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为探究品种和收获时间对全株藜麦(WPQ)青贮发酵特性、细菌群落及卫生质量的影响,研究发现两者显著影响青贮品质,对保障食品供应链安全意义重大。
在畜牧业发展过程中,传统饲料资源的稀缺与高成本问题日益凸显,这就像一道横亘在畜牧业前进道路上的巨大屏障,迫使人们不得不寻找新的饲料来源。藜麦(Chenopodium quinoa Wild.),这种源自南美洲安第斯地区的非传统饲料作物,逐渐进入人们的视野。它不仅具有强大的抗逆性,能在多种恶劣环境中生长,而且全株藜麦(WPQ)含有丰富的蛋白质、矿物质和维生素,在饲料领域展现出巨大的潜力。
然而,要将 WPQ 作为优质饲料,青贮是关键环节。青贮过程中,发酵特性、细菌群落以及卫生质量都会受到多种因素的影响,其中品种和收获时间尤为重要。但目前,人们对这两个因素如何影响 WPQ 青贮的微生物群落以及微生物风险知之甚少。为了填补这一知识空白,江苏农业科学院信阳农业试验站和南京农业大学草业学院的研究人员展开了深入研究,相关成果发表在《BMC Plant Biology》上。
在本次研究中,研究人员采用了多种关键技术方法。他们选择了 5 个藜麦品种(红心、蒙藜 1 号、SL577、SL2860、SL923),在不同的试验田种植,并在 3 个不同生长阶段(90 天、105 天、120 天)进行收获。种植采用随机完全区组设计,每个处理设置 4 个重复。收获后的样本制作成青贮饲料,之后运用 16S rRNA 基因测序技术分析细菌群落,借助 Tax4Fun2 和 BugBase 工具预测潜在致病性和抗菌性,评估青贮的卫生质量。同时,还对青贮饲料的化学特性、发酵指标等进行测定分析。
研究结果具体如下:
- 新鲜 WPQ 的化学特性和微生物数量:不同品种的新鲜 WPQ 在干物质(DM)、水溶性碳水化合物(WSC)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗蛋白(CP)含量以及乳酸菌(LAB)和肠杆菌科数量上存在显著差异。随着收获时间延迟,多数品种的 NDF、ADF 和 WSC 含量呈上升趋势,CP 含量下降。例如,红心品种的 CP 含量下降最为明显,而 SL2860 的 DM 含量增加显著。在微生物数量方面,H2 阶段的 LAB 和肠杆菌科数量普遍高于 H1 和 H3 阶段123。
- WPQ 青贮的发酵特性:品种对所有发酵变量(包括 pH、乳酸、乙酸、丙酸、乙醇和氨氮)均有显著影响,收获时间则影响 pH、乙酸、丙酸和 NH3-N 含量。不同品种青贮的 pH 值随收获时间呈现不同变化趋势,如红心青贮的 pH 值从 H1 到 H3 逐渐升高。根据 Flieg 评分,红心和 SL577 青贮在早期收获时得分较高,而蒙藜 1 号、SL2860 和 SL923 青贮在后期收获时得分更高,表明不同品种青贮的发酵品质受收获时间影响不同456。
- 新鲜 WPQ 和 WPQ 青贮的细菌群落:经过质量控制,从样本中获得大量高质量序列并聚类为操作分类单元(OTUs)。除红心外,新鲜 WPQ 的物种丰富度在不同收获时间差异较小;青贮样本中,部分品种的物种丰富度随收获时间变化呈现不同趋势。PCoA 分析显示,青贮样本的微生物群落结构受品种和收获时间显著影响,红心青贮在不同收获时间的细菌群落组成差异更大。在属水平上,新鲜 WPQ 和青贮的优势属有所不同,收获时间对不同品种的细菌群落组成影响各异7811。
- 细菌群落的致病性和抗菌性:Tax4Fun2 和 BugBase 分析表明,多数 WPQ 青贮相较于新鲜材料,与致病性和抗菌性相关的 KEGG 途径及细菌表型的相对丰度更低,但红心青贮在 H3 时这些指标的相对丰度显著增加,意味着其微生物风险增大,且相关细菌表型主要与未分类的肠杆菌科和欧文氏菌属有关91012。
综合研究结果和讨论,品种、收获时间及其相互作用对 WPQ 青贮的发酵品质、细菌群落组成和卫生质量有显著影响。红心和 SL577 青贮早期收获时发酵品质较好,蒙藜 1 号、SL2860 和 SL923 青贮则适合后期收获。与其他品种相比,红心青贮在不同收获时间的细菌群落组成和潜在微生物风险变化更大,早期收获有助于降低其潜在致病性和抗菌性细菌的丰度,提高青贮安全性。该研究明确了品种和收获时间在生产高质量、安全 WPQ 青贮中的重要性,为优化青贮生产策略提供了理论依据,对保障食品供应链安全具有重要意义,也为后续相关研究指明了方向 。