日糧粗蛋白質(zhì)對反芻動物微生物區(qū)系及生產(chǎn)性能的影響

韓璐璐，胡文昊，孫玉偉，尹 巖

1.白城市畜牧獸醫(yī)技術(shù)指導(dǎo)中心,吉林白城 137000；2.白城市農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息中心,吉林白城137000；3.洮南市向陽街道綜合服務(wù)中心畜牧站,吉林洮南 137100

我國畜牧業(yè)的發(fā)展在世界上處于第一大國，中長期內(nèi)全國范圍的日糧業(yè)產(chǎn)生的一個主要情況就是蛋白質(zhì)日糧產(chǎn)量低。2022 年我國大豆產(chǎn)量首次突破2 000 萬噸，大豆進口量9 108 萬噸，2023 上半年大豆進口量5 257.5 萬噸，同比增加13.6%。2022 年進口魚粉180.1253 萬噸，同比減少1.21%。提高現(xiàn)有日糧的使用情況，研發(fā)新型蛋白質(zhì)日糧是我國日糧業(yè)不斷提升的當(dāng)務(wù)之急。

我國現(xiàn)存蛋白日糧的數(shù)量不但缺口龐大，并且利用的合理性偏低。改善我國蛋白質(zhì)日糧原料不足的主要途徑不能依賴入口，只能通過科技的進步，提升現(xiàn)有原料的使用效率，開發(fā)新類型的蛋白質(zhì)日糧，不斷增加自給能力。

我國是世界第一棉、菜籽生產(chǎn)大國，由于我國傳統(tǒng)制油工藝主要重視出油率而忽視餅粕質(zhì)量，使這一大宗蛋白質(zhì)日糧資源在養(yǎng)殖業(yè)及日糧工業(yè)中沒有得到有效利用。普通棉、菜籽粕不但蛋白質(zhì)成分低，可利用的效率偏低，有效能成分不足，并且外觀不佳，粗纖維含量充分，加之一般棉、菜籽品種有毒有害物質(zhì)含量高，直接應(yīng)用造成動物生產(chǎn)性能下降，養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)成本加大，效益低。因此，傳統(tǒng)制油工藝制約餅粕在日糧中的合理應(yīng)用，棉菜籽餅粕飼用效價的改善，是提高餅粕蛋白質(zhì)利用率的關(guān)鍵。

水產(chǎn)品加工下腳料、畜禽加工副產(chǎn)品和下腳料數(shù)量很大，這些原料蛋白含量高，但是水分含量高，難以處理，大多未得到很好的利用，也造成了對環(huán)境的污染，或者被不法商販摻入日糧中造假，有待開發(fā)利用。另外，我國有幾千萬噸食品、輕工、農(nóng)業(yè)行業(yè)糟渣廢棄物，其中反物質(zhì)中含蛋白20%～40%，利用率低，目前大多數(shù)也沒有得到有效利用，而且污染了環(huán)境。

1 日糧粗蛋白對瘤胃微生物區(qū)系的影響

反芻動物瘤胃微生物菌群是一個龐大的群體，包括細(xì)菌、原蟲、真菌和噬菌體。反芻動物攝入的纖維類物質(zhì)依賴微生物群落轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵的糖類，并最終將其降解生成揮發(fā)性脂肪酸，這些發(fā)酵產(chǎn)物及微生物菌體蛋白則被動物用于維持、生長和哺乳等功能。

1.1 瘤胃細(xì)菌對日糧利用的影響

瘤胃微生物群落中蛋白質(zhì)分解菌所占的比例約為38%。多種蛋白質(zhì)降解菌共同作用，將日糧中的蛋白質(zhì)加工分解，供機體吸收利用。瘤胃中的蛋白降解菌主要包含：棲瘤胃普雷沃氏菌、嗜淀粉瘤胃桿菌、溶纖維丁酸弧菌和牛鏈球菌四種類型。其中普雷沃氏菌濃度最高，在一定前提下可以達到菌群組成的60%；嗜淀粉瘤胃桿菌對淀粉轉(zhuǎn)化能力明顯，是迄今發(fā)現(xiàn)的降解能力最強的菌群；溶纖維丁酸弧菌是瘤胃中蛋白降解菌中至關(guān)重要的菌群；牛鏈球菌也具有較高的蛋白質(zhì)降解活性。另外，月形單胞菌屬、梭菌屬、琥珀酸弧菌屬和真桿菌屬等對瘤胃內(nèi)日糧蛋白質(zhì)的降解作用尚不清楚。

瘤胃微生物可將一些反芻動物采食的日糧消化利用并轉(zhuǎn)化為供動物所需的微生物蛋白，瘤胃中存在的菌群，如細(xì)菌、原蟲和真菌等，在降解蛋白質(zhì)過程中產(chǎn)生了重要的影響。瘤胃消化蛋白質(zhì)主要包含日糧發(fā)酵、氨基酸的水合和溶解、微生物的利用及微生物蛋白合成等過程。細(xì)菌在瘤胃內(nèi)降解蛋白質(zhì)的微生物中發(fā)揮著非常重要的作用，細(xì)菌的水平是原蟲的6 ～10 倍。攝入瘤胃內(nèi)的日糧顆粒包被著大量細(xì)菌，日糧蛋白被細(xì)菌所產(chǎn)生的蛋白酶分解生成寡肽和氨基酸，寡肽在肽酶的催化下生成氨基酸，繼續(xù)被脫氨酶催化生成氨。當(dāng)能量不能滿足需要時，氨基酸脫去氨基，碳骨架轉(zhuǎn)化成VFA；能量充足時，氨基酸發(fā)生轉(zhuǎn)移，用于合成BCP。瘤胃細(xì)菌借助瘤胃發(fā)酵過程產(chǎn)生的VFA 等代謝產(chǎn)物為碳架，借助瘤胃發(fā)酵合成的能量將日糧蛋白質(zhì)降解轉(zhuǎn)化成肽，氨和氨基酸等轉(zhuǎn)化成瘤胃微生物蛋白質(zhì)。

1.2 瘤胃原蟲對日糧利用的影響

原蟲是反芻動物瘤胃微生態(tài)重要構(gòu)成成分，對瘤胃發(fā)酵及各類日糧的養(yǎng)分消化利用都有重要的生物學(xué)意義。原蟲的數(shù)目（105～106個/mL）雖然比細(xì)菌（1010～1011/mL）少，可是體積較大，占微生態(tài)很大比例，占微生態(tài)總數(shù)量的40%～80%。瘤胃內(nèi)的原蟲中有很多纖毛蟲，約105～106個/mL，占瘤胃液總質(zhì)量的2%，另有少量的鞭毛蟲，日糧蛋白質(zhì)及碳水化合物等營養(yǎng)成分的降解過程對原蟲的影響很大。原蟲能吞食和降解纖維素，同時利用其消化后的生成物轉(zhuǎn)化成胞內(nèi)多糖。可溶性蛋白質(zhì)和不溶性蛋白質(zhì)均可被纖毛蟲消化利用，如菜籽餅等。纖毛蟲對瘤胃有積極影響：能夠調(diào)節(jié)瘤胃微生物體系正常運轉(zhuǎn)；將粗飼料所含的CP 轉(zhuǎn)化成肽、氨基酸、氨；減少亞硝酸鹽的毒性。日糧所含的營養(yǎng)物質(zhì)如碳水化合物、氨的消化吸收直接受到原蟲的制約，瘤胃原蟲將碳水化合物分解生成揮發(fā)性脂肪酸、CO2、H2O 以及能量，能量可以提供給瘤胃內(nèi)微生物群落。

日糧粗蛋白在瘤胃原蟲所分泌的脫氨酶的持續(xù)催化下生成氨態(tài)氮，并且原蟲不能直接通過氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化成菌體蛋白，所以說原蟲只是氨的加工主體。普通的含氮類物質(zhì)很難被瘤胃原蟲所直接運用，原蟲利用吞噬細(xì)菌的過程，獲取機體所需氨基酸。平均每分鐘原蟲可吞噬約1%的細(xì)菌，快速減少細(xì)菌數(shù)量。原蟲不依靠瘤胃液排出，主要包被在消化食糜上，依靠自身溶解達到新陳代謝的目的。瘤胃內(nèi)菌體蛋白的更新代謝主要受原蟲吞噬細(xì)菌的數(shù)量、原蟲自身溶解程度、細(xì)菌降解率的影響。造成瘤胃內(nèi)菌體蛋白代謝增高的重要因素是：①細(xì)菌被原蟲吞噬和消化；②原蟲的自溶作用。而原蟲自身溶解后生成的氨不再循環(huán)使用，引起無效氮循環(huán)，造成了氮的浪費。原蟲自身代謝、溶解、死亡的同時分泌較多的物質(zhì)，其主要包含肽、氨基酸和肽酶，被動物機體所利用。原蟲可以增加氨基酸脫去氨基的能力，加強了氨基轉(zhuǎn)化，除去原蟲將有利于氮的轉(zhuǎn)化利用，減少氮的浪費，提高日糧的利用。蛋白質(zhì)來源對瘤胃原蟲數(shù)量（主要是內(nèi)毛蟲、前毛蟲、等毛蟲、頭毛蟲）有明顯的影響。精日糧從中等水平升高至高等水平時，內(nèi)毛蟲從89%上升到91%。

瘤胃原蟲能夠把采食的顆粒日糧、細(xì)菌及真菌降解成肽和氨基酸，轉(zhuǎn)化成供自己利用的蛋白。微生物蛋白通過瘤胃液后到達真胃及腸道，再被消化酶降解合成肽和氨基酸。供動物機體利用，達到動物對蛋白質(zhì)的所需水平。

1.3 瘤胃真菌對日糧利用的影響

瘤胃中發(fā)現(xiàn)7 種真菌都可以產(chǎn)生蛋白酶，具有氨基酶的活性。瘤胃內(nèi)的厭氧真菌N.frontalis 在特定期間釋放到細(xì)胞外降解日糧。通過除去厭氧真菌，瘤胃內(nèi)氨態(tài)氮濃度明顯下降，微生物蛋白合成量明顯升高。真菌代謝的氮源主要有氨基酸和氨，并且多種類型的氨基酸比氨更有助于真菌發(fā)育，可以直接轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)。瘤胃真菌數(shù)量受日糧的種類和類型調(diào)控，合理的日糧結(jié)構(gòu)有助于真菌生長，當(dāng)反芻動物采食的日糧纖維素濃度大時，真菌將大幅度增加，說明纖維素水平對真菌數(shù)量有直接的調(diào)控作用。

2 日糧粗蛋白水平對反芻動物生產(chǎn)性能的影響

生產(chǎn)性能主要測定日增重、采食量、料重比、體尺指標(biāo)（體高、體長、胸深、胸寬、胸圍、管圍、宰前活重）、屠宰指標(biāo)（胴體重、骨重、凈肉重、屠宰率、瘦肉率、眼肌面積、GR 值）、羊肉質(zhì)指標(biāo)（肉色、嫩度、系水力、PH、熟肉率）等。在低于滿足動物需要的最佳日糧蛋白水平時，隨著日糧蛋白質(zhì)水平的升高，犢牛增重及日糧利用率升高；高于動物需要的最佳日糧蛋白質(zhì)水平時，隨著日糧蛋白水平的升高，對犢牛增重和日糧利用率影響不明顯，動物機體氮沉積率降低，大量的含氮物質(zhì)隨尿液排出，造成氮源浪費，通過四種不同粗蛋白水平的日糧（15.5%、18%、20.5%、23%）補飼綿羊的研究報道一致，得出的結(jié)論為日糧粗蛋白水平為20.5%時補飼情況最佳。不同蛋白質(zhì)水平的日糧（9.35%、11.13%、12.62%）飼喂遼寧絨山羊，發(fā)現(xiàn)隨著粗蛋白水平的增加，日增重和絨毛比升高明顯（p<0.05）。山羊采食不同蛋白水平（8.23%、10.42%、12.52%）的日糧，高蛋白組日增重顯著增加，12.52%僅顯著高于8.23%水平。蛋白水平（8%、11%、14%）的三種顆粒日糧對無角陶賽特綿羊育肥，三種日糧對體尺影響不顯著，11%水平的日增重和日糧轉(zhuǎn)化率顯著高于另外兩組。羔羊生長初期，日糧粗蛋白在16.7%水平時有助于羔羊的育肥，體重達到成年時期，應(yīng)降低粗蛋白的供給量，減少不必要的浪費，14.7%水平最適宜動物生長發(fā)育。通過篩選最佳的日糧粗蛋白水平，可以改善動物的生產(chǎn)性能。

3 小結(jié)

瘤胃微生物在反芻動物消化營養(yǎng)物質(zhì)和維持機體健康方面都扮演著十分重要的角色，調(diào)控瘤胃微生物菌群結(jié)構(gòu)，不僅能夠提高反芻動物的健康水平，還能改善反芻動物產(chǎn)品更好地滿足生產(chǎn)生活的需求。目前日糧粗蛋白質(zhì)對瘤胃微生物菌群的調(diào)控尚在探索階段，而且瘤胃內(nèi)微生數(shù)量十分巨大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尚有許多微生物的功能和相互作用尚不明了，對瘤胃微生物菌群的調(diào)控是否能廣泛應(yīng)用生產(chǎn)實踐，尚需進一步深入研究。