■ Gerald D.Poppy等 鐘懿華(譯)

（美國達農威公司，美國依阿華州錫達拉匹茲 52404）

近年來“薈萃分析（meta-analysis）”已成為總結科學研究數據的一項普及的統計工具。相較于單一的科學實驗，薈萃分析能以統計方法同時分析由許多科學實驗總結而成的龐大文獻數據庫。在過去，分析與總結龐大文獻數據庫相當耗費時間，且有時幾乎是不可能完成的工作，因此導致研究人員得出“需要進行更多的實驗研究”這樣無效率的建議?，F今，研究人員能以薈萃分析這個統計工具來簡化數據分析這項工作，并使其更有效率，最終能更精準地的總結出一個有意義的結論。要進行薈萃分析，首先研究人員必須收集所有相關的發(fā)表、與未發(fā)表文獻，然后根據一套已清楚定義的統計方法與步驟，來檢視所收集到文獻數據的質量。針對符合質量要求的數據，對其嚴格地進行統計分析。相較于在狹隘、評論式的研究中，是由研究人員本身來對不同的實驗給予其重要性排序，而薈萃分析則是以各個實驗的樣本數與方差來排序各個實驗。如此，薈萃分析提供了一個透明、客觀、且能重復驗證的統計方法來分析文獻數據。使用薈萃分析法分析文獻數據的其它優(yōu)點還包括：①驗證實驗組的無效結果是否為真，亦或是由于統計功效過低；②驗證實驗組的結果是否為其它外源性因素所影響；③驗證文獻中是否存在有發(fā)表偏見（例如樣本數較小或是負面結果的實驗被選擇性不發(fā)表）。

美國專業(yè)動物科學家登錄機構（ARPAS）與美國乳業(yè)協會（ADSA），在美國乳業(yè)協會2011年的年度研討會里，共同舉辦了一個“了解薈萃分析”的專門座談會。與會的專業(yè)研究人員認為，對“宣稱”以薈萃分析法針對某一特定商業(yè)產品的功效進行評論的科學論文，該類論文須提供以下信息才能被認定為正確的薈萃分析論文（Lean等，2009）：①針對某一特定商業(yè)產品所進行的所有實驗都必須被包括在薈萃分析里，而且：a.該薈萃分析須以正規(guī)且嚴格的統計方法[例如漏斗圖（Fun?nel Plot）；Light等，1984]，檢視其所使用的文獻數據庫里是否有發(fā)表偏見。b.除了提供漏斗圖之外，該薈萃分析還必須提供森林圖（Forest Plot），讓讀者能以視覺檢視來自所有不同實驗的結果趨勢，以及每一個實驗對該薈萃分析所造成的影響及95%的可信區(qū)間。根據作者所提供的森林圖，讀者能自行確認方差是否被正確地包含在數學模型計算里。②該薈萃分析的文獻數據，須來自于同種動物。例如所有的實驗應以奶牛為實驗對象，不應包括奶羊或是水牛。③市面上的酵母培養(yǎng)物產品不止一個，但這些酵母培養(yǎng)物產品的組成成分各有不同。而薈萃分析中所采用的各種文獻數據，必須要求來自同一產品。以本篇文章為例，所有的數據皆來自于針對同一酵母培養(yǎng)物（美國達農威酵母培養(yǎng)物）所做的實驗，并不包括來自其它公司酵母培養(yǎng)物或是活酵母產品實驗的數據。當然，其所取得的結果也不能夠套用在其它的酵母培養(yǎng)物身上。

1 背景

在市面上有許多酵母相關產品在商業(yè)化牧場中被廣泛地使用（北美市場使用率約為32%；Hutjens,2012）。至今已有許多實驗試圖探討酵母產品對改善奶牛生產性能的影響，但這些科學論文的結果卻不一致。造成酵母產品效果不一致的原因，可能是因為某些科學實驗樣本數過少，以致于無法達到能偵測出酵母產品效果的統計功效。而另一個更為重要的原因則是因為研究者將不同性質的酵母產品經?；鞛橐徽?，從而導致結果的不一致性。市售的酵母產品主要分為兩大類：酵母培養(yǎng)物與活性干酵母（又稱活酵母）。美國飼料管制協會（AAFCO,2011）對活性干酵母的定義為：每克產品需含有大于150億個活酵母細胞；而其對酵母培養(yǎng)物的定義為：一種包含有酵母細胞及其賴以生長的培養(yǎng)基的產品（簡單地講，就是含有酵母發(fā)酵時產生的代謝產物、變形培養(yǎng)基和少量殘余酵母的混合物）。由于含有大量的酵母細胞外代謝產物，酵母培養(yǎng)物的組成成分是最為復雜的，而且酵母培養(yǎng)物的功效與酵母細胞本身的活性并無直接的關系。其它酵母產品分類還包括：干燥酵母、輻照干酵母、啤酒干酵母、圓酵母、與酵母萃取物。雖然這些產品包括活性干酵母，在分類名稱上均含有“酵母”這個名詞，但它們無論是在組成成分上還是在功能作用方面與酵母培養(yǎng)物均是大相徑庭的。2009年發(fā)表在美國乳業(yè)科學期刊上的一篇薈萃分析（Desnoyers等，2009），正是將不同性質產品混為一談的一個范例，該薈萃分析的目的，在探討活性干酵母對奶牛干物質采食量、瘤胃發(fā)酵與產奶量的影響，但是該薈萃分析所使用的文獻數據中卻包含了13篇探討酵母培養(yǎng)物的實驗?；谏鲜鲈颍髡哚槍δ骋唤湍概囵B(yǎng)物（美國達農威酵母培養(yǎng)物）對改善奶牛產奶性能的功效，以正確的薈萃分析方法做了一個總結（Sanchez，2009），該薈萃分析的結果已于2012年發(fā)表于美國乳業(yè)科學期刊上（Poppy等，2012）。本文的目的旨在摘要介紹該薈萃分析研究實驗所取得的重要結果，并為該薈萃分析中所探討的酵母培養(yǎng)物對促進奶牛生產性能的作用機理做一個解釋性的闡述。

2 薈萃分析

在Poppy等（2012）的薈萃分析中，首先其所探討的酵母培養(yǎng)物制造商（美國達農威公司）提供該公司在2011年以前所有針對奶牛所進行的酵母培養(yǎng)物飼喂實驗的文獻與數據，其中包含已發(fā)表的與未發(fā)表的科學論文與技術報告，并從6個以英語為發(fā)表語言的搜索引擎來搜尋其它飼喂奶牛相同酵母培養(yǎng)物的相關科學文獻。所使用的搜索引擎為：PubMed、Google Scholar、Agricola、ScienceDi?rect、Scirus與CAB。所使用的搜尋關鍵詞為：酵母（yeast）、奶牛（cows）、與泌乳期（lactation）。

2.1 文獻篩選標準

所有收集到的文獻實驗，都必須經過一套標準的程序來進行篩選。要能夠被包含在薈萃分析里，該實驗必須符合以下所有標準：①該實驗必須評估至少一種由同一公司所生產銷售的酵母培養(yǎng)物產品；②該實驗必須包含陰性對照組，與使用隨機實驗組分配方法；③該實驗必須使用泌乳奶牛（不能使用干奶牛,或是體外發(fā)酵實驗）；④該實驗必須使用平行對照組實驗設計（例如包含至少一組對照組，與一組實驗組），不能使用交叉實驗設計；⑤該實驗必須報告至少一種生產性能結果，再加上提供方差或是實驗組與對照組結果顯著不同的概率。生產性能結果包括：產奶量、能量校正乳、乳脂率、乳脂產量、乳蛋白率、乳蛋白產量、3.5%乳脂校正乳、或干物質采食量。方差包括標準錯誤或是標準偏差。

2.2 統計分析方法

薈萃分析根據Higgins等（2008）所提出的方法來進行。數據分析則是使用Comprehensive Me?ta-Analysis version 2.2.050（Biostat,Englewood,NJ,USA）軟件針對萃取出的生產性能數據來進行分析。實驗組效應的異質性或是不均一性則是以卡方檢驗與I2統計法（Higgins等，2003）。薈萃分析所使用的文獻數據庫里是否帶有發(fā)表偏見則是以漏斗圖來檢視（Light等，1984）。漏斗圖中不帶偏見的實驗效應大小的最佳估計數則是以Trimand-fill方法來估計（Duval等，2000）。詳細統計方法請參閱原著（Poppy等,2012）。

3 結果與討論

3.1 薈萃分析文獻篩選

在Poppy等（2012）的薈萃分析中，該酵母培養(yǎng)物的制造商提供了總計61篇文獻報告,其中包含已發(fā)表的且經同行評審的科學期刊論文、科學期刊摘要、報告、與技術報告。另外通過6個以英語為發(fā)表語言的科學論文搜索引擎，并沒有搜尋到其它相關的文獻報告。在這61篇文獻中，總計有36個不同的實驗通過篩選程序。實驗未通過篩選程序的原因為：只有陽性對照組（實驗數目=17）；使用交叉、拉丁方、或是析因實驗設計（實驗數目=6）；或是未報告實驗組結果（實驗數目=2）（詳細文獻列表與被淘汰文獻列表，請參閱原著表1與其附件表S1；http://www.journalofdairyscience.org/）。

3.2 實驗效應異質性的檢視

檢驗實驗效應的異質性或是不均一性是薈萃分析中相當重要的一環(huán)，因為異質性這個統計方法，可以比較與檢視所有通過篩選的不同實驗之間與個別實驗本身在實驗效應上的異質性程度。以個別實驗來看，實驗效應的異質性可解釋成實驗組本身所造成的影響（例如日糧里有酵母培養(yǎng)物與無酵母培養(yǎng)物的差異）。至于不同實驗之間的實驗效應異質性程度，主要來自于不同實驗之間的差別，例如不同實驗之間對實驗設計與奶牛管理方式的不同。在Poppy等（2012）的薈萃分析里，是以卡方檢驗的概率與I2統計法來檢視其文獻數據里實驗效應的異質性程度。卡方檢驗在于檢視一個零假設：在所有不同的實驗之間，實驗組的影響程度都是一樣的。如果卡方檢驗的概率P≤0.10，代表能接受該零假設的概率小于10%，即有超過90%的概率在所有不同的實驗之間，實驗組的影響程度是不同的。而I2統計法則是在比較不同實驗間與個別實驗間，實驗效應異質性的程度。舉例來說，如果I2值較高（I2＞35%），代表實驗跟實驗間的實驗效應異質性程度超過預期，表示該薈萃分析的數據庫可能測量超過一種結果（例如某一酵母培養(yǎng)物對促進奶牛生產性能的功效）,因此試圖整合該數據庫并從中推論出一個平均效應（例如該酵母培養(yǎng)物的功效）是不適當的。高I2值同時也可反映出該實驗效應（例如該酵母培養(yǎng)物的功效）實際上可能被其它因素所影響著，例如：品種的差異、日糧配方的差異、日糧飼喂方式的差異、或是泌乳期的差異。高I2值也有可能是實驗效應受實驗設計的影響，例如：實驗組是如何隨機分配的，是否有盲組，是否有控制外源性混雜因素，實驗單位是以個別奶牛還是以畜欄為單位。

從Poppy等（2012）的初步薈萃分析來看，不同實驗間與個別實驗間的實驗效應呈現高度異質性（例如該酵母培養(yǎng)物對奶產量的影響：I2=40.46%，卡方檢驗Q值概率為P=0.003）。表示有除了實驗效應本身（該酵母培養(yǎng)物）以外的因素（實驗設計、奶牛管理方式）在影響著薈萃分析結果。通過分組分析（Poppy等，2012），相較于使用所有的文獻數據，如果僅使用經同行評審的科學期刊，不同實驗間與個別實驗間的實驗效應高度異質性則不復存在。舉例來說，使用未經同行評審的科學期刊來進行薈萃分析，其I2=57.16%，與卡方檢驗Q值概率為P=0.001；但若僅使用經同行評審的科學期刊來進行薈萃分析，其I2=0.001%，與卡方檢驗Q值概率為P=0.904，表示僅使用經同行評審的科學期刊所進行的薈萃分析，其所導出的結果則是受該酵母培養(yǎng)物對其所產生的影響，并不受來自于其它外源性因素的影響（Poppy等，2012）。

3.3 該酵母培養(yǎng)物對奶牛生產性能的影響

在Poppy等（2012）的薈萃分析中，總結經同行評審的科學期刊結果顯示（見表1），飼喂奶牛該酵母培養(yǎng)物每天能額外增加1.61 kg的3.5%乳脂校正乳產量[95%可信區(qū)間：0.92到2.29 kg；I2=0.001%與卡方檢驗Q值概率為P=0.906]與1.65 kg的能量校正乳產量[95%可信區(qū)間：0.97到2.34 kg；I2=0.001%與卡方檢驗Q值概率為P=0.795]。在乳脂肪與乳蛋白產量方面，飼喂奶牛該酵母培養(yǎng)物每天能額外增加0.06 kg的乳脂肪產量[95%可信區(qū)間：0.01到0.10 kg；I2=0.001%與卡方檢驗Q值概率為P=0.802]與0.03 kg的乳蛋白產量[95%可信區(qū)間：0.00到0.05 kg；I2=0.001%與卡方檢驗Q值概率為P=0.805]。

表1 該酵母培養(yǎng)物對泌乳牛產奶性能的影響①

以不同泌乳期來看（見表2），對泌乳初期奶牛（泌乳天數小于70 d），飼喂奶牛該酵母培養(yǎng)物每天能增加0.62 kg的干物質采食量[95%可信區(qū)間：0.21到1.02 kg；I2=0.001%與卡方檢驗Q值概率為P=0.766]與1.37 kg的產奶量；對泌乳中后期奶牛（泌乳天數大于70 d），飼喂奶牛該酵母培養(yǎng)物每天減少0.78 kg的干物質采食量[95%可信區(qū)間：-1.36到-0.21 kg；I2=0.001%與卡方檢驗Q值概率為P=0.530]，并同時每日增加0.98 kg的產奶量。以整個泌乳期來看，飼喂奶牛該酵母培養(yǎng)物平均每天能額外增加1.18 kg的乳產量（95%可信區(qū)間：0.55到1.81 kg）。

表2 不同泌乳期喂飼該酵母培養(yǎng)物對泌乳奶牛產奶量與干物質采食量的影響

3.4 薈萃分析的質量管理

在Poppy等（2012）的薈萃分析中，將該酵母培養(yǎng)物對產奶量與干物質采食量的影響趨勢以森林圖呈現出來。在Poppy等（2012）里，該酵母培養(yǎng)物對產奶量有增加的趨勢。且該酵母培養(yǎng)物對不同泌乳期奶牛產生不同的影響：在泌乳前期，該酵母培養(yǎng)物有增加干物質采食量的趨勢;但在非泌乳前期（例如泌乳中后期），該酵母培養(yǎng)物則有降低干物質采食量的趨勢。

另一個評判薈萃分析質量的重要標準，在于檢視其所使用的文獻是否有發(fā)表偏見。雖然薈萃分析可以根據所有的文獻數據以數學模式來總結出實驗的效應，但若其所使用的文獻數據里存在著偏見，例如被選擇性發(fā)表的數據，那么其所總結出的實驗效應也會被偏見所影響。發(fā)表偏見之所以存在，是因為某些科學期刊或是研究人員傾向不發(fā)表負面效果或是規(guī)模過小的實驗，或是企業(yè)傾向發(fā)表有正面產品效應的實驗。漏斗圖可作為一種以視覺來檢查發(fā)表偏見的方法，用其來檢視是否有實驗大小與實驗效應程度的關系存在。在Poppy等（2012）的薈萃分析中檢視了在所有的實驗中，針對該酵母培養(yǎng)物對奶牛產奶量的影響，是否有發(fā)表偏見的存在。從結果可以看出該漏斗圖并不對稱（空心圓點的分布狀態(tài)），表示可能有許多小規(guī)模的實驗被選擇性不發(fā)表。根據Trimand-fill方法來仿真被選擇性忽略掉的小規(guī)模實驗（實心圓點），如果小規(guī)模實驗沒有被忽略掉的話，實際的漏斗圖看來就相對對稱。另一個對不對稱漏斗圖的解釋，可能是所含括的實驗間其實驗效應異質性過高所導致。如果僅檢視經同行評審的期刊（Poppy等，2012），漏斗圖看起來對稱，且無實心圓點，代表該數據庫里并不存在著發(fā)表偏見。

3.5 該酵母培養(yǎng)物對促進奶牛生產性能的作用機理

在Poppy等（2012）的薈萃分析中所探討的市售酵母培養(yǎng)物是一種能夠有效控制瘤胃發(fā)酵，幫助泌乳牛從日糧中萃取出更多可消化養(yǎng)分的天然飼料添加劑。該酵母培養(yǎng)物是一種復雜的發(fā)酵產物，其包含對動物有益的細胞外發(fā)酵代謝產物，包括抗氧化物、有機酸、小肽、核酸、植物甾醇,以及能夠支持動物免疫與健康的酵母細胞壁，包括?-葡聚糖與甘露聚糖。根據對該產品的深入研究，總結該酵母培養(yǎng)物對促進泌乳牛生產性能的作用機理包括：①滋養(yǎng)瘤胃細菌暨促進瘤胃微生物的代謝平衡、②優(yōu)化瘤胃內的微生態(tài)環(huán)境、③改善瘤胃功能即其后續(xù)消化道的消化吸收效率、④與提高瘤胃內揮發(fā)性脂肪酸的產量與微生物蛋白的合成數量。

3.5.1 滋養(yǎng)瘤胃細菌暨促進瘤胃微生物的代謝平衡

實驗證明該酵母培養(yǎng)物可以增加瘤胃功能性微生物的生長與活性。實驗結果包括：①增加瘤胃細菌總數以及瘤胃纖維分解細菌族群數量（Wiedmeier等，1987；Harrison等，1988），可促進瘤胃內纖維的消化分解與通過速率。②增加瘤胃蛋白分解細菌的數量（Yoon等，1996），可促進瘤胃內氮的利用。③在體外發(fā)酵實驗中增加乳酸利用細菌的數量（Callaway等，1997），可減少乳酸在瘤胃中的堆積。④增加瘤胃中嗜氧氣原生蟲并降低噬細菌原生蟲族群的相對數量（Arakaki等，2000），可促進瘤胃中氧氣的清除并減少瘤胃細菌被原生蟲吞噬的機會（Ivan等，2000）。⑤以體外發(fā)酵槽培養(yǎng)中國常見的粗飼料，例如：稻米秸稈、玉米秸稈、玉米秸稈青貯、或是全株玉米青貯，可增加瘤胃真菌的族群數量（Mao等，2012），因此可促進瘤胃對纖維的消化。

3.5.2 優(yōu)化瘤胃內的微生態(tài)環(huán)境

要維護瘤胃的健康與功能，必須確保瘤胃的酸堿值（pH）穩(wěn)定在一個安全的范圍之內，如此才能使瘤胃微生物對纖維的分解消化優(yōu)化。一般而言，瘤胃發(fā)酵程度越高，其所產生的揮發(fā)性脂肪酸就越多，瘤胃的pH值也因此而降低。但當瘤胃的pH值降低到6以下時，瘤胃的纖維消化功能會受到影響。該酵母培養(yǎng)物的一個特殊的功效，就在于能促進瘤胃發(fā)酵與增加揮發(fā)性脂肪酸的生成，但同時不對瘤胃的pH值產生劇烈的影響。該酵母培養(yǎng)物對優(yōu)化瘤胃環(huán)境的實驗結果如下：①隨著該酵母培養(yǎng)物在培養(yǎng)液中添加量的增加，體外瘤胃發(fā)酵槽中揮發(fā)性脂肪酸的產量也隨之增加，但是培養(yǎng)液的pH值并沒有隨之降低，而是維持在一個較高或是與對照組相同的水平(Doto等，2011)。這個穩(wěn)定培養(yǎng)液pH值的功效，是來自于該酵母培養(yǎng)物對乳酸利用菌的增生效果，乳酸利用菌能將乳酸轉變?yōu)楸?，因而減緩了pH值的下降（Callaway等，1997）。②增加一般采食量（＜26 kg干物質）奶牛的瘤胃淀粉消化率，但減緩高采食量（＞26 kg干物質）奶牛的瘤胃淀粉消化率（Allen，2012）。在以高淀粉支持高產奶量的飼喂狀況下，該酵母培養(yǎng)物可以幫助穩(wěn)定瘤胃環(huán)境。③增加瘤胃中嗜氧氣原生蟲族群的相對數量（Arakaki等，2000），因此加速瘤胃中氧氣的清除，幫助瘤胃維持在一個低含氧的狀態(tài)（＜1 μg/kg；Russell，2002），讓厭氧菌得以存活并發(fā)揮功能。

3.5.3 改善瘤胃功能與后續(xù)消化道的消化吸收效率

該酵母培養(yǎng)物對優(yōu)化瘤胃功能性微生物的功效可以反映在消化率上。例如：①在瘤胃尼龍袋實驗中，增加了玉米青貯干物質與纖維的瘤胃降解率（Yoon等，1998）。②在體外發(fā)酵實驗中，增加了百慕達干草與苜蓿干草的降解率（Sullivan等，1999）。③減少糞便中未消化完整玉米顆粒達14%，因此反應出該酵母培養(yǎng)物可增加全腸道對精料的消化率（Yoon等，1999）。

3.5.4 提高瘤胃內揮發(fā)性脂肪酸的產量與微生物蛋白的合成數量

瘤胃揮發(fā)性脂肪酸可為宿主奶牛提供高達80%的能量來源。而流入奶牛小腸的過瘤胃蛋白，其中約50%～90%為瘤胃微生物蛋白所提供。經實驗證實，該酵母培養(yǎng)物可成為提升瘤胃揮發(fā)性脂肪酸與微生物蛋白合成的有效工具。①在一個體外連續(xù)發(fā)酵槽實驗中，相較于對照組，該酵母培養(yǎng)物增加培養(yǎng)液中總揮發(fā)性脂肪酸與丙酸的產量（Miller-Webster等，2002）。②在瘺管牛實驗中，該酵母培養(yǎng)物增加瘤胃微生物蛋白的合成以及流入小腸的微生物蛋白含量（Allen等，2012；Hristov等，2010）。該酵母培養(yǎng)物對瘤胃微生物蛋白的功效，是來自于其對瘤胃功能性微生物生長與活性的正面效果，以及其能降低噬細菌原生蟲族群的數量，因此能減少瘤胃細菌被原生蟲吞噬的機會，從而增加小腸中過瘤胃微生物蛋白的含量。

4 結論

Poppy等（2012）以薈萃分析總結36篇經同行評審的科學期刊，其結論數據顯示，在商業(yè)化牧場的實際生產實踐中，使用某一酵母培養(yǎng)物可以改善奶牛的生產性能。該酵母培養(yǎng)物能增加奶牛的產奶量，以及乳脂肪與乳蛋白產量，其結果為增加能量校正乳產量。在北美以乳脂肪與乳蛋白計價的市場中，使用該酵母培養(yǎng)物可讓營養(yǎng)師與牧場經營者在設計奶牛日糧時有更多的選擇。使用該酵母培養(yǎng)物可以增加泌乳初期（泌乳天數小于70 d）奶牛的干物質采食量（每日增加0.62 kg）[此功能性功效已獲得美國食品藥物管理局(FDA)認可]，這個優(yōu)勢可為關注泌乳初期奶牛健康的牧場經營者提供一個有效的提升食欲的工具。對于泌乳中、后期牛隻（泌乳天數大于70 d），使用該酵母培養(yǎng)物則可以減少奶牛的干物質采食量（每日減少0.78 kg），并維持甚至是提升奶產量，這個使用該酵母培養(yǎng)物的特殊優(yōu)勢，可以增加泌乳中、后期奶牛的飼料利用效率，在現今高飼料成本的挑戰(zhàn)下，提升泌乳中后期奶牛的飼料利用效率能為牧場經營者帶來更高的經濟效益。此外，使用薈萃分析法為某一特定產品的功效進行評估，可為動物科學家提供一個檢驗產品實際應用效果的有效科學工具。使用薈萃分析評估產品功效的優(yōu)點，不是使用樣本數較少的小型實驗，或是把不同性質產品混為一談且不評估其所使用文獻數據質量好壞的評論式研究所能夠比擬的。實驗效應異質性的評估，是薈萃分析中很重要的一個步驟，因為該步驟能讓研究人員清楚地了解到，除了實驗組本身的效應外，是否還有其它的外源性因素影響了薈萃分析的結果。

（參考文獻25篇，刊略，需者可函索）