| 产γ-氨基丁酸布氏乳杆菌
γ-氨基丁酸（GABA）是一种非蛋白质氨基酸，广泛存在于高等植物、动物及细菌中，在人体内的多种代谢和生理活动中起到重要作用，具有镇静、安神、调节血压、保护免疫系统和预防癌变等功能。目前生产 GABA 的方法主要有三种，包括化学法、植物富集法和微生物发酵法。微生物发酵法中，微生物主要依赖谷氨酸脱羧酶催化不可逆脱羧反应，将谷氨酸脱羧生成 GABA，因其绿色健康，周期较短、成本低廉，还能产生许多乳酸、黄酮、多酚等有利于人体健康的活性物质而被广泛利用。据报道GABA主要可由真菌、细菌等微生物产生。
图1. 微生物发酵法产生GABA生化代谢途径
乳酸菌作为一种益生菌，被广泛应用于发酵食品的制作。与其他微生物相比，利用乳酸菌发酵产生的GABA产量更高。因此利用乳酸菌产 GABA 的相关研究受到广泛关注。目前为止，研究者们发现多种乳酸菌能产生GABA，如副干酪乳杆菌、乳酸乳球菌、鼠李糖乳杆菌、布氏乳杆菌、植物乳杆菌、短乳杆菌等。其中布氏乳杆菌作为一种异型发酵乳酸菌，能够在厌氧条件下将乳酸转化为乙酸，1，2-丙二醇和少许乙醇。同时大量研究已证实布氏乳杆菌在青贮过程中能够产生大量具有抗菌活性的物质，有利于提高有氧稳定性，因此被广泛应用于青贮饲料的制作。在饲料行业中，GABA 作为一种功能型氨基酸类饲料添加剂，在畜牧生产中能够提高动物生产性能、畜产品品质，还可以有效增强热应激动物的内分泌机能和免疫机能。因此，产GABA的布氏乳杆菌不仅能改善青贮饲料发酵品质，而且对提高家畜生产性能具有潜在作用。
在本研究中，我们团队筛选出了一株高产GABA的布氏乳杆菌YM9，并以不产GABA的布氏乳杆菌AH35及商品布氏乳杆菌40788作为对照，开展了有关该菌株对全株玉米青贮饲料发酵品质、化学组成和GABA产量的研究。
一、添加产GABA布氏乳杆菌对全株玉米青贮发酵品质的影响
表1. 全株玉米青贮发酵90d的发酵品质
 注： T：指乳酸菌处理；D：指发酵天数；T×D：指乳酸菌处理与发酵天数的相互作用；a-d：同一列标注的字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)；SEM：指标准误。
如表1所示，添加菌剂处理组的pH动态变化趋于一致，在发酵3-14天pH值快速降低，发酵14-90天pH值趋于稳定，对照组的pH值一直处于降低趋势，且在发酵60，90天时对照组的pH值显著低于添加菌剂处理组。青贮前90天所有处理组未检测出丁酸，表明青贮发酵品质良好。
由表1可知，添加菌剂处理组的乳酸含量呈现先升高后降低的变化趋势，在第90天时，添加菌剂处理组的乳酸含量显著低于对照组。而在第90天时添加菌剂处理组的乙酸含量显著高于对照组，该结果与前期报道一致。这可能是由于布氏乳杆菌在缺氧，酸性条件下能够将乳酸降解为乙酸和1,2-丙二醇所致。又因为乳酸酸性强于乙酸，这就解释了青贮后期添加菌剂处理组的pH值为什么低于对照组。
 图1. 产GABA布氏乳杆菌对全株玉米青贮发酵90d1,2-丙二醇的影响
本试验中，在发酵0-30天时未检测到1,2-丙二醇，而在发酵60-90天时检测到1,2-丙二醇，且其含量显著增加（表2）。此外，青贮90天时，YM9处理组的1,2-丙二醇含量显著高于其他处理组（图1），这与乳酸后期降低趋势相一致。据文献报道1,2-丙二醇含量的增加有助于提高青贮饲料的有氧稳定性。
二、添加产GABA布氏乳杆菌对90天全株玉米青贮化学成分的影响
表2. 全株玉米青贮发酵90d的化学成分
 注：TN：总氮；a-d：同一行标注的字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)；SEM：指标准误。
由表2可知，添加菌剂处理组的干物质损失率显著高于对照组，这与pH值结果相一致。这可能与对照组中的低pH值有利于抑制不良微生物的生长，导致干物质损失减少有关。此外，异型发酵乳酸菌利用葡萄糖除生成乳酸外还生成CO2和乙醇或乙酸等物质，从而导致干物质损失率的增加。本试验中，YM9处理组可溶性碳水化合物含量显著低于对照组，这可能是因为乳酸菌接种剂的加入消耗了更多发酵底物，从而促进了青贮发酵进程。YM9处理组中粗蛋白含量显著高于其他处理组，表明YM9的添加有利于减少全株玉米青贮饲料粗蛋白的损失。
三、添加产GABA布氏乳杆菌对全株玉米青贮GABA含量的影响
表3. 全株玉米青贮过程中的GABA含量
 注： T：指乳酸菌处理；D：指发酵天数；T×D：指乳酸菌处理与发酵天数的相互作用；a-d：同一列标注的字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)；SEM：指标准误。
 图2. 全株玉米青贮过程中GABA含量的动态变化
由表3和图2可知，添加菌剂处理组的GABA含量变化趋势相一致，在发酵0-14天缓慢增加，发酵14-90天呈现快速增加的趋势，发酵60天时产GABA的布氏乳杆菌YM9,40788处理组的GABA含量显著高于不产GABA的布氏乳杆菌AH35处理组和对照组，且在发酵第90天时，YM9处理组的GABA产量显著高于其他处理组。以上结果表明，接种产GABA的布氏乳杆菌YM9有利于青贮后期GABA的积累。
小结：
通过以上研究发现，使用产GABA布氏乳杆菌YM9能够提高全株玉米青贮中粗蛋白、乙酸、1,2-丙二醇的含量，并促进青贮后期GABA的积累，可有助于改善青贮饲料发酵品质、有氧稳定性及家畜生产性能。该研究为高产GABA的乳酸菌在青贮饲料发酵中的应用提供了重要的理论依据。
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