日粮粗蛋白质对反刍动物微生物区系及生产性能的影响

韩璐璐，胡文昊，孙玉伟，尹 岩

1.白城市畜牧兽医技术指导中心,吉林白城 137000；2.白城市农业农村信息中心,吉林白城137000；3.洮南市向阳街道综合服务中心畜牧站,吉林洮南 137100

我国畜牧业的发展在世界上处于第一大国，中长期内全国范围的日粮业产生的一个主要情况就是蛋白质日粮产量低。2022 年我国大豆产量首次突破2 000 万吨，大豆进口量9 108 万吨，2023 上半年大豆进口量5 257.5 万吨，同比增加13.6%。2022 年进口鱼粉180.1253 万吨，同比减少1.21%。提高现有日粮的使用情况，研发新型蛋白质日粮是我国日粮业不断提升的当务之急。

我国现存蛋白日粮的数量不但缺口庞大，并且利用的合理性偏低。改善我国蛋白质日粮原料不足的主要途径不能依赖入口，只能通过科技的进步，提升现有原料的使用效率，开发新类型的蛋白质日粮，不断增加自给能力。

我国是世界第一棉、菜籽生产大国，由于我国传统制油工艺主要重视出油率而忽视饼粕质量，使这一大宗蛋白质日粮资源在养殖业及日粮工业中没有得到有效利用。普通棉、菜籽粕不但蛋白质成分低，可利用的效率偏低，有效能成分不足，并且外观不佳，粗纤维含量充分，加之一般棉、菜籽品种有毒有害物质含量高，直接应用造成动物生产性能下降，养殖业生产成本加大，效益低。因此，传统制油工艺制约饼粕在日粮中的合理应用，棉菜籽饼粕饲用效价的改善，是提高饼粕蛋白质利用率的关键。

水产品加工下脚料、畜禽加工副产品和下脚料数量很大，这些原料蛋白含量高，但是水分含量高，难以处理，大多未得到很好的利用，也造成了对环境的污染，或者被不法商贩掺入日粮中造假，有待开发利用。另外，我国有几千万吨食品、轻工、农业行业糟渣废弃物，其中反物质中含蛋白20%～40%，利用率低，目前大多数也没有得到有效利用，而且污染了环境。

1 日粮粗蛋白对瘤胃微生物区系的影响

反刍动物瘤胃微生物菌群是一个庞大的群体，包括细菌、原虫、真菌和噬菌体。反刍动物摄入的纤维类物质依赖微生物群落转化为可发酵的糖类，并最终将其降解生成挥发性脂肪酸，这些发酵产物及微生物菌体蛋白则被动物用于维持、生长和哺乳等功能。

1.1 瘤胃细菌对日粮利用的影响

瘤胃微生物群落中蛋白质分解菌所占的比例约为38%。多种蛋白质降解菌共同作用，将日粮中的蛋白质加工分解，供机体吸收利用。瘤胃中的蛋白降解菌主要包含：栖瘤胃普雷沃氏菌、嗜淀粉瘤胃杆菌、溶纤维丁酸弧菌和牛链球菌四种类型。其中普雷沃氏菌浓度最高，在一定前提下可以达到菌群组成的60%；嗜淀粉瘤胃杆菌对淀粉转化能力明显，是迄今发现的降解能力最强的菌群；溶纤维丁酸弧菌是瘤胃中蛋白降解菌中至关重要的菌群；牛链球菌也具有较高的蛋白质降解活性。另外，月形单胞菌属、梭菌属、琥珀酸弧菌属和真杆菌属等对瘤胃内日粮蛋白质的降解作用尚不清楚。

瘤胃微生物可将一些反刍动物采食的日粮消化利用并转化为供动物所需的微生物蛋白，瘤胃中存在的菌群，如细菌、原虫和真菌等，在降解蛋白质过程中产生了重要的影响。瘤胃消化蛋白质主要包含日粮发酵、氨基酸的水合和溶解、微生物的利用及微生物蛋白合成等过程。细菌在瘤胃内降解蛋白质的微生物中发挥着非常重要的作用，细菌的水平是原虫的6 ～10 倍。摄入瘤胃内的日粮颗粒包被着大量细菌，日粮蛋白被细菌所产生的蛋白酶分解生成寡肽和氨基酸，寡肽在肽酶的催化下生成氨基酸，继续被脱氨酶催化生成氨。当能量不能满足需要时，氨基酸脱去氨基，碳骨架转化成VFA；能量充足时，氨基酸发生转移，用于合成BCP。瘤胃细菌借助瘤胃发酵过程产生的VFA 等代谢产物为碳架，借助瘤胃发酵合成的能量将日粮蛋白质降解转化成肽，氨和氨基酸等转化成瘤胃微生物蛋白质。

1.2 瘤胃原虫对日粮利用的影响

原虫是反刍动物瘤胃微生态重要构成成分，对瘤胃发酵及各类日粮的养分消化利用都有重要的生物学意义。原虫的数目（105～106个/mL）虽然比细菌（1010～1011/mL）少，可是体积较大，占微生态很大比例，占微生态总数量的40%～80%。瘤胃内的原虫中有很多纤毛虫，约105～106个/mL，占瘤胃液总质量的2%，另有少量的鞭毛虫，日粮蛋白质及碳水化合物等营养成分的降解过程对原虫的影响很大。原虫能吞食和降解纤维素，同时利用其消化后的生成物转化成胞内多糖。可溶性蛋白质和不溶性蛋白质均可被纤毛虫消化利用，如菜籽饼等。纤毛虫对瘤胃有积极影响：能够调节瘤胃微生物体系正常运转；将粗饲料所含的CP 转化成肽、氨基酸、氨；减少亚硝酸盐的毒性。日粮所含的营养物质如碳水化合物、氨的消化吸收直接受到原虫的制约，瘤胃原虫将碳水化合物分解生成挥发性脂肪酸、CO2、H2O 以及能量，能量可以提供给瘤胃内微生物群落。

日粮粗蛋白在瘤胃原虫所分泌的脱氨酶的持续催化下生成氨态氮，并且原虫不能直接通过氨态氮转化成菌体蛋白，所以说原虫只是氨的加工主体。普通的含氮类物质很难被瘤胃原虫所直接运用，原虫利用吞噬细菌的过程，获取机体所需氨基酸。平均每分钟原虫可吞噬约1%的细菌，快速减少细菌数量。原虫不依靠瘤胃液排出，主要包被在消化食糜上，依靠自身溶解达到新陈代谢的目的。瘤胃内菌体蛋白的更新代谢主要受原虫吞噬细菌的数量、原虫自身溶解程度、细菌降解率的影响。造成瘤胃内菌体蛋白代谢增高的重要因素是：①细菌被原虫吞噬和消化；②原虫的自溶作用。而原虫自身溶解后生成的氨不再循环使用，引起无效氮循环，造成了氮的浪费。原虫自身代谢、溶解、死亡的同时分泌较多的物质，其主要包含肽、氨基酸和肽酶，被动物机体所利用。原虫可以增加氨基酸脱去氨基的能力，加强了氨基转化，除去原虫将有利于氮的转化利用，减少氮的浪费，提高日粮的利用。蛋白质来源对瘤胃原虫数量（主要是内毛虫、前毛虫、等毛虫、头毛虫）有明显的影响。精日粮从中等水平升高至高等水平时，内毛虫从89%上升到91%。

瘤胃原虫能够把采食的颗粒日粮、细菌及真菌降解成肽和氨基酸，转化成供自己利用的蛋白。微生物蛋白通过瘤胃液后到达真胃及肠道，再被消化酶降解合成肽和氨基酸。供动物机体利用，达到动物对蛋白质的所需水平。

1.3 瘤胃真菌对日粮利用的影响

瘤胃中发现7 种真菌都可以产生蛋白酶，具有氨基酶的活性。瘤胃内的厌氧真菌N.frontalis 在特定期间释放到细胞外降解日粮。通过除去厌氧真菌，瘤胃内氨态氮浓度明显下降，微生物蛋白合成量明显升高。真菌代谢的氮源主要有氨基酸和氨，并且多种类型的氨基酸比氨更有助于真菌发育，可以直接转化为蛋白质。瘤胃真菌数量受日粮的种类和类型调控，合理的日粮结构有助于真菌生长，当反刍动物采食的日粮纤维素浓度大时，真菌将大幅度增加，说明纤维素水平对真菌数量有直接的调控作用。

2 日粮粗蛋白水平对反刍动物生产性能的影响

生产性能主要测定日增重、采食量、料重比、体尺指标（体高、体长、胸深、胸宽、胸围、管围、宰前活重）、屠宰指标（胴体重、骨重、净肉重、屠宰率、瘦肉率、眼肌面积、GR 值）、羊肉质指标（肉色、嫩度、系水力、PH、熟肉率）等。在低于满足动物需要的最佳日粮蛋白水平时，随着日粮蛋白质水平的升高，犊牛增重及日粮利用率升高；高于动物需要的最佳日粮蛋白质水平时，随着日粮蛋白水平的升高，对犊牛增重和日粮利用率影响不明显，动物机体氮沉积率降低，大量的含氮物质随尿液排出，造成氮源浪费，通过四种不同粗蛋白水平的日粮（15.5%、18%、20.5%、23%）补饲绵羊的研究报道一致，得出的结论为日粮粗蛋白水平为20.5%时补饲情况最佳。不同蛋白质水平的日粮（9.35%、11.13%、12.62%）饲喂辽宁绒山羊，发现随着粗蛋白水平的增加，日增重和绒毛比升高明显（p<0.05）。山羊采食不同蛋白水平（8.23%、10.42%、12.52%）的日粮，高蛋白组日增重显著增加，12.52%仅显著高于8.23%水平。蛋白水平（8%、11%、14%）的三种颗粒日粮对无角陶赛特绵羊育肥，三种日粮对体尺影响不显著，11%水平的日增重和日粮转化率显著高于另外两组。羔羊生长初期，日粮粗蛋白在16.7%水平时有助于羔羊的育肥，体重达到成年时期，应降低粗蛋白的供给量，减少不必要的浪费，14.7%水平最适宜动物生长发育。通过筛选最佳的日粮粗蛋白水平，可以改善动物的生产性能。

3 小结

瘤胃微生物在反刍动物消化营养物质和维持机体健康方面都扮演着十分重要的角色，调控瘤胃微生物菌群结构，不仅能够提高反刍动物的健康水平，还能改善反刍动物产品更好地满足生产生活的需求。目前日粮粗蛋白质对瘤胃微生物菌群的调控尚在探索阶段，而且瘤胃内微生数量十分巨大，且结构复杂，尚有许多微生物的功能和相互作用尚不明了，对瘤胃微生物菌群的调控是否能广泛应用生产实践，尚需进一步深入研究。