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日粮中添加莫能菌素对奶牛瘤胃发酵参数的影响
发布日期:2018-01-31  来源:动物营养学报   浏览次数:123
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莫能菌素(monensin)商品名称为瘤胃素(rumensin),是一种从肉桂地链霉菌发酵产生的聚醚类抗生素,目前已有4O多个国家用作肉牛、肉羊的增重剂和猪的生长促进剂[1] ,它是欧盟唯一允许使用的促生长饲料添加剂,美国食品与药物管理局于2004年批准瘤胃素用于泌乳牛和干奶牛。(前人研究进展)莫能菌素最早是用来作为作为一种抗球虫剂使用,它对主要的六种鸡球虫都很有效。随后,莫能菌素对瘤胃的影响渐渐引起学者们的关注,莫能菌素先是作为一种饲料添加剂用于肉牛生产,近年来也开始应用于奶牛生产。研究表明,莫能菌素可提高奶牛瘤胃中丙酸/乙酸比例、减少氨气产量、减少甲烷排放量、降低氮的降解率,从而提高奶牛的饲料转化率[2-5]提高产奶量和奶品质[5-6];另外,莫能菌素还能减少酮病发生率[2]。(本研究切入点)而在奶牛饲养的不同阶段、不同年龄、不同饲料和饲养条件下使用不同水平的莫能菌素研究结果各异[7-8]。(拟解决的关键问题)本试验目的在于研究日粮中不同莫能菌素添加量对泌乳期奶牛瘤胃发酵的影响,探讨其适宜添加量,为生产实践提供指导。
1 材料与方法
1.1 试验动物与试验设计
选取泌乳30天左右、2-4胎次、产奶量相近且健康的荷斯坦奶牛12头,采用4×4拉丁方设计试验。
试验地点选择在河北省保定市满城宏达奶牛场,试验分为4阶段,每阶段预饲期7d,正试期21d。
1.2 日粮组成与饲养管理
对照组饲喂基础日粮,试验组分别在日粮基础上添加莫能菌素 300mg、400mg、500mg/头·d。莫能菌素购自厦门寿康医药有限公司,纯度为99%。基础日粮参照NRC(2001)奶牛营养需要[9],其组成及营养水平见表1。每天7:00和15:00按组分槽饲喂莫能菌素,先把莫能菌素与少量TMR日粮混合让牛全部吃完后,任牛自由采食TMR日粮,确保莫能菌素能完全被奶牛所食用。
表1 基础日粮组成及营养水平(干物质基础 ) %
Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis ) %
项目 Items 含量 Content
原料 Ingredients
苜蓿 Alfalfa 2.89
燕麦草 Oat grass 1.76
玉米青贮 Corn silage 14.43
甜菜颗粒 Beet grain 0.67
脂肪粉 Fatty powder 0.32
全棉籽 Whole cottonseed 1.20
麸皮 Wheat bran 3.21
玉米 Corn 19.24
棉粕 Cottonseed meal 6.81
蒸汽压片玉米 Steam-flaked corn 22.44
豆粕 Soybean meal 14.03
菜粕 Rapeseed meal 3.21
膨化大豆 Extruded-soybean 1.04
玉米干酒糟及其可溶物 Corn DDGS 4.55
预混料 Premix 1) 1.00
小苏打 NaHCO3 1.28
氧化镁 MgO 0.32
食盐 NaCl 0.80
石粉 Limestone 0.80
合计 Total 100.00
营养水平 Nutrient levels
泌乳净能NEL/(MJ/kg)2) 6.72
粗蛋白质 CP 16.59
脂肪 EE 6.92
中性洗涤纤维 NDF 36.62
酸性洗涤纤维 ADF 21.31
钙 Ca 0.77
磷 P 0.39
1)每千克预混料含有 One kilogram of premix contains the following: VA 320000 IU,VD3 74000 IU,VE 300mg,D-生物系 40mg,烟酰胺 2000mg,β-胡萝卜素 120mg,Cu 680mg,Mn 1800mg,Zn 3000mg,Mg 32000mg,Co 24mg,I 40mg,Se 20mg,乙氧基喹啉 500mg。
2)泌乳净能为计算值,其他营养水平为实测值。NEL is a calculated value,while the other nutrient levels are measured values.
1.3 样品采集与制备
将瘤胃管一端从口腔插入伸到瘤胃中,直接吸取瘤胃液,取液时间为每阶段正试期结束前一天上午9点进行瘤胃液采集,每头采集200ml并马上用4层纱布过滤,并将过滤后的瘤胃液分装到10ml离心管中,用于pH、乙酸、丙酸、丁酸及总挥发性脂肪酸、氨态氮和微生物蛋白的测定,其中用于测定氨态氮的管中加0.1ml 6mol/l的HCl进行固氮,pH当场测定,其他瘤胃液置于-20℃冻存用于实验室测定。
1.4 样品测定与方法
pH用UB-7型精密pH仪进行测定;NH3-N浓度采用分光光度计比色法测定; VFA采用安捷伦7890A型气相色谱仪测定;MCP采用差速离心法进行测定。
1.5 数据统计分析
试验原始数据经过Excel 2010处理后,采用SPSS Statistics 17.0软件进行拉丁方设计的混合模型(mixed procedure)过程统计分析,以P<0.05作为差异显著性判断标准。
2 结果与分析
2.1 添加莫能菌素对泌乳期奶牛瘤胃内环境的影响
由表2可见,奶牛日粮中添加莫能菌素为400mg/头·d组的pH与对照组(A组)差异不显著(P>0.05);添加300mg/头·d组和 500mg/头·d组的pH分别比对照组提高3.66%(P<0.05)和3.35%(P<0.05);添加莫能菌素会降低瘤胃氨态氮的浓度,其中添加量为400mg/头·d组的比对照组降低29.09%(P<0.05);与对照组相比,添加莫能菌素会使瘤胃微生物蛋白的含量减少,添加量为500mg/头·d组的MCP显著降低33.99%(P<0.05)。
表2 饲粮添加莫能菌素对奶牛瘤胃内环境的影响
Table2 Effects of dietary monensin on internal milieu of dairy cows' rumen
项目Items 处理 Treatments
A(0mg) B(300mg) C(400mg) D(500mg)
pH 6.55±0.15b 6.79±0.07a 6.60±0.08b 6.77±0.07a
氨态氮 NH3-N/(mg/dl) 24.92±2.00a 21.63±4.8a 17.67±5.95a 21.76±6.97a
微生物蛋白 MCP/(mg/dl) 76.59±17.64a 58.36±21.53ab 68.62±29.2ab 50.55±28.13b
同行数据的肩标为不同的小写字母表示差异显著(P<0.05),肩标相同表示差异不显著(P>0.05)。下表同。
Values in the same row with different small letters superscripts mean significant difference(P<0.05),while with the same letter superscripts mean no significant difference(P>0.05).The same as below.
2.2 添加莫能菌素对泌乳期奶牛瘤胃VFA的影响
由表3可知,添加莫能菌素能显著降低T-VFA的含量,三个试验组分别比对照组降低19.89%、22.71%、21.15%(P<0.05);瘤胃中乙酸的含量较对照组分别降低25.21%、28.59%、27.29%(P<0.05);瘤胃中丙酸的含量与莫能菌素添加量的成正比,较对照组分别增加6.36%(P>0.05)、8.20%(P<0.05)、9.63%(P<0.05);而乙酸/丙酸的含量恰好相反,它随着莫能菌素添加量的增加而减小,且较对照组分别减少27.78%、30.75%、31.15%(P<0.05)。
表3 饲粮添加莫能菌素对奶牛瘤胃VFA的影响
Table3 Effects of dietary monensin on ruminal VFA of dairy cows
项目Items 处理 Treatments
A(0mg) B(300mg) C(400mg) D(500mg)
总挥发性脂肪酸T-VFA/(mmol/l) 110.9±27.15a 88.84±34.15b 85.72±39.85b 87.44±22.45b
乙酸 Acetate/(mmol/l) 92.03±25.24a 68.83±32.43b 65.72±39.43b 66.92±20.62b
丙酸 Propionate/(mmol/l) 17.44±2.34b 18.55±2.26ab 18.87±2.07a 19.12±2.65a
丁酸 Butyrate/(mmol/l) 1.43±0.37a 1.45±0.27a 1.23±0.38a 1.40±0.28a
乙酸/丙酸 Acetate/propionate 5.04±1.09a 3.64±1.59b 3.49±2.19b 3.47±0.85b

3 讨 论
3.1添加莫能菌素对泌乳期奶牛瘤胃pH和氮代谢的影响
瘤胃液的pH是一项反映瘤胃发酵水平的重要指标,直接受唾液分泌、挥发性脂肪酸以及有机酸等因素的影响[10]。瘤胃液的正常pH范围在6.2~6.8之间,当pH低于6.2时将抑制纤维分解菌对纤维的消化,瘤胃的缓冲能力也随之降低[11]。较高的pH可促进瘤胃内蛋白质的消化,反之会抑制蛋白质的消化。本研究发现添加莫能菌素会使瘤胃pH升高,但仍属正常范围内,这也许是因为瘤胃中T-VFA的含量降低之故[12]。
瘤胃中的氨态氮是瘤胃发酵的产物之一,是瘤胃微生物生长的主要氮源,其浓度与蛋白质在瘤胃中的降解程度相关,并且可以间接反映瘤胃微生物分解饲料粗蛋白产生NH3-N和利用NH3-N合成微生物蛋白的平衡情况。瘤胃微生物正常生长的氨态氮范围为5~30mg/dl,若超出此范围说明瘤胃对氨态氮的利用处于失衡状态[11]。从本研究结果可知,添加莫能菌素会使氨态氮的量有所降低(P>0.05),这说明添加莫能菌素可以在一定程度上减少饲料蛋白在瘤胃中的降解,这与刘立成[8]和王志博[12]的报道结果相一致。这是因为添加莫能菌素会使瘤胃内产氨菌的活性降低[13],还会显著降低高效产氨菌的数量[14],从而降低了氨态氮浓度。
瘤胃中微生物蛋白的量反映着瘤胃微生物对蛋白的利用效率,微生物蛋白量的减少说明饲料蛋白质在瘤胃中的降解率降低,而过瘤胃蛋白的量增加,提高了氮的利用效率[15]。本试验中添加莫能菌素之后瘤胃微生物蛋白量的降低,说明莫能菌素可以提高反刍动物对氮的利用率,这与 Johnson[16]的研究成果相同。
3.2 添加莫能菌素对奶牛瘤胃VFA浓度的影响
VFA是碳水化合物经瘤胃多种微生物发酵的主要产物,反刍动物不能直接利用从饲料中直接摄取的碳水化合物,它们所需能量的2/3都是由VFA提供,VFA浓度是反映瘤胃发酵以及消化代谢的重要指标。多数研究表明,莫能菌素能改变瘤胃中挥发性脂肪酸的含量,主要是促进丙酸的生成。
前人对莫能菌素对瘤胃T-VFA的影响的研究结果各不相同。刘立成[8]和Lana[7]的研究表明,莫能菌素会使T-VFA含量上升;Smith(2010)[17]的研究表明,莫能菌素对 T-VFA产量没有影响;王志博等(2012)[12]和Mathew(2011)[18]报道,莫能菌素能够降低瘤胃液 T-VFA 浓度,这与本试验结果相一致。造成不同试验结果差异的原因可能与日粮精粗比有关。本试验中添加莫能菌素减少了T-VFA量,可能是与莫能菌素抑制了瘤胃厌氧真菌的活性有关。此外,添加莫能菌素使瘤胃微生物蛋白的含量降低和pH的升高抑制了VFA的生成[19-21]。
本试验日粮中添加莫能菌素降低了乙酸含量以及乙酸/丙酸的值,增加了丙酸含量,这是因为莫能菌素作为一种离子载体可以与某些阳离子选择性结合,可以穿过瘤胃微生物的细胞膜,从而改变膜内外的离子平衡,瘤胃内的革兰氏阳性菌比阴性菌更敏感,莫能菌素会抑制革兰氏阳性菌的活性,而大多数的产乙酸菌属于革兰氏阳性菌,如:牛链球菌、黄化瘤胃球菌等,大多数产丙酸菌属于革兰氏阴性菌,如:嗜碱性韦荣氏球菌和埃氏巨球型菌等[15]。因此,在泌乳牛日粮中添加莫能菌素会促进VFA中丙酸的生成,减少乙酸产量,这与王志博的研究结果一致[12]。
4 结 论
在奶牛日粮中添加莫能菌素,可以显著提高瘤胃内丙酸含量,降低乙酸、乙酸/丙酸、总挥发性脂肪,瘤胃发酵类型趋于丙酸型发酵,微生物蛋白的量减少,提高氮的利用率。
奶牛日粮中添加400~500mg的莫能菌素可以更有利促进瘤胃内丙酸型发酵。

参考文献:
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