不同纤维含量日粮中添加不同水平酵母培养物对牦牛瘤胃消化率的影响

2020-06-11刘欣宇谭子璇

饲料工业 2020年9期

郭琼冉黎刘欣宇谭子璇柏雪

（西南民族大学生命科学与技术学院动物科学国家民委重点实验室，四川成都610041）

酵母培养物(Yeast culture,YC）是在培养基内经过酵母菌发酵，继而干燥形成的一类混合物，YC因富含氨基酸、葡聚糖、甘露聚糖、VB 及VE 等功能性物质,现已被广泛应用于动物生产中。

YC使用效果受自身的成分、动物种类、饲粮类型等因素影响而差异较大。研究表明，YC 能有效地提高奶牛[1]、羔羊[2]、水牛[3]、湖羊[4]的生产性能。黄文明等[5]在肉牛饲粮中添加150 g/d YC发现肉牛生长性能提高，牛肉品质得到改善。李晓[6]在试验中发现，在断奶仔猪和生长育肥猪日粮中添加不同水平的酵母培养物，结果表明5 g的酵母培养物能显著提高生长性能。

日粮中的纤维含量也是影响反刍动物瘤胃内发酵和营养物质消化率的重要因素之一，过高或过低的纤维含量都会导致其消化率和生产性能降低，甚至会损害瘤胃健康状况。瘤胃内的环境很复杂，受到许多因素影响，包括纤维含量的制约。谭支良等[7]研究发现，纤维含量低，则日粮中易发酵的非结构性碳水化合物含量高，并且在瘤胃内的发酵速度和在消化道中的通过速度高，因而可以通过提高消化率，来改善动物生产性能[8]。但纤维含量并不是越低越好，动物采食过多的非结构性碳水化合物，会使瘤胃内pH 值急剧下降，容易造成酸中毒[9]，而纤维含量过高又无法满足反刍动物的营养需要[10]。因此，纤维含量是否适宜，对反刍动物的瘤胃健康和生长发育至关重要。

目前国内鲜有将日粮纤维含量和酵母培养物结合起来探究其对牦牛瘤胃发酵效果的研究。本试验旨在探究不同纤维含量日粮中添加不同水平酵母培养物对瘤胃消化率的影响，对各指标进行测定分析，最终得出在纤维含量和酵母培养物浓度的不同组合中对瘤胃发酵效果的最适组合，为酵母培养物在牦牛饲粮中合理应用提供基础数据，同时为牦牛日粮配比提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验仪器

DHG-9140A 电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科技有限公司)；KJELTEC-2200 凯氏定氮仪[福斯华（北京）科贸有限公司]；BSA124S-CW型分析天平(德国赛多利斯公司)。

1.2 试验设计

本试验采用3×4 两因素交叉分组试验设计，日粮纤维含量和YC 添加水平作为2 个试验因素。纤维含量分别为40%、50%、60%，YC 添加水平分别为0%、0.75%、1.5%、3%。试验共12 个处理，每个处理3 个重复。

1.3 日粮组成

精饲料为40%浓缩料（由四川阿坝藏族羌族自治州茂县茂欣农牧场发展有限责任公司提供）和60%玉米，粗饲料为玉米秸秆，配制纤维含量分别为40%、50%、60%的三种类型的日粮，在其基础上分别添加0%、0.75%、1.5%、3%的酵母培养物。试验日粮组成及营养水平见表1。

酵母培养物是用酿酒酵母作为菌种，经过固体的发酵，浓缩、干燥得到的一类产品[11]，本试验所用YC由美国国际生物营养科技有限公司提供，其营养成分如下:粗蛋白质含量≥18.0%，粗脂肪含量≥1.5%，粗纤维含量≤12.0%，水分含量≤12.0%。

1.4 体外产气试验方法

人工瘤胃装置为：使用100 ml 的具塞注射器状培养器，混合两种瘤胃液（纯瘤胃液∶人工瘤胃液=1∶2），放入水浴摇床设备。纯瘤胃液的采集是将选取好的4 头牦牛于晨饲2 h 后同时屠宰，用四层纱布过滤瘤胃内容物后，取足量瘤胃液储存备用。将保温瓶预热达到39 ℃并将纯瘤胃液灌入，往保温瓶中通入CO2，灌满后立即盖严瓶口，并迅速返回实验室，经四层纱布过滤后持续通入CO2气体5 min备用。参考Menke 等[12]方法配置好人工瘤胃液，通入CO2气体达到厌氧条件，混匀分装到装有3 g底物的培养器中（每管50 ml，包括两支无发酵底物的空白管）,依次放入39 ℃的培养箱中。在发酵3、6、9、12、15、18、24、36、48 h取出100 ml培养器，迅速读取活塞所处的刻度线数值并记录。

表1 试验日粮组成及营养水平（干物质基础，%）

2 指标测定

2.1 产气量

根据3、6、9、12、15、18、24、36、48 h时间点记录的产气量计算总产气量和产气速率。

产气速率(ml/h)=阶段产气量(ml)/时间间隔(h)

2.2 瘤胃液pH值

发酵结束后，用50 ml 离心管盛装发酵产物用冰块冷却降温后立即用pH计测量瘤胃发酵产物pH值。

2.3 营养成分降解率的测定

将发酵48 h的瘤胃液取出，离心后将沉淀物烘干待测并称重。

式中：DM1——发酵前样品干物质(g)；

DM2——发酵后残渣干物质重(g)；

NDF前——发酵前中性洗涤纤维含量(%)；

NDF后——发酵后中性洗涤纤维含量(%)。

ADFD和CPD的计算方法与NDFD相同。

2.4 氨态氮的测定

NH3-N 浓度采用冯宗慈等(2010)[9]改进的比色法进行测定，波长调整为625 nm。

2.5 微生物蛋白的测定

MCP 浓度的测定采用南京建成生物工程研究所提供的考马斯亮蓝试剂盒进行测定。

2.6 数据统计分析

本试验采用SPSS软件，运用ANOVA对各处理组进行单因素方差分析，采用GLM 模型对不同组别纤维含量和YC 浓度进行两因素方差分析，并采用Duncan's法进行多重比较。试验数据均以“平均数±标准差”表示，以P＜0.05作为差异显著标准。

3 结果与分析

3.1 不同纤维含量日粮中添加YC 对产气量及养分降解率的影响

不同纤维含量日粮中添加YC 后，根据表2 产气量与图1产气速率的结果可以发现，随着发酵时间的延长，12 组产气速率都出现了三个峰值，最后产气速率趋近于0，并且都在8 h 左右达到最高值。纤维含量为40%时的产气量为199.25 ml，显著高于纤维含量为50%和60%的组（P＜0.05），且随日粮纤维含量的提高，产气量呈剂量依赖性降低；YC添加量对产气量并无显著影响（P＞0.05），但3.00%YC添加组的产气量最高；纤维含量与YC 添加量互作对产气量并无显著影响（P＞0.05），但纤维含量为40%，YC 添加量为3.00%的组产气量高达212.67 ml。

图1 不同纤维含量日粮中添加不同水平酵母培养物对体外瘤胃发酵产气速率的影响

表2 不同纤维含量日粮中添加YC对产气量及养分降解率的影响

不同纤维含量日粮中添加YC 后，对瘤胃体外发酵的养分降解率影响见表2，均随日粮中纤维含量的提高而剂量依赖性的显著降低，日粮纤维含量40%时DM、NDF、ADF 及CP 的降解率分别为64.25%、72.86%、80.32%及71.32%，显著高于纤维含量为50%和60%的组（P＜0.05），且上述结果均随日粮纤维含量的提高，产气量呈剂量依赖性降低，而YC添加量对上述指标并无显著影响（P＞0.05）；在纤维含量与不同YC 添加量互作的情况下，对DM、NDF、ADF 及CP 的降解率并无显著影响（P＞0.05），但均呈现出以纤维含量40%条件下添加YC的效果更好。

3.2 不同纤维含量日粮中添加YC 对pH 值、MCP 及NH3-N的影响

瘤胃体外发酵后pH 值、MCP 及NH3-N 结果见表3，纤维含量为60%时的pH 值和NH3-N 分别为6.89 mg/100 ml 和22.51 mg/100 ml，均显著高于纤维含量为50%和40%的组（P＜0.05），且随日粮纤维含量的提高，pH值和NH3-N呈剂量依赖性升高；而纤维含量为40%时的MCP 含量为6.23 g/l，显著高于50%和60%的组（P＜0.05）。YC添加量对pH值和NH3-N量并无显著影响（P＞0.05），但3.00%YC 添加组的MCP 为6.15 g/l，显著高于其他YC 添加组（P＜0.05）。纤维含量与YC添加量互作对pH值并无显著影响；日粮纤维含量40%时，分别添加0.75%和3.00%的YC，MCP 含量分别为6.65 g/l 和6.54 g/l（P＜0.01），均显著高于其余各组；日粮纤维含量60%时添加1.50%YC，NH3-N含量显著提高到25.13 mg/100 ml。

表3 不同纤维含量日粮中添加YC对pH值、MCP及NH3-N的影响

4 讨论

4.1 不同纤维和酵母培养物含量对产气量及养分降解率的影响

体外产气量反映瘤胃微生物的降解活性和饲料降解率[13]，同时黄雅莉等[14]报道日粮产气量的大小与日粮有机物降解程度有关。本试验结果与上述研究有一致规律，随日粮纤维含量降低，产气量显著提高的同时，DM、ADF、NDF及CP降解率也显著提高[15]；纤维含量与YC添加量互作的情况下，也以纤维含量40%的YC添加组表现出更优的产气量与养分降解率[16-20]。这是由于瘤胃体外发酵所产生的气体是由瘤胃微生物降解日粮中养分而来，纤维含量为40%的日粮中，精料营养成分含量更高，同时YC 的添加对瘤胃微生物组成具有改善作用，提高瘤胃微生物对养分的消化吸收能力[21]。

4.2 不同纤维和酵母培养物含量对pH 值、MCP 及NH3-H的影响

正常的瘤胃pH 值对瘤胃发酵非常重要，一般来说，正常的瘤胃pH值处于5.50～7.50之间,只有当瘤胃pH值处于正常范围，动物机体的瘤胃发酵、饲料降解才能正常有序进行[22]。本试验结果中，随着纤维含量和酵母培养物含量的改变，瘤胃液pH 值并未发生较大差异的改变，发酵后pH值为6.72～6.90，均处于正常的范围。陈亮等[23]在研究植物乳酸对玉米秸秆和水稻秸秆体外发酵特性的影响时发现，其结果对瘤胃pH 值的影响并不显著，这与本试验研究结果一致。可见纤维含量的调整与YC的添加并不会对瘤胃微生物发酵环境产生不良影响，并能维持其稳定的内环境。

日粮在瘤胃中降解，产生的NH3-N主要用于微生物合成MCP[24]，Murphy 等[25]的研究表明，微生物发酵的最佳NH3-N 含量为6.3～27.5 mg/dl。本试验中，NH3-N 的浓度范围处于15.79～25.13 mg/dl，属于正常的范围。瘤胃中MCP 的浓度高低可反映瘤胃微生物利用NH3-N的能力，同时也可以反映瘤胃微生物中的种群数量，MCP 可为反刍动物提供蛋白质需要量的40%～80%，它是主要的氮源提供者。本试验中，瘤胃MCP 浓度随日粮酵母培养物的添加量的增多而显著增加，可能由于酵母培养物促进了瘤胃微生物对养分的降解作用，从而提高了瘤胃VFA，为微生物提供充足的能量和氮源，从而促进了微生物蛋白的合成。董金金等[26]研究表明，在日粮中添加酵母多糖，可显著降低瘤胃中的NH3-N浓度，并且能提高MCP的浓度，这与本试验结果一致，但是Yoon 等[27]试验发现，酵母培养物可以刺激蛋白分解菌数量的增长，它一方面导致了NH3-N 生成增多，另一方面使得MCP 合成加快。产生上述结果的原因可能是由于酵母培养物的种类的不同，同时本试验结合了日粮纤维含量与YC添加量的互作影响，因此，在较低的纤维含量下，瘤胃微生物对日粮降解后所产生的NH3-H含量较低，但酵母培养物中的酵母多糖具有提高MCP的作用。