近些年來,隨著畜牧業(yè)的集約化和規(guī)?;l(fā)展,養(yǎng)殖戶為獲得更高的經(jīng)濟效益,往往會給育肥肉牛和肉羊等反芻動物喂養(yǎng)大量的精料,長期喂養(yǎng)高精飼料,反芻動物極易發(fā)生瘤胃機能障礙,并引發(fā)營養(yǎng)性、代謝性疾病。酵母培養(yǎng)物是一種微生態(tài)制劑,可以調(diào)節(jié)反芻動物腸道微生態(tài)平衡,并且沒有殘留,也不會產(chǎn)生抗藥性,因此廣泛應(yīng)用在養(yǎng)殖業(yè)中。
一、酵母培養(yǎng)物的營養(yǎng)特性
酵母是一種兼性厭氧的單細(xì)胞真菌,在畜牧行業(yè)中,釀酒酵母是一種常用的發(fā)酵菌,主要包含兩種類型,一種是活的干燥菌,另一種是酵母菌。在反芻動物的養(yǎng)殖過程中,活體酵母是指動物瘤胃內(nèi)的活菌種。
酵母培養(yǎng)物的構(gòu)成成分是變性培養(yǎng)基、酵母細(xì)胞及細(xì)胞代謝產(chǎn)物,含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和未知生長因子等。在發(fā)酵過程中,由于缺少活細(xì)菌,所以只對肉食性微生物起到有益作用。
當(dāng)前,大多數(shù)的酵母菌種主要是使用一種液體培養(yǎng)基來培育發(fā)酵菌種,在固態(tài)培養(yǎng)基上進行發(fā)酵,經(jīng)過干燥和滅菌,即可得到酵母菌種。該酵母的發(fā)酵液中含有約22%的蛋白質(zhì)、約10%的小肽、約5%的低聚糖,并有極少數(shù)的活性酵母和枯草桿菌。發(fā)酵液中所含的各種營養(yǎng)素能增強飼料的適口性和動物的采食量,又能調(diào)整反芻動物腸內(nèi)的微生物群落,促進腸內(nèi)健康,提高動物機體的免疫力和抗病力。
二、酵母培養(yǎng)物的作用機制
1.提升反芻動物生產(chǎn)性能的機制。酵母培養(yǎng)物之所以能夠提升反芻動物的生產(chǎn)性能,原因是其含有的蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、多糖等營養(yǎng)物質(zhì),能為反芻動物的瘤胃微生物提供充足的營養(yǎng),確保微生物的正常代謝。酵母培養(yǎng)物中包含的有機酸等物質(zhì)能在一定程度上影響瘤胃pH環(huán)境,激發(fā)乳酸菌對乳酸進行發(fā)酵,有效減少乳酸的生成,并確保益生菌生活環(huán)境的穩(wěn)定性。當(dāng)加入酵母菌種以后,產(chǎn)生的pH條件還可以增強反芻動物瘤胃內(nèi)的纖維素、半纖維素降解菌活力,改善對飼料中養(yǎng)分的消化利用,提升反芻動物攝食干物的能力,從而提升整體產(chǎn)量。在發(fā)酵過程中,發(fā)酵液中所含的各種生長因子對反芻動物的生長發(fā)育和繁殖能力也會產(chǎn)生不同影響。
2.提高動物免疫力的機制。在發(fā)酵過程中可以發(fā)現(xiàn),葡萄糖、甘露低聚糖等主要活性組分,可以提高動物的免疫能力和對疾病的抵抗力。這主要是因為在消化道中,細(xì)菌的表皮常含有類似于甘露寡糖受體的細(xì)胞膜物質(zhì),通過與細(xì)胞膜上的特定受體(D-Glicosome receptor)相結(jié)合,從而實現(xiàn)增殖,導(dǎo)致消化道發(fā)生相關(guān)疾病。而低聚物可為致病菌的粘附提供大量的粘附物質(zhì),防止致病菌粘附于消化道內(nèi)壁。甘露寡糖與病原菌結(jié)合后,讓其不被消化酶分解,通過后段腸管排出,能避免病原菌對人體造成的二次傷害。酵母培養(yǎng)物中所含的甘露寡糖是一種外源性的抗原,能激發(fā)巨噬細(xì)胞的吞噬活性,之后在輔助T細(xì)胞和酵母菌細(xì)胞分泌物的進一步刺激下,能有效清除消化道中的病原微生物,從而發(fā)揮出非特異性免疫的作用。同時在酵母菌中添加的甘露低聚糖能提高動物體內(nèi)B淋巴細(xì)胞、IL-1β和干擾素含量,從而提高動物體內(nèi)的特異性免疫力。葡萄糖苷能與免疫細(xì)胞膜上的受體結(jié)合,有助于激發(fā)與其有關(guān)的免疫信號通路,誘導(dǎo)分泌出相應(yīng)的信號因子,從而對機體產(chǎn)生特異或非特異的響應(yīng)。
3.對反芻動物抗應(yīng)激和免疫調(diào)節(jié)作用的機制。許多動物的疾病都是由于氧化應(yīng)激造成的。在釀酒酵母體內(nèi)和其他代謝物中,存在許多具有抗氧化活性的物質(zhì)。已有的研究表明,在釀酒酵母的自溶物中,谷胱甘肽的含量比較高,并且還具備較高的總抗氧化能力、二苯基苦基苯肼(DPPH)自由基清除能力、一氧化氮清除能力以及羥基自由基清除能力,這些都可以被用作一種新型的天然抗氧化劑和免疫刺激劑,應(yīng)用在功能性食品或醫(yī)藥領(lǐng)域。經(jīng)過前期研究發(fā)現(xiàn),多糖作為一種重要的生物活性組分,能通過調(diào)控多糖(Hydroxygen,PHA)誘導(dǎo)的淋巴細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡,減輕高溫脅迫所致的氧化損傷,從而調(diào)控細(xì)胞凋亡,提高對高溫脅迫的適應(yīng)性。而熱應(yīng)激條件下,活性酵母能顯著增加泌乳初期奶牛的能量校正乳汁(ECM),而不會降低其干物采食(DMI),使ECM的轉(zhuǎn)換效率增加7.4%。在日糧中,活性酵母能促進瘤胃和結(jié)腸粘膜上皮細(xì)胞的保護功能和炎癥反應(yīng),并促進抗微生物肽防御素β1(DEFB1)的表達。在熱應(yīng)激條件下,該菌可顯著降低牛HSP70的mRNA和Bax-α的mRNA表達,并可顯著降低PBL細(xì)胞的凋亡;而刺激ConAn可誘導(dǎo)向T細(xì)胞轉(zhuǎn)化,從而增加機體內(nèi)淋巴細(xì)胞白細(xì)胞介素IL-2及免疫球蛋白IgG的含量,以此來促進機體的細(xì)胞和體液免疫功能。通過研究發(fā)現(xiàn),利用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù),在奶牛飼糧中加入酵母后,可顯著上調(diào)乳汁與細(xì)胞免疫、上皮及炎癥相關(guān)基因的表達量,并顯著增強乳腺上皮細(xì)胞的抗菌力。
4.對反芻動物物質(zhì)代謝作用的機制。結(jié)果表明,酵母培養(yǎng)物可顯著影響反芻動物瘤胃內(nèi)的蛋白質(zhì)代謝。酵母培養(yǎng)物能通過調(diào)節(jié)菌群的功能,提高瘤胃對氨的利用和蛋白質(zhì)合成,加快DM、NDF的降解速率,提高微生物蛋白的含量和小腸對非氨態(tài)氮的吸收,并降低瘤胃中氨態(tài)氮的濃度。在高蛋白質(zhì)飼料中,酵母培養(yǎng)物能促進細(xì)菌向十二指腸膜的轉(zhuǎn)運,并讓瘤胃中非微生物氮素、非氨氮含量升高。結(jié)果顯示,在日糧中加入酵母培養(yǎng)物以后,消化液中蛋氨酸、賴氨酸等氨基酸含量明顯增加,僅精氨酸含量較對照組有所降低。十二指腸菌體中的氨基酸組成會發(fā)生改變,其原因可能與酵母培養(yǎng)物對特定厭氧細(xì)菌有選擇的刺激有關(guān)。由于瘤胃中不同類型的細(xì)菌在氨基酸的組成和含量上都有很大差異,因此,十二指腸氨基酸的改變是由菌體蛋白的改變造成的。在乳汁中,酵母培養(yǎng)物不僅提高乳汁中粗蛋白質(zhì)的降解速率,還能提升乳汁的凈能和產(chǎn)能。綜上所述,酵母培養(yǎng)物的加入對反芻動物飼料的采食量沒有明顯的影響,但是卻可以讓飼料中的干物質(zhì)、粗纖維、粗蛋白質(zhì)的分解速率加快,從而提高飼料的能量利用效率。
三、酵母培養(yǎng)物在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用
1.在幼年反芻動物上的應(yīng)用。實際上,活菌及酵母可促進新生犢牛消化系統(tǒng)中微生物定植,對其后期的瘤胃功能、免疫系統(tǒng)的建立及腸道健康起到關(guān)鍵作用,但其所起到的作用與犢牛的年齡、飼糧組成、飼養(yǎng)管理水平及酵母菌等因素密切相關(guān)。試驗證明,使用酵母培養(yǎng)物可顯著改善犢牛的營養(yǎng)品質(zhì)、飼料轉(zhuǎn)化率、生產(chǎn)性能等,并對瘤胃的發(fā)育具有明顯的促進作用。在斷奶前給犢牛喂食酵母制品,其作用是最顯著的,可以有效降低腹瀉評分,減少腹瀉天數(shù),減少犢牛期使用抗生素的次數(shù),同時還能在一定程度上提高其生長性能。對于母源性抗體含量較低的犢牛,添加活性酵母能增強其免疫功能,從而提高生產(chǎn)性能。在0-60日齡時,在犢牛飼料中添加活性酵母,可改變瘤胃微生物群落(除古菌外)的均一性和多樣性,并可維持32個月,但對生產(chǎn)性能無明顯影響。在犢牛中添加活性酵母可促進其腸道分泌內(nèi)源性免疫球蛋白IgA,減少病原感染的風(fēng)險。在高熱應(yīng)激環(huán)境下添加活性布拉迪酵母,能顯著降低犢牛直腸溫度,減少腹瀉。而添加酵母菌可明顯增加犢牛斷乳前和斷乳后的日增重,增加瘤胃pH,減輕斷乳應(yīng)激。前期研究還發(fā)現(xiàn),不同的粗糧(紫花苜蓿、燕麥草和玉米青貯)下,添加酵母培養(yǎng)物以后,瘤胃細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,但對瘤胃pH、采食量、生長性能、營養(yǎng)消化的影響不明顯。在圍生期添加酵母培養(yǎng)物,能增加奶牛初乳中的免疫球蛋白含量,增強小牛的被動免疫能力。不過,幼年反芻動物與成年反芻動物有較大的不同,因此需要以幼年反芻動物的生長特性和多樣化的需求為基礎(chǔ),對酵母產(chǎn)品進行更深層次的開發(fā),并提高相關(guān)產(chǎn)品的專業(yè)性和針對性。
2.在肉牛養(yǎng)殖中的應(yīng)用。當(dāng)前,在肉牛產(chǎn)業(yè)中,對酵母培養(yǎng)物的研究也相對較多。酵母培養(yǎng)物在肉牛生產(chǎn)過程中,能通過調(diào)整瘤胃內(nèi)的菌群結(jié)構(gòu),來改善瘤胃的健康狀況,從而提高機體對粗蛋白、中性洗滌纖維及酸性洗滌纖維等營養(yǎng)物質(zhì)的消化率,以此來提升肉牛的生長性能和屠宰性能。同時,酵母培養(yǎng)物還能改善肉牛的抵抗力,減少疾病的發(fā)生。另外,一些試驗也表明,酵母培養(yǎng)物能在一定程度上讓牛肉中的脂肪成分和含量發(fā)生變化,從而提高牛肉的口感和質(zhì)量。
3.在奶牛養(yǎng)殖中的應(yīng)用。當(dāng)在反芻動物飼糧中加入酵母類產(chǎn)品(包括活酵母和酵母培養(yǎng)物)時,可以讓奶牛的平均產(chǎn)奶量提高0.8kg/d,同時,飼糧中精料與中性洗滌纖維的比例越高,對有機物的消化率就越高。目前已經(jīng)上市的釀酒酵母可讓奶牛的乳汁產(chǎn)出量達到1.18kg/d(含脂肪修正乳1.61kg/d),乳中脂肪和乳蛋白含量分別提高0.06kg/d和0.03kg/d,在泌乳初期和后期DMI分別提高0.62kg/d、0.78kg/d。進食行為方面,在奶牛飼料中加入活酵母后,其進食間隔縮短(20.0min VS 25.8min)、日進食次數(shù)增多(9.0次/天 VS 7.8次/天)、反芻時間延長(570.3min/d VS 544.9min/d)、乳脂含量提高(3.71% VS 3.55%)。在高精料中加入酵母培養(yǎng)物,還能降低瘤胃pH、乳酸含量和瘤胃亞急性酸中毒的發(fā)生??偟膩碚f,活酵母或酵母培養(yǎng)物對奶牛的產(chǎn)奶量影響是比較明顯的,但對乳蛋白等主要乳成分含量的影響還不確定,這可能與泌乳階段、泌乳牛生產(chǎn)潛力等多種影響因素有很大關(guān)系。
4.在肉羊養(yǎng)殖中的應(yīng)用。酵母培養(yǎng)物不但對肉牛、奶牛具有顯著的正面作用,用于肉羊飼養(yǎng)也能獲得良好的效果。比如,其能增加肉綿羊?qū)︷B(yǎng)分的吸收,從而促進肉羊的生長,并有效減少發(fā)生酸毒的幾率,對改善肉羊的生產(chǎn)性能和機制具有重要意義。
總而言之,酵母培養(yǎng)物中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),如氨基酸、維生素、微量元素和小肽、寡糖、未知生長因子等,將其添加到反芻動物的飼料中,可改善消化系統(tǒng)的健康狀況,增強機體的免疫力和抗氧化能力。但酵母培養(yǎng)物在同種類動物中的使用劑量沒有固定標(biāo)準(zhǔn),需結(jié)合動物的具體情況決定最佳投放量,并在保證生產(chǎn)效益的前提下,實現(xiàn)對生產(chǎn)成本的合理控制。
作者簡介:黃保?。?988-),男,漢族,廣西寧明人,高級技工,大學(xué)本科,研究方向為食品工程。