路易斯（威斯康星大學(xué)麥迪遜分校動(dòng)物和奶牛科學(xué)系反芻動(dòng)物營養(yǎng)推廣專家，研究方向是奶牛營養(yǎng)和管理應(yīng)用技術(shù),重點(diǎn)是奶牛對淀粉和纖維的利用、粗飼料質(zhì)量和消化率,以及飼料和飼草分析方法的開發(fā)和評估。）

    本文主要探討直接飼喂微生物的作用，為什么奶牛需要補(bǔ)充各種直接飼喂微生物。內(nèi)容主要包括兩部分：一是不同類型的直接飼喂微生物；二是直接飼喂微生物對奶牛生產(chǎn)性能的潛在影響。同時(shí)，回顧使用直接飼喂微生物飼料添加劑的一些研究報(bào)告。

    直接飼喂微生物（DFM）概述

    直接飼喂微生物產(chǎn)品包括活的生物培養(yǎng)物，它是一種微生物或某些微生物的組合，還有一些提取成分，能調(diào)理胃腸道的微生物菌群，營造健康的胃腸道環(huán)境。這些直接飼喂微生物產(chǎn)品通常含有細(xì)菌、酵母或酶成分。有的直接飼喂微生物是瘤胃調(diào)節(jié)劑，可能會(huì)改變瘤胃的微生物群落，起到穩(wěn)定酸堿度的作用，緩沖pH過低產(chǎn)生的不良后果或者改善瘤胃揮發(fā)性脂肪酸的代謝。

    常用直接飼喂微生物包括乳酸菌、鏈球菌、酵母菌、芽孢桿菌、米曲霉提取物，市場上還有一些其他的直接飼喂微生物產(chǎn)品。我建議營養(yǎng)師反復(fù)了解有哪些微生物產(chǎn)品可以使用，并且希望他們能了解不同微生物之間的作用機(jī)理，這樣才可以做出正確決策，知道怎樣使用這些產(chǎn)品。

    直接飼喂微生物——益生元

    益生元在反芻動(dòng)物上沒有效果，因?yàn)樗且环N不可消化但可發(fā)酵的飼料成分，通過選擇性地刺激后腸道中一種或特定細(xì)菌的生長和/或活性而對宿主產(chǎn)生有益影響。常見的如甘露糖類，能夠吸附大腸桿菌和沙門氏菌，但是在奶牛上不起作用，因?yàn)樗鼈冊诹鑫竷?nèi)會(huì)被微生物發(fā)酵。

    直接飼喂微生物——益生菌

    第二類直接飼喂微生物-益生菌，它是通過改善瘤胃發(fā)酵或腸道菌群平衡而對宿主有益的活微生物。

    益生菌在飼喂中非常常見，研究表明它有利于提高生產(chǎn)性能以及免疫指標(biāo)。益生菌的效果取決于用哪種微生物或者飼喂哪種菌株，不同微生物在瘤胃中的作用不一樣，所以要確保你所使用的菌株可以發(fā)揮理想的作用。另外，還要考慮到不同產(chǎn)品和日糧之間會(huì)有相互作用，這是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。

    不同的微生物和菌株有不同的作用機(jī)理，有時(shí)可能產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，有些和病原體競爭獲得營養(yǎng)或者在消化道爭奪某個(gè)位點(diǎn)的定殖。它也可以產(chǎn)生相關(guān)的養(yǎng)分或生長因子，有助于瘤胃細(xì)菌或動(dòng)物本身，有些可以刺激酶的產(chǎn)生或附生菌的生長。另一個(gè)非常關(guān)鍵的作用是代謝或降解有毒化合物，比如有些益生菌可以降解霉菌毒素或消耗乳酸，從而減少瘤胃中的乳酸。還有一些益生菌會(huì)刺激免疫系統(tǒng)，提高某些免疫指標(biāo)。

    佛羅里達(dá)大學(xué)益生菌試驗(yàn)

    試驗(yàn)選用114頭多胎荷斯坦奶牛，這些牛進(jìn)入試驗(yàn)時(shí)是在泌乳第41天，所以是多批次納入。同時(shí)，試驗(yàn)牛要接受Calan飼喂系統(tǒng)的使用訓(xùn)練。Calan飼喂系統(tǒng)預(yù)先給每頭牛制定了獨(dú)立飼喂門，每頭?？梢垣@得飼喂門里的飼料。牛在第一周要接受相關(guān)訓(xùn)練，適應(yīng)飼喂門，然后是兩周的調(diào)整控制變量和13周的干預(yù)時(shí)間，這兩周的時(shí)間給奶牛飼喂同樣的基礎(chǔ)日糧，不進(jìn)行任何干預(yù)，然后分析所有動(dòng)物的基礎(chǔ)指標(biāo)，了解奶牛的生產(chǎn)性能，同時(shí)基于這些指標(biāo)進(jìn)行分析。為什么這兩周很重要？因?yàn)樵囼?yàn)可能分2-3組，一組在研究開始前指標(biāo)就比另一組好，在研究結(jié)束時(shí)還是比其他組好，這樣不能確定指標(biāo)高是因?yàn)閯?dòng)物本身的因素還是牛經(jīng)過了干預(yù)之后性能更好了？所以調(diào)整控制變量的兩周特別重要。

    在本研究中有三組，一是對照組TMR，沒有直接飼喂微生物；二是PRO-A組，同樣的TMR，但添加了動(dòng)物乳桿菌和佛氏丙酸菌，它們是乳酸的生產(chǎn)者、消費(fèi)者和利用者。動(dòng)物乳桿菌可以產(chǎn)生乳酸，佛氏丙酸菌使用乳酸轉(zhuǎn)變成丙酸，讓動(dòng)物有更多能量，主要形式是提高肝臟里的血糖，有助于產(chǎn)奶；第三是PRO-B組，與對照組相同的日糧，但TMR表層添加動(dòng)物乳桿菌和佛氏丙酸桿菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等。結(jié)果顯示含有動(dòng)物桿菌的試驗(yàn)組，免疫指標(biāo)性能和效率都更高一些，這也是研究希望測試的細(xì)菌效果。
    
    日糧組成和營養(yǎng)成分
    試驗(yàn)日糧是佛羅里達(dá)常見的日糧配方，玉米青貯大約50%，然后是玉米粉、豆粕、全棉籽、柑橘渣、脂肪、礦物質(zhì)、維生素等。營養(yǎng)成分組成包括28%的淀粉，相對較高，但對泌乳牛是合理的水平。

    泌乳表現(xiàn)
    雖然干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量沒有太大區(qū)別，但益生菌組3.5%乳脂校正乳量升高，趨勢是脂肪產(chǎn)量上升五個(gè)百分點(diǎn)，因?yàn)槿橹仙?，所?.5%乳脂校正乳量上升。另外，能量校正乳的生產(chǎn)效率也提高了，因?yàn)镋CM升高了，但是干物質(zhì)采食量沒有太大變化，所以能量校正乳的生產(chǎn)效率提高。此外，微生物產(chǎn)品提高了脂肪的消化率，這也解釋了為什么乳脂會(huì)提高，實(shí)際上無形中給它們增加飼喂了其他的益生菌。

    其他效果

    除了產(chǎn)奶效率更高，益生菌B組表現(xiàn)更高的乳脂率可能與脂肪消化率提升有關(guān)。A組和B組的益生菌對免疫指標(biāo)有一定的積極作用，但需要更多的研究來了解其機(jī)制。所以，日糧發(fā)揮了非常重要的作用，益生菌在不同日糧中效果不一樣。
    
    威斯康星大學(xué)益生菌研究案例

    試驗(yàn)以牛欄為基礎(chǔ)，每個(gè)牛欄是一個(gè)試驗(yàn)單元。112頭荷斯坦牛，泌乳天數(shù)47天開始試驗(yàn)，根據(jù)胎次和產(chǎn)量進(jìn)行分組，共14個(gè)小欄，每欄8頭牛，這些牛不受太大限制，有兩周時(shí)間調(diào)整控制變量、收集基礎(chǔ)生產(chǎn)指標(biāo)，干預(yù)期是10周。
    試驗(yàn)分成兩組，對照組TMR沒有補(bǔ)充益生菌，試驗(yàn)組TMR添加嗜酸乳桿菌和弗氏丙酸桿菌。前者生產(chǎn)乳酸，后者使用乳酸。

    日糧組成和營養(yǎng)成分
    上圖是日糧原料成分和營養(yǎng)成分，這是美國中西部日糧的情況，包括玉米青貯、苜蓿青貯、高濕玉米和精補(bǔ)料。其中玉米青貯和高濕玉米都是深發(fā)酵的淀粉，所以是非常容易消化的飼料。

    營養(yǎng)成分有25%的淀粉和21%的NDF，粗蛋白稍高，隨著時(shí)間的推移青貯指標(biāo)有變化，但總體來說還是比較合理的日糧。

    泌乳表現(xiàn)
    從上表中的生產(chǎn)性能和乳指標(biāo)來看，沒有太大效果。但表格展示的是相關(guān)的互動(dòng)作用的情況，而不是真正的效果。

    干物質(zhì)采食量變化
    從圖中可以看出，剛開始對照組采食量高于益生菌組，牛的效率比較高，但過了某點(diǎn)后發(fā)現(xiàn)采食量比較穩(wěn)定，但總體來說兩組比較相似。

    全消化道淀粉消化率
    針對腸道淀粉的消化率，試驗(yàn)沒有明顯效果。在試驗(yàn)后半部分，也就是5周后兩組消化率都有上升，表明不同益生菌應(yīng)針對某一種具體日糧，這樣才能有更好的效果，至少要避免研究中所出現(xiàn)的結(jié)果。

    直接飼喂微生物——酵母

    直接飼喂微生物酵母包括三種不同的酵母產(chǎn)品：活酵母、酵母細(xì)胞壁、酵母培養(yǎng)物。不同酵母的結(jié)合目的是控制腸道微生物菌群的數(shù)量和結(jié)構(gòu)。酵母與益生菌一樣，能預(yù)防病原菌的定殖、吸附毒素，調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。對于反芻動(dòng)物來說，酵母能夠緩沖瘤胃pH值，或者增加纖維消化率。

    日糧瘤胃可降解淀粉
    日糧中的瘤胃可降解淀粉與乳脂濃度成負(fù)相關(guān)，過多的瘤胃可降解淀粉會(huì)導(dǎo)致乳脂抑制。

    瘤胃pH值與不同日糧因素的關(guān)系
    日糧中NDF和瘤胃可降解淀粉的比例會(huì)影響瘤胃pH值。日糧能降低瘤胃pH值，主要影響因素是消化和代謝問題。在瘤胃生物氫化過程中，如果pH值較低，亞麻油酸會(huì)產(chǎn)生特殊的中間物質(zhì)tris-10和cis-12-CLA，形成硬脂酸到達(dá)乳腺，在乳腺中抑制奶的表達(dá)，造成產(chǎn)奶抑制。

    另外，pH值對細(xì)菌消化纖維素也會(huì)產(chǎn)生影響。細(xì)菌消化纖維素必須要與飼料顆粒結(jié)合起來，這樣才能消化飼料中的纖維。如果pH值較低，細(xì)菌無法與飼料顆粒結(jié)合，就會(huì)出現(xiàn)不能消化的問題。當(dāng)pH值低于5.3，細(xì)菌會(huì)從飼料顆粒上脫落下來、死亡。所以，pH值對于纖維素的消化非常重要。
    試驗(yàn)結(jié)果顯示，日糧淀粉每增加1%，NDF消化率會(huì)降低0.5%，這是全消化道的情況，對于瘤胃也是同樣的影響。

    活酵母試驗(yàn)案例

    研究在威斯康星大學(xué)進(jìn)行，主要了解活酵母是否能減少乳脂抑制的作用。試驗(yàn)使用了64頭多胎次荷斯坦奶牛，試驗(yàn)開始時(shí)是114天泌乳期。試驗(yàn)使用自動(dòng)飼喂門，分成不同的牛，這樣能更好地了解它們的行為。每個(gè)飼喂門有兩頭牛，共有32個(gè)飼喂門，有1周時(shí)間讓奶牛適應(yīng)飼喂門和兩周的調(diào)整時(shí)間，獲得奶牛的基礎(chǔ)參數(shù)，試驗(yàn)處理期是12周。

    第一組使用高淀粉的日糧（HS0），第二組是高淀粉日糧+每天每頭牛兩克活酵母(HS2)，第三組是高淀粉日糧+4克活酵母(HS4)，這些高淀粉日糧都不含碳酸氫鈉。對照組使用低淀粉日糧，增加了碳酸氫鈉，確保奶牛的瘤胃健康，不會(huì)產(chǎn)生降解的效果，這樣可以進(jìn)行很好的對照試驗(yàn)。

    日糧組成和營養(yǎng)成分
    上表是高淀粉和低淀粉日糧的組成和營養(yǎng)成分。在低淀粉日糧中，用大豆皮替代玉米淀粉。兩組日糧的營養(yǎng)成分，從淀粉到NDF都有著不同的數(shù)據(jù)。

    泌乳表現(xiàn)
    試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同日糧的干物質(zhì)采食量、奶量、乳脂校正日產(chǎn)量方面并沒有太大的影響，高淀粉日糧加4克活酵母組乳脂校正日產(chǎn)量更高一些。NDF消化率是全消化道的消化率，每天補(bǔ)充4克活酵母的消化率高于其他兩組，但仍然低于低淀粉組。

    結(jié)論

    瘤胃是復(fù)雜而且動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境。補(bǔ)充微生物類添加劑可以在保證日糧配方提供足夠營養(yǎng)供應(yīng)的同時(shí)保證瘤胃健康。另外，了解每種直接飼喂微生物的最佳使用條件很有必要，這樣才能發(fā)揮最好的作用。