动物营养学报    2021, Vol. 33 Issue (7): 3925-3933    PDF    
活性干酵母对西门塔尔杂交牛生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及血清生化和抗氧化指标的影响
汪成1 , 马健1 , 胡瑞1 , 曹广1 , 代秦丹1 , 王雪莹1 , 邹华围1 , 薛白1 , 彭全辉1 , 王立志1 , 王之盛1 , 朱跃明2 , 朱潇鹏2     
1. 四川农业大学动物营养研究所, 四川省牛低碳养殖与安全生产高校重点实验室, 成都 611130;
2. 国家肉牛牦牛产业技术体系张掖综合试验站, 张掖 734000
摘要: 本试验旨在探究活性干酵母对西门塔尔杂交牛生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及血清生化和抗氧化指标的影响。选取年龄(10月龄)和体重[(317.00±19.25)kg]相近的健康西门塔尔杂交牛(西门塔尔牛×本地黄牛)架子公牛30头,随机分为2组,每组15头牛。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中额外添加0.1%的活性干酵母(干物质基础)。预试期15 d,正试期90 d。结果表明:1)试验组平均日增重显著高于对照组(P < 0.05),料重比显著低于对照组(P < 0.05)。2)试验组干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维表观消化率均显著高于对照组(P < 0.05),粗蛋白质表观消化率有高于对照组的趋势(P=0.075)。3)试验组瘤胃微生物蛋白和丙酸含量显著高于对照组(P < 0.05),瘤胃氨态氮含量和乙酸/丙酸显著低于对照组(P < 0.05),瘤胃总挥发性脂肪酸含量有高于对照组的趋势(P=0.097)。4)试验组血清尿素氮含量显著低于对照组(P < 0.5),血清葡萄糖含量有高于对照组的趋势(P=0.079)。5)试验组血清过氧化氢酶活性显著高于对照组(P < 0.05),血清总抗氧化能力有高于对照组的趋势(P=0.052)。由此可见,架子牛阶段饲粮中添加0.1%的活性干酵母可以提高西门塔尔杂交牛营养物质表观消化率,促使瘤胃发酵向丙酸型转变,进而改善西门塔尔杂交牛生长性能。
关键词: 活性干酵母    西门塔尔杂交牛    生长性能    表观消化率    瘤胃发酵    
Effects of Active Dry Yeast on Growth Performance, Nutrient Apparent Digestibilities, Rumen Fermentation Parameters and Serum Biochemical and Antioxidant Indexes of Simmental Crossbred Cattle
WANG Cheng1 , MA Jian1 , HU Rui1 , CAO Guang1 , DAI Qindan1 , WANG Xueying1 , ZOU Huawei1 , XUE Bai1 , PENG Quanhui1 , WANG Lizhi1 , WANG Zhisheng1 , ZHU Yueming2 , ZHU Xiaopeng2     
1. Key Laboratory of University in Cattle Low Carbon Breeding and Safety Production in Sichuan Province, Animal Nutrition Institute, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China;
2. Zhangye Comprehensive Experimental Station of National Yak and Beef Industrial Technology System, Zhangye 734000, China
Abstract: The purpose of this study was to investigate the effects of active dry yeast on growth performance, nutrient apparent digestibilities, rumen fermentation parameters and serum biochemical and antioxidant indexes of Simmental crossbred cattle. Thirty healthy Simmental crossbred cattle (Simmental cattle×local yellow cattle) growing bulls with similar age (10 months) and body weight[(317.00±19.25) kg] were randomly divided into 2 groups with 15 cattle per group. Cattle in the control group were fed a basal diet, and cattle in the experimental group were fed the basal diet supplemented with 0.1% active dry yeast (dry matter basis). The pre-test period was 15 days and the formal test period was 90 days. The results showed as follows: 1) the average daily gain of experimental group was significantly higher than that of the control group (P < 0.05), and the feed to gain ratio was significantly lower than that of the control group (P < 0.05). 2) The apparent digestibilities of dry matter, neutral detergent fiber and acid detergent fiber of experimental group were significantly higher than those of the control group (P < 0.05), and the crude protein apparent digestibility was trend to higher than that of the control group (P=0.075). 3) The contents of microbial protein and propionic acid in rumen of experimental group were significantly higher than those of the control group (P < 0.05), the ammonia nitrogen content and acetic acid/propionic acid in rumen were significantly lower than those of the control group (P < 0.05), and the rumen total volatile fatty acid content was trend to higher than that of the control group (P=0.097). 4) The serum urea nitrogen content of experimental group was significantly lower than that of the control group (P < 0.05), and the serum glucose content was trend to higher than that of the control group (P=0.079). 5) The serum catalase activity of experimental group was significantly higher than that of the control group (P < 0.05), and the serum total antioxidant capacity was trend to higher than that of the control group (P=0.052). In conclusion, dietary supplemented with 0.1% active dry yeast can improve the nutrient apparent digestibilities of Simmental crossbred cattle during fattening period, promote the rumen fermentation to propionic acid type, so as to improve the growth performance of Simmental crossbred cattle.
Key words: active dry yeast    Simmental crossbred cattle    growth performance    apparent digestibilities    rumen fermentation    

近年来,我国牛肉消费量不断攀升,但我国牛肉供应能力十分有限,这导致我国牛肉供需差距不断加大。西门塔尔杂交牛(以下简称西杂牛)是西门塔尔纯种牛与我国地方黄牛杂交改良的优势肉牛,具有生长速度快、耐粗饲及产肉率高等优势,是我国养殖量最多的肉牛品种之一。提升西杂牛养殖水平对满足国人牛肉需求具有深远意义。抗生素类产品在提升动物生长性能、改善机体健康等方面具有重要作用,被广泛用于动物生产,对推动畜牧业发展发挥了重要作用。但随之而来的抗生素残留及病原体抗药性风险增加等方面的问题,无疑敲响了抗生素应用的警钟。因此,畜牧业对有效且无害的饲料添加剂的需求更加迫切。

益生菌是后抗生素时期的研究热门,其在调节机体免疫、改善胃肠道微生态及促进动物消化代谢等方面具有重要作用[1-2]。活性干酵母(active dry yeast,ADY)是一种常用益生菌,有研究发现在饲粮中添加ADY可以促进动物对营养物质的消化,提高生长性能[3-4]。此外,ADY可以维持瘤胃内环境稳定,同时有利于瘤胃内有益菌的生长,对促进瘤胃丙酸型发酵具有重要作用[5]。但Bayat等[6]在奶牛饲粮中添加1×1010 CFU/d的活酵母菌,结果显示活酵母菌对奶牛生长性能、营养物质表观消化率及瘤胃发酵无显著影响;Ran等[7]在肉牛中的试验也得到相同结果。综合现有研究发现,活酵母菌研究多集中在单胃动物和奶牛中,而有关于活酵母菌对育肥牛的研究则鲜有报道,相关研究中活酵母菌的作用效果也不尽相同。因此,本试验主要探讨饲粮中添加ADY对西杂牛在架子牛阶段生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及血清生化和抗氧化指标的影响,旨在为ADY在西杂牛生产中应用提供参考。

1 材料与方法 1.1 试验材料

ADY为反刍动物专用的酿酒酵母,活菌数≥2×1010 CFU/g。

1.2 试验动物及饲养管理

本试验在张掖市万禾草畜牛场进行,选取年龄(10月龄)和体重[(317.00±19.25) kg]相近的健康西杂牛(西门塔尔牛×本地黄牛)架子公牛30头作为试验动物。试验开始前对试验牛进行驱虫和统一编号,每日饲喂2次全混合日粮(TMR),给料时间分别为08:30和16:00,保证所有试验牛采食后第2天晨饲前食槽中仍有余料,自由饮水。

1.3 试验设计

试验将30头试验牛随机分为2组,每组15头牛。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中额外添加0.1%的ADY[干物质(DM)基础]。ADY的添加水平参照本课题组前期研究结果[8]。试验期共105 d,预试期15 d,正试期90 d。

1.4 基础饲粮

参照我国《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004),按体重350 kg、日增重1.2 kg配制基础饲粮。精料由玉米、麦麸、发酵酒糟、豆粕及棉籽粕等组成,粗饲料由玉米青贮和小麦秸组成,TMR组成及营养水平见表 1

表 1 TMR组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the TMR (air-dry basis)  
1.5 样品采集及指标测定 1.5.1 生长性能

试验第1和90天对所有试验牛进行空腹称重,分别记为初始体重和终末体重,计算平均日增重(ADG);试验期内准确记录每日饲粮投喂量,在第2天晨饲前收集剩料并称重,计算干物质采食量(DMI);根据DMI和ADG计算料重比(F/G)。

1.5.2 血液采集及指标测定

试验第90天晨饲前,从每个组中随机挑选8头牛采集颈静脉血液,静置30 min后,1 368×g离心15 min,吸取上层血清分装于1.5 mL离心管内,-20 ℃保存待测。

血清生化指标:血清葡萄糖(GLU)、尿素氮(UN)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)含量及谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)活性使用全自动生化分析仪(3100,日本日立公司),采用试剂盒(迈克生物科技有限公司)测定,具体测定步骤参照试剂盒说明书进行。

血清抗氧化指标:血清总抗氧化能力(T-AOC)和超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)含量采用SpectraMax-190酶标仪(美国Molecular Devices公司),采用试剂盒(南京建成生物工程研究所)测定,具体测定步骤参照试剂盒说明书进行。

1.5.3 瘤胃发酵参数

试验第90天晨饲前,每组随机挑选8头牛,采用胃管式瘤胃采样器采集瘤胃液。瘤胃液采集后立即测定pH,然后将瘤胃液用4层纱布过滤分装于15 mL离心管内,-20 ℃保存,用于测定瘤胃发酵参数。

pH:利用pH酸度计(PHS-3C,上海仪电科学仪器股份有限公司)测定。

氨态氮(NH3-N)含量:采用碱性次氯酸钠-苯酚比色法测定,具体测定流程参照Broderick等[9]进行。

微生物蛋白(MCP)含量:使用BCA法蛋白定量试剂盒(南京建成生物工程研究所)测定,测定流程参照试剂盒说明书进行。

挥发性脂肪酸(VFA)含量:利用气相色谱仪(CP-3800,美国Varian公司)测定乙酸、丙酸及丁酸含量,乙酸、丙酸及丁酸含量之和为总挥发性脂肪酸(TVFA)含量。

1.5.4 营养物质表观消化率

试验第87~89天连续收集3 d饲料样及粪样,将收集的饲料样混合均匀后采用四分法取500 g样品,-20 ℃保存待测。每组随机挑选8头牛,每6 h收集1次粪便样,将3 d收集的粪便混合均匀后进行再次采样,取500 g粪样,加入50 mL的10%稀硫酸固氮,-20 ℃保存待测。饲粮及粪样DM、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙(Ca)、磷(P)和盐酸不溶灰分(AIA)含量分别参照GB/T 6435—2014、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006、GB/T 20806—2006、NY/T 1459—2007、GB/T 6436—2018、GB/T 6437—2002和GB/T 23742—2009的方法测定。营养物质表观消化率采用外源指示剂AIA法计算,计算公式如下:

1.6 统计分析

试验数据首先利用Excel 2019进行整理,之后利用SPSS 23.0统计软件进行独立样本t检验分析,P < 0.05为差异显著,0.05≤P < 0.10为有趋势,结果以平均值和均值标准误(SEM)表示。

2 结果 2.1 ADY对西杂牛生长性能的影响

表 2可知,试验组与对照组之间DMI无显著差异(P>0.05);试验组ADG显著高于对照组(P < 0.05),升高了5.95%;试验组F/G显著低于对照组(P < 0.05),降低了5.50%。

表 2 ADY对西杂牛生长性能的影响 Table 2 Effects of ADY on growth performance of Simmental crossbred cattle
2.2 ADY对西杂牛营养物质表观消化率的影响

表 3可知,试验组DM、NDF和ADF表观消化率均显著高于对照组(P < 0.05),试验组CP表观消化率有高于对照组的趋势(P=0.075),2组之间EE表观消化率无显著差异(P>0.05)。

表 3 ADY对西杂牛营养物质表观消化率的影响 Table 3 Effects of ADY on nutrient apparent digestibilities of Simmental crossbred cattle  
2.3 ADY对西杂牛瘤胃发酵参数的影响

表 4可知,试验组瘤胃MCP和丙酸含量显著高于对照组(P < 0.05),试验组瘤胃NH3-N含量和乙酸/丙酸显著低于对照组(P < 0.05),试验组总挥发性脂肪酸含量有高于对照组的趋势(P=0.097),2组之间其余瘤胃发酵参数无显著差异(P>0.05)。

表 4 ADY对西杂牛瘤胃发酵参数的影响 Table 4 Effects of ADY on rumen fermentation parameters of Simmental crossbred cattle
2.4 ADY对西杂牛血清生化指标的影响

表 5可知,试验组血清UN含量显著低于对照组(P < 0.05),试验组血清GLU含量有高于对照组的趋势(P=0.079),2组之间其余血清生化指标无显著差异(P>0.05)。

表 5 ADY对西杂牛血清生化指标的影响 Table 5 Effects of ADY on serum biochemical indexes of Simmental crossbred cattle
2.5 ADY对西杂牛血清抗氧化指标的影响

表 6可知,试验组血清CAT活性显著高于对照组(P < 0.05),试验组血清T-AOC有高于对照组的趋势(P=0.052),2组之间其余血清抗氧化指标无显著差异(P>0.05)。

表 6 ADY对西杂牛血清抗氧化指标的影响 Table 6 Effects of ADY on serum antioxidant indexes of Simmental crossbred cattle
3 讨论 3.1 ADY对西杂牛生长性能的影响

目前,关于ADY对动物生长性能影响的研究较多,但研究结果不尽相同。有研究发现,饲粮中添加ADY可以促进动物采食[10],但另有研究发现饲粮中添加ADY后动物DMI却降低[11]。本试验结果表明,饲粮中添加ADY对西杂牛的DMI无显著影响,这与梁稼烨等[12]研究结果一致。ADY对动物DMI的影响存在差异,其原因可能是各试验的试验对象及使用的酵母菌株存在差异,研究证实酵母菌制剂对反刍动物生长性能的影响具有菌株依赖性[13]。此外,本试验结果还表明饲粮中添加ADY显著提高了西杂牛ADG,显著降低了F/G,这与郑玮才等[14]研究结果一致,其在肉牛上的研究也证实,饲粮中添加活性酵母可以显著提高肉牛ADG,显著降低F/G。大量研究均显示,饲粮中添加酵母可以在不改变DMI的前提下,提高ADG,降低F/G[15-16],这表明饲粮中添加ADY可以提高西杂牛的饲料利用效率和生长性能。

3.2 ADY对西杂牛营养物质表观消化率的影响

营养物质表观消化率的高低直接影响着动物的生长性能。本研究发现,饲粮中添加ADY显著提高了DM、NDF和ADF表观消化率,且具有提高CP表观消化率的趋势,对提高动物生长性能具有重要意义。Paryad等[17]在绵羊饲粮中添加酵母也得到了类似结果。反刍动物主要依赖瘤胃微生物消化利用营养物质,瘤胃微生物数量庞大、种类多样,但主要以厌氧微生物为主,特别是纤维降解菌对氧气极为敏感。ADY是一种益生菌制剂,当ADY进入反刍动物瘤胃后可以快速消耗瘤胃中的氧气,维持瘤胃的厌氧环境,因此饲粮中添加ADY可以为瘤胃微生物提供一个更适宜的生长环境。此外,酵母菌还可以通过其他未知生长因子促进微生物的生长[18]。已有多项研究证实,ADY可以有效促进瘤胃纤维降解菌群(白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌和溶纤维丁酸弧菌)的生长[8, 19]及纤维分解酶的活性[13],进而提升营养物质表观消化率。

3.3 ADY对西杂牛瘤胃发酵参数的影响

维持适宜的瘤胃内环境对反刍动物发挥正常生理机能具有重要作用。瘤胃液pH是衡量瘤胃发酵状况的重要指标,本试验发现,2组试验牛瘤胃液pH无显著差异,且均处于正常范围内,这与牛建康等[3]研究结果一致。瘤胃NH3-N由瘤胃内源和外源含氮物质发酵产生,可被瘤胃微生物利用合成MCP,瘤胃NH3-N含量可综合反映瘤胃氮代谢情况。本试验结果显示,饲粮中添加ADY显著降低了瘤胃NH3-N含量,显著提高了瘤胃MCP含量,这与Erasmus等[20]研究结果相同。其原因可能是饲粮中添加ADY改善了瘤胃微生物的活性,促进了微生物利用NH3-N合成MCP。由此可见,饲粮中添加ADY可以有效提高瘤胃氮的利用率。

饲粮中的碳水化合物主要在瘤胃被降解生成乙酸、丙酸和丁酸等VFA,乙酸是脂肪酸合成的前体物质,丙酸可经糖异生作用生成GLU,研究证实乙酸/丙酸可以有效影响能量利用效率,丙酸型发酵可以为机体提供更多的能量[21]。本研究结果显示,饲粮中添加ADY显著提高了瘤胃丙酸含量,显著降低乙酸/丙酸,与班志彬等[22]研究结果一致。上述结果表明,饲粮中添加ADY可以有效促进瘤胃向丙酸型发酵转变,使得动物可以从饲粮中获取更多的能量。其原因可能与ADY可以促进瘤胃中乳酸利用菌的生长和代谢,进而促进了乳酸向丙酸的转换有关[23]

3.4 ADY对西杂牛血清生化和抗氧化指标的影响

血清生化指标可以综合反映机体的健康及营养物质代谢情况。血清GLU是动物机体重要的能量来源,动物机体代谢、生长发育等生命活动都需要依靠血清GLU分解供能。在反刍动物中,血清GLU主要通过糖异生产生[24]。本研究发现,试验组血清GLU含量相比于对照组有升高的趋势,这表明西杂牛采食添加ADY的饲粮后糖代谢有所增强。瘤胃丙酸是糖异生的主要前体物质,本试验证实,饲粮中添加ADY提高了瘤胃丙酸含量,这可能是血清GLU含量升高的主要原因。此外,本研究结果显示2组间血清TP、ALB和GLB含量无显著差异,但试验组血清UN含量显著降低。血清TP和UN是机体蛋白质代谢的主要产物,可以综合反映蛋白质代谢及免疫状况[25]。血清UN主要是由瘤胃NH3-N通过瘤胃壁吸收进血液后转运到肝脏合成,可随尿液排出体外,血清UN含量过高不利于氮沉积。Geng等[26]研究证实,饲粮中添加ADY可以降低血清UN含量,这与本试验结果相似。本试验发现饲粮中添加ADY促进了微生物利用NH3-N合成MCP,这使得从瘤胃进入血液的NH3-N减少,因而导致血清UN含量降低[27]。上述结果表明,饲粮中添加ADY可以有效提高氮的利用效率。饲粮中添加ADY对血清TC、TG含量及ALT、AST活性无显著影响,此结果与前人研究结果[28-29]一致,血清TC和TG含量与脂质代谢密切相关,ALT和AST在肝脏代谢中发挥着重要作用,当肝功能受损时ALT和AST活性会显著升高。上述结果表明,饲粮中添加ADY不会对西杂牛机体脂质代谢及肝功能带来损伤。

动物机体抗氧化性能对自身健康具有十分重要的作用,当机体氧化还原状态失去平衡,将使细胞过度氧化,从而导致细胞代谢及功能障碍。MDA是生物膜中多不饱和脂肪酸在氧自由基的攻击下产生的终产物,血清MDA含量可以间接反映机体氧化损伤的程度;GSH-Px、SOD和CAT在动物体内发挥着清除氧自由基的作用,对发挥抗氧化能力具有重要作用;T-AOC可以综合反映机体抗氧化能力的强弱[30-31]。李宁等[32]在犊牛饲粮中添加2 g/d ADY,结果发现犊牛的抗氧化能力显著提高。本试验结果也发现,饲粮中添加ADY显著提高了西杂牛血清CAT活性,有利于机体清除过氧化物。这表明ADY对西杂牛机体抗氧化能力具有一定改善作用,但作用机理尚待进一步研究。

4 结论

架子牛阶段饲粮中添加0.1%的ADY可以有效提高西杂牛营养物质表观消化率,促使瘤胃发酵向丙酸型转变,同时可以提高机体的抗氧化酶活性,进而提升西杂牛的生长性能。

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