復合型微生態制劑對精、粗料及全混合型日糧（TMR）體外發酵參數的影響

■仲偉光 王玉婷 于 維 趙玉民 祁宏偉

（吉林省農業科學院畜牧科學分院，吉林公主嶺136100）

微生態制劑是一類能夠改善宿主瘤胃微生態平衡，對宿主產生有益作用的活性微生物。常見的有乳酸菌、酵母菌、雙歧桿菌和芽孢桿菌等[1-2]。這些微生物能夠改善宿主動物的瘤胃發酵效率，同時提高動物的抗氧化和機體免疫能力[3-4]。作為反芻動物，肉牛對精、粗料及混合型日糧的消化受瘤胃發酵效果的影響很大[5]。對瘤胃發酵進行詳細的研究，能夠為反芻動物營養研究提供可靠的依據。體外產氣法可以通過模擬瘤胃對飼料和牧草的發酵過程，對日糧消化進行評定和預測[6-7]。本試驗采用體外產氣法探究了復合型微生態制劑對常用飼料原料及常用配方組合瘤胃發酵效果的影響，以期為后續的研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

本試驗所用秸稈與玉米均來自吉林省公主嶺地區，試驗所用精料購自禾豐集團。試驗共計6 組，即精料單獨發酵、玉米秸稈單獨發酵、TMR發酵（精粗比為3∶7）、精料+微生態制劑、玉米秸稈+微生態制劑和TMR+微生態制劑。微生態制劑中包含酵母菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌及載體。精料組成見表1。

表1 精料組成及營養水平(風干基礎)

1.2 試驗動物及飼養管理

選擇3 頭月齡相近、體質量為(500±30) kg，健康且裝有永久性瘺管的草原紅牛為試驗動物，作為瘤胃液供體。

1.3 試驗方法

1.3.1 體外發酵裝置

體外發酵裝置是由吉林農業科學院畜牧科學分院自主研制的“六通路瞬時發酵微量產氣全自動記錄裝置與軟件系統”和“恒溫水浴振蕩器”組成。數據采集儀每間隔1 min依次（A-F）單獨采集各發酵罐內氣體數據，每6 min一個循環。分析儀為集成一體機，利用單獨的CO2（德國，SENSORSEUROPE 公司）、CH4（德國，SENSORSEUROPE 公司）、H2（英國，CITY 公司）濃度傳感器對氣體組成進行檢測。

1.3.2 人工瘤胃液的配制

人工瘤胃液的配制方法如表2所示。

將配制完成的人工瘤胃液在39 ℃水浴鍋中預熱，持續通入CO2，直至溶液變為無色透明。

1.3.3 瘤胃液的采集

晨飼前通過瘤胃瘺采集瘤胃液，裝入充有CO2的保溫瓶中，四層紗布過濾，再裝入39 ℃的充CO2的容量瓶中。

1.3.4 體外培養

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稱取1 g 樣品于發酵罐中，水浴1 h，將人工瘤胃液和瘤胃液按2∶1體積比加入發酵罐，擰緊瓶蓋，恒溫水浴24 h。發酵結束后，取50 mL發酵液于離心管中，-20 ℃保存，用于氨態氮和微生物蛋白的測定。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 pH值的測定

發酵結束后立即用pH計測定發酵液pH值。

1.4.2 氨態氮的測定

表2 人工瘤胃液配制

采用比色法對氨態氮進行測定。

1.4.3 微生物蛋白的測定

采用差速離心法對微生物進行分離，將分離所得微生物轉移至消化管中，用凱氏定氮法測定微生物蛋白含量。

1.5 數據分析

試驗所得數據用Excel 2010 進行初步整理后用SPSS 19.0 統計軟件進行方差分析，用Duncan's 法進行多重比較。顯著性差異的判斷標準為P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵pH 值的影響（見表3）

表3 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵pH值的影響

由表3 可以看出，在無添加劑的條件下，精料組發酵液pH 值比秸稈組低4.37%（P＜0.05），而TMR 組發酵液pH 值比秸稈組降低2.41%（P＜0.05）。當各組添加復合型微生態制劑以后，精料組發酵液pH 值比秸稈組和TMR 組分別降低2.13%和2.28%（P＜0.05）。添加微生態制劑后，精料組和TMR 組發酵液pH值分別比無添加組提高1.58%和1.85%（P＜0.05）。

2.2 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵氨態氮含量的影響（見表4）

表4 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵氨態氮含量的影響（mg/dL）

由表4 可以看出，在無添加劑條件下，精料組發酵液中氨態氮含量比秸稈組和TMR 組分別提高66.20%（P＜0.05）和89.35%（P＜0.05）。添加復合型微生態制劑后，TMR發酵液中氨態氮含量比無添加組降低14.04%（P＜0.05），其他兩組發酵液中氨態氮含量未出現顯著性差異，秸稈組和TMR 組發酵液中氨態氮含量比精料組分別降低47.04%和59.11%（P＜0.05）。

2.3 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵微生物蛋白的影響（見表5）

表5 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵微生物蛋白含量的影響（mg/dL）

由表5 可以看出，在無添加劑條件下，精料組發酵液中微生物蛋白含量比TMR 組提高55.32%（P＜0.05），而TMR 組瘤胃液中微生物蛋白含量比秸稈組提高61.96%（P＜0.05）。添加復合型微生態制劑后，精料組、TMR組和秸稈組發酵液中微生物蛋白含量均比無添加組有所提升，其中秸稈組發酵液中微生物蛋白含量提高7.93%（P＜0.05），TMR 組發酵液中微生物蛋白含量提高20.52%（P＜0.05），精料組發酵液中物生物蛋白含量提升效果不顯著（P＞0.05）。添加復合微生態制劑后，精料組微生物蛋白含量比TMR 組高出43.98%（P＜0.05），TMR組發酵液中微生物蛋白含量比秸稈組分高出80.84%（P＜0.05）。

2.4 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵總產氣量的影響（見表6）

表6 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵總產氣量的影響(mL)

由表6可以看出，在無添加劑條件下，TMR組產氣量比精料組提高63.57%（P＜0.05），精料組產氣量比秸稈組高出78.13%（P＜0.05）。與無添加組相比，添加復合微生態制劑，只有TMR發酵組的產氣量提高12.74%（P＜0.05），其他組與添加前無顯著差異（P＞0.05）。添加復合微生態制劑后，TMR 組產氣量比精料組提高52.32%（P＜0.05），精 料 組 產 氣 量 比 秸 稈 組 提 高126.17%（P＜0.05）。

3 討論

3.1 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵pH值的影響

穩定的pH值是瘤胃正常發酵的前提保障。不同發酵底物對瘤胃液pH值的影響較大。當底物中結構性碳水化合物含量較高時，微生物繁殖和底物發酵速率較慢，pH值相對較高，當非結構性碳水化合物含量較高時，微生物繁殖速率加快，pH值相對較低[8-9]。本試驗的結果與之基本相同，精料組pH 值顯著低于秸稈組，因為精料中可快速降解的物質含量較高而結構性碳水化合物較低，有利于乳酸菌的迅速繁殖，而乳酸含量是pH值變化的關鍵因素，TMR組pH值居于二者之間，其原因可能是由于TMR 組的營養物質相對均衡，有助于微生物體系的穩定繁殖。添加了復合型微生態制劑后，精料組和TMR 組pH 值顯著提升，而秸稈組未發生顯著變化，其原因可能是由于秸稈組受發酵底物的局限，微生態制劑對瘤胃微生物的調節作用被掩蓋，而精料組和TMR 組可快速降解碳水化合物含量較高，在發酵初期微生物繁殖迅速，當有機酸積累到一定程度時，除乳酸菌外的其他微生物的發酵受到限制，導致瘤胃微生物篩選性繁殖，而復合型微生態制劑有效調控了這種環境下瘤胃微生物的均衡發展，因為相關研究表明[10-12]，酵母菌、枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌對調節瘤胃pH值均有一定作用。而具體的調控機制及通路還需要在后續的研究中進行探究。

3.2 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵液氨態氮含量的影響

氨態氮在一定程度上能夠反映瘤胃氮代謝的水平，并且瘤胃液中氨態氮水平受很多因素的影響。氨態氮的濃度主要取決于蛋白降解和微生物蛋白合成的平衡程度[13]。其主要來源為飼料中的蛋白質、微生物蛋白及尿素循環，而消耗主要依賴微生物蛋白的合成[14]。本試驗中精料組瘤胃液中氨態氮濃度顯著高于秸稈組和TMR 組，其原因可能是由于精料組可快速降解碳水化合物，發酵過程中pH值迅速降低，除乳酸菌外的其他益生菌繁殖受到限制，導致微生物蛋白合成效率降低，氨態氮在瘤胃液中積累。添加復合型微生態制劑后TMR組瘤胃液中氨態氮含量顯著降低，其原因可能是復合型微生態制劑能夠提升瘤胃液pH值，為微生物繁殖提供良好環境，并且其代謝產物能夠為瘤胃微生物的繁殖提供促進因子[15-16]，這有助于微生物利用氨態氮合成菌體蛋白。添加復合型微生態制劑后精料組和秸稈組的氨態氮沒有顯著變化，其原因可能是由于前者可快速降解碳水化合物，發酵速度快，添加劑的作用尚不足以迅速控制其發酵進度，而后者結構性碳水化合物含量較高，發酵底物營養水平低且不均衡，這種弊端是復合型微生態制劑無法有效解決的問題。

3.3 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵微生物蛋白含量的影響

微生物蛋白是瘤胃內細菌、真菌及原蟲利用各種養分合成的生物體蛋白質。能夠進入小腸的蛋白質有60%～80%來自微生物蛋白[17]。本試驗中精料組微生物蛋白含量顯著高于其他兩組，并且TMR 組微生物蛋白顯著高于秸稈組，TMR組微生物蛋白含量顯著高于秸稈組的原因是其營養物質均衡，各種微生物均能夠正常繁殖的結果，而精料組微生物蛋白含量顯著高于二者可能是由于精料組可快速講解碳水化合物，乳酸菌繁殖速度快引起的，這也與其pH 值顯著降低相映射。添加了復合型微生態制劑后，TMR組和秸稈組微生物蛋白含量顯著提升，其原因可能是混合型添加劑中的酵母、枯草芽孢桿菌及地衣芽孢桿菌能夠為瘤胃微生物提供豐富的氨基酸、維生素和糖類等，并且能夠調節瘤胃發酵參數，這能為瘤胃微生物繁殖提供充足的養分和發酵環境[18-20]。而精料組由于發酵速度快pH值顯著降低，這種環境條件只有利于乳酸菌的發酵，導致復合型微生態制劑的功效受到干擾。所以精料組微生物蛋白含量變化并不顯著。

3.4 復合型微生態制劑對瘤胃體外發酵總產氣量的影響

產氣量受發酵底物營養成分的影響較明顯，在一定范圍內會隨著發酵底物中非結構性碳水化合物含量的升高而升高[21-22]。因為底物成分能夠直接影響微生物的組成，而瘤胃產氣量受瘤胃微生物結構和數量的影響較大。本試驗中精料組和TMR組的產氣量顯著高于秸稈組的原因可能就是因為精料組和TMR組的非結構性碳水化合物含量高于秸稈組的原因。而TMR組產氣量又顯著高于精料組，其原因可能是由于TMR組發酵底物的營養物質相對較為均衡，各種瘤胃微生物可以均衡繁殖。而精料組中非結構性碳水化合物含量過高，發酵過程中瘤胃pH 值迅速降低，當pH 值降低到一定程度后，除乳酸菌外其他瘤胃微生物的繁殖均受到限制，導致總的微生物數量降低。添加了復合型微生態制劑后，只有TMR 組產氣量顯著提升。其原因可能是由于添加劑中的益生菌能夠促進瘤胃微生物的繁殖，因為研究表明本添加劑中所包含的酵母菌及枯草芽孢桿菌能夠分泌豐富的氨基酸、維生素、蛋白酶、纖維酶等物質，在促使底物降解產生更多可利用的碳水化合物的同時，還能夠為瘤胃提供促生長因子[23-25]。精料組和秸稈組的產氣量并未產生差異的原因可能是兩組的發酵過程受到環境和底物營養的限制，過低的營養水平和瘤胃pH 值使復合型微生物添加劑的功效受到干擾。

4 結論

由于飼料原料間的組合效應的存在，TMR組的發酵參數并不等于各種原料發酵參數相加的和。并且本試驗所采用的復合型微生態制劑能夠在一定程度上對瘤胃發酵起到促進作用。但其促進作用僅體現在發酵底物營養均衡的狀態下，而發酵底物營養水平過高或者過低時效果并不明顯。