酵母培養(yǎng)物對泌乳奶牛體外瘤胃發(fā)酵特性、采食量和產(chǎn)奶量的影響

胡駿鵬 ， 白啟揚 ， 覃先武 ， 章 斐 ， 王鴻澤 ， 蔡大亮

（1.安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌 443003；2.寧夏沃源犇洲農(nóng)牧有限公司，寧夏靈武 751400）

酵母培養(yǎng)物是由酵母在特定培養(yǎng)基上充分發(fā)酵形成的一種微生物添加劑， 主要成分為酵母細胞及其營養(yǎng)代謝產(chǎn)物，富含氨基酸、維生素、甘露寡糖、消化酶和未知營養(yǎng)因子。 近年來，酵母培養(yǎng)物在反芻動物養(yǎng)殖領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用（祝鐵鋼等，2021；Dias 等，2018）。 研究表明，酵母培養(yǎng)物可以通過提高采食量、改善瘤胃發(fā)酵特性、增強免疫機能，提高奶牛生理健康水平和生產(chǎn)性能（郭婷等，2021），但其作用效果受到產(chǎn)品成分、添加量、動物生理階段等多種因素的影響 （祝鐵鋼等，2021；周東年等，2018）。因此，本研究旨在探究酵母培養(yǎng)物對泌乳奶牛體外瘤胃發(fā)酵參數(shù)、 采食量和產(chǎn)奶量的影響， 為酵母培養(yǎng)物在奶牛生產(chǎn)上的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 酵母培養(yǎng)物（商品名：可利犇）由湖北安琪酵母股份有限公司提供， 由釀酒酵母菌發(fā)酵而成，粗蛋白質(zhì)含量≥15%，甘露寡糖≥1%，水分≤12%。

1.2 體外試驗

1.2.1 培養(yǎng)底物組成及試驗設(shè)計 體外試驗的培養(yǎng)底物參考高產(chǎn)奶牛基礎(chǔ)日糧， 具體組成及營養(yǎng)水平見表1。 對照組以基礎(chǔ)日糧為培養(yǎng)底物，試驗組按精補料1%的比例， 在基礎(chǔ)日糧底物中添加酵母培養(yǎng)物，每組設(shè)6個重復(fù)。

表1 試驗日糧組成及營養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

1.2.2 體外發(fā)酵培養(yǎng) 晨飼前， 采集4 頭體況相近、 安裝有永久瘤胃瘺管的健康荷斯坦奶牛瘤胃液， 經(jīng)4 層紗布過濾后， 等體積混勻， 與緩沖液（pH=6.85）按1：2 的比例配制成人工瘤胃培養(yǎng)液。體外發(fā)酵裝置采用“AGRS-Ⅲ型微生物發(fā)酵微量產(chǎn)氣全自動記錄裝置與軟件系統(tǒng)”。 稱取500 mg發(fā)酵底物和相應(yīng)酵母培養(yǎng)物置于140 mL 厭氧發(fā)酵瓶中，各發(fā)酵瓶加入75 mL 人工瘤胃液。 向發(fā)酵瓶通入氮氣3 ～5 s 以排除空氣，立即蓋上幾丁質(zhì)膠塞，并旋緊亨氏旋蓋。將發(fā)酵瓶逐一與產(chǎn)氣裝置的相應(yīng)氣路通道連接，置于39 ℃條件下連續(xù)培養(yǎng)48 h 后，收集樣品。

1.2.3 發(fā)酵樣品收集與處理 發(fā)酵結(jié)束后， 收集各發(fā)酵瓶內(nèi)容物，用孔徑200 目的尼龍袋過濾，測定濾液 pH 后， 采集 6 份 2 mL 濾液，-20 ℃條件下保存待測。 將濾渣和尼龍袋置于65 ℃烘箱中，連續(xù)烘干72 h 至恒重，利用差減法計算培養(yǎng)底物的干物質(zhì)消化率。

1.2.4 產(chǎn)氣動力學(xué)模型分析 通過AGRS-Ⅲ型微生物發(fā)酵微量產(chǎn)氣全自動記錄裝置與軟件系統(tǒng)實時記錄產(chǎn)氣量。 參照Groot 等（1996）的方法對發(fā)酵時間和對應(yīng)累積產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)進行非線性曲線擬合：

GPt=A /[1+（C/t）B]；

式中：GPt為 t（h）時間點累積產(chǎn)氣量，mL；A為理論最大產(chǎn)氣量，mL；C 為達到1/2 理論最大產(chǎn)氣量的時間，h；B 為曲線平滑參數(shù)。

達到1/2 理論最大產(chǎn)氣量時的平均速率（mL/h）的計算公式為：

AGPR=A×B/（4×C）。

1.2.5 體外瘤胃發(fā)酵特性指標(biāo)測定 參照AOAC（1999）方法測定底物干物質(zhì)含量；采用靛酚比色法（Verdouw 等，1978）測定氨態(tài)氮含量；MCP 濃度測定參考Makkar 等（1982）方法；采用氣相色譜法（Yue 等，2009） 測定總揮發(fā)性脂肪酸和各揮發(fā)性脂肪酸含量；非升糖脂肪酸與升糖脂肪酸之比=（乙酸+2×丁酸+戊酸）/（丙酸+戊酸）（o/rskov，1975）。

1.3 動物試驗

1.3.1 試驗動物與分組 選取泌乳天數(shù) [（126±25）d]和產(chǎn)奶量[（46.30±1.94）kg]相近的健康荷斯坦奶牛573 頭，隨機分為 2組：對照組 276 頭，飼喂基礎(chǔ)飼糧；試驗組297 頭，飼喂基礎(chǔ)日糧+150g/（頭·d）酵母培養(yǎng)物，試驗期 28 d。 試驗牛均飼養(yǎng)于開放型牛舍中，飼養(yǎng)模式和環(huán)境條件一致。每日飼喂兩次全混合日糧，自由采食和飲水?；A(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平如表1 所示。

1.3.2 干物質(zhì)采食量的測定 試驗期間， 每天根據(jù)投料量、剩料量、奶牛頭數(shù)計算每頭奶牛日采食量， 并根據(jù)飼料樣品水分測定值計算每頭奶牛日干物質(zhì)采食量。

1.3.3 產(chǎn)奶量的測定 試驗期間， 所有試驗?zāi)膛Ｃ刻鞌D奶三次，系統(tǒng)自動記錄每頭奶牛日產(chǎn)奶量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 采用SPSS 18.0 統(tǒng)計軟件中one-way ANOVA 進行單因素方差分析，差異顯著性用 Duncan’s 多重比較，P ≤0.05 表示差異顯著，結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 體外試驗

2.1.1 酵母培養(yǎng)物對體外瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣動力學(xué)參數(shù)的影響 由表2 可知，與對照組相比，添加酵母培養(yǎng)物顯著提高了體外瘤胃發(fā)酵培養(yǎng)48 h 累計產(chǎn)氣量、 理論最大產(chǎn)氣量 （P ＜ 0.05）。

表2 酵母培養(yǎng)物對體外瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣動力學(xué)參數(shù)的影響

2.1.2 酵母培養(yǎng)物對體外瘤胃發(fā)酵特性的影響由表3 可知，與對照組相比，添加酵母培養(yǎng)物顯著提高了體外瘤胃發(fā)酵干物質(zhì)消化率、pH、 微生物蛋白質(zhì)和總揮發(fā)性脂肪酸濃度（P ＜0.05），對乙酸與丙酸含量無顯著影響（P ＞0.05），但酵母培養(yǎng)物顯著降低了乙酸與丙酸的比例、 非升糖脂肪酸與升糖脂肪酸的比例（P ＜ 0.05）。

表3 酵母培養(yǎng)物對體外瘤胃發(fā)酵特性的影響

2.2 酵母培養(yǎng)物對奶牛采食量和產(chǎn)奶量的影響由表4 可知，與對照組相比，酵母培養(yǎng)物組干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量分別提高了0.44 kg/d 和0.86 kg/d（P ＞ 0.05）。

表4 酵母培養(yǎng)物對奶牛干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量的影響 kg/d

3 討論

3.1 酵母培養(yǎng)物對體外瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣動力學(xué)的影響 體外瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣量反映了飼料降解或發(fā)酵程度， 并且與飼料干物質(zhì)降解率呈高度正相關(guān)（馬紹楠等，2018），該結(jié)論在本試驗中得到了進一步驗證。本試驗發(fā)現(xiàn)，添加酵母培養(yǎng)物顯著提高了48 h 累積產(chǎn)氣量，同時顯著提高了干物質(zhì)消化率，這與前人的研究結(jié)果一致。喬國華和單安山（2005）發(fā)現(xiàn)，釀酒酵母培養(yǎng)物提高了奶牛瘤胃體外發(fā)酵 24 h 總產(chǎn)氣量。 Elghandour 等（2017）分別在高蛋白日糧和低蛋白日糧中添加酵母培養(yǎng)物， 發(fā)現(xiàn)體外瘤胃24 h 累積產(chǎn)氣量、48 h 累積產(chǎn)氣量和干物質(zhì)降解率均顯著增加。 瘤胃產(chǎn)氣量與飼糧可發(fā)酵成分的組成密切相關(guān)，例如纖維素、淀粉和蛋白質(zhì)降解時， 產(chǎn)氣量依次增加（Mould，2003）。 因此，酵母培養(yǎng)物可能改變了瘤胃微生物對飼料不同營養(yǎng)成分的利用效率。 上述研究結(jié)果表明，酵母培養(yǎng)物可以通過促進飼料發(fā)酵和降解，提高產(chǎn)氣量。

3.2 酵母培養(yǎng)物對體外瘤胃發(fā)酵特性的影響瘤胃pH、氨態(tài)氮、微生物蛋白和揮發(fā)性脂肪酸濃度是評價瘤胃內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性、 菌體蛋白質(zhì)合成效率及飼料發(fā)酵程度的重要指標(biāo)。正常情況下，瘤胃pH 為5.5 ～7.5，過高或過低均不利于營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收和生理健康（李萍等，2015）。 本試驗中，對照組和酵母培養(yǎng)物組的瘤胃pH 均處于正常范圍。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，飼喂釀酒酵母培養(yǎng)物使泌乳奶牛瘤胃pH 從6.02 升至6.41， 緩解了高精料日糧導(dǎo)致的瘤胃酸中毒 （Dias 等，2018）。 這可能是因為酵母培養(yǎng)物中富含酵母菌， 其通過競爭底物中的可發(fā)酵性糖，抑制乳酸產(chǎn)生菌（如牛鏈球菌和乳酸桿菌）的生長，同時促進乳酸代謝菌（如埃氏巨球形菌）的生長繁殖，最終提高瘤胃pH（Amin 和Mao，2021）。

氨態(tài)氮、 氨基酸和小肽是瘤胃微生物合成微生物蛋白的主要底物， 因此氨態(tài)氮濃度反映了飼糧蛋白質(zhì)降解和微生物蛋白質(zhì)合成速率的平衡狀況，瘤胃中氨態(tài)氮最佳濃度為10 ～50 mg/dL（韓正康和陳杰，1996）。本試驗中，對照組和酵母培養(yǎng)物組的氨態(tài)氮濃度均處于正常范圍之內(nèi)， 添加酵母培養(yǎng)物顯著增加了微生物蛋白濃度。 這與前人在奶牛（Dias 等，2018）和牦牛（曾鈺等，2021）上的研究結(jié)果一致， 即添加釀酒酵母培養(yǎng)物對瘤胃氨態(tài)氮濃度無顯著影響， 但顯著增加了微生物蛋白含量， 而且微生物蛋白含量與酵母培養(yǎng)物添加水平呈顯著正相關(guān)。 酵母培養(yǎng)物能提高微生物蛋白含量的原因， 一部分是酵母培養(yǎng)物本身作為微生物制劑提高了瘤胃微生物蛋白含量， 另一部分是酵母培養(yǎng)物提高了瘤胃蛋白分解菌生長繁殖能力和活性， 從而促進微生物利用氨態(tài)氮合成微生物蛋白（Yonn 等，1997）。 揮發(fā)性脂肪酸是飼料中碳水化合物的發(fā)酵產(chǎn)物， 可為反芻動物提供70% ～80%的能量，其中乙酸、丙酸和丁酸約占總揮發(fā)性脂肪酸的 95%（曾鈺等，2021）。 本試驗中，酵母培養(yǎng)物顯著增加了總揮發(fā)性脂肪酸含量、乙酸/丙酸比值。 研究發(fā)現(xiàn)， 添加酵母培養(yǎng)物 （孫滿吉等，2010）、釀酒酵母（Zhu 等，2017）或滅活酵母培養(yǎng)物（曹文新等，2021），反芻動物瘤胃總揮發(fā)性脂肪酸、乙酸/丙酸比值分別呈現(xiàn)不同程度地增加和降低。 乙酸和丙酸分別是乳脂合成和肝糖原合成的重要前體物，乙酸/丙酸比值降低說明酵母培養(yǎng)物能為機體提供更多用于肝臟糖異生的前體物和能量（龐德公等，2014）。孫滿吉等（2010）直接給泌乳奶牛飼喂酵母培養(yǎng)物后， 采集瘤胃液分析發(fā)酵特性時發(fā)現(xiàn)， 瘤胃內(nèi)總細菌總數(shù)和纖維素酶活性顯著增加， 有利于飼糧中纖維物質(zhì)降解和揮發(fā)性脂肪酸的合成。 另外，酵母培養(yǎng)物中富含氨基酸、有機酸、寡糖和維生素等代謝產(chǎn)物，可促進反芻動物分泌唾液， 提高瘤胃微生物對淀粉等結(jié)構(gòu)性碳水化合物的利用率 （曹文新等，2021）。 上述研究說明，酵母培養(yǎng)物可改善奶牛瘤胃發(fā)酵特性，其中酵母菌及其代謝產(chǎn)物在飼料發(fā)酵降解中均發(fā)揮了重要作用。

3.3 酵母培養(yǎng)物對奶牛產(chǎn)奶量和采食量的影響研究證實， 酵母培養(yǎng)物可提高泌乳奶牛采食量和產(chǎn)奶量， 但作用效果受添加量和奶牛生理階段影響。白永平等（2019）以泌乳早期奶牛為研究對象，發(fā)現(xiàn)添加150 g/（頭·d）酵母培養(yǎng)物使得干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量分別提高了1.23 kg/d 和0.64 kg/d。周東年等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，隨著酵母培養(yǎng)物添加水平的升高， 泌乳中期奶牛的產(chǎn)奶量和采食量隨之增加，其中飼喂130 g/（頭·d）釀酒酵母培養(yǎng)物時， 干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量分別提高了0.46 g/d和0.36 kg/d。 這與本試驗的研究結(jié)果相似。 閆碧川等（2018）給泌乳中后期奶牛飼喂 500 g/（頭·d）釀酒酵母培養(yǎng)物時， 干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量分別提高0.82 kg/d 和1.18 kg/d。酵母培養(yǎng)物中富含芳香物質(zhì)和增味物質(zhì)， 同時酵母培養(yǎng)物可促進唾液分泌，提高瘤胃微生物活性（曹文新等，2021），從而提高養(yǎng)分消化率并產(chǎn)生饑餓感， 促進采食量和產(chǎn)奶量的增加。

4 小結(jié)

綜上所述， 酵母培養(yǎng)物可增加泌乳奶牛體外瘤胃產(chǎn)氣量、 揮發(fā)性脂肪酸含量和微生物蛋白合成，改善瘤胃發(fā)酵特性。添加150 g/（頭·d）酵母培養(yǎng)物對奶牛采食量和產(chǎn)奶量均有正面影響。