黄腐酸类饲料添加剂在反刍动物生产中的应用
2020-01-16何玉华何绍港孙学钊
何玉华 , 何绍港 , 孙学钊
(1. 吉林农业科技学院动物科技学院 反刍动物精准营养及智慧养殖科技创新中心 , 吉林 左家 132109 ; 2. 吉林省反刍动物精准营养与智慧生态养殖跨区域合作科技创新中心 , 吉林 左家 132109)
黄腐酸是一种无公害的绿色生物活性物质,是以作物秸秆等有机物为主要原料,在人工控制条件下,经过特种微生物发酵而产生的以黄腐酸为主要成分的多种生物活性物质的缩聚物[1]。其主要来源于泥煤、褐煤和风化煤等低级别煤和经特种微生物发酵的秸秆等有机物。同时根据制备来源和方法的不同可分为矿源性黄腐酸(FA)和生化黄腐酸(BFA)两大类,现已广泛应用于农业生产,并且有显著的增产作用[2]。近年来,黄腐酸类物质作为动物饲料添加剂效果良好,引起了畜牧工作者的广泛关注。因此本文简要阐述黄腐酸类物质的理化特性,初步总结归纳其在动物生产中的功能作用,概括其作为饲料添加剂在反刍动物生产中的应用,为科研工作者和从业人员提供理论参考。
1 黄腐酸类物质的生化特征
黄腐酸是腐植酸的一种,是多价酚型芳香族化合物与氮化合物的聚合物,因此具有极高的螯合能力、吸附能力、缓冲能力、催化功能和氧离子交换能力等化学性质[3]。黄腐酸可分为生化型黄腐酸和矿源性黄腐酸两大类。在理化特性上矿源性黄腐酸化学组成较为单一,其主要为芳香族羟基羧酸类物质,含有较多的活性基团,同时当元素矿物通过自然的化学过程转化为有机状态时,包括黄腐酸和光合作用产物,对人类和动物都是安全的[4];而生化黄腐酸物质组成复杂,生物活性更强:其是以黄腐酸为主要成分的多种生物活性物质的芳香族化合物与氮化合物的聚合物,含有酚羟基、羧基、醇羟基、羟醌基、磺酸基、氨基、甲氧基羰基等官能团,其结晶体中含有黄腐酸纯品(62%)、核糖核酸(15.92%)、色氨酸、谷氨酸等20多种氨基酸以及大量的B族维生素、维生素C、肌醇、多糖等,其活性是天然腐殖酸的10倍。两者虽在生化性质上有一定差异,但是作用效果差别不大。
2 黄腐酸类物质在动物生产中的功能作用
2.1 促进动物的生长 据报道,在动物饲料中添加黄腐酸类物质可促进动物生长,其主要表现在:调节动物体物质能量代谢,促进肠胃蠕动以增加消化液的分泌,从而激发动物食欲、提高饲料利用率;并促使饲料中的有机大分子养分转化为易吸收的小分子,促进机体吸收;促进体内蛋白质的合成,减少蛋白质的分解,增加蛋白质在体内的沉积。同时黄腐酸的增重作用是综合性的,由于其用量很小,本身提供的营养量有限,因而其主要是通过提高消化能力,增加采食量来促进动物生长。此外,黄腐酸类物质还能够提高幼雏存活率,提高蛋鸭产蛋率,降低软破蛋率,降低鸭舍的氨气和硫化氢浓度,改善鸭舍的空气质量[2]。
2.2 增强动物的抗病能力 黄腐酸可以提高动物机体的非特异性和特异性免疫力,同时通过调节机体的免疫系统和提高机体抗氧化能力来增强动物的抗病能力。研究发现,生化黄腐酸可提高机体的非特异性免疫力,增加白细胞数量和吞噬细胞活性;同时具有止血和收敛作用。另一方面,其主要通过提高动物机体的体液免疫水平来提高特异性免疫能力,白会新等[3]的研究表明,饲粮中添加黄腐酸可以提高动物血清中免疫球蛋白的含量,尤其是显著地增加了IgM含量。此外还发现,黄腐酸可在胃肠黏膜上形成一个防止病原体和毒素侵入的保护膜,能够抑制消化道内细菌和病毒的增殖;同时生化黄腐酸可提高细胞膜通透性,使养分迅速被机体同化,它还含有丰富的核酸,可提高细胞生命活力,修复生物膜;另据推断生化黄腐酸可能通过胸腺参与机体免疫机能。锡效旺等[4]的研究表明,生化黄腐酸可提高过氧化物酶的抗氧化活性,及时消除体内多余的自由基,增强机体的抗病及抗衰老能力。
2.3 提高畜牧产品质量 陈会良等[2]研究表明,FA可降低动物血清中胆固醇含量,满足当代消费者对低胆固醇肉类产品的需求。白会新等[3]研究表明,饲粮中添加一定剂量生化黄腐酸,能降低猪的背膘厚,且随添加剂量的增加,生长育肥猪屠宰重、胴体重等可随之增加,腹脂率随之减少。王昆等[5]研究表明,黄腐酸锌可增加奶牛的产奶量,调高奶牛牛乳品质,减少牛乳中所含的体细胞数量;据谷子林等[6]报道,使用生化黄腐酸等生态型制剂可减少对患牛刺激,避免药物在动物体内残存。
3 黄腐酸类物质在反刍动物生产中的应用
3.1 奶牛 在奶牛饲料中添加黄腐酸类物质具有提高乳脂率、蛋白率,增加奶牛产奶量,降低奶牛体细胞数,有效治疗乳房炎,抗热应激,抗冷应激,增加养殖户经济效益等作用。据谷子林等[6]研究发现,使用黄腐酸类物质饲料可增加奶牛产奶量,增产率1.01%(P>0.05);饲料效率提高7.39%;试验组乳计浓度有明显提高。研究表明,添加黄腐酸后奶牛产奶总量、日均产奶量和单头奶牛产奶量均有增加,且在试验后期增加最为显著[7-8]。此外,于长青等[9]研究发现,黄腐酸可有效提高奶牛群改良(Dairy herd improvement, DHI)测定的各项指标。研究表明,生化黄腐酸用作饲料添加剂,能显著提高奶牛的机体免疫力,预防奶牛乳房炎、隐性乳房炎的有效率达100%,同时治愈率更可达80%[10-12]。曹雪林[13]的研究表明,在奶牛饲料中添加生化黄腐酸有抗热应激作用,即降低了奶牛炎热季的发病率,减少了产奶量的降幅,提高了饲料效率,同时对乳脂率和乳蛋白没有显著的影响。白彩霞等[14]发现,在冬季寒冷季节影响奶牛产奶量的特殊时期全期添加生化黄腐酸的试验组产奶量、乳脂率与对照组无显著性差异(P>0.05),在试验期第4~6周产奶量、乳脂率均呈提高趋势,认为在奶牛饲料中添加生化黄腐酸有抗奶牛冷应激的作用。可见添加黄腐酸制剂能够较大的提高奶牛养殖户的经济效益。
3.2 肉牛 在肉牛饲料中添加一定浓度的黄腐酸类物质,可以对瘤胃氨态氮浓度和血清尿素浓度造成影响,有模仿离子载体的潜力,降低肉牛饲养场的氨排放量。据亚利桑那大学一次试验表明,在试验的56 d内试验组与对照组之间的日均干物质摄入量(P>0.58)、日均增重(P>0.24)和日均饲料增益(P>0.28)没有差异,无相互作用[15],试验结论更具说服力:添加1.0%腐植质中的黄腐酸使得肉牛瘤胃氨氮浓度和血清尿素氮浓度在试验第28天时下降,第56天时恢复(P<0.10),并且认为使用其饲喂肉牛时具有模仿离子载体的潜力;另据报道当饲喂黄腐酸时,肉牛摄入量发生了变化,且这种摄入差异不能归因于适口性;黄腐酸本具有缓冲能力,但反刍动物在瘤胃中的酸碱度更接近中性,因而该作用可能无法在反刍动物中获益;认定腐植酸盐不会通过结合瘤胃而改变体内发酵,认为1.0%浓度黄腐酸与莫能菌素在肉牛生产中作用相似的结论是不成立的;另据Shi等[16]报道,利用腐植酸可将肉牛饲养场的氨排放降到最低,并得出结论,棕色腐植酸在体外比黑色腐植酸更有效,累计氨排放分别减少了67.6%和60.2%。
3.3 肉羊 在肉羊浓缩料中添加黄腐酸类物质可以增加肉羊日增重与末增重,提高饲料转化率,提高养殖户经济效益,并可能增强肉羊的免疫力。薛树媛等[1]发现,饲喂添加黄腐酸类物质饲料可一定程度上提高肉羊日增重,较原饲料饲喂羊群日增重分别提高了6.3%和14.56%,虽然2个剂量都有提高日增重的效果,但与对照组差异不显著。可能存在的原因:(1)固定了各组羊的进食量,制约了黄腐酸促进动物食欲的功效;(2)试验用羊不整齐,羊个体差异大,试验特征表现不明显;(3)黄腐酸作用是综合的,饲料中的其他物质配比可能存在问题。王海荣等[17]的试验发现,在基础日粮中添加1.6%的黄腐酸复合物可提高饲料转化率,增加肉羊日增重并降低饲养成本,有良好的饲喂效果。在试验中后期饲喂效果显著增强,且全期饲料转化效率提高17.49%,并节约了饲喂成本,一定程度上增加了养殖的经济收益。张春兰[18]的试验发现,在育肥羊饲料中添加不同剂量的 FA均可增加肉羊日增重和末重,且结果表明,添加8 g/(kg·bw)时平均日增重最高,为517.84 g;添加FA后羊的白细胞数、淋巴细胞数、单核细胞数、血红蛋白含量等血常规参数均无明显变化,说明 FA 的添加不会对羊产生炎症、贫血等不良影响,而血清中的免疫功能指标IgM、IgG和 IgA 等均有所增加,说明添加黄腐酸可能具有增强小尾寒羊免疫力的作用。
4 展望
黄腐酸类物质作为一种绿色饲料添加剂,使用方便,费用低廉,无药物残留。目前在不同地区和时间应用于反刍动物生产试验中未发现不良反应,且在奶牛、肉羊和肉牛生产中均有积极效应,在反刍动物生产中应用前景广阔。但很多方面还有待研究—黄腐酸作为饲料添加剂在肉羊、肉牛、奶羊、奶牛生产中的影响,如何与现有药品协同防治动物疾病;黄腐酸试剂与不同物质配合使用在反刍动物生产中的影响;黄腐酸对瘤胃内微生物的影响等。同时黄腐酸试剂加工工艺与品质的稳定性如何,哪些因素会对黄腐酸试剂的使用效果造成影响,黄腐酸试剂的使用浓度范围标准,添加高浓度黄腐酸会对反刍动物及人体造成的影响及后遗症等问题仍需探索。