2. 北京英惠尔生物技术有限公司, 北京 100083;
3. 甘肃农业大学动物科学技术学院, 兰州 730070
2. Beijing Enhalor Biotechnology Co., Ltd., Beijing 100083, China;
3. College of Animal Science and Technology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
我国的羊肉产量位居世界第一，约占世界总产量的30%。据国家统计局数据显示，羊肉产量从2011年的398万吨增加到2018年的475万吨[1]，增长幅度达19.35%。近几年养羊业蓬勃发展，部分地区已进入高度集约化的养殖模式。但由于我国相对缺乏优质牧草，生产中为追求高生产性能，常以高精料的营养策略饲喂肉羊，以满足其对能量和其他营养物质的需求。但是随着精料比例的增加，瘤胃中碳水化合物大量发酵产生的乳酸及挥发性脂肪酸(VFA)会导致瘤胃内pH下降和代谢紊乱，出现亚急性瘤胃酸中毒(SARA)以及营养性腹泻等多种代谢性疾病[2]，给生产带来经济损失。
酵母培养物(YC)作为一种微生态制剂，具有提高反刍动物生产性能、改善饲料消化率、调节瘤胃内环境和提高免疫功能等作用，具有安全、环保、无抗生素药物残留等优点，已被广泛应用于奶牛、肉牛等反刍动物生产中[3-5]。国外关于YC在奶牛高精料饲粮中的研究较为广泛, 如Dias等[6]研究认为，YC具有减少由高谷物饲粮诱导的SARA发生风险的作用，但主要在高精料饲粮或由低精料向高精料饲粮过渡期间作用更为显著。目前关于YC在羊高精料饲粮中的研究相对比较少，如寇慧娟等[7]研究了精粗比为5:5和3:7的两种饲粮中添加20 g·kg-1 YC，结果显示，只有精粗比为5:5的饲粮条件下添加YC才可提高粗蛋白质(CP)和中性洗涤纤维(NDF)的表观消化率。闫佰鹏等[8]开展了不同淀粉来源饲粮(精粗比为6.5:3.5)中添加1%YC的研究，表明添加YC对生产性能无显著影响，但均可提高NDF和酸性洗涤纤维(ADF)的表观消化率，对干物质(DM)、有机物(OM)的表观消化率和瘤胃发酵参数无显著影响。但上述研究均是以不同饲粮为因素研究添加YC对营养物质表观消化率的影响，并未进行YC适宜添加剂量的筛选。目前关于肉羊高精料饲粮条件下添加不同水平YC对营养物质消化和瘤胃发酵的影响尚未见报道。因此，本试验以育肥湖羊为研究对象，通过设置不同添加水平YC，从营养物质表观消化率和瘤胃发酵参数方面，研究YC的适宜添加量，为其在营养调控和肉羊饲粮中的应用提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 时间和地点试验于2018年6-7月在泰州西来原生态农业有限公司进行。
1.2 试验动物与试验设计采用单因素试验设计，选取4~5月龄、体重约50 kg的健康育肥湖羊公羊120只，按照平均体重一致的原则，随机分为4组，每组5个重复，每个重复6只羊。对照组饲喂不添加YC的基础饲粮(对照组)；试验组分为3组，依次为添加10(A组)、20(B组)、40 g·d-1(C组)的YC。预试期7 d，正试期30 d，每天记录采食量。饲养试验结束后，每组选取5只羊进行消化代谢试验，预试期7 d，正试期5 d。
消化代谢试验结束后，每组选取5只健康、体重相近的羊进行屠宰。屠宰后采集瘤胃液，测定pH，随后用4层纱布过滤，分别装入50 mL离心管中，置于－20 ℃冰箱中保存，用于测定瘤胃发酵参数。
1.3 添加剂来源与特性YC由北京英惠尔生物技术有限公司提供，产品成分含量：粗蛋白≥15%，粗灰分≤8%，甘露聚糖≥1%，水分≤10%。
1.4 基础饲粮根据肉羊日增重300 g的营养需要量[9-10]配制基础饲粮。基础饲粮自行配制，试验组饲粮在基础饲粮中分别添加10、20、40 g·d-1YC，充分与饲料原料混合均匀，制成TMR进行饲喂。预混料由北京精准动物营养研究中心提供。基础饲粮组成及营养水平见表 1。
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表 1 饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of basal diets (dry matter basis) |
试验羊舍为封闭式圈舍。所有羊开始试验前打好耳号、驱虫并按正常免疫程序做好免疫。试验前用消毒液对羊舍的地面、羊栏、食槽等喷洒消毒。每个重复单独圈舍饲养，每天在7:00和16:00各饲喂1次。全期自由采食、饮水。正试期开始后，每天收集1次剩料，计算羊只在此阶段的平均采食量。按照自由采食的要求，根据剩料不超过饲喂量的10%的原则，调整第2天的饲喂量。
1.6 消化代谢试验采用全收粪尿法进行消化代谢试验。于消化代谢笼中适应7 d。正试期开始后，每天早晨饲喂前，准确记录每只试验羊饲喂量并采集饲粮样本，将同组5 d采集的饲粮样本混合均匀，作为整个正试期的饲粮样本，备测；将同组5 d收集到的剩料混合均匀作为剩料样本，备测。采用全收粪尿法收集粪、尿，每天称取并记录每只羊排粪量，充分混匀后按排粪量的10%取样，将每只羊5 d的粪样混匀后-20 ℃冷冻保存，试验结束后，将粪样于65 ℃烘干48 h，自然条件下回潮48 h后称重，计算初水分，然后粉碎，经40目网筛过滤后，测定营养成分含量；用盛有100 mL 10% H2SO4的塑料桶收集尿液，以防止贮存过程中有尿酸沉淀，记录排尿量，之后稀释至5 L，将稀释尿液充分混合，用4层纱布过滤后每天取样30 mL，将每只羊5 d的尿样混合后－20 ℃冷冻保存，以备测定尿能和尿氮。
1.7 测定指标及方法 1.7.1 营养物质表观消化率饲料和粪中DM、OM、CP、NDF、ADF、钙和磷的含量依据AOAC(2000)[11]的方法进行测定，其中，总能(GE)使用PARR-6400全自动氧弹量热仪测定，CP含量使用KDY-9830全自动凯氏定氮仪测定。
饲粮营养物质表观消化率计算公式:饲粮中某种养分的表观消化率(%)=100×(饲粮采食量×饲粮中该养分的含量-排粪量×粪中该养分含量)/(饲粮采食量×饲粮中该养分的含量)。
1.7.2 能量代谢指标粪能(FE)以及尿能(UE)测定参考AOAC(2000)[11]的方法，采用Parr-6400全自动氧弹式热量测定仪。对于UE的测定，取5张定量滤纸分别测定能值，计算出滤纸的平均能值，将10 mL尿液分多次滴在滤纸上，65℃烘干后测定能值，得到滴加尿液的滤纸能值，减去滤纸能值即得出UE的含量。饲粮消化能(DE)、UE、代谢能(ME)、GE表观消化率、GE代谢率和DE代谢率计算公式:DE(MJ·d-1)=摄入GE－FE; UE(MJ·d-1)=排尿量×(滴加尿液的滤纸能值－滤纸能值); ME(MJ·d-1)=摄入GE－FE－UE－甲烷能; GE表观消化率(%)=DE/摄入GE×100; GE代谢率(%)=ME/摄入GE×100; DE代谢率(%)=ME/DE×100。
式中，甲烷能依据前人研究得出的育肥期杜寒杂交肉羊甲烷能占GE的比例为8%[12]进行估算。
1.7.3 氮代谢指标测定摄入氮、粪氮、尿氮，计算出总排出氮、表观可消化氮、沉积氮、氮表观消化率、氮利用率以及氮的生物学价值，计算公式:总排出氮(g·d-1)=粪氮+尿氮; 表观可消化氮(g·d-1)=摄入氮－粪氮; 沉积氮(g·d-1)=摄入氮－(粪氮+尿氮); 氮表观消化率(%)=100×表观可消化氮/摄入氮; 氮利用率(%)=100×沉积氮/摄入氮; 氮的生物学价值(%)=100×[食入氮－(粪氮+尿氮)]/(食入氮－粪氮)。
1.7.4 瘤胃pH、VFA和NH3-N的检测使用便携式pH计(testo-206-pH2)测定pH；用苯酚-次氯酸钠比色法[13]测定氨态氮(NH3-N)浓度；采用气相色谱法[8]测定VFA浓度。
1.8 数据处理分析采用SAS 9.1统计软件的one-way ANOVA过程进行单因素方差分析，差异显著则用Duncan氏法进行多重比较检验。P＜0.05作为差异显著的判断标准，0.05≤P < 0.1为有显著性趋势的判断标准。
2 结果 2.1 饲粮中添加不同水平YC对育肥湖羊营养物质表观消化率的影响由表 2可知，与对照组相比，A和B组有提高干物质采食量(DMI)的趋势(P=0.064)，A、B、C组育肥羊DM和OM的表观消化率均显著高于对照组(P＜0.05)，但各添加剂量组之间差异不显著(P＞0.05)。A和B组的CP表观消化率显著高于对照组(P＜0.05)，C组CP的表观消化率与对照组相比差异不显著(P＞0.05)。A组的NDF和ADF的表观消化率显著高于对照组(P＜0.05)，其他各组间差异不显著(P＞0.05)。
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表 2 饲粮中添加不同水平YC对育肥湖羊营养物质表观消化率的影响 Table 2 Effects of different YC levels in diet on the nutrient apparent digestibility of fattening Hu sheep |
由表 3可知，各组间育肥湖羊的总能摄入量、粪能和尿能的排出量差异均不显著(P＞0.05)。A、B、C组消化能的摄入量显著高于对照组(P＜0.05)，代谢能的摄入量也表现出同样的规律，总能的表观消化率有高于对照组的趋势(P=0.051)，但各添加剂量组之间差异均不显著(P＞0.05)。总能代谢率方面，试验A和B组显著高于对照组(P＜0.05)，C组与对照组相比差异不显著(P＞0.05)，但试验A、B、C组之间差异不显著(P＞0.05)。消化能代谢率在各组之间差异不显著(P＞0.05)。
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表 3 饲粮中添加不同水平YC对育肥湖羊能量代谢的影响 Table 3 Effects of different YC levels in diet on the energy metabolism of fattening Hu sheep |
由表 4可知，各组间的摄入氮及总排出氮差异均不显著(P＞0.05)。A、B、C组的表观可消化氮显著高于对照组(P＜0.05)，但各添加剂量组之间差异不显著(P＞0.05)。A和B组的氮表观消化率显著高于对照组(P＜0.05)，C组与对照组之间差异不显著(P＞0.05)。各组间沉积氮、氮利用率和氮的生物学价值差异均不显著(P＞0.05)。
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表 4 饲粮中添加不同水平YC对育肥湖羊氮代谢的影响 Table 4 Effects of different YC levels in diet on the nitrogen metabolism of fattening Hu sheep |
由表 5可知，各组间育肥羊的瘤胃pH在5.92~6.09之间，各组之间差异不显著(P＞0.05)；瘤胃液NH3-N浓度方面，A组显著高于对照组和B组(P＜0.05)，C组显著高于对照组(P＜0.05)，B和C组之间差异不显著(P＞0.05)；瘤胃液TVFA、各VFA含量及乙酸/丙酸等指标，各组之间差异均不显著(P＞0.05)。
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表 5 饲粮中添加不同水平酵母培养物对育肥湖羊瘤胃发酵参数的影响 Table 5 Effects of different YC levels in diet on the rumen fermentation parameters of fattening Hu sheep |
高精料饲粮育肥可以提高肉羊的干物质采食量和生长性能[14]，但同时也带来消化代谢性疾病发生的风险。YC作为一种安全环保的饲料添加剂，在反刍动物中应用广泛，对提高肉羊营养物质表观消化率方面具有一定的作用。Malekkhahi等[15]研究表明，在育肥羊高精料饲粮中添加4 g·d-1的YC，可以显著提高CP和NDF的表观消化率；闫佰鹏等[8]在育肥湖羊不同淀粉来源饲粮中添加1% YC显著提高了NDF和ADF的表观消化率，对DM、OM的表观消化率无明显影响。本试验中，试验A组显著提高了DM、OM、CP、NDF和ADF的表观消化率，说明YC在提高NDF表观消化率方面具有明显的作用。这可能是因为YC中含有的活性成分促进了纤维分解菌的生长，从而提升了纤维物质的利用率[16]。也可能是因为在高精料条件下，添加YC可维持瘤胃发酵的稳定性，为营养物质的消化提供了有利条件。研究表明，YC可以为乳酸发酵菌提供必不可少的氨基酸、肽、维生素和有机酸等营养物质，刺激了瘤胃内乳酸利用菌的生长从而将过多的乳酸转变为短链脂肪酸，减少乳酸在瘤胃内蓄积[17]。然而，在本试验中并没有观察到瘤胃VFA浓度的显著变化，这有可能与补充YC影响瘤胃上皮对短链脂肪酸的吸收有关。在奶牛上的研究表明，在进行高精料诱导时，添加YC影响了瘤胃内SCFA受体和转运蛋白的mRNA表达，瘤胃上皮SL-C16A3基因表达上调，促进了瘤胃中短链脂肪酸、乳酸的跨上皮转运，从而使瘤胃内环境处于稳定的状态[18]。
本研究中，与对照组相比，添加YC的A、B、C组均显著提高了育肥羊DM和OM的表观消化率，并且A组NDF和ADF的表观消化率也显著高于对照组，这说明在改善营养物质表观消化率方面，添加10 g·d-1 YC的A组效果相对更好，较高的添加剂量没有提供额外的益处。这与Haddad和Goussous[19]在羔羊高精料饲粮中添加3或6 g·d-1YC时得出低剂量的效果较好相一致。关于YC在肉牛上的研究报道与本试验结果也类似。如Deters等[20]研究了在高精料饲粮中添加14或28 g·d-1的YC，显示添加14 g·d-1组提高了肉牛饲粮CP的表观消化率，添加更高剂量(28 g·d-1)时对营养物质表观消化率没有改善作用，该作者认为低剂量YC降低了机体的炎症反应和注射疫苗带来的应激，使机体处于更健康的状态，从而提高了营养物质表观消化率，本试验未进行炎症和应激等相关指标的测定。有学者通过体外细胞培养试验发现，当YC添加量过高，其中的活性成分可能会刺激白细胞的吞噬作用，增加活性氧、炎症介质和细胞因子的产生，可能导致机体促炎症状态的发生[21]。魏占虎等[22]在羔羊上的研究表明，日粮中添加37.5~75 mg·kg-1的酵母β-葡聚糖较为适宜；周怿[23]在犊牛上的研究表明，添加75 mg·kg-1酵母β-葡聚糖较为合适，随着添加剂量的增加，生产性能反而会下降。通过估算，本试验中A、B、C组酵母β-葡聚糖在饲粮中的含量分别约是55.6、111.1和222.2 mg·kg-1，B组和C组中酵母β-葡聚糖的含量均高于前人研究的适宜添加量，这可能是本试验B和C组效果不明显的原因之一。由于YC生产工艺不同，产品质量差异较大，还需要针对某种特定的产品和日粮条件进行系统的研究。
3.2 饲粮中添加不同水平YC对育肥湖羊能量代谢的影响能量是动物体生命及生产活动的动力，来源于饲料中的碳水化合物、脂肪和蛋白质。在本试验中，各组试验羊总能摄入量一致，但A、B、C组DE和ME的摄入量均显著高于对照组，总能的表观消化率和代谢率均有一定程度的提高，这表明添加YC能够提高肉羊能量的利用效率。这可能是因为添加YC提高了各营养物质的表观消化率，进而提高了能量的消化和利用；也可能是因为YC降低了甲烷能的产生。Mwenya等[24]研究表明，在育肥羊饲粮中添加4 g·d-1YC，在一定程度上降低了乙酸含量，提高了丙酸的含量，因而降低了甲烷的生成量，这也可能是能量利用率提高的一个原因。但在本试验中并未观察到瘤胃VFA组成比例的变化，其具体原因尚需进一步研究。
3.3 饲粮中添加不同水平YC对育肥湖羊氮代谢的影响动物机体摄入的氮一部分主要用于合成机体蛋白质，另一部分随着代谢产物排出体外，构成氮的平衡代谢和蛋白质的动态平衡体系。本试验中，A、B、C组均显著提高了氮表观消化率和表观可消化氮的摄入量，试验A组还具有提高氮沉积的趋势，而氮沉积是反映动物机体对饲粮蛋白质利用程度的直接指标[25]。有研究表明，在饲粮中补充YC可以增加瘤胃微生物蛋白的产量，使小肠中可利用氨基酸增加，促进蛋白质的沉积[26]。其原因可能是因为添加YC减少了微生物氮在瘤胃中的循环，加速了营养物质向后肠段排空的速度，增加了总氮在十二指肠的流通量，进而提高了含氮类物质的吸收和利用，减少了营养物质从粪尿中的排出[27]，促进了氮的吸收和沉积。尽管YC在实际生产中应用广泛，但由于其成分复杂，YC对反刍动物的营养调控机制尚不清晰，仍需要进一步深入探究。
3.4 饲粮中添加不同水平YC对育肥湖羊瘤胃发酵参数的影响稳定的瘤胃内环境是反刍动物获得最佳生产性能的必要前提。瘤胃pH是一项反映瘤胃发酵状况的综合指标，正常变化范围在5.5~7.5之间。本试验结果显示，瘤胃pH在5.92~6.09之间，处于正常范围内，添加YC对其无明显影响，这与Geng等[28]的研究结果相似。目前就添加YC是否能够对瘤胃pH造成影响的研究结果并不一致，YC对瘤胃pH的影响可能受饲粮组成、营养水平等因素影响。朴光赫[29]研究表明，在绵羊精粗比为3:7的饲粮中添加1.5% YC对瘤胃pH均无显著影响；Li等[30]研究表明，YC可以稳定奶牛高精料诱导时瘤胃pH的稳定；Dias等[6]研究也表明，在泌乳奶牛高淀粉饲粮中添加15 g·d-1YC，对稳定瘤胃pH有显著效果，但YC对稳定瘤胃pH的作用是有限的，当精料饲喂量过高时则无法提高瘤胃pH。瘤胃NH3-N浓度的高低反映了饲粮中蛋白质在瘤胃中降解的程度和被微生物利用的效率，其浓度的增加表明瘤胃微生物对蛋白质利用加强。本试验中，A组和C组显著提高了瘤胃NH3-N的浓度，分别提高了49.65%、20.55%。YC提高了微生物对发酵底物含氮物质的降解效率。黄庆生和王加启[31]、耿春银等[32]和周雪飞[27]研究均表明，在饲粮中添加YC可以显著提高瘤胃液中NH3-N浓度，与本试验结果一致。VFA是碳水化合物在瘤胃内经瘤胃微生物降解后的产物，是反刍动物重要的能量来源。在本试验中，添加YC对各组育肥羊瘤胃液中TVFA及乙酸、丙酸、丁酸占TVFA的比例均无显著影响，前人在奶牛[6]、肉羊[15]及肉牛[30, 33]中的研究也得出类似的结果。从以上研究结果可以看出，添加YC提高了营养物质表观消化率，但瘤胃发酵参数并未发生显著变化。这可能是由于瘤胃VFA的产生和吸收之间存在动态平衡，并且与采集瘤胃液的时间等关系较大，尽管YC对瘤胃发酵没有产生显著影响，但有可能影响了后肠道的消化，进而提高了饲粮全消化道的营养物质表观消化率[33]。YC对瘤胃VFA的影响还可能与饲粮组成、饲喂方式、动物种类和生理状态等有关，有研究表明，反刍动物发生热应激时，会导致瘤胃TVFA浓度以及各挥发性脂肪酸的比例发生改变[34-36]。本试验是在南方7~8月份开展，正值高温湿热的季节，当时户外温度为37~38℃左右，羊圈内温度达到39~40℃，试验羊处于热应激之中，采食量降低，这可能是本试验VFA的浓度和比例与前人报道不一致的原因。
4 结论在本试验条件下，饲粮中添加10 g·d-1YC提高了育肥湖羊的营养物质表观消化率，改善了能量和氮的利用率，但在改善瘤胃内环境方面无明显作用；饲喂更高剂量的YC没有表现出额外的作用效果。
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