影响瘤胃微生物种群建立及其数量的因素
综述
影响瘤胃微生物种群建立及其数量的因素
刘丹丹1,迟文峰2,张永根1*
(1.东北农业大学动物科学技术学院,哈尔滨150030;2.黑龙江草原饲料中心实验站,哈尔滨
150008)
摘要:瘤胃微生物种群的建立与数量的多少对反刍动物的生活与生产有着重大意义。影响反刍动物瘤胃微
生物种群建立的因素有很多,包括日粮、添加剂等,它们各方面相互影响,关系错综复杂。文章针对反刍动物的饲料基础与日粮配合,对其中影响较大的几个方面做出了具体的分析与概括。
关键词:瘤胃;微生物种群;建立;因素中图分类号:S823;S852.6
文献标识码:A
文章编号:1001-0084(2007)09-0019-03
瘤胃微生物种群是定居在反刍动物瘤胃中,并能分解纤维素等复杂有机物、提供菌体蛋白、提高消化率的特定微生物群落。主要包括瘤胃细菌、真菌和纤毛虫等原生物,它们与宿主存在共生关系,反刍动物为瘤胃微生物提供纤维素等有机养料、无机养料和水分,并创造合适的温度和厌氧环境,而瘤胃微生物则可帮助反刍动物分解纤维素和合成大量菌体蛋白,最后进入皱胃被全部消化,成为反刍动物的营养物质。同时所有这些瘤胃微生物都具有厌氧性[1]。影响反刍动物瘤胃微生物种群建立的因素有很多,相互影响,错综复杂。文章就反刍动物的饲料基础与日粮配合中影响较大的几个方面做具体的分析与概括。
收稿日期:2006-12-01
作者简介:刘丹丹(1982-),女,黑龙江双鸭山人,硕士研究生,研究方向为反刍动物营养。
1饲料
1.1精料
反刍动物瘤胃内细菌种群的早期建立并不依赖于固体饲料,而是随着母乳(液体饲料)以及早期补饲瘤胃的逐渐发育等才逐渐形成菌体及微生物区系。到动物成年时,其瘤胃内逐步建立了一个相对稳定的微生物区系,但该区系仍可受日粮种类不同等因素的影响而发生变化。一般而言,采食高精料的瘤胃细菌浓度往往高于采食高粗饲料的细菌浓度,随着动物摄入的可利用能量的增加,瘤胃细菌浓度会逐渐升高,即精料可使瘤胃细菌浓度升高。
1.2蛋白质补充料
添加蛋白质补充料可对粗饲料消化率有所改
进,其机理可能与改善饲料氮能平衡、增加对瘤胃微生物的蛋白质供应(特别是瘤胃可降解氮的供应),使瘤胃NH3-N浓度更适宜瘤胃微生物的生长有关。尤其是蛋白质降解产物氨基酸、小分子多肽
[3]王长文,杨连玉,栾维民,等.接续产酸型活菌制剂对犊牛小肠
上皮细胞胞质中细胞器的影响[J].家畜生态,2002,23(1):
*通讯作者
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以达到预防疾病、调节免疫系统、净化环境的效果。但对益生素的作用要有公正客观的认识,只有正确使用并投入生产,才能充分发挥出益生素的作用。
[
[1]
11-13.
[4]朱曲波,秦泽荣,席振强,等.在奶牛日粮中添加微生态制剂降
参考文献]
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综述
成蛋白质,增加了微生物蛋白质产量。
和支链脂肪酸数量的增加,可刺激瘤胃内纤维分解菌的生长繁殖,提高纤维物质消化率。
2.2烟酸
烟酸是动物体内两个重要脱氢酶的辅酶NAD-和
1.3氨化饲料
据报道,以氨化秸秆、甜菜渣、干草或柠檬酸
NADP-的重要成分,因此烟酸在动物机体代谢过程
中起着至关重要的作用。每日给每头乳用牛添加8g烟酸,可促进瘤胃微生物的生长,提高了奶牛的生产性能。王菊花等[3]试验表明,在豆粕型日粮条件・下,随着日粮中烟酸量由0 ̄450mgkg-1的增加,培养液中原虫数逐渐增加,尤以添加450mg・kg-1差异极显著,之后随着烟酸添加量的增加,培养液中原虫数量减少。Sorenson等[4]研究认为:在日粮中添加烟酸可以提高瘤胃液中丙酸盐浓度,降低乙酸盐浓度,增加瘤胃微生物蛋白的合成。陈萍等[5]认为:对于高产奶牛,日粮中不仅需要补加烟酸,而且补加量也存在一个“度”值。但也有研究者持不同观点,认为烟酸对瘤胃内总挥发性脂肪酸(VFA)产量影响不大,补加烟酸对瘤胃微生物没有影响。这可能是由于不同地区及动物个体采食的烟酸量不同所致;也可能是由于动物的生理状态和环境因素所致。
浆为基础日粮的绵羊,其瘤胃对处理秸秆饲料的降解率明显高于饲喂未处理秸秆的绵羊,且甜菜渣还可以提高秸秆的采食量及其在绵羊体内的消化率。这是因为在氨化秸秆、甜菜渣、干草或柠檬酸浆等优质粗饲料中含有丰富的易降解纤维,可为瘤胃微生物的生长提供易发酵的能源,促进瘤胃微生物特别是纤维分解菌的生长繁殖,产生正的饲料组合效应[1]。
1.4小肽
美国康乃尔大学经过近10年的研究建立了康
乃尔净碳水化合物和蛋白质体系(CNCPS)。其核心是把瘤胃微生物分为两大类,一类是发酵非结构性(NSC);另一类是发酵结构性碳水化合物的微生物
碳水化合物的微生物(SC)。SC微生物只发酵细胞壁碳水化合物,仅能利用氨作为氮源,其生长不受肽的促进;NSC微生物发酵非结构性碳水化合物(淀粉、果胶、糖等),可以利用氨和氨基酸作为氮源,肽对这类微生物的生长有较强的促进作用。肽能否对微生物生长有促进作用,主要取决于碳水化合物的发酵速度。对发酵速度快的可溶性糖,肽能够促进微生物生长,对发酵速度慢的纤维素类物质,肽不能促进微生物的生长。这是目前已建立的瘤胃微生物肽营养体系的核心。肽营养的研究改变了瘤胃微生物氮营养代谢的原有框架,首次把氮源的形式与能量发酵速度相关联。康乃尔净碳水化合物和蛋白质体系的形成思路无论在理论上还是在生产应用上都具有重要的意义。
2.3矿物质元素
矿物质元素大多对原虫起抑制作用。试验证
明,瘤胃微生物能将硒结合进自身的蛋白质中。在体外培养的条件下,硒能促进瘤胃微生物的繁殖,硒还是某些瘤胃细菌必需的微量元素。Wilsdorf等报道,体外培养时添加硒可延长瘤胃纤毛虫寿命。鲁玉花等[6]试验结果表明,在人工瘤胃培养液中添加硒培养6d后,原虫蛋白含量试验组显著高于对照组,试验结果提示添加硒可直接促进微生物的生长繁殖,从而加强原虫蛋白质的合成。
2.4莫能霉素、盐霉素等抗生素
莫能霉素、盐霉素及拉沙里菌素同属聚醚类离
2添加剂
2.1胆碱
胆碱是磷脂的组成成分,是许多动物都必需的养分。把胆碱灌入十二指肠的试验结果表明,胆碱可刺激瘤胃微生物的原虫生长,提高原虫数量,从而提高微生物蛋白质产量。许朝芳[2]报道,添加胆碱,培养19d后,试验组与对照组之间的原虫数均值差异显著。胆碱在饲料中的添加量为0.667g・kg-1和1.0g・kg-1时原虫数最多,为4×103个・mL-1。胆碱对粗饲料的降解和利用并无显著影响,但添加胆碱可刺激瘤胃微生物的生长,进而促进瘤胃微生物合
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子载体抗生素,该类抗生素可调整瘤胃发酵,抑制瘤胃原虫生长。Goodrich总结了24个试验结果,发现经莫能霉素处理的放牧牛日增重提高13.5%。另有报道,黄牛放牧期无论喂给莫能霉素还是盐霉素,都使原虫数减少,两者作用相似,原虫水平减少至原来的(对照期)13.4% ̄29.1%;黄牛稻草期喂给莫能霉素后也使原虫数减少,且减少的幅度更大,原虫水平只为对照期的5.5%。熊易强研究发现,每日向舍饲育肥牛日粮中添加瘤胃素(莫能霉素)172mg,可使试验牛增重比对照组提高14.8%,单位增重的饲料消耗降低12.0%。
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综
2.5
酵母培养物(YeastCulture,YC)
日粮中添加YC能选择性刺激瘤胃特定微生物,改变微生物区系,使瘤胃内有益微生物浓度升高及活性增强,有利于粗纤维及其他营养物质的消化,以及破坏、降解能导致瘤胃失衡的代谢中间产物。YC主要是通过瘤胃内微生物菌群的变化对反刍动物生产性能起作用,YC的作用之一是培养一个健康并活力旺盛的纤维分解菌群。
述
食的能量水平。一般在冬季或干季时,放牧反刍动物瘤胃内原虫数量明显下降,在春季或雨季时,原虫数量又回升。
3.5环境
幼龄反刍动物瘤胃内的原虫种群的早期建立主
要依赖于与外部环境的接触,如唾液、粪便、空气等。通过固体饲料或其他方式很难令其瘤胃内建立起原虫种群。幼龄反刍动物主要通过与成年动物的直接接触获得原虫。出生后立即与其他反刍动物隔离的犊牛和羔羊体内无法建立原虫区系。当母畜舔幼畜时,母畜口腔内的原虫能直接传给幼畜。原虫区系完善的动物经常会在接触过的饲料或牧草上留下唾液,如果幼畜及时采食沾上唾液的饲料或牧草,则能间接地获得原虫。也有一些小原虫可通过气溶胶的形式间接传播给幼年动物。
3其他因素影响3.1pH值
瘤胃内pH值的适当升高,有利于瘤胃微生物的增殖,从而促进营养物质消化利用,尤其是瘤胃内氨氮的利用。营养物质在瘤胃内迅速发酵所产生的大量有机酸导致瘤胃pH值的下降,过低的pH值会抑制瘤胃微生物的生长,降低动物对营养物质特别是粗纤维的利用,严重时导致瘤胃功能失调。肖定汉研究发现,添加YC能促进乳酸利用菌的生长,维持瘤胃内环境的恒定。当瘤胃pH值降至
4结语
许多营养物质和饲养措施都会导致瘤胃微生物数量和种群的变化,进而引起瘤胃发酵模式的改变,导致饲料间发生组合效应。由于瘤胃微生物种群极其庞大和复杂,不同种属的微生物的营养代谢也千差万别,因此不能一概而论。深入研究不同瘤胃微生物种属对动物维生素营养的影响,并通过调控瘤胃微生态平衡,使动物从瘤胃微生物群获取更多的有益于自身生长所需要的营养,是我们研究和探讨的目的之一。
[
参
考
文
献
6.0以下时,瘤胃内纤维分解菌将不能存活,纤维
物质的消化也将严重受阻或完全终止。
3.2人工唾液
成年反刍动物瘤胃内的微生物主要是厌氧菌,
它们通过饲料或动物间接触进入瘤胃。在瘤胃发育过程中,易被降解的精饲料被微生物发酵最终形成酸和氨。粗饲料能增加动物唾液分泌量,提高瘤胃
pH值,降低氨含量[1-2]。因成年反刍动物瘤胃中的
大多数微生物喜中性环境,故唾液及粗饲料能增加纤维分解菌的数量,促进成年反刍动物微生物区系的建立。
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]
3.3中药
用30种中药粉剂和其中的15种煎剂,在普通
琼脂平板培养基上和无机盐纤维素琼脂平板培养基上,对瘤胃细菌的混合培养物和纤维分解菌的生长繁殖进行了观察。结果发现,15种中药煎剂中对瘤胃细菌混合培养物有抑菌作用的为升麻和大黄等;对瘤胃细菌混合培养物有刺激生长作用的为板蓝根、金银花等;对纤维分解菌有抑菌作用的为黄芩、黄连等;无抑菌作用的为连翘、金银花等。
[3]王菊花,卢德勋,冯宗慈,等.利用体外法研究豆粕型日粮添加
(3):烟酸对绵羊瘤胃发酵的影响[J].动物营养学报,2002,13
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陈萍,李胜利.烟酸对奶牛代谢和生产性能的影响[J].中国饲(9):23-25.料,2005
3.4季节
对于放牧动物来说,季节变化也可引起瘤胃内
原虫数量的变化。季节变化因素中主要是温度和湿度,二者均能影响植物生长,从而间接影响动物摄
[6]鲁玉花,王月影,聂芙蓉,等.硒对山羊瘤胃消化代谢影响的体
外研究[J].河南农业大学学报,1999,33(3):311-314.
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