肉牛日粮中添加活性干酵母对瘤胃蛋白降解及利用的影响

梁稼烨,昝林森,2*

(1.西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌712100;2.国家肉牛改良中心,陕西杨凌712100)

目前全世界面临着蛋白质饲料资源日趋紧缺的局面。因此，如何提高反刍动物对饲料蛋白质的利用显得尤为重要。反刍动物进入瘤胃的饲料蛋白根据代谢途径不同可分为两类，分别为瘤胃降解蛋白和非瘤胃降解蛋白，前者在瘤胃中降解为氨，再经微生物合成菌体蛋白进入真胃、小肠供动物消化利用，前人研究表明，约有30%的饲料蛋白为瘤胃降解蛋白[1]。因此，提高瘤胃降解蛋白即瘤胃中氨的利用对饲料中蛋白质的高效利用有显著的影响。

益生菌是一种可通过改变宿主动物肠道菌群而对动物产生有利影响的活性微生物饲料添加剂。活性干酵母作为一种益生菌制剂，主要是指酵母被干燥并保持其发酵能力，并且每克产品含酵母活菌数不少于于15×109的产品。二十世纪20年代，活性干酵母即作为反刍动物的营养补充剂而应用于动物生产中[2]。研究表明活性干酵母具有提高反刍动物粗饲料的利用率和稳定瘤胃pH等营养学的作用[3-4]。虽然活性干酵母在反刍动物生产中已经得到了广泛的应用，但其对于反刍动物蛋白饲料消化和利用机理仍需进一步研究。

本试验以秦川牛肉用新品系(以下简称秦川肉牛)作为研究对象，分别添加不同水平活性干酵母(0、30、60g/d)，研究活性干酵母对秦川肉牛瘤胃饲料蛋白降解和瘤胃氨态氮、菌体蛋白的影响，以期为活性干酵母调控秦川肉牛对饲料蛋白利用提供科学依据，同时为其生产应用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验动物及材料

选择3头安装有永久性瘤胃瘘管的秦川肉牛作为试验动物，试验在西北农林科技大学国家肉牛改良中心良繁场进行。活性干酵母S. cerevisiae(纯酵母活菌，活菌数≥200 亿/g，干物质含95%)。

1.2 试验设计及饲养管理

试验设计为三个干酵母菌添加量水平：对照组Ⅰ(0 g/d)、低水平组Ⅱ(30 g/d 浓缩饲料)和高水平组Ⅲ(60 g/d 浓缩饲料)。试验共110 d，其中预饲期10 d，正式期100 d。试验分为三个阶段，每个阶段3头秦川肉牛饲粮分别添加上述不同水平的活性干酵母，每个阶段间隔5 d调整期。

试验牛采用拴系方法饲喂，每天于08:30和16:30分两次饲喂，饲喂后0.5 h饮水。饲喂时将每头牛所需的活性干酵母混入饲粮精料中，再将精料放入粗料上，粗料自由采食，统一饲喂，保证每头试验牛每天应有5%～10%的剩料量。在试验开始前，对瘘管试验牛进行驱虫处理，对牛舍进行消毒。试验期间，每天观察试验牛的采食、饮水、排泄等行为以及精神状况。

饲粮的配制是根据中国肉牛饲养标准(NY/T 815-2004)中的营养需要量以及实际饲喂的要求。精料要求保持等能等氮。粗料以玉米青贮和小麦麦秸为主，精饲料配方及营养成分见表1。

表1 饲料原料和营养水平基础饲粮组成及营养水平(风干基础) %

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

(2)综合净能为计算值，其余为实测值。

1.3 样品的采集与测定

1.3.1 样品的采集与制备 在每个试验期第26 d至30 d，晨饲后2 h等量采集瘤胃中上、下、左、右四方位的瘤胃液，均匀混合。将采集好的瘤胃液经四层灭菌脱脂纱布过滤，量取50 mL加入离心管中加入盛有5 mL、6 mol/L盐酸的离心管中，-20℃保存，待测氨态氮浓度；另取50 mL于离心管中，-20℃保存，待测VFA及MCP含量。

1.3.2 氨态氮浓度的测定 参照冯宗慈比色法测定[5]。

1.3.3 VFA的测定 VFA使用气相色谱仪进行测定[6]。

1.3.4 MCP的测定 参照《蛋白质化学研究技术与进展》[7]。

1.3.5 饲料降解率测定 本试验选用由市场购买的四种蛋白含量较高饲料：苜蓿干草、豆粕、菜粕、棉粕。采样后用“四分法”获取样品，样品65 ℃烘干24 h。选用孔径为38 μm的尼龙布，制成80 mm×120 mm的尼龙袋，样品65 ℃烘干24 h，称重备用[8]。准确称取5 g样品放入已知重量的尼龙袋中。每个时间点同一瘘管牛设3个重复袋，设五个时间点，3头牛共45个尼龙袋。样品装袋后于晨饲前同一时间点放入瘤胃腹囊中，然后把尼龙绳拴在瘘管盖的钩子上，固定。在放袋后的6 h、12 h、24 h、36 h和48 h，快速取出对应的尼龙袋，并立即放入冰水中，停止发酵。取出的袋子用自来水冲洗至澄清为止，65℃烘干至恒重，用分析天平称重。之后将尼龙袋内的残余物粉碎，过1 mm孔筛，用于测定营养成分[9]。

1.4 统计分析

对所有样本的测定结果使用Excel 2007进行数据的初步整理，采用SPSS17.0软件进行分析处理，LSD法检验组间的显著性，结果表示为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 活性干酵母的添加对饲料CP降解率的影响

由表2可知，苜蓿干草CP的降解率在12 h时Ⅲ组显著高于Ⅰ组与Ⅱ组(P<0.05)，分别高出了3.83%和2.16%；24 h时Ⅲ组显著高于Ⅰ组(P<0.05)，高出了4.39%；48 h时Ⅱ组、Ⅲ组显著高于Ⅰ组(P<0.05)，分别高出了2.09%和3.12%。豆粕CP的降解率在3h时Ⅲ组显著高于Ⅰ组与Ⅱ组(P<0.05)，分别高出了3.04%和1.80%；6 h时Ⅲ组显著高于Ⅰ组(P<0.05)，高出2.60%。菜粕CP的降解率在3 h时Ⅲ组显著高于Ⅰ组和Ⅱ组(P<0.05)，分别高出3.89%和3.16%；24 h、48 h时Ⅲ组显著高于Ⅰ(P<0.05)；分别高出了4.47%和2.27%。棉粕12 h时Ⅱ组、Ⅲ组显著高于Ⅰ(P<0.05)，分别高出了1.34%和4.33%。

苜蓿干草的EDCP在Ⅱ组、Ⅲ组显著高于Ⅰ组(P<0.05)，分别高出了2.12%和2.77%。豆粕的aCP随干酵母添加水平的升高而升高，三组之间差异显著(P<0.05)，Ⅲ组比Ⅱ组高出了2.38%，比Ⅰ组高出了2.01%，Ⅱ组比Ⅰ组高出了0.37%。菜粕EDCP的在Ⅲ组显著高于Ⅰ组(P<0.05)，高出了3.25%。棉粕的cCP在Ⅲ组显著低于Ⅰ组(P<0.05)，低了0.01 %/h。

表2 活性干酵母对不同粗饲料粗蛋白(CP)瘤胃降解率的影响

2.4 活性干酵母的添加对瘤胃发酵参数的分析

由表3可知，随着酵母添加水平的增加，瘤胃氨态氮浓度降低，Ⅲ组比Ⅰ组降低了1.26 mg/100mL，比Ⅱ组降低了1.02 mg/100mL，各组分之间差异显著(P<0.05)。瘤胃内总挥发酸浓度增加，Ⅲ组比Ⅰ组升高了34.27 mmol/L，比L组升高了4.80 mmol/L，各组分之间差异显著(P<0.05)。瘤胃内菌体蛋白浓度增加，Ⅲ组比Ⅱ组高了11.91 mg/100mL，Ⅲ组比Ⅰ组高了18.70 mg/100mL，三组之间差异显著(P<0.05)。

表3 活性干酵母对秦川牛瘤胃发酵的影响

3 讨论

氨态氮浓度反映了瘤胃对饲料中蛋白质分解利用率的水平，瘤胃中的氨态氮是一种变化的动态过程，影响氨态氮浓度的有来源和去路两个方面。氨态氮有三方面的来源：(1)瘤胃内饲料中含氮物质的降解。瘤胃微生物能快速降解日粮中的蛋白质和非蛋白氮等含氮物质，降解产物便是氨态氮；(2)菌体蛋白在瘤胃内降解。数量巨大、更新速度快的瘤胃微生物，在死掉后，细胞内的菌体蛋白会重新被降解为氨态氮[10]；(3)瘤胃尿素氮循环。反刍动物瘤胃中的氨，除了被微生物用来合成蛋白以外，还有一部分经瘤胃壁和后段胃肠道吸收。被吸收的氨经门静脉进入肝脏，通过鸟氨酸循环转变成尿素，其中一部分经唾液重新进入瘤胃，其余则经尿排出。进入瘤胃的尿素，经微生物脲酶作用，被降解成氨态氮。同样，氨态氮也有三个方面的去路：(1)合成微生物蛋白。瘤胃相关微生物可以利用氨态氮合成自身的蛋白[11]；(2)随食糜进入后段消化道[12]；(3)通过瘤胃壁的吸收。前人研究认为虽然高浓度的氨态氮有利于微生物合成菌体蛋白，过高浓度的氨会造成反刍动物的中毒，过多的氨主要是通过尿液以尿素的形式排出体，尿素在空气中快速分解成NH3/NH4+然后迅速氧化成N2O造成氨能的浪费和环境问题[13]。研究表明，瘤胃中氨态氮浓度在6～30 g/dl时不会产生不良的影响，所以适当降低氨态氮的浓度不仅不会影响家畜的正常生产性能和代谢健康，还对瘤胃环境的保护以及能源的节约有着积极的影响[14]。

瘤胃中的粗蛋白降解率主要是由于不同种类粗蛋白发酵的难易程度差异与微生物降解时间决定的[15]。本试验研究表明，添加活性干酵母对苜蓿干草、豆粕以及菜粕的CP降解率效果较优，提高了苜蓿干草和菜粕的有效降解率。Paryad等研究认为是因为酵母分泌的营养物质可以促进蛋白分解菌生长(如溶纤维丁酸弧菌、嗜淀粉瘤胃杆菌等)，增强其活性，从而提高了饲料中CP的消化率[16]。Yoon等的研究结果表明，在奶牛饲粮中添加酿酒酵母培养物，可以提高其瘤胃中蛋白分解菌的数量。瘤胃总菌量的增加尤其是蛋白分解菌量的增加，使更多的饲料蛋白和非蛋白氮转化成菌体蛋白，这些菌体蛋白随食糜进入真胃和十二指肠被机体消化吸收，提高了过瘤胃蛋白质的质量[17]。

氨态氮浓度反映了瘤胃对饲料中蛋白质分解利用率的水平，瘤胃中的氨态氮是一种变化的动态过程。研究表明，瘤胃中氨态氮浓度在6～30 g/dL是不会对机体产生不良影响的，所以适当降低氨态氮的浓度不仅不会影响家畜的正常生产性能和代谢健康，还对瘤胃环境的保护以及能源的节约有着积极的影响[18]。本试验结果表明，活性干酵母的添加显著降低了瘤胃氨态氮的含量。从本试验中活性干酵母对瘤胃TVFA和MCP的显著影响可知，活性干酵母的添加不仅增加了瘤胃内总菌数量，并且升高了TVFA的浓度，TVFA被细菌利用产生更多的碳骨架，瘤胃液中氨态氮被更多的作用于合成MCP[19]，会导致氨态氮浓度降低。另外，活性干酵母促进了饲料中纤维素的降解，从而加快了食糜的过瘤胃速度，其结果便是更多的氨态氮也随之外流。

4 结论

日粮中添加活性干酵母具有提高秦川肉牛饲料CP的降解速率的作用，不同饲料的CP降解率变化水平与其特性有关；日粮中添加活性干酵母，具有降低秦川肉牛瘤胃氨态氮浓度、提高总挥发酸浓度和菌体蛋白浓度的作用，能够提高肉牛瘤胃对饲料蛋白的降解利用率。