PH值为7.0--7.4,若青贮过程中乳酸菌的含量足以使PH值降至不适宜梭菌生长的水平，它的生长就会受到抑制，在PH值为4.7时梭菌则完全停止活动；(b)水分：梭菌适宜在潮湿条件下生长，若将青贮原料原料晾晒，使含水量低于70%，梭菌的活动便会受到抑制；(c)温度：大多数梭菌最适宜的温度比乳酸菌高，约为37度以上,如楔型梭菌等嗜热菌种适温45度，或高于50度时仍可生长。因此在青贮过程中应创造乳酸菌活动的环境，控制梭菌繁殖。 （3）腐败菌：腐败菌种类较多，适应性广，几乎不受温度、有氧与否等条件的限制。其中与青贮饲料有关的腐败菌有两类：（a)革兰氏阴性微生物，主要有克氏杆菌属、大肠杆菌和草生杆菌，(b)革兰氏阳性芽孢杆菌属，主要有蜡状芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌和球型芽孢杆菌。它们主要分解青贮饲料中的蛋白质和氨基酸。其中芽孢杆菌属细菌，对青贮饲料的好气性质起重要作用，使之腐烂变质，产生臭味和苦味。 在正常青贮过程中，好气性腐败菌因缺氧会逐渐停止活动，甚至死亡。有少数厌氧性腐败菌能在缺氧的条件下繁殖，它们既耐低温又耐高温，有的还形成芽孢。但是腐败菌不耐酸，当降至PH值4.4时，即可抑制其生长。因此在青贮过程中应迅速创造酸性环境，即可有效地控制腐败菌活动和繁殖。 （4）醋酸菌：醋酸菌属好气性细菌。青贮过程中的初期，在尚有空气存在的情况下，醋酸菌能将青贮饲料中的乙醇变为醋酸，降低青贮饲料的品质。醋酸菌和大肠杆菌适宜生长的PH值为7.0。因此，在发酵初期有利于醋酸菌生长，这一时期若乳酸菌能迅速繁殖，其醋酸菌就能受到抑制。某些情况下用手工收割的秸秆或牧草比用机器收割的容易出现醋酸菌和大肠杆菌控制青贮发酵，从而形成富含醋酸的青贮饲料。 （5）酵母菌：过去认为酵母菌在青贮饲料中数量很少，其实青贮饲料中的酒香味就是酵母菌利用与乳酸菌争夺青贮饲料中的糖分进行繁殖所生成乙醇而发生的。乙醇对青贮饲料无保存价值，在好气的条件下，青贮饲料中的糖分会被酵母菌彻底氧化产生二氧化碳和水。 （6）霉菌：霉菌是青贮饲料中的有害微生物，也是导致青贮饲料变质的主要微生物。在PH值低和厌氧条件下，足以抑制霉菌生长。所以通常霉菌仅存在于青贮饲料的边缘和表层等接触空气的部分。青贮饲料中的霉菌除了可以分解纤维素外，还可分解糖分和乳酸。此外，还能产生对动物有毒的物质。如镰孢霉菌，它会产生一种具有雌激素效应的毒素，它对猪有较强的毒害作用，也会使牛和羊产生不孕症。又如白地霉菌，它会使青贮饲料产生酸败气味。再如烟曲霉菌所产生的毒素，会引起家畜严重腹泻、肠炎。 2、青贮的发酵过程 一般把常规青贮的发酵过程分为三个阶段： （1）好气性活动阶段：新鲜青贮原料在青贮窖内被密封后仍残留少量氧气。在此期间，植物细胞并未立即死亡，约在1--3天仍进行呼吸，附着在原料上的酵母菌、霉菌、腐败菌和醋酸菌等好气性微生物，利用植物细胞中的可溶性碳水化合物等养分，进行生长繁殖。待青贮窖内遗留的少量氧气很快被耗尽，窖内形成了微氧或无氧环境。并产生醋酸、乳酸、琥珀酸等有机酸和部分醇类。同时，植物呼吸作用和微生物的活动还释放出热量。所以此阶段形成的厌氧、微酸和较温暖的环境为乳酸菌的活动繁殖提供了适宜条件。 如果此时窖内氧气过多，植物呼吸时间过长，好气性微生物活动旺盛，会使窖内温度明显升高，有时会达到60℃左右，因而会削弱乳酸菌与其它微生物的竞争能力，使青贮饲料中的营养成分遭到破坏，从而降低了饲料的利用率和消化率。因此要尽量避免产生这种情况。 （2）乳酸发酵阶段：厌氧条件形成后，青贮原料中的其它条件又适合的情况下，乳酸菌在数量上会逐渐形成绝对优势，并产生大量乳酸，PH值下降，从而抑制其它微生物的活动。当PH值下降到4.2以下时，乳酸菌的活动也逐渐缓慢下来。 一般来说，当发酵5--7天时微生物总数达到高峰，其中以乳酸菌为主。正常青贮时乳酸菌发酵阶段需要2--3周。 （3）青贮饲料保存阶段：当乳酸菌产生的乳酸积累达到高峰时，其PH值约为4.0--4.2，这时各种微生物和乳酸菌的活动都减弱，甚至完全停止，并开始死亡。至此青贮饲料在无氧和酸性环境中得以长期保存。 3、青贮过程中营养的变化和损失 （1）青贮过程中营养的变化：青贮过程中，由于各种微生物和植物本身酶系统的作用，使青贮饲料发生一系列生物化学变化。在正常青贮时，青贮饲料中可溶性碳水化合物大部分转化为乳酸、醋酸、琥珀酸以及醇类等，其中主要是乳酸。同时释放出少量热量。此外部分多糖也能被微生物转化为有机酸，但纤维素仍保持不变。一般脂肪变化也不大。 青贮饲料中蛋白质的变化，与PH值的高低有关。当PH值低于4.4时，蛋白质因植物细胞酶的作用，部分分解成氨基酸，较稳定，损失极少。当PH值高于4.4时，由于腐败菌的活动，氨基酸便分解成氨、硫化氢等，使蛋白质受到损失。 （2）青贮过程中营养的损失：(a) 田间损失：青贮原料在田间的损失可分为三种，一种是机械损失，主要由于翻晒和运输过程中的枝叶的损失；另一种是生化损失，主要由于植物收割后呼吸和其他酶反应引起的；再一种是淋雨损失，收割期间的淋雨造成的损失会随降水量的加大而增加。(b)发酵损失：发酵所造成的损失，取决于被发酵原料的养分和有关的微生物。(c)渗出液损失：青贮饲料渗出液中含有营养价值高的成分，如可溶性糖、有机酸、矿物质和可溶性氮化合物。因此产生大量渗出液会降低青贮饲料的营养价值。(d)氧化损失：青贮期间的氧化损失即指青贮原料在好气过程中的损失，如果青贮时能迅速装填并有良好密封，由残留空气所造成的损失较小。