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다양한 발효 기간에 미생물 접종제로 처리된 재수화된 옥수수 및 수수 사일리지의 미생물군집

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다양한 발효 기간에 미생물 접종제로 처리된 재수화된 옥수수 및 수수 사일리지의 미생물군집

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 16864(2022) 이 기사 인용 1331 액세스 5회 인용 6회 Altmetric Metrics 세부 정보 공동 진화된 복잡한 관계 및 상호 영향으로 인해

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 16864(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

미생물군집과 사일리지 발효 품질의 변화 사이의 공동 진화된 복잡한 관계와 상호 영향으로 인해 우리는 Lactobacillus plantarum과 Propionibacterium acidipropionici(Inoc1) 또는 Lactobacillus buchneri(Inoc2) 접종제가 다양성과 박테리아 및 곰팡이 군집 계승에 미치는 영향을 조사했습니다. 발효 0일, 3일, 7일, 21일, 90일 및 360일 후 Illumina Miseq 시퀀싱을 사용하여 재수화된 옥수수(CG) 및 수수(SG) 곡물과 사일리지의 분석입니다. 박테리아 및 곰팡이 계승에 대한 접종제의 효과는 곡물마다 달랐습니다. Lactobacillus 및 Weissella 종은 재수화 옥수수 및 수수 곡물 사일리지의 발효에 관여하는 주요 박테리아였습니다. 아스퍼질러스종 곰팡이는 재수화된 CG 발효에서 우세한 반면, 효모 Wickerhamomyces anomalus는 재수화된 SG 사일리지에서 주요 곰팡이였습니다. Inoc1은 Lactobacillus spp.의 급격한 성장을 촉진하는 데 있어 CTRL 및 Inoc2보다 더 효율적이었습니다. 두 곡물 사일리지 모두에서 장기간 보관하는 동안 박테리아 공동체의 안정성을 유지합니다. 그러나 재수화된 옥수수와 수수 곡물 사일리지의 박테리아 및 곰팡이 군집은 저장 360일 후에도 안정적으로 유지되지 않았습니다.

옥수수와 수수 곡물은 주로 전분 함량1에서 에너지를 제공하기 위해 반추 동물에게 제공되는 농축액으로 사용되었습니다. 곡물 배유는 전분 함량이 가장 높으며, 전분의 구조와 구성, 곡물 단백질과의 물리적 상호 작용이 소화율을 변화시킬 수 있기 때문에 곡물의 경제적, 영양적 가치를 결정합니다2. 배유가 소화율에 미치는 영향은 곡물 가공을 통해 조절할 수 있습니다3. 재수화된 곡물 사일리지는 곡물의 영양가를 향상시키는 유망한 기술입니다4. 곡물 중에서 이 과정을 거친 후 수수가 가장 높은 소화율 증가를 보였고 옥수수 곡물과 기타 곡물이 그 뒤를 이었습니다5.

엔실링 공정 동안 곡물 전분 소화율의 증가는 단백질 분해에 의해 전분 과립을 둘러싸는 소수성 전분-단백질 매트릭스의 부분적 분해로 인해 발생할 수 있으며, 그 결과 프롤라민 용해도가 높아지고 반추위 박테리아의 잠재적인 공격에 대한 전분 과립 표면적이 증가합니다7.

연구에 따르면 기후 조건은 사일리지 생산 및 이용의 모든 단계, 특히 덥고 습한 지역에서 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 왜냐하면 미생물 증식은 온도에 크게 영향을 받기 때문입니다8. 이러한 기후 요인은 마초 작물의 성장과 질병 발생에 영향을 미칠 뿐만 아니라 사일리지 발효와 호기성 안정성에도 영향을 미칩니다9.

Lactobacillus plantarum은 가장 일반적으로 사용되는 사일리지 접종원으로 보고되었습니다10. 이 종은 젖산을 생성하여 pH를 빠르게 낮추고 발효를 향상시킵니다11. 그러나 많은 양의 사일리지가 손실되었으며 호기성 악화로 인해 생산 비용이 부정적인 결과를 겪을 수 있습니다. 따라서 공기에 노출된 후 사일리지의 품질 저하를 줄이기 위해 프로피온 박테리아와 아세테이트를 생산하는 이종발효 박테리아가 연구되었습니다4,12.

박테리아 접종은 원료에 존재하는 착생 박테리아13와 다양한 사일리지 재료14의 균주에 따라 발효 특성과 사일리지 영양가에 다르게 영향을 미칠 수 있습니다. Si 등13에 따르면, 사일리지와 그 미생물군은 복잡한 관계를 함께 진화해 왔으며, Lactobacillus plantarum과 젖산 함량 사이의 양의 상관관계와 같은 미생물군집과 사일리지 발효 매개변수의 변화 사이에 상호 영향이 존재합니다. 일반적으로 엔실링 전후의 미생물 구성은 상당한 변화를 겪습니다15. 엔실링 중 이러한 변화를 모니터링하는 것은 엔실링 공정을 철저히 이해하고 개선하는 데 도움이 될 것입니다16.

 3.0 × 1010 CFU g−1, Propionibacterium acidipropionici > 3.0 × 1010 CFU g−1, and sucrose (Lalsil Milho, Lallemand Animal Nutrition); Inoc2—Lactobacillus buchneri CNCM-I 4323 1.0 × 1011 CFU g−1 and sucrose (Lalsil AS, Lallemand Animal Nutrition) at an application rate of 105 CFU g−1./p>

 80%) of Proteobacteria was observed in both grains at the beginning of the fermentation (day 0), except in CG-CTRL and CG-Inoc1, which had 51% of Proteobacteria and 61% of Actinobacteria, respectively. In all CG silages, Firmicutes phylum dominated (> 84%) the fermentation from 3 to 90 days after ensiling. There was a tendency in the bacterial community to return to its initial diversity at 360 days of fermentation, with the replacement of Firmicutes by Proteobacteria and Actinobacteria./p> 80%) of Lactobacillus from 3 to 90 days of fermentation./p> 85%) of Lactobacillus, as observed in CG-Inoc1 during the initial stages of fermentation, occurred only in SG-Inoc1 silages from 90 days onwards. SG-Inoc2 had similar bacterial succession as SG-CTRL from 90 days onwards, with the presence of different genera in the bacterial community. As observed in CG at 360 days, there were changes in the bacterial taxonomic composition, mainly the replacement of Lactobacillus by Weissella in SG-CTRL silages and Weissella and Kosakonia in SG-Inoc2. However, the changes in SG were mainly at the family level, whereas in the CG silages, substitutions were also observed at the phylum level. The SG-Inoc1 sample presented the greatest stability of the bacterial composition at 360 days, with 93% represented by Lactobacillus./p> 80%) was extended up to 360 days. Dothideomycetes accounted for 56–92% of the initial population in SG samples. Tremellomycetes were also present in significant amounts prior to fermentation in the SG-Inoc1 silage. The initial populations were replaced by Saccharomycetes, with dominance extending up to 90 days in all silages. At 360 days, influential amounts of Eurotiomycetes replaced the Saccharomycetes microorganisms in the SG-CTRL and SG-Inoc1 silages./p> 4.2–4.5)47, which was observed in our study, mainly in SG silages. The absence of this genus in all samples was unexpected, particularly in the recently inoculated samples (day 0)./p>