酵母培養物對泌乳奶牛體外瘤胃發酵特性、采食量和產奶量的影響

胡駿鵬 ， 白啟揚 ， 覃先武 ， 章 斐 ， 王鴻澤 ， 蔡大亮

（1.安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌 443003；2.寧夏沃源犇洲農牧有限公司，寧夏靈武 751400）

酵母培養物是由酵母在特定培養基上充分發酵形成的一種微生物添加劑， 主要成分為酵母細胞及其營養代謝產物，富含氨基酸、維生素、甘露寡糖、消化酶和未知營養因子。 近年來，酵母培養物在反芻動物養殖領域得到廣泛應用（祝鐵鋼等，2021；Dias 等，2018）。 研究表明，酵母培養物可以通過提高采食量、改善瘤胃發酵特性、增強免疫機能，提高奶牛生理健康水平和生產性能（郭婷等，2021），但其作用效果受到產品成分、添加量、動物生理階段等多種因素的影響 （祝鐵鋼等，2021；周東年等，2018）。因此，本研究旨在探究酵母培養物對泌乳奶牛體外瘤胃發酵參數、 采食量和產奶量的影響， 為酵母培養物在奶牛生產上的合理應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 酵母培養物（商品名：可利犇）由湖北安琪酵母股份有限公司提供， 由釀酒酵母菌發酵而成，粗蛋白質含量≥15%，甘露寡糖≥1%，水分≤12%。

1.2 體外試驗

1.2.1 培養底物組成及試驗設計 體外試驗的培養底物參考高產奶?；A日糧， 具體組成及營養水平見表1。 對照組以基礎日糧為培養底物，試驗組按精補料1%的比例， 在基礎日糧底物中添加酵母培養物，每組設6個重復。

表1 試驗日糧組成及營養水平（干物質基礎）

1.2.2 體外發酵培養 晨飼前， 采集4 頭體況相近、 安裝有永久瘤胃瘺管的健康荷斯坦奶牛瘤胃液， 經4 層紗布過濾后， 等體積混勻， 與緩沖液（pH=6.85）按1：2 的比例配制成人工瘤胃培養液。體外發酵裝置采用“AGRS-Ⅲ型微生物發酵微量產氣全自動記錄裝置與軟件系統”。 稱取500 mg發酵底物和相應酵母培養物置于140 mL 厭氧發酵瓶中，各發酵瓶加入75 mL 人工瘤胃液。 向發酵瓶通入氮氣3 ～5 s 以排除空氣，立即蓋上幾丁質膠塞，并旋緊亨氏旋蓋。將發酵瓶逐一與產氣裝置的相應氣路通道連接，置于39 ℃條件下連續培養48 h 后，收集樣品。

1.2.3 發酵樣品收集與處理 發酵結束后， 收集各發酵瓶內容物，用孔徑200 目的尼龍袋過濾，測定濾液 pH 后， 采集 6 份 2 mL 濾液，-20 ℃條件下保存待測。 將濾渣和尼龍袋置于65 ℃烘箱中，連續烘干72 h 至恒重，利用差減法計算培養底物的干物質消化率。

1.2.4 產氣動力學模型分析 通過AGRS-Ⅲ型微生物發酵微量產氣全自動記錄裝置與軟件系統實時記錄產氣量。 參照Groot 等（1996）的方法對發酵時間和對應累積產氣量數據進行非線性曲線擬合：

GPt=A /[1+（C/t）B]；

式中：GPt為 t（h）時間點累積產氣量，mL；A為理論最大產氣量，mL；C 為達到1/2 理論最大產氣量的時間，h；B 為曲線平滑參數。

達到1/2 理論最大產氣量時的平均速率（mL/h）的計算公式為：

AGPR=A×B/（4×C）。

1.2.5 體外瘤胃發酵特性指標測定 參照AOAC（1999）方法測定底物干物質含量；采用靛酚比色法（Verdouw 等，1978）測定氨態氮含量；MCP 濃度測定參考Makkar 等（1982）方法；采用氣相色譜法（Yue 等，2009） 測定總揮發性脂肪酸和各揮發性脂肪酸含量；非升糖脂肪酸與升糖脂肪酸之比=（乙酸+2×丁酸+戊酸）/（丙酸+戊酸）（o/rskov，1975）。

1.3 動物試驗

1.3.1 試驗動物與分組 選取泌乳天數 [（126±25）d]和產奶量[（46.30±1.94）kg]相近的健康荷斯坦奶牛573 頭，隨機分為 2組：對照組 276 頭，飼喂基礎飼糧；試驗組297 頭，飼喂基礎日糧+150g/（頭·d）酵母培養物，試驗期 28 d。 試驗牛均飼養于開放型牛舍中，飼養模式和環境條件一致。每日飼喂兩次全混合日糧，自由采食和飲水。基礎飼糧組成及營養水平如表1 所示。

1.3.2 干物質采食量的測定 試驗期間， 每天根據投料量、剩料量、奶牛頭數計算每頭奶牛日采食量， 并根據飼料樣品水分測定值計算每頭奶牛日干物質采食量。

1.3.3 產奶量的測定 試驗期間， 所有試驗奶牛每天擠奶三次，系統自動記錄每頭奶牛日產奶量。

1.4 數據處理與統計分析 采用SPSS 18.0 統計軟件中one-way ANOVA 進行單因素方差分析，差異顯著性用 Duncan’s 多重比較，P ≤0.05 表示差異顯著，結果以“平均數±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 體外試驗

2.1.1 酵母培養物對體外瘤胃發酵產氣量和產氣動力學參數的影響 由表2 可知，與對照組相比，添加酵母培養物顯著提高了體外瘤胃發酵培養48 h 累計產氣量、 理論最大產氣量 （P ＜ 0.05）。

表2 酵母培養物對體外瘤胃發酵產氣量和產氣動力學參數的影響

2.1.2 酵母培養物對體外瘤胃發酵特性的影響由表3 可知，與對照組相比，添加酵母培養物顯著提高了體外瘤胃發酵干物質消化率、pH、 微生物蛋白質和總揮發性脂肪酸濃度（P ＜0.05），對乙酸與丙酸含量無顯著影響（P ＞0.05），但酵母培養物顯著降低了乙酸與丙酸的比例、 非升糖脂肪酸與升糖脂肪酸的比例（P ＜ 0.05）。

表3 酵母培養物對體外瘤胃發酵特性的影響

2.2 酵母培養物對奶牛采食量和產奶量的影響由表4 可知，與對照組相比，酵母培養物組干物質采食量和產奶量分別提高了0.44 kg/d 和0.86 kg/d（P ＞ 0.05）。

表4 酵母培養物對奶牛干物質采食量和產奶量的影響 kg/d

3 討論

3.1 酵母培養物對體外瘤胃發酵產氣量及產氣動力學的影響 體外瘤胃發酵產氣量反映了飼料降解或發酵程度， 并且與飼料干物質降解率呈高度正相關（馬紹楠等，2018），該結論在本試驗中得到了進一步驗證。本試驗發現，添加酵母培養物顯著提高了48 h 累積產氣量，同時顯著提高了干物質消化率，這與前人的研究結果一致。喬國華和單安山（2005）發現，釀酒酵母培養物提高了奶牛瘤胃體外發酵 24 h 總產氣量。 Elghandour 等（2017）分別在高蛋白日糧和低蛋白日糧中添加酵母培養物， 發現體外瘤胃24 h 累積產氣量、48 h 累積產氣量和干物質降解率均顯著增加。 瘤胃產氣量與飼糧可發酵成分的組成密切相關，例如纖維素、淀粉和蛋白質降解時， 產氣量依次增加（Mould，2003）。 因此，酵母培養物可能改變了瘤胃微生物對飼料不同營養成分的利用效率。 上述研究結果表明，酵母培養物可以通過促進飼料發酵和降解，提高產氣量。

3.2 酵母培養物對體外瘤胃發酵特性的影響瘤胃pH、氨態氮、微生物蛋白和揮發性脂肪酸濃度是評價瘤胃內環境穩定性、 菌體蛋白質合成效率及飼料發酵程度的重要指標。正常情況下，瘤胃pH 為5.5 ～7.5，過高或過低均不利于營養物質消化吸收和生理健康（李萍等，2015）。 本試驗中，對照組和酵母培養物組的瘤胃pH 均處于正常范圍。體內研究發現，飼喂釀酒酵母培養物使泌乳奶牛瘤胃pH 從6.02 升至6.41， 緩解了高精料日糧導致的瘤胃酸中毒 （Dias 等，2018）。 這可能是因為酵母培養物中富含酵母菌， 其通過競爭底物中的可發酵性糖，抑制乳酸產生菌（如牛鏈球菌和乳酸桿菌）的生長，同時促進乳酸代謝菌（如埃氏巨球形菌）的生長繁殖，最終提高瘤胃pH（Amin 和Mao，2021）。

氨態氮、 氨基酸和小肽是瘤胃微生物合成微生物蛋白的主要底物， 因此氨態氮濃度反映了飼糧蛋白質降解和微生物蛋白質合成速率的平衡狀況，瘤胃中氨態氮最佳濃度為10 ～50 mg/dL（韓正康和陳杰，1996）。本試驗中，對照組和酵母培養物組的氨態氮濃度均處于正常范圍之內， 添加酵母培養物顯著增加了微生物蛋白濃度。 這與前人在奶牛（Dias 等，2018）和牦牛（曾鈺等，2021）上的研究結果一致， 即添加釀酒酵母培養物對瘤胃氨態氮濃度無顯著影響， 但顯著增加了微生物蛋白含量， 而且微生物蛋白含量與酵母培養物添加水平呈顯著正相關。 酵母培養物能提高微生物蛋白含量的原因， 一部分是酵母培養物本身作為微生物制劑提高了瘤胃微生物蛋白含量， 另一部分是酵母培養物提高了瘤胃蛋白分解菌生長繁殖能力和活性， 從而促進微生物利用氨態氮合成微生物蛋白（Yonn 等，1997）。 揮發性脂肪酸是飼料中碳水化合物的發酵產物， 可為反芻動物提供70% ～80%的能量，其中乙酸、丙酸和丁酸約占總揮發性脂肪酸的 95%（曾鈺等，2021）。 本試驗中，酵母培養物顯著增加了總揮發性脂肪酸含量、乙酸/丙酸比值。 研究發現， 添加酵母培養物 （孫滿吉等，2010）、釀酒酵母（Zhu 等，2017）或滅活酵母培養物（曹文新等，2021），反芻動物瘤胃總揮發性脂肪酸、乙酸/丙酸比值分別呈現不同程度地增加和降低。 乙酸和丙酸分別是乳脂合成和肝糖原合成的重要前體物，乙酸/丙酸比值降低說明酵母培養物能為機體提供更多用于肝臟糖異生的前體物和能量（龐德公等，2014）。孫滿吉等（2010）直接給泌乳奶牛飼喂酵母培養物后， 采集瘤胃液分析發酵特性時發現， 瘤胃內總細菌總數和纖維素酶活性顯著增加， 有利于飼糧中纖維物質降解和揮發性脂肪酸的合成。 另外，酵母培養物中富含氨基酸、有機酸、寡糖和維生素等代謝產物，可促進反芻動物分泌唾液， 提高瘤胃微生物對淀粉等結構性碳水化合物的利用率 （曹文新等，2021）。 上述研究說明，酵母培養物可改善奶牛瘤胃發酵特性，其中酵母菌及其代謝產物在飼料發酵降解中均發揮了重要作用。

3.3 酵母培養物對奶牛產奶量和采食量的影響研究證實， 酵母培養物可提高泌乳奶牛采食量和產奶量， 但作用效果受添加量和奶牛生理階段影響。白永平等（2019）以泌乳早期奶牛為研究對象，發現添加150 g/（頭·d）酵母培養物使得干物質采食量和產奶量分別提高了1.23 kg/d 和0.64 kg/d。周東年等（2018）研究發現，隨著酵母培養物添加水平的升高， 泌乳中期奶牛的產奶量和采食量隨之增加，其中飼喂130 g/（頭·d）釀酒酵母培養物時， 干物質采食量和產奶量分別提高了0.46 g/d和0.36 kg/d。 這與本試驗的研究結果相似。 閆碧川等（2018）給泌乳中后期奶牛飼喂 500 g/（頭·d）釀酒酵母培養物時， 干物質采食量和產奶量分別提高0.82 kg/d 和1.18 kg/d。酵母培養物中富含芳香物質和增味物質， 同時酵母培養物可促進唾液分泌，提高瘤胃微生物活性（曹文新等，2021），從而提高養分消化率并產生饑餓感， 促進采食量和產奶量的增加。

4 小結

綜上所述， 酵母培養物可增加泌乳奶牛體外瘤胃產氣量、 揮發性脂肪酸含量和微生物蛋白合成，改善瘤胃發酵特性。添加150 g/（頭·d）酵母培養物對奶牛采食量和產奶量均有正面影響。