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    粗飼料降解劑和活力99生酵劑在反芻動物中的應用

    2008/12/11 10:20:54   文章來源:原創   作者:鐘啟平   瀏覽次數:25303
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    粗飼料降解劑和活力99生酵劑在反芻動物中的應用
    ——微生物發酵與酶解在反芻動物消化機制中的促進作用
       牛羊反芻家畜消化的最大特點是通過瘤胃微生物的分解代謝作用,秸稈中的纖維素和木質素,半纖維素等多糖類物質被降解成單糖,并轉化為揮發性的脂肪酸和二氧化碳等,揮發性脂肪酸為反芻動物最大的能源(約占60—70%)。而飼料中的蛋白質也被瘤胃微生物降解為氨基酸、氨,再合成微生物菌體蛋白質,供畜體利用,作為畜體的蛋白質來源,菌體蛋白質占60%以上。
    由于反芻動物的上述消化特點,很多人認為牛羊等反芻動物的消化能力和微生物區系已經很發達了,所以他們認為,微生物和酶等生物制劑在反芻動物中的應用效果是有限的,其實不然,相反,不論是直接添加或對秸稈等反芻動物飼料進行預處理等,外源性的微生物制劑和酶制劑對反芻動物的消化吸收率的提高,都起到了互補和顯著的促進作用。
    以活力99生酵劑和粗飼料降解劑為例:前者以微生物為主,后者以酶制劑為主,都含有微生物和酶制劑及活性助劑,主要的微生物有:雙岐乳桿菌、乳酸鏈球菌、干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌、硝化細菌、亞硝化細菌、糞鏈球菌、枯草芽孢桿菌、臘狀芽孢桿菌、納豆菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、嗜熱鏈球菌、鐵紅假絲酵母、異常漢遜酵母、扣囊擬內孢霉酵母菌、皮狀絲孢酵母、紅酵母、光合細菌、噬菌蛭弧菌、放線菌和米曲霉、黑曲霉、溜曲霉菌等。主要的酶品種有:纖維素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、果膠酶、纖維素酶、甘露聚糖酶等。
    一、本品中微生物制劑對反芻動物的影響:
    1 、直接添加微生物制劑對幼齡反芻動物的作用
        新生反芻動物使用微生態制劑可以促進其瘤胃發育、提早斷奶和調節瘤胃的pH值。如乳酸菌較致病菌更耐受酸性條件,可在較低pH值下存活。乳酸菌除產生有機酸外,還可產生次生性代謝產物和抗微生物蛋白,這些物質可以抑制腸道病原菌和調節腸道的PH值
       促進幼齡反芻動物瘤胃發育和提高斷奶瘤胃的發育對幼犢迅速適應固體食物十分重要,其發育依賴于與纖維性日糧的接觸和揮發性酸(VFA)的刺激,而后者的產生則需要細菌和底物。在瘤胃發育過程中,細菌和底物間存在著相互作用。開食料(斷奶前)中使用乳酸桿菌、腸球菌、雙歧桿菌和酵母培養物、米曲霉的提取物。則乳酸菌可改變幼齡反芻動物瘤胃功能。給黑白花犢牛飼喂含有嗜酸乳酸桿菌的發酵乳30 天,其反芻時間比對照組長,但對生產性能無影響,瘤胃微生物也未發生變化。犢牛、羔羊開食料中添加酵母培養物,可提高動物生產性能及采食量,但對瘤胃代謝沒有影響。酵母培養物對幼犢的影響是通過提高并穩定瘤胃pH實現的,其作用方式類似于成年反芻動物。犢牛添加米曲霉提取物,能提早斷奶,提高瘤胃微生物活力(任鵬,1997)。這些微生態制劑可以減輕反芻動物的應激,并且使其在生長和育肥期間始終保持旺盛的消化能力。
     反芻動物剛出生時,消化道處于無菌狀態,胃腸道pH近似于中性,在此環境中微生物繁殖十分迅速。然而,中性條件同樣有利于腸道病原菌的生長。反芻動物腸道內一旦建立了產生乳酸的微生物種群,就可以抑制病原菌在腸道內定植。
    對幼齡反芻動物作用的具體機理是:① 產生乳酸,從而抑制大多數的腸道病原菌生長; ② 在腸道中定植,從而阻止了各種病原菌與腸上皮細胞的結合;③ 生產大量的抑制性的特定代謝產物,如乳酸鏈球菌素,從而對特定的病原菌有直接殺滅作用; ④ 產生非特異性免疫反應,這是微生物細胞的抗原組分刺激動物的免疫系統,從而鍛煉了反芻動物的免疫系統; ⑤ 酵母菌培養物可以吸附細菌,阻止其在腸道定植。⑥ 建立有益菌群占絕對優勢的微生物生態系統,從而使幼齡反芻動物有一個很好的生長起點,瘤胃微生物生態系統的好壞對它們將來的生長和消化吸收功能將起到決定性的作用。
    2、 直接添加微生物制劑對成年反芻動物的作用
    成年反芻動物瘤胃內的微生物主要是厭氧菌,它們通過飼料或動物間接觸進入瘤胃。在瘤胃發育過程中,易被降解的精飼料被微生物發酵最終形成酸和氨。粗飼料則能增加動物唾液分泌量,提高瘤胃pH值,降低氨含量。因成年反芻動物瘤胃中的大多數微生物喜中性環境,故唾液及粗飼料能增加纖維分解菌的數量,促進成年反芻動物微生物區系的建立(Scott等,1992)。這也是為什么養牛時應該精粗搭配的主要原因,如果精粗搭配不合理,則可能影響到瘤胃酸堿度的平衡,從而影響到對飼料的消化吸收率。而活力99生酵劑和粗飼料降解劑中的很多微生物如酵母菌(達55億個/克)可以起到PH緩沖的主要作用。
     對生產性能的作用 反芻動物瘤胃中微生物種類很多,包括瘤胃及非瘤胃來源的細菌培養物以及細菌、酵母、真菌的混合產品,目前在反芻動物中普遍使用的是米曲霉、黑曲霉和酵母培養物。
    泌乳試驗結果表明,真菌使產奶量平均提高5%;泌乳早期添加真菌優于泌乳晚期。生長牛的試驗表明,生長速度平均提高7%~8%。瘤胃微生物中特有的真菌有透過植物表皮角質層屏障能力,而且能部分地降解最不易降解的飼草成分含木質素的植物壁。因此,對于低質粗飼料中質地很差的成分來說,真菌的作用比瘤胃細菌有效的多,它們可破壞纖維的結構完整性,而被反芻動物更有效地消化(Sievery,1997)。
    用米曲霉作的試驗(Sievmp,1997)證實:飼養乳牛,改善了干物質消化率,提高了產奶量,降低了熱應激期間的體溫(Alorcon等);飼養舍飼肥育牛提高了增重,改善了飼料效率,降低了發病率(Church,1989)。很多研究表明,在育肥期日糧中加入黑曲霉制品,提高增重8.8%,改善飼料效率10.4%
        對瘤胃PH值的影響 研究表明,添加酵母和黑曲霉的混合物可以提高瘤胃內環境的穩定性。酵母或黑曲霉或二者的混合物,可以使瘤胃內乳酸鹽的利用率提高,由此使瘤胃pH值升高從而使瘤胃內環境穩定。酵母培養物添加量量2.5~ 10 g/L時,均可以提高乳酸鹽的利用,并上在5 g/L時,使乳酸鹽的利用提高38倍。反芻動物飼喂高精日糧容易引起瘤胃pH值降低,造項瘤胃機能障礙,添加微生態制劑可提高乳酸的采用,使瘤胃pH升高,能夠克服反芻動物瘤胃內環境失調所造成的生產性能下降。
    對氮代謝的影響 Kellems (1990)研究表明,酵母和米曲霉的混合物可提高瘤胃內蛋白質的降解,使NH3的產量增加。Aramhel(199O)認為,活菌制劑為痛胃微生物提供額外的營養物質用于合成菌體蛋白,使微生物的蛋白降解活力進一步找高,所以氨的產量增加。
    對熱應激的影響許多研究都發現,處于熱應激的反芻動物,同時飼喂米曲霉和啤酒酵母能夠降低體溫。Wallentine(1992)報道,在泌乳早期,可使直腸溫度下降。由此可見,飼喂米曲霉和啤酒酵母可以通過減輕熱應激來改善動物的生產性能。
    增加瘤胃微生物數量添加米曲霉和啤酒酵母都可增加瘤胃活菌的數量,增加范圍為12%~46.1%,也可提高整段腸道的干物質和酸性洗滌纖維的消化率。
    微生態制劑為飼料和畜禽養殖業提供了一條高效、無害、無污染的新選擇。它的產生和發展順應了當前高新技術產業化和注重環保的主流,只要能發揮其優勢,很好地解決目前生產和應用中的問題。
    3、對反芻動物采食的秸稈料進行預處理對反芻動物消化吸收的影響。
    用活力99生酵劑和粗飼料降解劑發酵和處理秸稈制作秸稈飼料的原理,與瘤胃微生物發酵原理基本相似,但由于有粗飼料降解劑中纖維素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、果膠酶、纖維素酶、甘露聚糖酶等的參與,其作用后的結果有很大的不同。秸稈經粗飼料降解劑和活力99生酵劑發酵后,轉變為適口性好,消化率高的優質飼料。秸桿在處理過程中,由于活菌和酶的作用,半纖維素—木聚糖鏈和木質素聚合物的酯鍵酶解,增加了秸稈的柔軟性和膨脹性,使瘤胃微生物能夠直接與纖維素接觸,從而提高了粗纖維的消化率。牛羊飼喂預處理后的秸稈飼料,可提高瘤胃微生物區系纖維素酶和解酯酶活性,使維生素B12合成達到一個較高的水平,能促進揮發性脂肪酸的生成并提高三到四成,其中丙酸提高三成。揮發性脂肪酸可為微生物菌體蛋白的合成提供碳骨架,而丙酮是反芻家畜重要的葡萄糖前體。這樣在泌乳牛血液中含糖量增加一到二成。奶牛血液中這種變化能改善其生理狀態,可正常產犢,牛犢也不會患消化不良癥狀。這主要是由于秸稈消化率的增加,有機物消化量的提高以及動物肌體能量代謝物質揮發性脂肪酸的增加,也意味著瘤胃微生物菌體蛋白合成的提高,從而增加了對機體微生物蛋白的供應量,這就是用降解劑和活力99生酵劑預處理秸稈飼料使反芻動物增重的主要機理。
    二、本品中酶制劑對反芻動物生產性能的影響。
    1、如上述的與微生物結合起來使用,對秸行等進行預處理,使秸稈轉變為適口性好,消化率高的優質飼料,增加肉牛增重率和奶牛產奶率,增加乳脂率等。
    2、直接添加酶對反芻動物生產性能的影響。
     Lewis(英)等(1996)發現,在青干草和大麥比為 70: 30的日糧中直接加入纖維素酶和木聚糖酶的混合物,結果表明日糧中中性洗滌纖維(NDF)的消化率反芻動物生產性能均提高。Schingoethe等(1999)在泌乳牛的日糧中加入纖維素酶和木聚糖酶的混合物,結果表明奶牛的泌乳量提高10.8%,乳脂肪提高20%,乳蛋白提高13%。而且酶的添加能使泌乳量在泌乳前期的100天增加15%,但泌乳中期泌乳量增加8%。
    外源酶在肉牛小時應用效果 20世紀60年代初Burrough(英)等(1960)通過大量的飼養實驗首次發現外源酶能夠提高肉牛的日增重和飼料利用率。他們的試驗表明,當在玉米芯、青貯玉米、青貯燕麥或苜蓿干草中加入淀粉酶、蛋白水解酶和纖維素酶后飼喂育肥牛時,牛的日增重、飼料利用率分別比對照組提高6.8%-24.0%和6.0%-21.2%。Nelso和Danon(1960)在玉米和苜蓿干草中加入由4種酶和已烯雌酚組成的混合添加劑飼喂育肥牛,結果育肥牛的日增重比對照組提高14 0%。以后的許多研究進一步肯定了外源酶的添加能夠提高肉牛的平均日增重和飼料轉化率。
    值得注意的是,超大量添加纖維素酶,對肉牛的增重率有副面影響,這主要是因為大量的纖維素酶和木聚糖酶的參與下,使瘤胃中的飼料精化,產酸增加,唾液分泌量減少,造成瘤胃內PH不平衡,飼料精化后的另外一個副作用,使瘤胃微生物區系弱化,細胞種類減少等,所以需要注意酶的添加量問題。少量添加有正面作用,大量則相反。
    3、酶的使用,可以使養殖反芻動物中,使用大量的粗飼料來代替價格日益上漲的精飼料。
    如上所述,養殖反芻動物需要精粗搭配,不可太精,也不可太粗,首先,在反芻家畜日糧中要添補一定量的精料。研究表明,50%的秸稈加50%精料組成秸稈日糧飼養羔羊,可取得最佳的經濟效益。但根據我國的國情,宜采用“低精料添補”的方式,即精料占秸稈日糧的10-30%的左右,而減少精飼料的用量,這必然影響到飼養效果。
    而酶(粗飼料降解劑)的使用,就使得大量使用粗飼料成為可能,大量應用秸稈料,只使用10%的精料來搭配喂養,這就需要將秸稈適當地“精化”,換句話說,這也就需要粗飼料降解劑來預處理秸稈,才能達到90%的秸稈使用量。
    農作物秸稈應該成為我國農區發展草食家畜的主要飼料資源
       我國發展草食家畜,決不可象新西蘭那樣,依靠大草原,走草原畜牧業的道路,雖然我國有占國土面積40%的大草原4億公頃,幾乎是全國耕地面積的3倍,但由于近幾十年的掠奪性使用(主要是濫墾過度放牧),草原嚴重退化,沙化和鹽堿化,草原嚴重退化面積達0.73億公頃,沙化面積達150萬平方公里,草地缺水面積達0.26億公頃,草原鼠害面積達0.2億公頃(肖德木1994),我國草地生產對現有牲畜已經不堪重負。大量的事實表明,我國農區依靠農作物秸稈發展草食家畜,具有巨大的潛力。
        我國年產5億噸的農作物秸稈,是北方草原每年打草量的50倍,以此作為草食家畜的主要飼料資源,再添加一定量的其他農副產品(如餅粕類,糠麩類),可以養活我國牛羊的2/3之多,生產出我國牛羊肉的3/4。據調查表明:我國農區平均每667平方米(一畝)耕地可以負擔2個羊單位。以此推算,全國一億公頃耕地可以負擔30億個羊單位,即5億頭牛加5億只羊(冀一倫等1990),但是,作物秸稈的飼料化利用還很不夠,經青貯、氨化后作為草食家畜的飼料僅占2%,個別先進地區(如河南省的周口地區)也只占到12%,有待開發利用的潛力巨大。
    國外經驗的啟迪
    充分利用農作物秸稈作為草食家畜飼料,能促進畜牧業的發展,這已被國外許多成功經驗所證實。印度是一個國情與我國有許多相似之處的國家,人口差不多是我國的3/4,而糧食產量(1.82億噸)還不到我國的一半,但是印度的牛的飼養量是我國的3倍,牛奶產量是我國的12倍,而飼養的豬只有我國的1/35,雞只有我國的1/11。 這說明印度飼養豬雞少,而飼養的牛羊草食家畜卻很多,是一個典型的“節糧型”的畜牧業結構。由于這樣的一個結構,印度比我國少養了3.4億頭豬,20億只禽,每年少消耗1.2億噸糧食(郭庭雙1991),但人均動物性蛋白質攝取量卻與我國相差無幾(印度人均奶消費量比我國高出十幾倍)。于是有人把這叫做印度模式,值得發展中國家借鑒。
    秸稈過腹還田好處多
    利用農作物秸稈飼養草食家畜,再用畜糞還田,對于促進我國農業的發展和人民生活水平的提高,具有巨大的現實意義和深遠的戰略意義。首先,秸稈喂畜,可以節約大量的飼料,緩和“人畜爭糧”和“豬牛爭料”的矛盾,如果每年青貯飼料6000萬噸(折成風干秸稈為1500萬噸),氨化秸稈3000萬噸,即每年可以節約飼料糧2000多萬噸。如果草食家畜發展了,就可以象印度一樣少養豬雞。我國養豬近5億頭/年,如果少養1億頭豬,按每頭豬耗料250千克計,每年可節約飼料糧2500萬噸。我國養禽35億只之多,如果少養一億只禽,按每只禽每天消耗50克計,年可節約飼料糧180多萬噸,其次,秸稈過腹還田,有利于保持和提高土壤肥力,減少化肥用量。
    河南周口地區1980年土壤有機質含量為1.08%,由于大量養牛,農家脂從1980年的61億千克,增加到1990年的184億千克,使土壤有機質含量上升為1.19%,提高了10%。又如,河北無極縣大力發展秸稈養牛,1990年出欄牛35700頭,每年過腹還田的農家肥達到29萬噸,相當于碳酸氫氨4350噸,磷肥1921噸,鉀肥1370噸。五年間土壤的有機質含量增加15%,每畝農田施用化肥量僅15千克,不足全國平均用量的1/4,走出了農業良性循環的路子。
    秸稈過腹還田可以減少環境污染。目前,許多地方把作物秸稈在田間白白燒掉,或在家里作為生活能源燒掉,田間焚燒,不僅損失了秸稈中的全部能量和氮素,而且煙霧彌漫,污染環境,影響生態平衡;作燃料使用,不僅秸稈氮素利用率為0,而且能量利用率最高也只有10%,是一大浪費;如果盡量使秸稈過腹還田,就可以避免或減少這種人為的浪費和環境污染。
    秸稈養畜,有利于改善人們的膳食結構。目前我國的肉類構成中,豬肉占總產量的76.8%(為世界豬肉產量的34%),而牛羊肉僅占10%,發展草食家畜,調整人們的膳食結構,實在是迫在眉睫。
    發展秸稈養牛羊,是廣大農民脫貧致富奔小康的有效途徑之一。我國許多地方的實踐經驗證明,農民要致富,大力發展畜牧業并帶動加工業的發展,是一條有效的途徑。據調查,河南周口地區農民養牛一頭平均賺500-600元,山東禹城市近五年來共氨化,青貯,微貯秸稈110萬噸,直接經濟效益7742萬元,出欄牛30.3萬頭,直接經濟效益24300萬元,人均畜牧業收入達到500元,難怪當地群眾流傳“養上兩頭牛,花錢不用愁;養上十頭牛,一年一棟樓”的說法。

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