抗病性饲料添加剂在奶牛中的应用研究

肖 潇,李忠玲,3,张红艳,2,张 强,3,吴雪利,胡云红,2,岳淑宁,2*

(1.陕西省生物农业研究所，陕西 西安 710043；2.陕西省酶工程技术研究中心，陕西 西安 710043；3.中国科学院西北生物农业中心，陕西 西安 710043； 4.临潼区动物疾病预防控制中心，陕西 西安 710600)

近年来频繁爆发动物疫情和食品安全问题，使得发展安全、绿色养殖业成为当务之急，无污染、无残留的饲料添加剂受到广泛关注和应用，例如饲用酶制剂[1]。其中，纤维素酶具有分解纤维素和半纤维素的能力[2]，促进动物对饲料的消化吸收，缓解肠道压力，减轻抗营养因子对动物产生的不良影响[3]，已被广泛应用于奶牛养殖业中[1]。

中国2013年全国抗生素用量16.2万吨，其中兽用抗生素占据其中的52%。而且在使用抗生素的猪养殖场中，研究人员在猪的粪便中检测出多个独特的多拷贝抗生素抗性基因[4]，抗生素的过度使用已成为养殖业的一大难题，而具有抑菌作用的益生素(也称为益生菌)以其无污染、无残留、安全等优点成为绿色农业发展的重要助力[5]。益生素可以产生营养物质和消化酶，调节动物肠道环境，维持肠道微生态平衡，提高动物对饲料的吸收和利用，预防疾病的发生[6]。酪酸菌能够与双歧杆菌、乳酸菌、粪杆菌等肠道有益菌共生，并促进有益菌生长繁殖；还能够产生具有抗菌功能的有机酸，抑制病原菌的生长繁殖，如沙门氏菌、致病性大肠杆菌、魏氏梭菌等[7]。地衣芽孢杆菌也具有拮抗病原菌的功能，能够维持和调节肠道微生物菌群平衡，提高动物的抗病能力[8]，还可为动物提供蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、氨基酸、维生素等，调节养分代谢[9]。

酪酸菌和地衣芽孢杆菌分别属于厌氧和好氧菌，具有不同的酶系。本研究利用酪酸菌和地衣芽孢杆菌代谢过程中的复合酶系和纤维素酶功能的叠加，在试验条件下探究其作为奶牛复合饲料添加剂的应用效果，并为其在生产中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验奶牛、酶与菌种

按照同质原则，选择体重、泌乳月、产奶量基本一致的健康奶牛40头，随机分为4组，每组10头；试验用纤维素酶购自宁夏某公司，活力为10 000 U/g，最适pH 5.5，在pH 4.5～7.5范围内具有较高的酶活性，在奶牛肠道中可发挥较好的酶学作用；试验用酪酸菌(Clostridiumbutyricum)和地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)均为陕西省生物农业研究所保存，菌剂生产采用液体发酵，喷雾干燥制作。

1.2 饲喂配方

奶牛基础日粮配方见表1。

表1 奶牛基础日粮配方

本试验所使用的抗病性绿色饲料添加剂的组成主要包括地衣芽孢杆菌、酪酸菌和纤维素酶，其中酪酸菌和地衣芽孢杆菌活菌数均为20×108/g。

1.3 试验设计

试验设3个试验组和1个对照组，具体分组情况见表2。所有奶牛的棚舍条件及管理方式均保持一致。本试验采用单因素4水平随机分组的试验设计，预试期10 d，正式试验期80 d，从2017年9月到2017年11月，在西安市临潼区阳光牧业有限责任公司进行。

表2 试验分组设计

1.4 指标测定及记录

试验开始后观察牛的生长发育情况，记录健康状况。分别记录各组奶牛每天的产奶量，并在第90天测定牛奶的各项指标，包括乳脂率、乳蛋白率、乳糖含量、全脂乳固体含量、非脂乳固体含量和体细胞数目[11]。在整个饲养过程中记录奶牛肠道炎的发病情况。体细胞计数采用体细胞记数仪(Somacount 150)进行。

1.5 统计分析

使用SPSS 23.0统计软件对牛奶产量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖含量、全脂乳固体含量、非脂乳固体含量和体细胞数目进行单因素方差分析，采用Tukey法进行差异显著性比较，结果用“平均值±标准误”表示。P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 抗病性饲料添加剂对奶牛产奶量的影响

抗病性饲料添加剂对奶牛产奶量的影响结果见表3。试验前，四组奶牛的产奶量无显著差别(P>0.05)；在试验的不同时间段，试验2组和试验3组的产奶量均显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)高于对照组。其中，第30～45天分别提高了6.88%和6.79%，第45～60天提高了6.92%和7.70%，第60～75天提高了8.66%和9.89%，第75～90天提高了10.13%和10.69%。同一组奶牛在试验的不同时间段之间产奶量均无显著差异(P>0.05)，但随着时间的推移，试验2组和试验3组产奶量提高率略有增加。

表3 日均产奶量统计结果

注：同列数据比较结果用a～d表示，同行数据比较结果用m～q表示。肩标为相同字母或无字母表示差异不显著(P>0.05)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。

Notes: The results of comparison in the same column are represented by a～d, while the results in the same row are represented by m～q. In the same column(row), values with the same or no superscripts mean insignificant difference (P>0.05), different lowercase letter superscripts mean significant difference (P<0.05), different capital letter superscripts mean extremely significant difference (P<0.01).

2.2 抗病性饲料添加剂对牛乳品质的影响

奶牛日粮添加抗病性饲料添加剂后牛乳主要营养指标见表4。由表4知，试验2组的乳脂率极显著低于试验1组和对照组(P<0.01)；试验1组的乳蛋白率显著高于试验2组和3组(P<0.05)；试验1组和试验3组的乳糖含量显著高于对照组(P<0.05)；添加抗病性饲料添加剂对牛乳中的全脂乳固体和非脂乳固体含量无显著影响(P>0.05)。

表4 牛乳品质指标

注：同行数据肩标为相同字母或无字母表示差异不显著(P>0.05)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下同。

Notes: In the same row, values with the same or no superscripts mean insignificant difference (P>0.05), different lowercase letter superscripts mean significant difference (P<0.05), different capital letter superscripts mean extremely significant difference (P<0.01). The same below.

2.3 抗病性饲料添加剂对牛乳中体细胞数的影响

奶牛日粮中添加抗病性绿色饲料添加剂对牛乳中体细胞数的影响见表5。由表5可知，与对照组相比，试验2组和3组的体细胞数显著降低(P<0.05),试验1组与对照组的差异不显著(P>0.05)。试验1、2、3组的体细胞数减少率分别达到9.36%、28.26%、23.72%。

2.4 抗病性饲料添加剂对奶牛肠炎发病率的影响

奶牛日粮中添加抗病性绿色饲料添加剂对奶牛肠炎发病率的影响见表6。由表6可知，对照组奶牛肠炎发病率为60%，试验1组的肠炎发病率降至20%，试验2组和3组的肠炎发病率均降至10%。

表5 牛乳中体细胞数统计结果

表6 奶牛肠炎发病率统计

3 讨 论

3.1 抗病性饲料添加剂对奶牛生产的调节

试验结果显示，添加0.10%和0.15%的抗病性饲料添加剂可显著提高牛乳产量，随时间推移牛乳产量的提高率逐步上升，说明本抗病性饲料添加剂对奶牛产奶量具有持续的促进效果，该结果与Kritas等[10]在日粮中添加地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌复合益生素时绵羊产奶量显著增加的研究结果一致。周振峰[11]研究发现，单独使用地衣芽孢杆菌作为饲料添加剂65 d后，奶牛的产奶量最多可提高5.8%。本试验在使用添加剂60 d后奶牛的产奶量最多可提高9.89%，说明本研究所采用的复合型添加剂对产奶量的促进效果优于单独使用地衣芽孢杆菌。通过在饲料中添加复合型添加剂提高了奶牛的产奶量，其原因可能是由于地衣芽孢杆菌为机体提供了蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，与纤维素酶和酪酸菌共同作用提高了饲料的利用率。对乳成分分析结果表明，使用抗病性饲料添加剂对乳脂率、乳蛋白率、全脂乳固体和非脂乳固体含量均无明显改善作用，仅对乳糖含量有显著提升，说明虽然使用抗病性饲料添加剂能够提升牛奶产量，但对乳品质无改善作用，这与地衣芽孢杆菌添加剂对奶牛泌乳的影响结果相似[11]。

3.2 抗病性饲料添加剂对奶牛健康的影响

研究表明地衣芽孢杆菌和酪酸菌作为益生菌能够加强肠道屏障、调节宿主免疫系统，还能够产生抑菌物质，预防腹泻、高胆固醇血症、炎症性肠炎，促进乳糖的利用和矿物质的吸收[12]。Lan等[13]研究发现，和饲喂基础日粮的猪相比，添加含有地衣芽孢杆菌的复合益生素添加剂能提高猪粪便中的乳酸菌数量，同时降低粪便中大肠杆菌数量、NH3和H2S排放，改善了肠道微环境，促进肠道健康。Wang等[14]的研究也表明在日粮中添加地衣芽孢杆菌能够显著增加奶牛瘤胃pH、氨态氮和异戊酸的浓度，减少甲烷的产生，调节肠胃的微生物平衡，改善肠胃环境。在日粮中添加含有酪酸菌的益生素添加剂时，奶牛瘤胃的pH更加稳定[6]，在对肠道应激综合症患者进行酪酸菌治疗后，肠道菌群中的双歧杆菌、无芽孢厌氧菌、大肠杆菌、肠球菌和乳酸菌恢复到健康水平，潜在的致病菌减少[15]。本研究所使用的复合型添加剂同时含有地衣芽孢杆菌和酪酸菌，因此，在一定程度上调节了奶牛的肠道菌群，改善了肠道健康，从而降低了肠炎发病率。而且本研究结果显示，该饲料添加剂对奶牛隐性乳腺炎具有一定的预防效果。地衣芽孢杆菌能够产生抗菌物质，抑制潜在的乳腺炎病原菌[16]，在针对人体的研究中也发现，口服益生菌能够有效的控制乳腺炎，其中的潜在机制虽然不清楚，但结果表明患乳腺炎的奶牛肠道微生物群落结构与乳汁相似，其中乳腺炎相关病原菌数量都显著上升，而乳酸杆菌的数量都呈下降趋势，说明奶牛肠道微环境的平衡与乳腺健康有重要联系[17]。目前将地衣芽孢杆菌、酪酸菌与纤维素酶混合作为复配饲料添加剂的研究还较少，本研究将这两种微生物与纤维素酶混合，探究其对奶牛健康和生产的影响，为以后的生产实践提供了理论基础。

4 结 论

根据试验结果，添加0.10%、0.15%的添加剂对减少牛乳中的体细胞数和缓解肠炎的患病率效果显著。其中添加0.10%的添加剂能够将牛奶中的体细胞数目降到20.23万个/mL，低于添加0.15%的添加剂的体细胞数。而且在添加0.10%和0.15%的添加剂时，奶牛的肠炎患病率均为10%，牛奶的产量也无显著差别，综合考虑，添加0.10%的益生素和酶复合制剂时效果最好，且成本较低。