不同蛋白质饲料对反刍动物瘤胃内环境及NH3-N 浓度的影响

齐鸣箫

（1，河北省秦皇岛市农业综合行政执法支队 066000；2，河北省羊产业技术体系创新团队秦皇岛综合试验站 066000）

我国作为一个农业大国，畜牧产业发展快速，是我国重要的经济支柱产业之一，黄牛、绵羊等反刍动物种类多，反刍动物的生产性能直接影响广大养殖户的经济效益。反刍动物是典型的复胃动物，除了可以消化吸收淀粉、脂肪、蛋白质等营养物质外，其特有的瘤胃中还寄生着大量的有益微生物。这些微生物一方面可以很好地消化利用纤维素，将其分解成可利用的乙酸、丙酸、丁酸等有机酸，满足反刍动物60%～80%的能量需求。另一方面，还可将宿主代谢过程中产生的氨化物、尿素、硝酸盐或劣质饲料蛋白等非蛋白氮合成机体发育所需的氨基酸和维生素。但由于瘤胃中的微生物种类众多，且不同微生物种群之间存在互生、共生、竞争、拮抗等复杂关系，因此，维持瘤胃内环境的稳定对正常消化机能的发挥有至关重要的作用。研究发现，饲粮对瘤胃消化机能和瘤胃内环境的影响尤为显著，饲料配方组成不合理可能会破坏瘤胃内环境，进而导致饲料资源浪费，降低料肉比。其中，蛋白类饲料作为动物饲粮的重要组成部分，探究其在瘤胃中的消化代谢规律及其对瘤胃内环境的影响显得尤为重要。

1 不同饲料对反刍动物瘤胃内环境的影响

饲料是指在合理饲喂下能供给动物生长所需营养成分，保证动物健康生长，且不产生有毒有害作用的可饲用物质。瘤胃微生物菌群作为反刍动物消化系统的主要组成部分，在动物生长发育过程中发挥着至关重要的作用。研究发现，瘤胃微生物数量、种类及分布容易受到饲喂时间、饲料种类、用量及瘤胃内容物的流通率等的影响[1]。前人利用不同饲料饲喂反刍动物后，对其瘤胃内环境产生哪些影响进行研究，冯伟业研究发现，不同品质粗饲料日粮会显著影响绵羊瘤胃细菌数量，且细菌总数随粗饲料品质的提高而增加；但对瘤胃内纤维酶、果胶酶酶活性无显著作用[2]。郑琛发现，全混合颗粒饲粮饲喂绵羊，采食较快，反刍次数很少，采食时间也比较短；全混合颗粒料饲喂绵羊，其瘤胃pH 相对较高，总氮和蛋白氮的浓度较低；得出可以给绵羊饲喂整粒谷实的结论[3]。冯辉等研究发现，仅限制蛋白营养的试验组和能量、蛋白同时限制的试验组均会对蒙古羔羊瘤胃内环境产生显著影响，仅限制日粮中能量的试验组无显著影响[4]。

蛋白质饲料是指自然含水率不足45%，干物质粗纤维含量低于18%，但粗蛋白质含量大于等于20%的一类饲料。常见的蛋白质饲料主要包括动物性、植物性蛋白质饲料、单细胞蛋白质及非蛋白氮四大类。添加蛋白质饲料后能为能量饲料补充蛋白质，试验日粮中能维持蛋白质平衡。研究发现，蛋白饲料的结构、来源、添加比例和加工过程等都可能影响瘤胃的降解性能、瘤胃微生物的数量和分布状况[5-7]。但罗成等研究发现，不同蛋白质饲料对瘤胃内微生物结构的影响不显著[1]。

随着社会经济和社会的高度发展，人们对动物福利的重视程度越来越高。同时农业部调查显示，植物性蛋白饲料的饲喂效果比动物性蛋白饲料的饲喂效果好。因此，我们要加大对植物性蛋白饲料的开发与利用[8]，植物性蛋白质饲料具有种类多、来源广、价格低廉等优点，主要包括豆科籽实、油料饼粕和其他制造业的副产品。邓露芳等研究发现，粕类饲料原料可在微生发酵作用下转化为优质的蛋白质饲料[9]。大豆饼粕是我国最常用的植物性蛋白饲料，其适口性好，饲喂价值在饼粕类饲料中最高，在判定其他植物饼粕饲用价值时，通常将其作为对照饲料；而棉籽饼和菜籽饼分别是棉籽和油菜籽经压榨取油后的副产物，同样具有很高的利用价值，可以作为反刍动物优质的蛋白原料。研究发现，在水牛饲料中添加豆类蛋白质可以增加瘤胃内黄色和白色瘤胃球菌等微生物数量[10]。郭春华等研究发现，反刍动物可以利用黑曲霉和米曲霉将豆粕、棉粕和菜粕等农副产品进行发酵，奶牛采食这种发酵蛋白质饲料后可以提高抗病力，防治乳房炎，提高产奶量，降低饲料成本，提高经济效益[11]。

2 瘤胃中NH3-N 浓度的变化及影响因素

现阶段，全球生态环境问题面临着严峻的挑战，有研究发现，反刍动物在饲养过程中会通过粪尿等途径排放出大量的氮及尿素等有害物质，尿素在氨化后会产生大量的氨气等有毒气体，严重危害生态环境，甚至威胁人类健康。反刍动物体内的尿素循环系统可以将自身代谢过程中产生的尿素通过瘤胃壁扩散或转运进入胃肠道，在脲酶作用下转化为氨态氮，从而为瘤胃微生物蛋白合成提供氮源。综上所述，若反刍动物对氮的利用率过低不仅是对饲料资源的一种浪费，甚至会污染环境，从而提高生态与生产成本。特别是现在饲料原料价格持续攀升，“人畜争粮”矛盾日益突出等形势下，如何通过调控日粮配方来提高反刍动物氮利用效率已成为现阶段畜牧业发展亟待解决的科学问题。

瘤胃内NH3-N 浓度是衡量日粮利用效率的重要指标，其浓度高低受日粮氮含量、瘤胃内微生物对饲料蛋白质分解发酵程度、动物机体能量水平及含氮物质循等多重因素的影响。研究发现，动物采食后瘤胃内的微生物活性会增强，对饲料的分解效率增强，NH3-N 浓度升高，同时代谢过程中产生的NH3-N 可作为氮源用于合成瘤胃内微生物蛋白。随着微生物蛋白合成及瘤胃壁的吸收，内容物进入消化道后半段，NH3-N 浓度又可恢复至正常水平，保持动态平衡。饲料中的外源蛋白质进入瘤胃后，在微生物蛋白质分解酶、肽酶作用下生成肽和氨基酸，大多数氨基酸进一步被降解成挥发性脂肪酸、氨和二氧化碳。许多瘤胃细菌又能利用产生的氨和肽类以及游离氨基酸进行微生物蛋白质的合成。蛋白质在瘤胃降解产生的氨还可被瘤胃壁吸收，经过血液循环被运送到肝脏，并转变成尿素，其中一部分尿素会经过血液循环返回到瘤胃中，再次被瘤胃微生物降解成氨，这个过程称为瘤胃氮素循环。综上所述，反刍动物利用NH3-N 合成微生物，对节约饲料蛋白质具有重要的意义[12]。氨是饲料蛋白质被生物降解和再利用过程的中间产物，其在瘤胃中的浓度受饲粮种类、饲喂次数、方式及个体差异、瘤胃微生物活性、种类、分布等多种因素影响，如果蛋白质或含氮物被降解得非常快，瘤胃微生物利用氨的能力小，则氨就会在瘤胃内大量累积，其浓度超过微生物所能利用的最大浓度，导致氨过分被吸收进入血液，就会出现氨中毒现象，因此，维持适宜的NH3-N 浓度是保证微生物蛋白产量的前提，可以从根本上节约养殖成本，提高经济效益。目前尚无学者研究出最适宜微生物生长的瘤胃内NH3-N 浓度，所得的试验结果差异较大。但Leng RA 等通过研究瘤胃氮代谢过程得出瘤胃内微生物对NH3-N 浓度承受的临界范围[13]。此外，Khorasani等研究发现，以玉米、大麦、大豆粕及麸质粉共同饲喂乳牛，瘤胃pH 无显著变化，该研究结果与Casper 的试验结果一致。吕永艳和刘建雷等研究发现，不同水平的全棉籽显著或极显著影响瘤胃内的NH3-N 浓度，但均处于正常范围[14]。王潍波研究了不同植物蛋白对山羊瘤胃液内环境的影响，得出NH3-N浓度呈先上升后下降的趋势[15]。除此之外，罗成等研究发现，饲喂棉籽粕和菜籽对反刍动物瘤胃NH3-N 浓度无显著影响，但在饲料中添加玉米蛋白粉则会显著降低山羊瘤胃内发酵产生NH3-N 的速度[1]。分别将玉米和大豆饼组合，大麦和菜籽饼组合后饲喂反刍动物，试验结果表明，不同日粮组合对瘤胃内NH3-N 浓度无显著影响。

3 小结

瘤胃作为反刍动物特有的消化器官，因其强大的纤维分解能力，有着“天然发酵罐”的美称，包含细菌、真菌、噬菌体、纤毛虫等多种有益微生物，因此，消化道菌群的多样性对宿主健康至关重要。在长期相互选择和适应过程中，瘤胃微生物和宿主之间形成一种相互制约、相互依赖的动态平衡关系。但众多研究发现，不同的饲料配方对瘤胃微生态环境的影响较大，如有研究发现，在一定范围内提高蛋白质添加量可显著增加瘤胃中的细菌数[10]。综上所述，了解并有效调控瘤胃独特微生物区系，合理调节饲料中蛋白质的添加比例，改良饲粮配方，可为改善反刍动物瘤胃内环境，提高反刍动物饲料利用率，增加菌体蛋白合成量，降低饲料成本，提高经济效益，减轻其对环境的压力奠定理论基础。