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微生态制剂对围产期牦牛瘤胃微生物及发酵功能的影响


现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2020/6/14 14:05:43 关注:194 评论: 我要投稿

  摘?要:试验旨在研究微生态制剂对围产期牦牛血液生化、瘤胃微生物区系和瘤胃发酵功能的影响。将20头牦牛,按照年龄、体重、胎次及生理状态相近的配对原则,分为对照组和处理组(微生态制剂),饲喂期42d,在不同日龄收集血清和瘤胃液。结果表明,与对照组相比,微生态制剂可以降低血液中β-羟丁酸(BHBA)浓度和瘤胃液中乳酸浓度,增加瘤胃液中丙酸浓度;显著增加瘤胃液中反刍月形单胞菌和栖瘤胃普雷沃氏菌数量,降低黄色瘤胃球菌数量。研究表明,微生态制剂通过影响围产期牦牛瘤胃微生物,可以改善牦牛瘤胃发酵功能和产后代谢紊乱。
  瘤胃是一个复杂的生态系统,反刍动物采食的营养物质通过发酵过程被消化,发酵过程由各种微生物如细菌、原生动物和真菌执行。为了提高反刍动物生产效率,微生态制剂等饲料添加剂常用来改善反刍动物的发酵功能。此外,微生态制作为饲料添加剂在动物饲喂中主要作用是改善动物生产性能,并在单胃动物和水生动物中取得了良好的效果。微生态制剂可调节瘤胃微生态环境,促进幼龄反刍动物瘤胃功能的完善,提高瘤胃pH值和挥发性脂肪酸浓度,但在反刍动物中研究相对较少,特别是牦牛。因此,本试验通过在日粮中添加微生态制剂,研究微生态制剂对围产期牦牛血清生化、瘤胃发酵功能、瘤胃微生物区系的影响,为微生态制剂在牦牛生产中的应用提供参考依据。
  1材料与方法
  1.1 试验材料
  微生态制剂由本实验室前期制备,制备方法为真空干燥法,主要成分为酿酒酵母、产朊假丝酵母、伯顿毕赤酵母、反刍月形单胞菌和埃氏巨型球菌,含活菌总数大于2×109CFU/g。
  1.2 试验动物及日粮
  在拉萨市林周县选择体重、体况相似、健康、处于妊娠中期的牦牛20头,按照年龄、体重、胎次及生理状态相近的配对原则将其分为对照组与复合微生态制剂饲喂组(以下简称饲喂组),每组10头,基础口粮相同,对照组不饲喂,饲喂组牦牛每头每天饲喂5g复合微生态制剂,饲喂期42d。微生态制剂饲喂方式为精饲料中混合饲喂。试验日粮包括精料和粗料,单头饲喂,每日2次,自由饮水。精料成分根据NRC(2000)肉牛营养需要和中国肉牛饲养标准(2013)设计,补充精料组成及营养水平见表1。

  1.3 瘤胃液和血液的采集与处理
  围产期牦牛分别在分娩-21、-14、-7、1、7、14和21d,于晨饲后4和8h从牛瘤胃腹囊下部抽取瘤胃液,每次采集约50mL,将所采集的瘤胃液混合。采集的瘤胃液用四层纱布过滤,取30mL滤液于液氮中冻存,用于检测细菌数量及种类。剩余的滤液经3500r/min离心10min,取上清液于-20℃冻存,用于检测pH值、氨态氮、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸。从牦牛静脉采集5mL血液于肝素钠管中,3500r/min离心5min,取血清,放置于-80℃冻存,用于检测各种生化指标。
  1.4 血清生化指标的测定
  测定的血清生化指标包括:血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、葡萄糖(GLU)、碱性磷酸酶(ALP)、尿素氮(BUN)、甘油三脂(TG)、总胆固醇(CHO)、尿素氮(BUN)、肌酐酸(CRE)、谷草转氨酶和谷丙转氨酶采用全自动生化分析仪(日立7170s全自动生化分析仪)进行测定。球蛋白(GLO)测定采用试剂盒(南京建成生物有限公司)利用免疫比浊法进行测定,β-羟丁酸测定采用试剂盒(南京建成生物有限公司)利用免疫比浊法进行测定。
  1.5 瘤胃液指标的测定
  瘤胃液pH值采用pH计测定,瘤胃液中氨态氮采用比色法测定,乙酸、丙酸、丁酸、乳酸根据标准法使用water-baseline 810液相色谱仪进行测定。
  1.6 瘤胃微生物水平的测定
  细菌总DNA的提取采用天根生化科技(北京)有限公司细菌DNA提取试剂盒,操作方法按照说明书进行,采用NanoDrop one(Thermo Fisher Scientific)测定DNA浓度。以细菌总DNA为模板,采用荧光定量PCR检测瘤胃乳酸杆菌、牛链球菌、反刍月形单胞菌、埃氏巨型球菌、产琥珀酸丝状杆菌、白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、嗜淀粉瘤胃细菌、溶纤维丁酸弧菌、布氏普雷沃氏菌、普雷沃氏短杆菌、栖瘤胃普雷沃氏菌、厌氧弧杆菌的水平。引物序列参考NCBI中各菌种序列设计,引物序列如表2所示,细菌数量的相对表达水平以真细菌校正后进行分析,分析方法参考Berglund等的方法。

  1.7 数据统计与分析
  数据采用EXCEL 2016初步统计后,使用SPSS 19.0进行显著性检测分析,结果以“平均值±标准误”表示,P<0.05表示差异显著。
  2结果与分析
  2.1 微生态制剂对牦牛血液生化指标的影响(见表3~表5)由表3可知,在围产期不同时点,总蛋白和球蛋白水平在产后显著增加(P<0.05),但是微生态制剂饲喂没有影响,两者无交互作用。在对照组和微生态制剂组中,与围产期-21d相比,不同时间点白蛋白、碱性磷酸酶、尿素氮、肌酐酸、谷草转氨酶、谷丙转氨酶浓度差异不显著(P>0.05)。
  由表4、表5可知,对照组和微生态制剂组中血清中葡萄糖在围产前期增加,产后下降至正常水平,甘油三酯浓度在围产期下降,胆固醇浓度则先下降后增加至正常水平。然而在微生态组中β-羟丁酸浓度则下降,且差异显著(P=0.039)。

 

 

  2.2 微生态制剂对瘤胃发酵功能的影响(见表6、表7)由表6、表7可知,对照组和微生态制剂组pH值和氨态氮水平均无显著差异(P>0.05);对照组和微生态制剂组乙酸水平均无显著差异(P>0.05),但微生态制剂可增加产后乙酸浓度(P=0.083);围产期内丙酸浓度无显著差异,但微生态制剂可以显著增加产后丙酸的浓度(P=0.034);围产期内丁酸浓度无显著变化,同时微生态制剂对丁酸浓度也无影响;在产后,瘤胃内乳酸浓度在对照组和微生态制剂组显著增加(P=0.013,P=0.048),与对照组相比,微生态制剂降低瘤胃液中乳酸浓度(50%)。

 

  2.3 微生态制剂对瘤胃微生物的影响(见表8)由表8可知,对照组中,乳酸杆菌数量在产后1d最高,随后下降,但差异不显著(P>0.05),微生态制剂组没有变化。对照组中,韦荣球菌科的反刍月形单胞菌和埃氏巨型球菌数量没有显著变化,但微生态制剂组的反刍月形单胞菌显著增加(P<0.05)。纤维杆菌门中,琥珀酸丝状杆菌的数量在对照组在产后1d最高,随后下降,但差异不显著,微生态制剂组中则在产后保持相同水平。瘤胃球菌科中,对照组白色瘤胃球菌数量呈先下降后增加,而微生态制剂组则在围产期内保持增加但差异不显著;对照组黄色瘤胃球菌数量无显著变化,微生态制剂组显著下降。围产期内对照组和微生态制剂组的嗜淀粉瘤胃菌数量显著增加,但微生态制剂没有影响。对照组的溶纤维丁酸弧菌数量呈先增加后下降,而在微生态制剂组则无变化。普雷沃氏菌科中,布氏普雷沃氏菌数量在对照组和微生态制剂组均下降,但差异不显著;普雷沃氏短杆菌数量在对照组中增加,但微生态制剂组呈先增加后下降。栖瘤胃普雷沃氏菌数量在对照组呈先增加后下降,而微生态制剂组则显著增加。厌氧弧杆菌数量在对照组和微生态制剂组显著增加,但两组间差异不显著。

 

  3讨 论
  血液中GLU浓度是动物机体能量代谢水平的重要体现,而GLU来源主要包括挥发性脂肪酸为前体物的合成和瘤胃内淀粉的分解吸收,在围产期前后GLU水平的变化体现了动物对GLU合成与利用能力的变化,本研究中微生态制剂对GLU浓度没有影响,与Hassan等的结果不相同,但与Norton的研究结果类似,可能由于添加剂与物种之间的差异。TP包括GLO和ALB,在围产期内呈现规律性变化,表明在产后由于泌乳的蛋白需要,体内蛋白合成代谢受到影响,而微生态制剂对围产期牦牛的蛋白代谢无影响,这与杨朋飞的结果不同,但与Stella等的研究结论一致。在泌乳过程中由乳腺合成乳脂肪是前体物之一是β-羟丁酸,而高浓度的β-羟丁酸会抑制乳腺细胞中脂肪的合成。本试验中,微生态制剂显著降低产后血液中β-羟丁酸的浓度,表明可能对糖脂代谢有一定的影响。而在围产期内TG和TC的水平同样呈规律性的变化,但微生态制剂并无显著影响,表明微生态制剂可能通过糖异生途径影响脂肪代谢过程。微生态制剂对血液中肌酐酸、谷草转氨酶、谷丙转氨酶浓度无显著影响,表明饲喂微生态制剂对围产期牦牛机体健康未产生不良影响。
  瘤胃内环境发酵机能是反映牛消化代谢状况的重要指标,由于在围产期内饲粮组分的变化,瘤胃内微生物种类和数量产生快速变化,同时在产后为了维持乳液的分泌,牛体内能量动员易引起围产期代谢紊乱。发酵产生的挥发性脂肪酸吸收后通过糖异生或直接氧化供能方式参与动物机体的供能,丙酸则是主要的生糖前质。瘤胃液中pH值会影响瘤胃内微生物菌群组成,保持稳定的瘤胃液pH值对瘤胃发酵功能至关重要,而pH值主要受饲粮结构引起的发酵模式的影响。本研究中,围产期内pH值、氨态氮、乙酸、丙酸、丁酸水平没有变化,但乳酸水平显著增加,这与奶牛中的变化相同。微生态制剂饲喂增加瘤胃液中乙酸和丙酸的水平,并降低乳酸水平,对pH值、氨态氮和丁酸浓度无影响,结果与酮病奶牛和亚急性、急性瘤胃酸中毒的奶牛添加微生态制剂结果相同。泌乳奶牛饲喂酿洒酵母也可以增加瘤胃液中丁酸的浓度。瘤胃液中乳酸浓度过高是由于相应产乳酸产生菌过量增殖产生的,而过多乳酸会引起瘤胃酸中毒导致机体代谢紊乱。围产期内牦牛瘤胃液中乳酸水平增加,微生态制剂可以显著减少乳酸水平并增加乙酸和丙酸的水平,说明微生态制剂可能通过增加乳酸的利用,增加丙酸等生糖前体的供给,改善围产期的代谢紊乱。
  瘤胃发酵产物的质量和数量取决于瘤胃微生物的种类和活性,瘤胃微生物生态系统非常多样化。反刍月形单胞菌和埃氏巨型球菌是瘤胃中主要的丙酸生成菌,也是发酵乳酸生成挥发性脂肪的优势菌,其中反刍月形单胞菌占瘤胃总细菌数量的51%。本研究中,微生态制剂可以显著增加反刍月形单胞菌数量,但对埃氏巨型球菌数量没有影响。Nisbet等研究表明,日粮中添加啤酒酵母可以增加瘤胃中反刍月形单胞菌数量,进而增加瘤胃中挥发性脂肪酸的浓度,尤其是丙酸的浓度。瘤胃中70%的乳酸是由埃氏巨型球菌发酵分解,并以丙酸为最终产物。产后奶牛灌服埃氏巨型球菌可以改变发酵方式,显著增加瘤胃中挥发性脂肪酸的浓度,尤其是丙酸的浓度,改善机体的代谢。但本研究中,微生态制剂对围产期瘤胃中埃氏巨型球菌没有影响。在体外试验中,白色瘤胃球菌生长过程中会分泌出一些抑制因子,对黄色瘤胃球菌的增殖起到排斥作用,但当环境内反刍月形单胞菌占优势时,黄色瘤胃球菌即会表现出更明显的生长优势。而本研究中黄色瘤胃球水平降低,可能是白色瘤胃球菌和反刍月形单胞菌共同作用的结果。栖瘤胃普雷沃氏菌是瘤胃中的优势菌群,它在瘤胃中是数量最多的蛋白质降解菌,表明微生态制剂可能对瘤胃内蛋白质的消化代谢产生影响。
  4结论
  围产期牦牛饲喂微生态制剂可以降低血液中β-羟丁酸浓度;降低瘤胃液中乳酸浓度,增加丙酸浓度;显著增加刍月形单胞菌种栖瘤胃普雷沃氏菌数量,降低黄色瘤胃球菌数量。
  来源:反刍动物营养
  作者:金红岩,杨晶晶,李鼎,封家旺,顾庆云
文章来源:生物饲料工程研究中心     文章编辑:一米优讯     
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