动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (11): 5354-5366    PDF    
不同非纤维性碳水化合物与中性洗涤纤维比例饲粮中添加酿酒酵母对绵羊体外瘤胃发酵的影响
郑玮才1 , 郝小燕1 , 张春香1 , 项斌伟2 , 张文佳2 , 温灏宇3 , 张建新1     
1. 山西农业大学动物科技学院, 太谷 030801;
2. 山西省右玉县畜牧局, 右玉 037200;
3. 西北农林科技大学动物科技学院, 杨凌 712100
摘要: 本试验旨在研究不同非纤维性碳水化合物与中性洗涤纤维比例(NFC/NDF)饲粮中添加酿酒酵母对绵羊体外瘤胃发酵的影响。试验采用3×5双因子试验设计,在3种NFC/NDF[0.79(A1)、0.89(A2)和1.10(A3)]饲粮中添加5种水平[0(B1)、2×1011(B2)、4×1011(B3)、6×1011(B4)和8×1011 CFU/kg(B5)]的酿酒酵母,制成15种发酵底物,测定体外发酵48 h后的产气参数、甲烷(CH4)产量、瘤胃发酵指标和养分降解率。结果表明:1)饲粮NFC/NDF和酿酒酵母添加量对24、48 h累积产气量和产气参数均产生了显著影响(P < 0.05),二者的交互作用对24、48 h累积产气量的影响显著(P < 0.05),对产气参数的影响不显著(P>0.05)。2)饲粮NFC/NDF和酿酒酵母添加量及二者的交互作用对CH4产量的影响均不显著(P>0.05);随着饲粮NFC/NDF的增加,体外发酵液中总挥发性脂肪酸(TVFA)和丙酸浓度逐渐增加,乙酸、丁酸浓度和乙丙比逐渐降低。酿酒酵母添加量为6×1011 CFU/kg时,体外发酵液中TVFA和丙酸浓度最高,乙酸浓度和乙丙比最低,该组乙酸浓度显著低于B1、B2、B5组(P < 0.05),乙丙比显著低于B1、B3、B5组(P < 0.05)。饲粮NFC/NDF与酿酒酵母添加量的交互作用对CH4产量以及体外发酵液中TVFA、乙酸、丙酸、丁酸浓度和乙丙比均无显著影响(P>0.05)。3)随着饲粮NFC/NDF的增加,体外发酵液pH和氨态氮(NH3-N)浓度逐渐降低,均表现为A1组显著高于A2、A3组(P < 0.05);饲粮NFC/NDF为0.89时体外发酵液微生物蛋白(MCP)浓度最高,显著高于饲粮NFC/NDF为0.79和1.10时(P < 0.05)。酿酒酵母添加量对体外发酵液NH3-N和MCP浓度的影响显著(P < 0.05),酿酒酵母添加量为6×1011 CFU/kg时NH3-N浓度最低,MCP浓度最高。饲粮NFC/NDF与酿酒酵母添加量的交互作用对体外发酵液pH无显著影响(P>0.05),但对体外发酵液NH3-N和MCP浓度有显著影响(P < 0.05)。4)饲粮NFC/NDF对发酵底物干物质降解率(DMD)、中性洗涤纤维降解率(NDFD)和酸性洗涤纤维降解率(ADFD)均有显著影响(P < 0.05),而酿酒酵母添加量对除NDFD之外的其他指标均有显著影响(P < 0.05),二者的交互作用对DMD有显著影响(P < 0.05)。综上所述,饲粮NFC/NDF和酿酒酵母添加量以及二者的交互作用均会影响绵羊瘤胃体外发酵,饲粮中添加适量酿酒酵母可以促进体外瘤胃发酵,稳定发酵液pH,提高饲料的利用率。整体来看,饲粮NFC/NDF为0.89或1.10、酿酒酵母添加量为6×1011 CFU/kg时对绵羊体外瘤胃发酵的促进效果最好。
关键词: 非纤维性碳水化合物与中性洗涤纤维比例    酿酒酵母    绵羊    体外瘤胃发酵    
Effects of Saccharomyces cerevisiae Supplementation in Diets with Different Non-Fiber Carbohydrate to Neutral Detergent Fiber Ratios on in Vitro Ruminal Fermentation of Sheep
ZHENG Weicai1 , HAO Xiaoyan1 , ZHANG Chunxiang1 , XIANG Binwei2 , ZHANG Wenjia2 , WEN Haoyu3 , ZHANG Jianxin1     
1. College of Animal Science and Veterinary Medicine, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China;
2. Animal Husbandry Bureau of Youyu County, Youyu 037200, China;
3. College of Animal Science and Veterinary Medicine, Northwest A&F University, Yangling 712100, China
Abstract: The objective of present study was to investigate the effects of Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) supplementation in diets with different non-fiber carbohydrate/neutral detergent fiber ratios (NFC/NDF) on in vitro ruminal fermentation of sheep. The method of double-factor design was adopted in this experiment. Fifteen fermentation substrates were prepared by adding five levels[0 (B1), 2×1011 (B2), 4×1011 (B3), 6×1011 (B4) and 8×1011 CFU/kg (B5)] of S. cerevisiae to three diets with different NFC/NDF[0.79 (A1), 0.89 (A2) and 1.10 (A3)]. Gas production parameters, methane (CH4) production, ruminal fermentation indices and nutrient degradation rates were determined at 48 h fermentation in vitro. The result showed as follows:1) dietary NFC/NDF and S. cerevisiae supplemental level had significant effects on cumulative gas production at 24 and 48 h and gas production parameters (P < 0.05), and the interaction between them had significant effects on cumulative gas production at 24 and 48 h (P < 0.05), but had no significant effects on gas production parameters (P>0.05). 2) CH4 production was not significantly affected by dietary NFC/NDF, S. cerevisiae supplemental level and their interaction (P>0.05). The concentrations of total volatile fatty acid (TVFA) and propionic acid in in vitro fermentation fluid were gradually increased with the increase of dietary NFC/NDF, while the concentrations of acetic acid, butyric acid and the ratio of acetic acid to propionic acid were gradually decreased. When the S. cerevisiae supplemental level was 6×1011 CFU/kg, the concentrations of TVFA and propionic acid in in vitro fermentation fluid were the highest, the acetic acid concentration and the ratio of acetic acid to propionic acid were the lowest. The acetic acid concentration in B4 group was significantly higher than that in B1, B2 and B5 groups (P < 0.05), and the ratio of acetic acid to propionic acid in B4 group was significantly higher than that in B1, B3 and B5 groups (P < 0.05). The interaction between dietary NFC/NDF and S. cerevisiae supplemental level had no significant effects on CH4 production, the concentrations of TVFA, acetic acid, propionic acid, butyric acid and the ratio of acetic acid to propionic acid in in vitro fermentation fluid (P>0.05). 3) With the increase of dietary NFC/NDF, the pH and ammonia nitrogen (NH3-N) concentrations in in vitro fermentation fluid were gradually decreased, and those in A1 group were significantly higher than those in A2 and A3 groups (P < 0.05). The microprotein (MCP) concentration in in vitro fermentation fluid was the largest when dietary NFC/NDF was 0.89, and significantly higher than that when dietary NFC/NDF were 0.79 and 1.10. S. cerevisiae supplemental level had significant effects on the concentrations of NH3-N and MCP in in vitro fermentation fluid (P < 0.05). The concentration of NH3-N was the lowest and the concentration of MCP was the highest when S. cerevisiae supplemental level was 6×1011 CFU/kg. The interaction between dietary NFC/NDF and S. cerevisiae supplemental level had no significant effect on pH (P>0.05), but had significant effects on the concentrations of NH3-N and MCP in in vitro fermentation fluid (P < 0.05). 4) Dietary NFC/NDF had significant effects on the dry matter degradation rate (DMD), neutral detergent fiber degradation rate (NDFD) and acid detergent fiber degradation rate (ADFD) of in vitro fermentation substrate (P < 0.05), S. cerevisiae supplemental level had significant effects on indicators except for NDFD (P < 0.05), and the interaction between them had significant effect on DMD (P < 0.05). In conclusion, dietary NFC/NDF, S. cerevisiae supplemental level and their interaction will affect in vitro ruminal fermentation. The optimal supplementation of S. cerevisiae can promote in vitro ruminal fermentation, stabilize fermentation fluid pH and improve feed utilization. On the whole, when dietary NFC/NDF is 0.89 or 1.10 and S. cerevisiae supplemental level is 6×1011 CFU/kg, in vitro ruminal fermentation of sheep has the best effect.
Key words: NFC/NDF    Saccharomyces cerevisiae    sheep    in vitro ruminal fermentation    

目前,益生菌作为能够替代抗生素并能有效调控瘤胃发酵的饲料添加剂成为人们研究的热点。有研究表明,酵母类微生态制剂可以加速瘤胃微生物区系的建立、促进瘤胃发育以及调控瘤胃pH[1-3]。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae, S. cerevisiae)作为常用的酵母类微生态制剂,具有提高营养物质利用率、改善瘤胃发酵、增强免疫力、提高反刍动物生产性能等作用[4-5]。饲粮非纤维性碳水化合物与中性洗涤纤维比例(NFC/NDF)是影响对反刍动物瘤胃发酵和营养物质代谢的重要因素,饲料添加剂对瘤胃发酵的影响受饲粮NFC/NDF的影响[6],因此酿酒酵母的添加量和饲粮NFC/NDF可能会在瘤胃发酵过程中产生一定的交互作用。本试验拟在不同NFC/NDF饲粮中添加不同水平的酿酒酵母,通过体外发酵试验,研究不同NFC/NDF饲粮条件下添加酿酒酵母对绵羊体外瘤胃发酵的影响,以期为酿酒酵母在肉羊饲粮中的合理添加提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 发酵底物

试验采用3×5双因子试验设计,在3种NFC/NDF[0.79(A1)、0.89(A2)和1.10(A3)]饲粮中添加5个水平[0(B1)、2×1011(B2)、4×1011(B3)、6×1011(B4)和8×1011 CFU/kg(B5)]的酿酒酵母(购于安琪酵母股份有限公司,为颗粒状制剂,实测活菌数为2×1010 CFU/g),制成15种饲粮,作为体外瘤胃发酵试验的发酵底物。3种不同NFC/NDF饲粮均参考NRC(2007)绵羊营养需要中体重40 kg、日增重100 g公羔的营养需要配制,其组成及营养水平见表 1

表 1 不同NFC/NDF饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of diets with different NFC/NDF (DM basis)
1.2 试验动物及瘤胃液采集

本试验选取3只体重(40.05±1.90) kg且安装永久性瘤胃瘘管的杜泊×小尾寒羊杂交F1代阉割肉用公绵羊作为瘤胃液供体动物,单栏饲养。试验羊饲喂NFC/NDF为0.89的饲粮,制成颗粒型全混合日粮(TMR)后饲喂,饲喂量为1.5 kg/(只·d)。每天07:00、19:00各饲喂1次,自由采食、饮水。试验羊饲喂10 d后,晨饲前分别采集3只供体羊的瘤胃液,4层纱布迅速过滤,将滤液装入充满二氧化碳且温度为39 ℃的保温瓶中备用。

1.3 体外培养

本试验根据Menke等[7]方法并结合体外消化袋技术进行体外发酵试验。

1.3.1 体外培养液

将滤液与人工唾液[7]以1 : 2的体积比均匀混合,放于已预热的分液装置(Fortuna Polifix,德国)中,始终保持39 ℃恒温并持续通入二氧化碳。

1.3.2 发酵准备及培养

于体外发酵前称取发酵底物0.200 0 g(干物质基础),装入专用的尼龙小袋(35 mm×75 mm,孔径38~40 μm)内,每个底物6个测定袋,3个校正袋。随后将测定袋小心放入100 mL的玻璃注射器(Haberle,德国)内,并加入30 mL培养液,排尽玻璃注射器内的气体,记录初始刻度值(mL)。然后将玻璃注射器置于39 ℃恒温振荡水浴箱中振荡培养48 h,试验重复3次。

1.4 样品采集与指标测定 1.4.1 样品采集

分别于体外发酵开始前(0)以及体外发酵3、6、9、12、18、24、36和48 h时读取注射器活塞所处刻度值,并记录。体外发酵48 h后,将玻璃注射器放入冰水浴中终止发酵。收集发酵液,立即用PHS-3G型pH计测定pH,发酵液分装后-20 ℃保存,用于测定各挥发性脂肪酸(VFA)、氨态氮(NH3-N)和微生物蛋白(MCP)的浓度。取出尼龙小袋用冷水反复清洗,随后于105 ℃烘箱中烘48 h,测定干物质(DM)、酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)含量。

1.4.2 CH4产量和瘤胃发酵指标的测定

利用气相色谱仪(Aglient 7890B,美国)测定体外发酵48 h后甲烷(CH4)产量[8]。体外发酵48 h后测定发酵液中瘤胃发酵指标:参考Wang等[9]方法利用气相色谱仪(Aglient 7890B,美国)测定各VFA和总挥发性脂肪酸(TVFA)浓度;参照亚硝基铁氰化钠-次氯酸钠比色法并利用紫外分光光度计(UV-1800PC,Mapada,上海)测定NH3-N浓度[10];利用考马斯亮蓝G-250作为指示剂使用比色法进行MCP浓度的测定[11]

参考AOAC(2012)[12]方法测定试验样品的DM、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)和粗蛋白质(CP)含量,利用ANKOM A200i型半自动分析仪并参考Van Soest等[13]的方法测定ADF和NDF含量,采用原子吸收分光光度计(AA-7020,EWAI,北京)测定钙(Ca)含量[14],采用紫外分光光度计测定磷(P)含量[15]

1.4.3 累积产气量和产气参数的计算

采用以下动态发酵参数模型[16]计算产气参数:

式中:GPt时间点累积产气量(mL);a为快速发酵部分产气量(mL);b为慢速发酵部分产气量(mL);c为产气速率(%/h);a+b为潜在产气量(mL)。根据非线性最小二乘法原理,求a、b和c值。

1.4.4 养分降解率的计算

体外发酵48 h后,发酵底物DM降解率(DMD)、ADF降解率(ADFD)和NDF降解率(NDFD)的计算公式如下:

1.5 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2010进行初步整理,然后采用SPSS 22.0软件进行双因素方差分析,差异显著时,采用Tukey法(方差齐时)或Tambane法(方差不齐时)进行多重比较,P < 0.05表示差异显著。

2 结果与分析 2.1 不同NFC/NDF饲粮中添加酿酒酵母对体外发酵产气量和产气参数的影响

表 2可知,随着饲粮NFC/NDF的增加,24、48 h累积产气量和产气速率均显著增加(P < 0.05),快速发酵部分、慢速发酵部分和潜在产气量呈降低趋势。随着酿酒酵母添加量的增加,24、48 h累积产气量以及快速发酵部分产气量、慢速发酵部分产气量和产气速率均先升高后降低,并在B4组达到最大值;潜在产气量则表现为添加酿酒酵母的4个组(B2、B3、B4、B5组)之间差异不显著(P>0.05),但均显著高于未添加酿酒酵母的B1组(P < 0.05)。

表 2 不同NFC/NDF饲粮添加酿酒酵母对体外发酵产气量和产气参数的影响 Table 2 Effects of S. cerevisiae supplementation in diets with different NFC/NDF on gas production and gas parameters of in vitro fermentation

饲粮NFC/NDF与酿酒酵母添加量的交互作用对24、48 h累积产气量无显著影响(P>0.05),对快速发酵部分、慢速发酵部分、潜在产气量和产气速率有影响显著(P < 0.05)。

2.2 不同NFC/NDF饲粮中添加酿酒酵母对CH4产量和体外发酵液中VFA浓度的影响

表 3可知,饲粮NFC/NDF和酿酒酵母添加量对CH4产量的影响均不显著(P>0.05)。随着饲粮NFC/NDF的增加,TVFA浓度逐渐增加,A2、A3组显著高于A1组(P < 0.05);乙酸浓度逐渐减少,A1组显著高于A3组(P < 0.05),A2组与A1、A3组差异不显著(P>0.05);丙酸浓度逐渐增加,A2、A3组显著高于A1组(P < 0.05);乙丙比逐渐降低,A1组显著高于A2、A3组(P < 0.05)。随着酿酒酵母添加量的增加,TVFA、丙酸浓度先升后降,均以B4组为最高,其中TVFA浓度显著高于B1、B2、B3组(P < 0.05),丙酸浓度显著高于B1、B2、B3、B5组(P < 0.05);乙酸浓度和乙丙比均以B4组为最低,其中乙酸浓度显著低于B1、B2、B5组(P < 0.05),乙丙比显著低于B1、B3、B5组(P < 0.05);酿酒酵母添加量对丁酸浓度未产生显著影响(P>0.05)。

表 3 不同NFC/NDF饲粮添加酿酒酵母对CH4产量和体外发酵液中VFA浓度的影响 Table 3 Effects of S. cerevisiae supplementation in diets with different NFC/NDF on CH4 production and volatile fatty acid concentrations in in vitro fermentation fluid

饲粮NFC/NDF与酿酒酵母添加量的交互作用对CH4产量以及体外发酵液中TVFA、乙酸、丙酸、丁酸浓度和乙丙比均无显著影响(P>0.05)。

2.3 不同NFC/NDF饲粮中添加酿酒酵母对体外发酵液pH和NH3-N、MCP浓度的影响

表 4可知,随着饲粮NFC/NDF的增加,pH逐渐减小,A1组与A2、A3组差异显著(P < 0.05);A1组的NH3-N浓度显著高于A2、A3组(P < 0.05);A2组的MCP浓度显著高于A1、A3组(P < 0.05)。随着酿酒酵母添加量的增加,pH未产生显著变化(P>0.05);添加酿酒酵母的4个组(B2、B3、B4、B5组)的NH3-N浓度均显著低于未添加酿酒酵母的B1组(P < 0.05),并均在B4组有最小值;MCP浓度以B4组最高,显著高于其他4组(P < 0.05)。

表 4 不同NFC/NDF饲粮中添加酿酒酵母对体外发酵液pH和NH3-N、MCP浓度的影响 Table 4 Effects of S. cerevisiae supplementation in diets with different NFC/NDF on pH and NH3-N, MCP concentrations in in vitro fermentation fluid

饲粮NFC/NDF与酿酒酵母添加量的交互作用对体外发酵液pH无显著影响(P>0.05),但对体外发酵液中NH3-N和MCP浓度有显著影响(P < 0.05)。

2.4 不同NFC/NDF饲粮中添加酿酒酵母对体外发酵底物养分降解率的影响

表 5可知,饲粮NFC/NDF对DMD、NDFD和ADFD均产生了显著影响(P < 0.05),随着饲粮NFC/NDF的增加,DMD逐渐升高,NDFD和ADFD则逐渐下降。饲粮NFC/NDF对NDFD未产生显著影响(P>0.05),对DMD和ADFD产生了显著影响(P < 0.05),其中B3、B4、B5组的DMD显著高于B1组(P < 0.05),B2、B3、B4、B5组的ADFD显著高于B1组(P < 0.05),且DMD和ADFD均以B4组最高。

表 5 不同NFC/NDF饲粮中添加酿酒酵母对体外发酵底物养分降解率的影响 Table 5 Effects of S. cerevisiae supplementation in diets with different NFC/NDF on nutrient degradation rates of in vitro fermentation substrate

饲粮NFC/NDF与酿酒酵母添加量的交互作用对体外发酵底物DMD有显著影响(P < 0.05),对NDFD和ADFD无显著影响(P>0.05)。

3 讨论 3.1 不同NFC/NDF饲粮中添加酿酒酵母对体外发酵产气量和产气参数的影响

体外发酵产气量在一定程度上可以反映发酵底物被瘤胃微生物利用的程度,因此产气量在一定程度上可以反映出营养物质降解率的程度,并与其呈正相关关系[17-18]。产气量与发酵底物的营养成分密切相关,本研究中,随着饲粮NFC/NDF的增加,24、48 h累积产气量呈增加趋势,这是因为饲粮中可消化碳水化合物含量升高,而碳水化合物是发酵气体的主要来源之一[19]。随着饲粮NFC/NDF的增加,饲粮的CP含量升高,而潜在产气量降低,这与耿春银等[20]研究的潜在产气量与底物蛋白质水平呈负相关关系的结果相吻合。各添加酿酒酵母组的累积产气量和快速发酵部分产气量、慢速发酵部分产气量高于未添加酿酒酵母组,随着酿酒酵母添加量的增加,产气速率呈增大趋势,在添加量为6×1011 CFU/kg时达到最大,可能是因为酿酒酵母影响了纤维利用菌的活性,提高了纤维降解的速率[21]。饲粮NFC/NDF增加可以促进发酵产气,酿酒酵母可以刺激微生物发酵,所以在二者的共同作用下,对产气速率产生显著影响。

3.2 不同NFC/NDF饲粮中添加酿酒酵母对CH4产量和体外发酵液中VFA浓度的影响

发酵液中TVFA的65%~80%由碳水化合物产生,主要包括乙酸、丙酸和丁酸,纤维素和淀粉是瘤胃微生物生成VFA的主要底物,对宿主动物有显著的供能作用。一般来说,饲粮中粗饲料比例越高,TVFA产量越低,瘤胃液中乙酸浓度越高,而在发酵过程中,乙酸与丁酸产生的氢被产甲烷菌利用合成CH4,从而使CH4产量也增高;而饲粮中精饲料比例越高,瘤胃液中丙酸浓度越高,丙酸发酵时可利用氢气,所以当丙酸浓度较高时,饲粮的能量利用效率也会提高[22]。本试验中,随着饲粮NFC/NDF的增加,体外发酵液中TVFA浓度增加,乙酸浓度减少,丙酸浓度增加,乙丙比降低,这与杨平平等[6]和Chaucheyras等[23]的研究结果一致。

瘤胃内VFA产量常作为评定酿酒酵母促进瘤胃发酵的指标[24]。有研究表明,当产乙酸菌和产甲烷菌同时存在时,氢主要用于CH4的合成,但当有酵母菌存在时,酵母菌刺激产乙酸菌对氢的利用,促进乙酸的产生[1]。本试验中各添加酿酒酵母组体外发酵液中乙酸浓度均高于未添加酿酒酵母组,与Lascano等[25]研究结果一致。小肽营养代谢扳机理论认为酵母中可能含有一种类似于小肽结构的物质,对瘤胃微生物有很强的刺激作用,可以加速饲粮中有机物质转化成VFA、二氧化碳和氢气,为CH4提供合成底物[26],但本试验中添加酿酒酵母后CH4产量并没有发生显著变化,可能是体外发酵液中产甲烷菌数量较少的原因造成的。瘤胃液乙丙比作为瘤胃发酵类型的标志,一般认为乙丙比高于3为乙酸型发酵,低于3为丙酸型发酵[27],本试验中各添加酿酒酵母组体外发酵液中乙丙比均高于3,表明添加酿酒酵母的饲粮发酵类型为乙酸型发酵,这与黄帅[24]的试验结果相同。CH4产量与乙酸浓度、乙丙比呈正相关,与丙酸浓度呈负相关[28],虽然本试验中酿酒酵母添加量对CH4产量的影响不显著,但整体趋势一致。

3.3 不同NFC/NDF饲粮中添加酿酒酵母对体外发酵液pH和NH3-N、MCP浓度的影响

瘤胃液pH反映了饲粮在反刍动物瘤胃中发酵的水平及瘤胃内微生物的活性状况,反刍动物瘤胃内pH变化范围为5.5~7.5,适宜范围为6.2~6.8[29],这个酸度是瘤胃微生物最佳存活条件,过高或过低都会影响瘤胃功能。瘤胃液pH受饲粮结构及营养水平等因素影响,本试验中,随着饲粮NFC/NDF的增加,饲粮中的碳水化合物被瘤胃微生物发酵产生VFA,使得发酵液pH逐渐减小,这与周为琴等[30]的研究结果相一致。有研究表明,酵母菌具有稳定瘤胃液pH及降低乳酸浓度的作用[31-32],本试验中,随着酿酒酵母添加量的增加,发酵液pH变化不显著。虽然饲粮NFC/NDF和酿酒酵母添加量的交互作用也对体外发酵液pH的影响不显著,但各组pH均保持在适宜范围内。

瘤胃液中NH3-N和MCP浓度的高低共同反映了反刍动物对饲粮中氮源的分解利用状况。瘤胃液中大多数微生物以NH3-N作为氮源合成MCP[33]。随着饲粮NFC/NDF的增加,瘤胃液NH3-N浓度逐渐降低,这是因为饲粮中NFC含量的增加导致微生物可发酵有机物增加,为其生长提供能量,加速氮的利用,这与唐海翠等[34]的研究结果一致。已有研究证明,酵母菌可以改变瘤胃氮代谢[35-36],刺激瘤胃中蛋白质水解菌和纤维分解菌[4],进而增强饲粮中有机物和蛋白质的消化,提高对NH3-N的利用,增加MCP的合成量,并且,酿酒酵母自身的生长繁殖也可提高MCP含量。本试验中,各添加酿酒酵母组体外培养液中NH3-N浓度显著低于未添加酿酒酵母组,MCP浓度显著高于未添加酿酒酵母组,酿酒酵母添加量为6×1011 CFU/kg时NH3-N浓度达到最低,MCP浓度达到最高。饲粮NFC/NDF和酿酒酵母添加量的交互作用对体外发酵液中NH3-N和MCP浓度的影响显著,这是因为饲粮中NFC含量的增加和酿酒酵母的存在都对瘤胃微生物产生了积极的作用,促进其发挥作用。

3.4 不同NFC/NDF饲粮中添加酿酒酵母对体外发酵底物养分降解率的影响

Menke等[37]研究得出体外瘤胃发酵试验中发酵总产气量与发酵底物DMD呈显著正相关,本试验中,体外发酵产气量和发酵底物DMD的变化趋势一致,随着饲粮NFC/NDF的增加,DMD逐渐增加,NDFD和ADFD逐渐下降,这是因为随着饲粮中NFC含量的增加,可被瘤胃微生物利用的营养物质增多,从而提高DMD,但NFC含量的增加会使瘤胃液pH下降[30],这可能会影响纤维降解菌的活性,从而导致NDFD和ADFD下降。目前提出的控氧理论、小肽营养代谢扳机理论和营养理论均认为酵母菌可以促进瘤胃发酵,它能为微生物提供维生素及生长因子,通过创造更加适宜的环境来刺激瘤胃微生物对饲粮中营养物质的利用[38]。Paryad等[39]和Kim等[40]分别研究了酵母菌对绵羊和奶牛饲粮DMD的影响,结果显示酵母菌能显著提高饲粮DMD。本试验中,随着酿酒酵母添加量的增加,发酵底物DMD逐渐增加,在添加量为6×1011 CFU/kg时达到最大。有研究证明,纤维分解菌为厌氧菌,酿酒酵母可以消耗瘤胃内环境中的氧,且会分泌微生物促生长因子以刺激瘤胃纤维分解菌的生长,提高瘤胃纤维降解能力[41]。随着酿酒酵母添加量的增加,发酵底物NDFD和ADFD均逐渐升高,在添加量为6×1011 CFU/kg时达到最大,但酿酒酵母添加量对NDFD的影响不显著,这与Sales[42]的研究结果相似。Zain等[43]的研究表明酵母菌可以显著提高体外发酵底物ADFD,与本试验中添加酿酒酵母可提高发酵底物ADFD的结果相似。

4 结论

综上所述,饲粮NFC/NDF和酿酒酵母添加量以及二者的交互作用均会影响绵羊瘤胃体外发酵,饲粮中添加适量酿酒酵母可以促进体外瘤胃发酵,稳定发酵液pH,提高饲料的利用率。整体来看,饲粮NFC/NDF为0.89或1.10、酿酒酵母添加量为6×1011 CFU/kg时对绵羊体外瘤胃发酵的促进效果最好。

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