包被漆酶对公牛生长性能和瘤胃发酵的影响

2023-03-06何金川成采遥刘强张静郭刚霍文婕裴彩霞

饲料工业 2023年3期

■何金川成采遥刘强张静郭刚霍文婕裴彩霞

（山西农业大学动物科学学院，山西太谷 030801）

漆酶（laccase）可由白腐真菌和曲霉菌的真菌或细菌分泌，能催化酚基的氧化而使木质素降解[1]。饲草干物质（DM）中细胞壁占40%～70%，主要由木质素、果胶、纤维素和半纤维素组成，这些化合物形成交联的三维结构，牛对其消化率不到60%[2]。日粮添加纤维素分解酶和木聚糖酶，能促进瘤胃微生物的生长和细菌对饲料颗粒的附着；提高纤维消化率和公牛生长性能[2-3]。但是，植物细胞壁木质素和半纤维素的连接阻碍了纤维分解酶与饲料颗粒的结合，而且木质素会吸附外源纤维酶[4]，脱木质素处理能促进纤维素酶对饲料纤维底物的水解[4-5]。研究发现，漆酶可以氧化木质素的芳香环并在植物细胞壁表面形成微孔，有助于纤维分解酶对细胞壁的附着[1]；公牛日粮中添加漆酶，瘤胃总挥发性脂肪酸（TVFA）产量和日粮养分表观消化率提高[6]。但是，过量的外源酶降解饲料养分会产生酚类化合物等抗营养因子；外源酶与瘤胃微生物酶存在结合位点的竞争[4]；高水平的漆酶会激活植物纤维表面的木质素，引起游离木质素再次聚合[1]。在瘤胃中降解率低的包被漆酶（CL）添加剂，既可以避免上述负面影响，又可以实现对瘤胃和小肠养分消化的同时调控。因此，本试验探究CL 对公牛生长性能、养分消化和瘤胃发酵的影响，以期为CL在反刍动物生产中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

漆酶（5 万U/g）购于西安惠邦生物工程有限公司。CL 添加剂参照Wang 等[7]方法制作，用氢化植物油、硬脂酸钙和膨润土等作为材料，其中漆酶含量为33.3%。用装有瘤胃和十二指肠瘘管的公牛，采用尼龙袋法，测得CL 在瘤胃和小肠中的释放率分别为28%和67%。

1.2 试验动物和试验设计

选用（12.0±0.3）月龄体重（564.75±4.11）kg 的安格斯公牛48 头，随机分为对照、低CL（LCL）、中CL（MCL）组和高CL（HCL）组，分别以CL 的形式添加漆酶0、0.2、0.4、0.6 g/kg DM，添加量依据Yue等[6]的试验结果确定。试验期包括20 d预试期和60 d正试期，共80 d。

1.3 试验日粮及饲养管理

试验用全混合日粮（TMR），依据NRC（2001）配制[8]（见表1）。试验牛单栏饲养，每日5：00和17：00饲喂，自由采食和饮水。晨饲前先将CL 混合于1/3 的TMR中，待牛采食完之后再喂其余TMR。

表1 试验日粮组成和营养水平（DM，%）

1.4 样品采集与分析

1.4.1 牛体重和采食量的测定

正试期的第1、30 天和第60 天，晨饲前分别连续2 d称量每头牛的体重，计算平均日增重（ADG）。记录每头牛每天的投喂量和剩料量，测定饲料和剩料的DM含量，计算干物质采食量（DMI）。

1.4.2 饲料草和粪样的采集与测定

正式试验期的第52～58天，收集每头牛每天TMR和剩料样，-20 ℃保存；每天于6：00、12：00 和18：00通过直肠采集每头牛粪样（300 g）。粪样中添加鲜粪重1/4的10%酒石酸溶液，-20 ℃保存。试验结束后，将TMR、剩料和粪便样品分别以牛为单位按比例混匀，制成混合样，65 ℃烘至恒重，粉碎过1 mm筛。依据实验室常规方法[9]测定样品中DM、粗蛋白（CP）、有机物（OM）、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量。

1.4.3 瘤胃液样品的采集与测定

正试期的第59 天和第60 天，晨饲后3 h，用胃管采集每头牛瘤胃液样品约100 mL（将先采集的约200 mL 瘤胃液倒掉，确保不被唾液污染），立即用PHS-3 型酸度计（上海雷军实验仪器有限公司）测定瘤胃液pH。瘤胃液样品用四层纱布过滤，分装3 份，2 份-20 ℃保存，用于挥发性脂肪酸（VFA）和氨态氮（NH3-N）浓度的测定[9]；1 份-80 ℃保存，用于瘤胃菌群数量测定[9]。

1.5 数据处理与统计分析

试验数据用SAS 9.0 统计分析软件[10]的one-way ANOVA进行方差分析和LSD多重比较。当P＜0.05时表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 CL对安格斯公牛生长性能的影响

由表2可见，日粮添加CL对DMI无显著影响（P＞0.05）。各组试验牛第1 天体重无显著差异（P＞0.05）。随CL添加水平的增加，试验牛第30天体重呈二次曲线显著增加（P＜0.05），MCL 组最高，其次LCL组和HCL 组，对照组最低。第60 天体重和ADG 线性显著增加（P＜0.05）；MCL 组和LCL 组第60 天体重显著高于对照组和HCL 组（P＜0.05）；MCL 组ADG 显著高于对照组（P＜0.05），与LCL组和HCL组相比无显著差异（P＞0.05）。饲料转化率（FCR）呈线性降低（P＜0.05），且各CL添加组显著低于对照组（P＜0.05）。

表2 CL对安格斯牛公牛干物质采食量、平均日增重和饲料转化率的影响

2.2 CL对安格斯公牛养分表观消化率的影响

由表3 可知，随CL 添加水平的增加，DM、OM、CP、NDF 和ADF 表观消化率线性显著提高（P＜0.05）；MCL 组和HCL 组DM 表观消化率显著高于对照组（P＜0.05），与LCL 组相比差异不显著（P＞0.05）；MCL 组OM 表观消化率显著高于对照组（P＜0.05），与HCL 组和LCL 组相比差异不显著（P＞0.05）；MCL组CP 表观消化率最高，HCL 组和LCL 组次之，对照组最低；各CL 添加组NDF 表观消化率显著高于对照组（P＜0.05）；各CL 添加组ADF 表观消化率显著高于对照组（P＜0.05），MCL 组显著高于LCL 组（P＜0.05）。

表3 CL对安格斯公牛养分表观消化率的影响（%）

2.3 CL对安格斯公牛瘤胃发酵参数的影响

由表4 可见，随CL 添加水平的增加，瘤胃pH、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异丁酸和异戊酸摩尔比无显著变化（P＞0.05）；瘤胃TVFA 浓度、乙酸/丙酸和NH3-N浓度线性增加（P＜0.05）；MCL 组和HCL 组TVFA 含量显著高于对照组和LCL组（P＜0.05）；HCL组乙酸/丙酸和NH3-N浓度显著高于对照组（P＜0.05），与LCL组和MCL组相比差异不显著（P＞0.05）。

表4 CL对安格斯公牛瘤胃发酵参数的影响

2.4 CL对安格斯公牛瘤胃菌群数量的影响

由表5可知，随CL添加水平的增加，瘤胃总细菌、总真菌、总原虫、白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌、溶纤维丁酸弧菌和栖瘤胃普雷沃氏菌数量线性显著提高（P＜0.05）；总产甲烷菌和嗜淀粉瘤胃杆菌数量无显著变化（P＞0.05）。总细菌、总真菌、黄色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌和溶纤维丁酸弧菌数量，HCL 组最高，MCL和LCL组次之，对照组最低（P＜0.05）；HCL组总原虫数量显著高于对照组和LCL组（P＜0.05），与MCL组相比差异不显著（P＞0.05）；产琥珀酸丝状杆菌和栖瘤胃普雷沃氏菌数量，HCL组最高，MCL组次之，LCL和对照组较低（P＜0.05）。

表5 CL对安格斯公牛瘤胃菌群数量的影响

3 讨论

日粮添加CL 对安格斯公牛的DMI 没有显著影响，因此，ADG 的提高归因于日粮养分表观消化率和瘤胃总VFA 浓度的提高。试验结果表明，CL 提高了公牛对饲料的利用效率，表现为饲料转化率的降低。Yue等[6]的试验同样发现，日粮添加漆酶，公牛ADG提高，FCR 降低。添加纤维素酶和木聚糖酶的复合物，肉牛ADG增加[11]。

日粮DM、OM、CP、NDF、ADF表观消化率的提高，表明添加CL促进了养分在瘤胃和小肠的消化。漆酶可以氧化木质素的芳香环，在植物细胞壁上形成微孔，增加了饲料表面积，利于消化道微生物和酶对饲料颗粒的附着[1]。而且，瘤胃TVFA 浓度升高的结果表明CL 改善了养分在瘤胃中的降解。前期试验发现，公牛日粮中添加漆酶，玉米青贮DM 和NDF 瘤胃降解率提高[6]；体外试验表明，漆酶处理提高了玉米秸秆营养物质在瘤胃降解率[12]。另外，试验用的CL 添加剂中约67%的漆酶能到达小肠。研究发现，反刍动物日粮中添加的纤维类分解酶在小肠仍具有活性[13]；大鼠日粮中添加漆酶，DM、OM、NDF、ADF 的表观消化率提高[14]。

日粮添加CL 对牛瘤胃pH 无显著影响，各组pH处于6.33～6.54，对瘤胃微生物的生长和饲料养分的降解无负面影响[15]。瘤胃TVFA浓度的增加，与总细菌、总真菌和总原虫数量增加的结果相一致。试验结果表明，CL的添加刺激了瘤胃微生物的生长，进而促进了饲料养分在瘤胃中的降解，归因于外源添加的漆酶与内源瘤胃微生物之间的协同作用[16]。饲料养分在瘤胃中的降解为微生物的生长提供了能量和氮源，而漆酶对木质素的降解为微生物降解饲料养分提供了条件[6]。瘤胃乙酸摩尔比无显著变化，但用TVFA 浓度乘以乙酸摩尔比计算出的乙酸浓度（对照、LCL、MCL、HCL 组分别为79.2、82.1、87.9、86.5 mmol/L）增加，表明瘤胃发酵模式趋于产生更多的乙酸，表现为乙酸/丙酸增加。试验结果归因于添加CL 瘤胃总原虫、总真菌、黄色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌和溶纤维丁酸弧菌数量的增加。这些微生物通过分泌的纤维分解酶降解饲粮中的纤维物质，产生乙酸[17]。此外，真菌的菌丝可以穿透植物细胞壁，使植物内部纤维素裸露，促进瘤胃微生物和纤维素的结合[18]。

瘤胃NH3-N 浓度的升高和CP 表观消化率提高的结果相一致，表明添加CL 促进了CP 在瘤胃中的降解。试验结果归因于日粮添加CL 后，瘤胃总原虫、溶纤维丁酸弧菌和栖瘤胃普雷沃氏菌数量的增加。另外，添加CL 后纤维分解菌数量的增加也有助于CP 在瘤胃中的降解。栖瘤胃普雷沃氏菌和溶纤维丁酸弧菌是瘤胃中的主要蛋白质降解菌，通过分泌蛋白酶，降解饲粮CP 生成NH3-N[15]。原虫对细菌的吞噬和消化过程中也产生NH3-N[19]。纤维素酶释放纤维基质中的植物蛋白，促进蛋白酶对蛋白质的消化[20]。其他研究同样发现，公牛日粮添加漆酶，瘤胃TVFA 浓度、总细菌、总真菌、纤维分解菌和蛋白分解菌的数量提高[6]；体外试验表明，添加曲霉培养物，TVFA 产量以及真菌和纤维分解菌数量增加[21]。