生物飼料在反芻動物生產中的應用

2020-06-04 15:30:44      點擊:

大自然給予人類兩大恩賜,一是豆科植物,二是反芻動物。前者生產豐富的植物蛋白,后者將人類不能直接食用的植物纖維轉化為動物蛋白。通過發展反芻動物,增加牛奶、牛羊肉等畜產品供給,對滿足人民群眾消費需求不斷升級發揮了重要作用。反芻動物是我國畜牧業發展的短板,但有很大的發展潛力。2019年全國豬牛羊禽肉產量7649萬噸,其中,牛肉產量667萬噸,增長3.6%;羊肉產量488萬噸,增長2.6%;禽肉產量2239萬噸,增長12.3%;禽蛋產量3309萬噸,增長5.8%;牛奶產量3201萬噸,增長4.1%;豬肉產量4255萬噸,下降21.3%,牛羊肉和牛奶產量穩步增長。展望未來,隨著人類生活水品的提高和消費意識的改變,無論是牛奶還是牛羊肉都有較大的發展潛力。

發酵技術在人類生活中無處不在,歷史悠久,從古代的釀酒、釀醋到現在的酸奶、泡菜,發酵充當了非常重要的角色。生物飼料具有替抗、促進動物生長和健康等有利作用,現已廣泛應用于畜牧生產上,其在反芻動物的應用上也展現了較好的前景。

一、反芻動物用生物飼料產品

生物飼料是指使用飼料原料目錄和飼料添加劑品種目錄等國家相關法規允許使用的飼料原料和添加劑,通過發酵工程、酶工程、蛋白質工程和基因工程等生物工程技術開發的飼料產品總稱,包括發酵飼料、酶解飼料、菌酶協同發酵飼料和生物飼料添加劑等。

目前,市場上流通的生物飼料產品種類繁多,根據T/CSWSL 001-2018《生物飼料產品分類》的分類原則,反芻動物常用的生物飼料產品主要包括生物飼料添加劑和發酵飼料兩類,生物飼料添加劑又分為酶制劑和微生物飼料添加劑等,發酵飼料又分為發酵單一飼料(如酵母源生物飼料、發酵粗飼料等)、發酵濃縮料、發酵精補料和發酵全混合日糧等。

二、生物飼料在反芻動物生產中的應用

1. 生物飼料添加劑

生物飼料添加劑是指通過生物工程技術生產,能夠提高飼料利用效率、改善動物健康和生產性能的一類飼料添加劑,主要包括微生物飼料添加劑、酶制劑和寡糖等。

1.1 微生物飼料添加劑

T/CSWSL 001-2018《生物飼料產品分類》中規定的微生物飼料添加劑包括35種,常用的主要是乳酸菌、酵母菌和芽孢桿菌3大類。

芽孢桿菌可能通過抑制有害菌群生長、改善瘤胃發酵環境及模式、增強營養物質消化、提高飼料能量利用率及提高動物免疫力等一系列作用,提高動物的生產性能。

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酵母菌能產生多種高活性消化酶,有助于飼料消化吸收,同時能產生多種氨基酸和B族維生素,因富含多種礦物質, 能直接被動物吸收,故有利于動物健康。在高精料條件下,活性酵母可以通過提高瘤胃內pH,降低瘤胃乳酸含量,提高微生物利用氨態氮(NH3-N)的效率和合成微生物菌體蛋白(MCP)的能力,提高瘤胃揮發性脂肪酸(VFA)含量來改善瘤胃內環境,從而提高對營養物質的消化和吸收。

乳酸桿菌是反芻動物瘤胃和腸道內微生物的重要組成部分,犢牛瘤胃內乳酸桿菌的數量在其出生后逐漸增多,數量能夠達到108~109個/克。乳酸菌類微生態制劑到達胃腸道后,形成乳酸菌優勢菌群,形成腸道正常的微生物防御屏障結構,通過生物奪氧及競爭性排斥作用抑制過路菌或侵襲菌等病原微生物在胃腸道黏膜上皮的的定植和生長。乳酸菌與瘤胃及腸道微生物呈現出共生、共棲、競爭及吞噬等復雜關系,主要通過調節動物胃腸道內的微生態平衡、增強免疫力及提高飼料營養水平等發揮作用。此外,乳酸菌具有吸附和降解霉菌毒素等功能。

反芻動物胃腸道微生態受諸多因素的影響,日糧、宿主、日齡、環境因子、管理方式等因素都會引起其變化。微生物飼料添加劑的應用效果也受微生物的種類、動物生理階段、日糧組成和營養水平、添加方式和添加量等因素的影響。因此,今后需要針對動物的不同品種、不同生理階段以及飼糧組成和營養水平進一步研究在生產實踐中微生物的適宜種類、添加方式和添加量。此外,飼用微生物的安全性問題也開始引起學者和從業者的重視,避免耐藥菌株和攜帶有致病基因菌株的使用,建立相應的規范與標準,也是行業亟需解決的問題。

1.2 酶制劑

酶制劑是指為提高動物對飼料的消化、利用效率或改善動物體內的代謝效能而加入飼料中的酶類物質。T/CSWSL 001-2018《生物飼料產品分類》中規定的酶制劑包括淀粉酶、α-半乳糖苷酶、纖維素酶、β葡聚糖酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、麥芽糖酶、β-甘露聚糖酶、果膠酶、植酸酶、蛋白酶、角蛋白酶和木聚糖酶13類,主要產自黑曲霉、米曲霉、木霉、芽孢桿菌和畢赤酵母等。其中,反芻動物生產中應用較廣泛的是非淀粉多糖酶,如纖維素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、果膠酶或者是由2種或2種以上的單一酶組合而成的復合酶。

飼用酶制劑對于改善飼料營養價值以及提高反芻動物生長性能、屠宰性能和經濟效益均存在一定作用。適量的酶在動物瘤胃內起到促進內源酶分泌的作用,可補充內源酶的不足,提高瘤胃內容物的降解; 并且,高活性的纖維素酶通過降解纖維素減少抗營養因素,能夠促進瘤胃內微生物的良好發育,使微生物區系達到穩定的健康狀態,從而利于營養物質的吸收。

與微生物飼料添加劑類似,飼用酶制劑的使用效果也受到諸多因素如酶的種類、活性、添加方式和添加量以及動物的種類、生理狀況、飼養管理等的影響。因此,今后需要針對動物的不同品種、不同生理階段以及飼糧營養水平進一步研究在生產實踐中酶制劑的適宜種類、添加方式和添加量。

2. 發酵飼料

發酵飼料是指使用飼料原料目錄和飼料添加劑品種目錄等國家相關法規允許使用的飼料原料和生物飼料添加劑,通過發酵工程技術生產的單一飼料和混合飼料。根據添加劑的不同,可分為微生物發酵飼料和菌酶協同發酵飼料。菌酶協同發酵飼料是指使用飼料原料目錄和飼料添加劑品種目錄等國家相關法規允許使用的飼料原料、酶制劑和微生物,通過發酵工程技術生產的單一飼料和混合飼料。

2.1 能夠提高飼糧的營養價值和適口性

微生物發酵飼料中有益菌在發酵過程中可以降解飼料原料中的抗營養因子和毒素,如棉粕中的綿酚、豆粕中抗原蛋白和不良寡糖、菜粕中的硫苷和單寧、玉米加工副產物中的霉菌毒素等,提高游離氨基酸、維生素A和維生素B 含量,同時產生香味,進而提高飼糧的適口性和營養價值。

2.2 能夠提高反芻動物的生產性能

在高產奶牛日糧中添加菌酶協同發酵飼料1.3kg/頭/天,產奶量提高1-1.5kg/頭/天,顯著緩解高溫高濕等應激造成的產奶量下降,并顯著提高牛場經濟效益。在中低產牛日糧的基礎上額外添加發酵精補料1kg/頭•天,產奶量提高1.6-2.1kg/頭•天,牛奶中體細胞數和菌落總數分別降低19.94%和47.73%,過料現象明顯改善。在育肥后期湖羊日糧中添加5%的發酵精補料,日增重提高了46.05%,料重比降低26.26%,平均日收益增加3.19元,羊舍中氨氣濃度下降18.79%,二氧化碳濃度下降73.81%。在育肥牛日糧的基礎上額外添加15%的發酵精補料,日增重提高了16.76%,平均每頭牛每天的收益增加3.485元。用發酵全混合日糧飼喂小尾寒羊,平均日增質量與料重比顯著降低。

2.3 能夠改善反芻動物產品質量

分別用25%、40%發酵飼料替代基礎精料,肌肉嫩度、肌肉紅度和亮度有增加的趨勢。在育肥牛的基礎飼糧中添加150g/d酵母培養物,大理石紋等級升高,背最長肌的滴水損失和蒸煮損失顯著降低,牛肉的嫩度評分顯著升高。用發酵的全混合日糧飼喂肉?梢蕴岣吲H庵写罄硎y評分,這可能是由于發酵飼料促進了機體的代謝平衡,提高了肌肉中粗脂肪含量。

發酵飼料能夠提高泌乳奶牛的產奶量,改善乳品質,顯著提高奶牛乳脂肪和乳蛋白。其原因可能是微生物發酵飼料中的酵母菌和乳酸桿菌等有益菌群能夠促進特定瘤胃菌群的生長繁殖,有利于瘤胃微生物對氨的利用,提高氨的利用效率,從而提高菌體蛋白的合成,進而提高奶產量和乳蛋白含量。

2.4 能夠增強反芻動物機體免疫功能

用25%和40%微生物發酵飼料替代基礎精料,西雜牛血清總蛋白、白蛋白、免疫球蛋白A、G、M濃度顯著提高,谷草轉氨酶、谷丙轉氨酶活性及丙二醛濃度均顯著下降,且總抗氧化能力和總超氧化物歧化酶的活性極顯著增強。在育肥羔羊日糧的基礎上添加10%復合菌培養物,血清 IgG、IgM、IL-6 含量及 GSHPx 活性顯著升高。表明,利用微生物發酵飼料能提高肉牛/羊免疫力。

三、展望

發酵可將營養豐富、價格低廉的非常規飼料轉化成優質的飼料原料或添加劑,在反芻動物營養上有較廣闊的應用前景。雖然發酵飼料已經被眾多飼料生產企業以及養殖場認可,但在使用和生產中仍存在一些問題。

3.1 加強菌株的機理研究

目前,關于發酵過程中菌株的代謝產物、不同菌株之間的互作效應還未完全研究清楚。因此,進一步研究不同菌種在發酵過程中的具體作用機理以及不同菌種之間的互作效應,將有助于開發對反芻動物營養更有意義的生物飼料。此外,應該繼續研發和篩選安全的、性能優良的,特別是對發酵底物營養價值提升和胃腸道健康調控有益的菌株。

3.2 應用效果和作用機制研究

大量生產和研究數據表明,使用生物飼料能提高反芻動物的生產性能、改善養殖環境,并能提高肉奶品質,但由于動物日糧組成和營養水平、生理階段和管理水平的差異,以及發酵飼料原料種類和生產工藝的差異,其生產中的應用效果也有所差異。因此,開展與之相關的動物免疫、腸道菌群、養分代謝等研究工作,并加強發酵飼料原料來源的監管工作,對于深入認識生物飼料的作用機制及提升生物飼料品質和應用價值將具有重要意義。

3.3 完善發酵飼料質量的評價體系

目前,發酵飼料質量的評價體系尚不完善,評判發酵飼料的好壞主要是根據養殖效果來體現,這個評判標準是不全面的。從營養物質含量,到消化吸收率;從有益菌數量,到代謝產物等主要指標,均應有一個定性和定量的指標,以全面客觀對發酵飼料進行評判。

盡管發酵飼料仍存在各種各樣的問題,但是隨著科技的發展,和對發酵飼料研究的逐漸深入,這些問題都會迎刃而解。

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