肉牛日糧中添加活性干酵母對瘤胃蛋白降解及利用的影響

梁稼燁,昝林森,2*

(1.西北農林科技大學動物科技學院，陜西楊凌712100;2.國家肉牛改良中心,陜西楊凌712100)

目前全世界面臨著蛋白質飼料資源日趨緊缺的局面。因此，如何提高反芻動物對飼料蛋白質的利用顯得尤為重要。反芻動物進入瘤胃的飼料蛋白根據(jù)代謝途徑不同可分為兩類，分別為瘤胃降解蛋白和非瘤胃降解蛋白，前者在瘤胃中降解為氨，再經(jīng)微生物合成菌體蛋白進入真胃、小腸供動物消化利用，前人研究表明，約有30%的飼料蛋白為瘤胃降解蛋白[1]。因此，提高瘤胃降解蛋白即瘤胃中氨的利用對飼料中蛋白質的高效利用有顯著的影響。

益生菌是一種可通過改變宿主動物腸道菌群而對動物產(chǎn)生有利影響的活性微生物飼料添加劑?；钚愿山湍缸鳛橐环N益生菌制劑，主要是指酵母被干燥并保持其發(fā)酵能力，并且每克產(chǎn)品含酵母活菌數(shù)不少于于15×109的產(chǎn)品。二十世紀20年代，活性干酵母即作為反芻動物的營養(yǎng)補充劑而應用于動物生產(chǎn)中[2]。研究表明活性干酵母具有提高反芻動物粗飼料的利用率和穩(wěn)定瘤胃pH等營養(yǎng)學的作用[3-4]。雖然活性干酵母在反芻動物生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應用，但其對于反芻動物蛋白飼料消化和利用機理仍需進一步研究。

本試驗以秦川牛肉用新品系(以下簡稱秦川肉牛)作為研究對象，分別添加不同水平活性干酵母(0、30、60g/d)，研究活性干酵母對秦川肉牛瘤胃飼料蛋白降解和瘤胃氨態(tài)氮、菌體蛋白的影響，以期為活性干酵母調控秦川肉牛對飼料蛋白利用提供科學依據(jù)，同時為其生產(chǎn)應用提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及材料

選擇3頭安裝有永久性瘤胃瘺管的秦川肉牛作為試驗動物，試驗在西北農林科技大學國家肉牛改良中心良繁場進行?；钚愿山湍窼. cerevisiae(純酵母活菌，活菌數(shù)≥200 億/g，干物質含95%)。

1.2 試驗設計及飼養(yǎng)管理

試驗設計為三個干酵母菌添加量水平：對照組Ⅰ(0 g/d)、低水平組Ⅱ(30 g/d 濃縮飼料)和高水平組Ⅲ(60 g/d 濃縮飼料)。試驗共110 d，其中預飼期10 d，正式期100 d。試驗分為三個階段，每個階段3頭秦川肉牛飼糧分別添加上述不同水平的活性干酵母，每個階段間隔5 d調整期。

試驗牛采用拴系方法飼喂，每天于08:30和16:30分兩次飼喂，飼喂后0.5 h飲水。飼喂時將每頭牛所需的活性干酵母混入飼糧精料中，再將精料放入粗料上，粗料自由采食，統(tǒng)一飼喂，保證每頭試驗牛每天應有5%～10%的剩料量。在試驗開始前，對瘺管試驗牛進行驅蟲處理，對牛舍進行消毒。試驗期間，每天觀察試驗牛的采食、飲水、排泄等行為以及精神狀況。

飼糧的配制是根據(jù)中國肉牛飼養(yǎng)標準(NY/T 815-2004)中的營養(yǎng)需要量以及實際飼喂的要求。精料要求保持等能等氮。粗料以玉米青貯和小麥麥秸為主，精飼料配方及營養(yǎng)成分見表1。

表1 飼料原料和營養(yǎng)水平基礎飼糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎) %

注：(1)預混料為每千克含有One kilogram of premix contains the following: VA 190000 IU，VD 75000 IU，VE 1500000 IU，Zn 4600mg，F(xiàn)e 6800mg，Cu 1000 mg，I 53 mg，Se 2700mg，Co 53mg，水分≤10.0%。

(2)綜合凈能為計算值，其余為實測值。

1.3 樣品的采集與測定

1.3.1 樣品的采集與制備 在每個試驗期第26 d至30 d，晨飼后2 h等量采集瘤胃中上、下、左、右四方位的瘤胃液，均勻混合。將采集好的瘤胃液經(jīng)四層滅菌脫脂紗布過濾，量取50 mL加入離心管中加入盛有5 mL、6 mol/L鹽酸的離心管中，-20℃保存，待測氨態(tài)氮濃度；另取50 mL于離心管中，-20℃保存，待測VFA及MCP含量。

1.3.2 氨態(tài)氮濃度的測定 參照馮宗慈比色法測定[5]。

1.3.3 VFA的測定 VFA使用氣相色譜儀進行測定[6]。

1.3.4 MCP的測定 參照《蛋白質化學研究技術與進展》[7]。

1.3.5 飼料降解率測定 本試驗選用由市場購買的四種蛋白含量較高飼料：苜蓿干草、豆粕、菜粕、棉粕。采樣后用“四分法”獲取樣品，樣品65 ℃烘干24 h。選用孔徑為38 μm的尼龍布，制成80 mm×120 mm的尼龍袋，樣品65 ℃烘干24 h，稱重備用[8]。準確稱取5 g樣品放入已知重量的尼龍袋中。每個時間點同一瘺管牛設3個重復袋，設五個時間點，3頭牛共45個尼龍袋。樣品裝袋后于晨飼前同一時間點放入瘤胃腹囊中，然后把尼龍繩拴在瘺管蓋的鉤子上，固定。在放袋后的6 h、12 h、24 h、36 h和48 h，快速取出對應的尼龍袋，并立即放入冰水中，停止發(fā)酵。取出的袋子用自來水沖洗至澄清為止，65℃烘干至恒重，用分析天平稱重。之后將尼龍袋內的殘余物粉碎，過1 mm孔篩，用于測定營養(yǎng)成分[9]。

1.4 統(tǒng)計分析

對所有樣本的測定結果使用Excel 2007進行數(shù)據(jù)的初步整理，采用SPSS17.0軟件進行分析處理，LSD法檢驗組間的顯著性，結果表示為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 活性干酵母的添加對飼料CP降解率的影響

由表2可知，苜蓿干草CP的降解率在12 h時Ⅲ組顯著高于Ⅰ組與Ⅱ組(P<0.05)，分別高出了3.83%和2.16%；24 h時Ⅲ組顯著高于Ⅰ組(P<0.05)，高出了4.39%；48 h時Ⅱ組、Ⅲ組顯著高于Ⅰ組(P<0.05)，分別高出了2.09%和3.12%。豆粕CP的降解率在3h時Ⅲ組顯著高于Ⅰ組與Ⅱ組(P<0.05)，分別高出了3.04%和1.80%；6 h時Ⅲ組顯著高于Ⅰ組(P<0.05)，高出2.60%。菜粕CP的降解率在3 h時Ⅲ組顯著高于Ⅰ組和Ⅱ組(P<0.05)，分別高出3.89%和3.16%；24 h、48 h時Ⅲ組顯著高于Ⅰ(P<0.05)；分別高出了4.47%和2.27%。棉粕12 h時Ⅱ組、Ⅲ組顯著高于Ⅰ(P<0.05)，分別高出了1.34%和4.33%。

苜蓿干草的EDCP在Ⅱ組、Ⅲ組顯著高于Ⅰ組(P<0.05)，分別高出了2.12%和2.77%。豆粕的aCP隨干酵母添加水平的升高而升高，三組之間差異顯著(P<0.05)，Ⅲ組比Ⅱ組高出了2.38%，比Ⅰ組高出了2.01%，Ⅱ組比Ⅰ組高出了0.37%。菜粕EDCP的在Ⅲ組顯著高于Ⅰ組(P<0.05)，高出了3.25%。棉粕的cCP在Ⅲ組顯著低于Ⅰ組(P<0.05)，低了0.01 %/h。

表2 活性干酵母對不同粗飼料粗蛋白(CP)瘤胃降解率的影響

2.4 活性干酵母的添加對瘤胃發(fā)酵參數(shù)的分析

由表3可知，隨著酵母添加水平的增加，瘤胃氨態(tài)氮濃度降低，Ⅲ組比Ⅰ組降低了1.26 mg/100mL，比Ⅱ組降低了1.02 mg/100mL，各組分之間差異顯著(P<0.05)。瘤胃內總揮發(fā)酸濃度增加，Ⅲ組比Ⅰ組升高了34.27 mmol/L，比L組升高了4.80 mmol/L，各組分之間差異顯著(P<0.05)。瘤胃內菌體蛋白濃度增加，Ⅲ組比Ⅱ組高了11.91 mg/100mL，Ⅲ組比Ⅰ組高了18.70 mg/100mL，三組之間差異顯著(P<0.05)。

表3 活性干酵母對秦川牛瘤胃發(fā)酵的影響

3 討論

氨態(tài)氮濃度反映了瘤胃對飼料中蛋白質分解利用率的水平，瘤胃中的氨態(tài)氮是一種變化的動態(tài)過程，影響氨態(tài)氮濃度的有來源和去路兩個方面。氨態(tài)氮有三方面的來源：(1)瘤胃內飼料中含氮物質的降解。瘤胃微生物能快速降解日糧中的蛋白質和非蛋白氮等含氮物質，降解產(chǎn)物便是氨態(tài)氮；(2)菌體蛋白在瘤胃內降解。數(shù)量巨大、更新速度快的瘤胃微生物，在死掉后，細胞內的菌體蛋白會重新被降解為氨態(tài)氮[10]；(3)瘤胃尿素氮循環(huán)。反芻動物瘤胃中的氨，除了被微生物用來合成蛋白以外，還有一部分經(jīng)瘤胃壁和后段胃腸道吸收。被吸收的氨經(jīng)門靜脈進入肝臟，通過鳥氨酸循環(huán)轉變成尿素，其中一部分經(jīng)唾液重新進入瘤胃，其余則經(jīng)尿排出。進入瘤胃的尿素，經(jīng)微生物脲酶作用，被降解成氨態(tài)氮。同樣，氨態(tài)氮也有三個方面的去路：(1)合成微生物蛋白。瘤胃相關微生物可以利用氨態(tài)氮合成自身的蛋白[11]；(2)隨食糜進入后段消化道[12]；(3)通過瘤胃壁的吸收。前人研究認為雖然高濃度的氨態(tài)氮有利于微生物合成菌體蛋白，過高濃度的氨會造成反芻動物的中毒，過多的氨主要是通過尿液以尿素的形式排出體，尿素在空氣中快速分解成NH3/NH4+然后迅速氧化成N2O造成氨能的浪費和環(huán)境問題[13]。研究表明，瘤胃中氨態(tài)氮濃度在6～30 g/dl時不會產(chǎn)生不良的影響，所以適當降低氨態(tài)氮的濃度不僅不會影響家畜的正常生產(chǎn)性能和代謝健康，還對瘤胃環(huán)境的保護以及能源的節(jié)約有著積極的影響[14]。

瘤胃中的粗蛋白降解率主要是由于不同種類粗蛋白發(fā)酵的難易程度差異與微生物降解時間決定的[15]。本試驗研究表明，添加活性干酵母對苜蓿干草、豆粕以及菜粕的CP降解率效果較優(yōu)，提高了苜蓿干草和菜粕的有效降解率。Paryad等研究認為是因為酵母分泌的營養(yǎng)物質可以促進蛋白分解菌生長(如溶纖維丁酸弧菌、嗜淀粉瘤胃桿菌等)，增強其活性，從而提高了飼料中CP的消化率[16]。Yoon等的研究結果表明，在奶牛飼糧中添加釀酒酵母培養(yǎng)物，可以提高其瘤胃中蛋白分解菌的數(shù)量。瘤胃總菌量的增加尤其是蛋白分解菌量的增加，使更多的飼料蛋白和非蛋白氮轉化成菌體蛋白，這些菌體蛋白隨食糜進入真胃和十二指腸被機體消化吸收，提高了過瘤胃蛋白質的質量[17]。

氨態(tài)氮濃度反映了瘤胃對飼料中蛋白質分解利用率的水平，瘤胃中的氨態(tài)氮是一種變化的動態(tài)過程。研究表明，瘤胃中氨態(tài)氮濃度在6～30 g/dL是不會對機體產(chǎn)生不良影響的，所以適當降低氨態(tài)氮的濃度不僅不會影響家畜的正常生產(chǎn)性能和代謝健康，還對瘤胃環(huán)境的保護以及能源的節(jié)約有著積極的影響[18]。本試驗結果表明，活性干酵母的添加顯著降低了瘤胃氨態(tài)氮的含量。從本試驗中活性干酵母對瘤胃TVFA和MCP的顯著影響可知，活性干酵母的添加不僅增加了瘤胃內總菌數(shù)量，并且升高了TVFA的濃度，TVFA被細菌利用產(chǎn)生更多的碳骨架，瘤胃液中氨態(tài)氮被更多的作用于合成MCP[19]，會導致氨態(tài)氮濃度降低。另外，活性干酵母促進了飼料中纖維素的降解，從而加快了食糜的過瘤胃速度，其結果便是更多的氨態(tài)氮也隨之外流。

4 結論

日糧中添加活性干酵母具有提高秦川肉牛飼料CP的降解速率的作用，不同飼料的CP降解率變化水平與其特性有關；日糧中添加活性干酵母，具有降低秦川肉牛瘤胃氨態(tài)氮濃度、提高總揮發(fā)酸濃度和菌體蛋白濃度的作用，能夠提高肉牛瘤胃對飼料蛋白的降解利用率。