日糧粗蛋白水平對反芻動物瘤胃發酵和微生物區系影響的研究進展

（沈陽農業大學畜牧獸醫學院，遼寧沈陽110866）

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蛋白質是反芻動物的必需營養素，不同蛋白質水平日糧使瘤胃發酵參數發生改變。本文就不同蛋白水平日糧對瘤胃pH、NH3-N、VFA的濃度和瘤胃微生物區系組成的影響研究進展情況進行綜述，為進一步開展相關研究奠定基礎。

粗蛋白；反芻動物；瘤胃發酵；微生物區系

瘤胃是反芻動物重要的發酵室，日糧在瘤胃微生物的作用下，生成的發酵產物為宿主機體提供蛋白質和能量。瘤胃與瘤胃微生物之間形成了相互制約的共生關系。日糧不同水平的粗蛋白在瘤胃內降解的產物濃度不同，而且不同類型的瘤胃微生物對含氮物質的要求也不同。蛋白原料資源相對緊張，添加過量，可引起乳脂率降低和相關代謝病的發生；添加不足，影響日糧消化率和生產性能[1]。因此，日糧蛋白水平的調控對反芻動物機體健康起著至關重要的作用。

1 日糧粗蛋白水平對反芻動物瘤胃內環境的影響

1.1 對瘤胃pH的影響瘤胃pH是綜合反映反芻動物瘤胃發酵水平和內環境的重要指標，可以通過測量瘤胃pH值評定瘤胃發酵[2]。通常情況下瘤胃pH在5.5～7.0，過酸或過堿都不利于瘤胃發酵。瘤胃pH過高，促進瘤胃內粗蛋白的消化；瘤胃pH過低，微生物活性降低，保護性氨基酸容易分解，起不到過瘤胃的作用，對動物機體生理狀況影響很大。瘤胃pH＜6.6不利于纖維消化，當pH＜5.0時，抑制瘤胃內淀粉分解菌的活動，瘤胃表現為酸中毒，嚴重影響動物采食和瘤胃健康，甚至造成死亡[3]。

馬露等[4]研究飼喂不同蛋白水平日糧（7.5%、9.0%、10.5%）的荷斯坦奶牛的結果顯示，9.0%蛋白組的瘤胃pH極顯著低于10.5%蛋白組和7.5%蛋白組（P＜0.01），而10.5蛋白組與7.5%蛋白組間差異不顯著（P＞0.05）。徐俊等[5]以3頭裝有瘤胃瘺管的干奶牛作為瘤胃液供體，用體外培養法研究不同蛋白水平日糧（14%、16%、18%），結果表明，隨蛋白水平的升高，瘤胃液pH呈現升高的趨勢，這與王春梅等[6]對3頭裝有瘺管的湖羊飼喂不同蛋白水平日糧（8.4%、11.2%、14.0%、16.8%）的研究結果一致，16.8%組顯著高于8.4%組（P＜0.05），日糧蛋白水平升高將導致發酵液氨態氮（NH3-N）濃度逐步升高，這可能是pH值升高的主要原因。然而，陳勝昌等[7]選擇6頭泰國肉牛為試驗動物，飼喂不同蛋白水平日糧（4.3%、7.3%、10.3%），結果表明，隨蛋白水平的升高，瘤胃液pH降低，但日糧蛋白水平對瘤胃液pH影響不顯著（P＞0.05）。與Chen等[8]的研究結果一致。飼喂不同蛋白水平日糧時，瘤胃pH受蛋白水平影響不一致，這可能與體外發酵缺乏瘤胃壁對揮發性脂肪酸（VFA）的吸收、日糧原料之間的差異以及日糧蛋白水平梯度的大小有關。

1.2 對瘤胃NH3-N 濃度的影響瘤胃液NH3-N主要來源于瘤胃食糜中的蛋白氮和非蛋白氮的降解，同時也是合成微生物蛋白（MCP）的主要原料。飼料蛋白質的降解、微生物對NH3-N的利用以及瘤胃壁的吸收能力直接影響NH3-N的濃度。一般情況下，含氮物質供應不足，將阻礙微生物的生成，降低動物的生產性能；而供應過量，將在瘤胃內降解，引起動物氨中毒，同時造成資源浪費。

NH3-N濃度與蛋白質的攝入量呈正相關。Chanthakhoun等[9]借助瘤胃造瘺技術，研究沼澤水牛飼喂日糧粗蛋白水平在92、124、118、219 g/kg時對瘤胃NH3-N濃度的影響，結果表明，除了粗蛋白水平在92 g/kg時，隨著粗蛋白水平升高，NH3-N濃度顯著上升（P＜0.05）。上述研究結果與王春梅等[6]和Dung等[10]以裝有瘤胃瘺管的干奶牛作為瘤胃液供體采用體外發酵法研究粗蛋白水平在10%、13%、16%、19%梯度下的研究結果一致。以上研究顯示，日糧粗蛋白水平高時產氨量也比較高。通過調節日糧蛋白水平，可獲得最佳的NH3-N需要量。

1.3 對瘤胃VFA生成的影響瘤胃VFA的成分、產量和比例是評價瘤胃發酵能力和方式的重要指標，其濃度和成分比例主要受日糧組成的影響。瘤胃微生物發酵產生的VFA是維持反芻動物生命和生產的能量來源，是碳水化合物在瘤胃內發酵的終產物。VFA包括乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸，其中乙酸、丙酸和丁酸對反芻動物影響最為重要。

Dung等[10]將干奶牛為試驗動物通過瘤胃造瘺技術對粗蛋白水平在10%、13%、16%、19%的日糧進行體外發酵，發現粗蛋白水平對總揮發性脂肪酸和揮發性脂肪酸摩爾比（乙酸、丙酸和丁酸）沒有顯著影響，這與Chen等[8]和Norrapoke等[11]體外發酵試驗研究結果一致。Chanthakhoun等[9]對水牛分別飼喂四種粗蛋白水平（92、124、181、219 g/ kg）日糧，結果表明，日糧粗蛋白水平在181 g/kg和219 g/kg時，丙酸含量顯著增加（P＜0.05）；粗蛋白水平對總揮發性脂肪酸，乙酸、丁酸、乙酸和丙酸的比率沒有影響。以上研究發現，在不同日糧粗蛋白水平調控下，瘤胃VFA的整體變化不顯著。

2 日糧粗蛋白水平對瘤胃微生物區系的影響

日糧蛋白含量（主要是瘤胃可溶蛋白質的含量）是影響瘤胃微生物數量及活力的最重要因素。Li等[12]發現，瘤胃微生物的數量和比例受日糧組成特性、季節、年齡、宿主健康和環境條件等因素的影響。反芻動物的瘤胃內存在著非常復雜的微生物區系，瘤胃微生物可以將日糧營養成分轉化為能被動物機體吸收利用的MCP或者發酵終產物。瘤胃內有三類微生物參與飼料降解，即細菌、原蟲和真菌，它們均能降解日糧蛋白質。Welkie等[13]發現細菌是目前研究最多的一類，對宿主機體健康和生產性能起主導作用。

不同日糧組成由不同的瘤胃微生物組合對其進行消化，當日糧組成成分改變時，瘤胃微生物也會隨之改變。Chanthakhoun等[9]對瘤胃微生物種群的直接計數技術的應用顯示，蛋白水平從124 g/kg升高至219 g/kg，細菌總數顯著增加（P＜0.05），真菌和原蟲數量沒有顯著改變；另外，通過旋管培養法確定瘤胃微生物活菌群的總數，結果顯示，不同的粗蛋白水平下蛋白降解菌，淀粉分解菌，纖維分解菌差異不顯著（P＞0.05）。Xin等[14]以豆粕作為日糧蛋白源比尿素微生物氮有更高的利用效率，可能是由于肽和氨基酸態氮的有效性，豆粕能促進微生物增長。Vinh等[15]研究顯示，在精料中分別添加2%尿素+2%石灰、4%尿素時，瘤胃細菌總數、白色瘤胃球菌和產琥珀酸絲狀桿菌等纖維分解菌的數量增多，黃色瘤胃球菌和原蟲的數量顯著減少（P＜0.05）。而細菌總數、嗜淀粉瘤胃桿菌、蛋白水解菌組不受日糧處理影響。Calsamiglia等[16]研究發現以豆粕作為日糧蛋白質來源，可以促進蛋白質分解菌的生長，提高飼料蛋白質的降解率。Chanthakhoun等[17]研究瘤胃微生態和微生物的多樣性，通過實時定量PCR和PCR-DGGE現代分子技術研究水牛日糧中補充豆科植物，導致瘤胃微生物增多，尤其是纖維分解菌的黃色瘤胃球菌和白色瘤胃球菌數量增加。不同蛋源的日糧使瘤胃微生物區系有很大的差異，調節蛋白水平和來源，滿足微生物的最佳蛋白需要。

3 有待進一步研究的問題

日糧不同粗蛋白水平對瘤胃pH、NH3-N、VFA濃度和瘤胃微生物種類及數量的影響，改變反芻動物對營養物質的利用。綜上所述，通過對日糧中粗蛋白水平在7.5%～19.0%的梯度進行比較分析，發現16%粗蛋白水平最有利于瘤胃發酵。然而，還需要進一步與反芻動物的體內試驗進行對照。一方面可以對體外模擬試驗進行印證，另一方面將體外模擬試驗的結果應用在動物的實際生產中。由于動物不同生產階段達到最佳生產性能的蛋白需要量和蛋白源的數據尚不一致。結合瘤胃內環境、動物的生產性能和肉品質，針對動物的不同飼養階段添加不同蛋白水平，獲取最佳的蛋白需要量。因此，優化日糧蛋白質結構，尋求最佳的蛋白質水平，才能提高動物的生產性能，從而獲得最大的經濟效益。

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（編輯：郭雪峰）

日糧粗蛋白水平對反芻動物瘤胃發酵和微生物區系影響的研究進展

韓璐璐，叢玉艷?

The research progress:Effects of dietary crude protein levels on ruminal fermentation and microflora in ruminant

Han Lulu,Cong Yuyan*

(College of Animal Husbandry and Veterinary,Shenyang Agricultural University,LiaoningShenyang110866)

Protein is an essential nutrient for ruminants,different levels of dietary protein can make rumen fermentation parameters change.This paper reviews the progress about the effect of different levels of dietary protein on rumen pH,NH3-N,VFA concentration and on rumen microbial flora composition,to lay the foundation for further research.

Crude protein;Ruminant;Ruminal fermentation;Ruminal microflora

S823.5文獻標識碼：A文章編號：1672-9692(2015)01-0049-04

2014-11-20

韓璐璐（1989-），女，碩士研究生在讀，研究方向為動物營養與飼料科學。

叢玉艷（1973-），博士，教授，碩士生導師，研究方向為動物營養與飼料科學。