直接飼喂微生物對奶牛瘤胃發(fā)酵和腸道的影響

lyaodong

益生菌是能夠通過改善腸道菌群平衡而對宿主動物起到有益作用的活菌制劑。近些年，飼料業(yè)使用的抗生素和其他生長促進劑引起了人們的普遍關注。疾病預防作為降低抗生素使用、減少肉及肉制品中的病原菌的手段越來越受到人們的重視。其中，直接飼喂微生物因其對動物健康及生產(chǎn)性能的有益作用而受到青睞。對于反芻動物，菌體培養(yǎng)物被用作減少或者替代初生犢牛和應激犢牛所使用的抗生素、提高泌乳奶牛的產(chǎn)奶量、提高飼料效率和肉牛的日增重。

1 反芻動物直接飼喂微生物的種類

直接飼喂微生物，即傳統(tǒng)上所說的益生菌，它是指給動物添加的天然存在的活的微生物。直接飼喂微生物通?？稍趹せ虿墒沉康蜁r飼喂給動物，目的是提高生產(chǎn)性能、改變瘤胃發(fā)酵和提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。直接飼喂微生物中最常見的是真菌培養(yǎng)物和乳酸菌，其中真菌培養(yǎng)物包括米曲霉和啤酒酵母，而乳酸菌包括乳桿菌和鏈球菌。

其他菌類還有雙歧桿菌屬、芽孢桿菌屬和丙酸桿菌屬等。根據(jù)飼用微生物添加劑菌株組成劃分為單一菌屬飼用微生物添加劑和不同作用的菌株通過不同比例而組合的芽孢桿菌類微生物生長促進劑以及類似組合的乳酸桿菌類益生素。在實際生產(chǎn)應用中，真正單一菌株作為添加劑者是較少的。通常應用的是復合菌屬飼用微生物添加劑，如由芽孢桿菌屬與乳酸桿菌聯(lián)合組成或由乳酸桿菌屬與酵母聯(lián)合組成的復合微生物添加劑。

2 直接飼喂微生物和宿主胃腸道的關系

2.1 直接飼喂微生和宿主腸道的關系

2.1.1 競爭性的黏附。直接飼喂微生物能夠和病原體競爭黏附位點是符合邏輯的。黏附是提供給菌體增殖和減少因蠕動而丟失的條件。黏附被認為既是物理化學因素所引起的非特異性的媒介，又是黏附菌表面分子和上皮受體分子所引起的特異性的媒介。菌黏附于上皮細胞的能力依賴于菌的酸性黏多糖構成的細胞壁的外層和腸道細胞黏多糖外層的相互關系。黏附菌帶有小的纖毛可能加強黏附作用。

2.1.2 抗菌作用。乳酸菌的很多菌種對病原體都有抵制活性。嗜酸乳桿菌對致腸病的大腸桿菌、沙門氏菌、葡萄球菌、梭菌都有抑制作用。受到大腸桿菌侵襲并患病的羊接受一定劑量的乳酸菌能夠引起對大腸桿菌的耐受性。乳酸能夠降低大腸桿菌的數(shù)量。這可能是由于pH值下降阻止病原菌的生長所引起的。乳酸菌產(chǎn)生的過氧化氫對其抗菌活性起到部分作用。

2.1.3 免疫應答。直接飼喂微生物通過對宿主的免疫調(diào)節(jié)來提高腸道健康和整體健康狀況。當宿主動物受到病原體的攻擊時會啟動非特異性和特異性免疫系統(tǒng)。另外，在營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收過程中，腸道組織在腸道內(nèi)腔中提供給宿主抵抗來源于食物和微生物抗原的保護性防御。腸道組織的免疫細胞包括巨噬細胞、嗜中性粒細胞、嗜堿性粒細胞、杯狀細胞、T細胞和B細胞。當由口攝入抗原時，免疫細胞迅速被激活來加強嗜菌作用。腫瘤壞死因子-α、干擾素和抗菌肽被釋放以抵抗抗原菌，它們聯(lián)合起來為宿主提供直接的保護或者幫助引起特異性的免疫應答。

直接飼喂微生物影響先天的體液和細胞免疫系統(tǒng)。經(jīng)口服乳酸菌通?？梢栽鰪娛删饔煤驮黾用庖咔虻鞍椎漠a(chǎn)量，從而提高免疫反應。然而，直接飼喂微生物對細胞分裂素的數(shù)量及T細胞、細胞反應的影響依賴于菌種、劑量和飼喂時間的長短。

2.2 直接飼喂微生物和瘤胃發(fā)酵之間的關系 一些研究表明，直接飼喂微生物對瘤胃微生物有有益作用，尤其表現(xiàn)在阻止瘤胃酸中毒。瘤胃酸中毒以瘤胃pH值低于5.6、總揮發(fā)揮性脂肪酸濃度和乳酸濃度的驟然上升為特征。產(chǎn)乳酸菌（乳酸菌、腸球菌）可以抑制瘤胃酸中毒，這可能是由于這些菌的存在引了瘤胃微生物對乳酸的適應性。

2.2.1 埃氏巨球形菌。在體內(nèi)和體外試驗中，埃氏巨球形菌改變了瘤胃發(fā)酵，在有低精料日糧向高精料日糧轉(zhuǎn)變中抑制了乳酸的積累。飼喂埃氏巨球形菌培養(yǎng)液組在4h后pH值降低至5.5，并在24h后基本保持此水平，然而對照組卻降至4.8。對照組乳酸濃度在8h后達到了峰值40mol，但埃氏巨球形菌組低于5mol。埃氏巨球形菌組總揮發(fā)性脂肪酸濃度是對照組的兩倍多（131.4mol和63.3mol）。2h后的乙酸濃度差異不顯著。對照組丙酸、戊酸、丁酸、異丁酸和異戊酸和埃氏巨球形菌組在6h的比例分別為38：47、2：35、1：15、1：11、1：2。因此，揮發(fā)性脂肪酸的差異大部分來源于丁酸、戊酸和支鏈脂肪酸的差異。

2.2.2 產(chǎn)丙酸菌。埃氏巨球形菌并不能夠適應容易發(fā)酵的碳水化合物。在飼喂易降解碳和可溶性碳水化合物期間埃氏巨球形菌成為了主要的乳酸利用菌。因為反芻獸新月形單胞菌受到了新陳代謝產(chǎn)物的抑制。并且埃氏巨球形菌同時利用乳酸、葡萄糖、麥芽糖與乳酸生成菌競爭底物。盡管丙酸生成菌是乳酸利用菌，但直接飼喂微生物的使用應該著眼于丙酸的產(chǎn)量上。揮發(fā)性脂肪酸中丙酸是合成葡萄糖的唯一前體物，因此對荷爾蒙和組織養(yǎng)分的供給有很大的影響。對生長牛和乳牛而言，丙酸占葡萄糖釋放量的61％～67％。

揮發(fā)性脂肪酸中丙酸的比例依賴于微生物的菌種和培養(yǎng)條件。由于瘤胃氫轉(zhuǎn)移和氧化還原，丙酸菌產(chǎn)生丙酸的過程伴隨著乙酸和二氧化碳的生成。同時產(chǎn)物的比例受到熱動力學因的控制，如ATP和熵值。然而，丙酸菌產(chǎn)生丙酸的效率比埃氏巨球形菌高。盡管培養(yǎng)條件不同，謝氏丙酸桿菌發(fā)酵1.3mol的葡萄糖最終乙酸為0.8mol，丙酸為2.3mol，然而培養(yǎng)于6mol乳酸最終乙酸為1.72mol，丙酸為3.38mol。琥珀酸大量去羧基作用發(fā)生在pH為5時。埃氏巨球形菌發(fā)酵8mol葡萄糖產(chǎn)生6.8mol乙酸和4.3mol丁酸，發(fā)酵40mol乳酸產(chǎn)生13.5mol乙酸，8.4mol丙酸，8.5mol丁酸。在精料日糧的綿羊瘤胃中丙酸菌占乳酸利用菌總數(shù)的40％～50％。

2.2.3 瘤胃種間氫轉(zhuǎn)移。瘤胃發(fā)酵的初級發(fā)酵菌中的產(chǎn)氫菌產(chǎn)生氫氣被次級發(fā)酵菌中的用氫菌利用產(chǎn)生甲烷，這個過程稱為瘤胃種間氫轉(zhuǎn)移。喬國華和單安山報道，添加直接飼喂微生物培養(yǎng)物——地衣芽孢桿菌組和熱帶假絲酵母，可以顯著降低瘤胃發(fā)酵甲烷的產(chǎn)生量，其原因可能是添加培養(yǎng)物后減少了產(chǎn)甲烷菌等用以產(chǎn)生甲烷的氫氣的產(chǎn)生量。

3 關于直接飼喂微生物作用模式的假說

直接飼喂微生物對反芻動物生產(chǎn)影響的重點在于對機理的解釋。確定直接飼喂微生物潛在作用模式的研究多集中在人類。直接飼喂微生物能夠起作用包括：它們是非病原體、在腸道中（唾液，胃液，膽汗）能夠生存、對宿主的特異性、遺傳的穩(wěn)定性。很多動物研究表明，非宿主特異性的菌種并不能在宿主體內(nèi)存活，這很有可能是它們不能起作用的原因。直接飼喂微生物可以調(diào)整腸道微生物的平衡，阻止病原體的黏附和激活，影響腸道滲透性，調(diào)整免疫功能。

3.1 營養(yǎng)理論 酵母培養(yǎng)物含有氨基酸、葡萄糖、B族維生素、有機酸（乳酸、甲酸、蘋果酸、琥珀酸）等，而瘤胃中的乳酸利用菌的生長、代謝也需要這些物質(zhì)。Callaway和Martin（1997）報道，向含5g—LDL-乳酸的培養(yǎng)基中分別加入1％、5％SC濾液，能刺激反芻獸新月形單胞菌S.ruminatiumHD4、H18的生長，酵母濾液增加反芻獸新月形單胞菌S.ruminatiumHD4的乙酸及VFA產(chǎn)量，增加S.ruminatiumH18的丙酸及總VFA產(chǎn)量。瘤胃混合菌能快速利用有機酸（蘋果酸和延胡索酸）及天冬氨酸。酵母培養(yǎng)物濾液含有蘋果酸，它可以刺激乳酸利用菌反芻獸月形單胞菌S.ruminatium的生長。由于可溶性因子特別是維生素和有機酸在瘤中很快消耗，只有添加足量時才能很好發(fā)酵，這可能也是添加滅活酵母培養(yǎng)物效果比活性酵母差的原因。

3.2 控養(yǎng)理論 酵母菌由于自身的活動消耗氧而形成更加嚴格的厭氧環(huán)境，使瘤胃內(nèi)的厭氧菌免受氧氣破壞。Newb old等使用不同的菌株研究發(fā)現(xiàn)，在瘤胃內(nèi)具有攝取氧氣功能的菌株能刺激總厭氧菌數(shù)和纖維分解菌的生長，而沒有攝取氧氣功能的菌株則沒有這種作用。把具有攝氧功能的菌株經(jīng)溴化乙錠誘變使其喪失攝氧功能后，該菌株不再刺激厭氧菌和纖維分解菌的生長。

3.3 小肽營養(yǎng)代謝扳機理論 將酵母培養(yǎng)物去壁細胞內(nèi)容物超微過濾所得濾液，發(fā)現(xiàn)具有刺激活性，這些刺激物的基本特征與一些具有生物活性的小肽的基本特征一致，后來通過瘤胃細菌培養(yǎng)試驗發(fā)現(xiàn)，這些小肽確實具有刺激活性。人工合成的含色氨酸的小肽也具有類似的作用，但單個氨基酸沒有這種作用。當小肽濃度很低時，這些物質(zhì)的刺激活性也很低，這說明它們起到了刺激瘤胃有益菌生長的代謝扳機作用。由于小肽在動物體內(nèi)吸收消耗，而具有活性的酵母培養(yǎng)物可以不斷提供肽源，因此這一理論可以解釋活性酵母培養(yǎng)物具有更好的效果。

4 存在問題

死菌體多糖及其代謝產(chǎn)物雖有短暫的效果，但由于沒有足夠的存活功能菌，故不能取得滿意效果。因此，在直接飼喂微生物中保證功能菌的存活數(shù)量與時間是一個極其重要的問題。除了制劑生產(chǎn)中的因素外，飼料加工過程的高溫、機械攪拌等操作、家畜胃酸環(huán)境及抗生素的使用等因素都與菌種失活有關。Fuller、金立志、何明清等認為，優(yōu)質(zhì)的直接飼喂微生態(tài)制品應具備以下條件：1）應是活的有益微生物，且、要求有一定的含量；2）應能在腸道環(huán)境中存活繁衍，并具有抗逆能力，如抵抗pH和適應環(huán)境變異；3）應能在生產(chǎn)現(xiàn)場條件長期儲存，并保持好的穩(wěn)定性和存活率。

5 結語

直接飼喂微生物可以緩解在集約化養(yǎng)殖的現(xiàn)狀下奶牛所處的應激狀態(tài)，提高奶牛對粗飼料的利用率。但是目前對瘤胃微生的種群構成、比例以及種群之間的共生與競爭關系還不十分明確，有待進一步研究。

zhaojikui

個人觀點：我以前飼喂過益生素在病牛上，效果（對疾病的治療，增加抵抗力看不出來）不是很明顯，不知道我做的實驗結果是否合格。

fanggang

贊同2樓的觀點。活菌制劑在實際生產(chǎn)應用中，要嘛沒有作用，要嘛剛開始幾天好似有點反應，但很快就沒有什么反應了，所以，活菌制劑的使用效果是不可靠的。樓主的貼子好象主要是講酵母培養(yǎng)物的作用，但結論卻是活菌的效果要優(yōu)于酵母培養(yǎng)物，這也未免太牽強了。給人的感覺是想宣傳活菌的好處，只不過太笨罷了。

lhwhl

以前做個實驗，對于消化不好的牛 和飼喂方式不合理都有一定效果，對消化效果的提高可以從糞便上看出

zm1006

是不是飼喂方法方式不合理，如果使用TMR的話，要攪拌均勻才行，要保證牛能夠足量吃到，否則就沒意義了，如果能保證量的話一定有效果，我親眼見過的。

xiedahai

反芻動物添加益生素是有效果的，我原來單位的一個同事所做的研究生論文就是反芻動物添加益生素和纖維素酶的試驗，證明有正效果。雖然本人沒有做過經(jīng)典的對比試驗，但在我接手一家飼料企業(yè)的配方工作之前，公司的牛預混料退回來好幾噸，我調(diào)整配方最主要的一點就是添加了益生素，通過2個多月的市場檢驗，反應不錯，不僅沒有再退貨，都有重復訂貨。

xjlixinmin

支持樓上的觀點@@002: @@002:

牧業(yè)2008

多從市場的觀點去支持一下產(chǎn)品的效果