不同离子型表面活性剂对反刍动物瘤胃发酵调控的研究进展

表面活性剂是一种新型的反刍动物饲料添加剂,根据表面活性剂的分子结构,可将其分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型表面活性剂,其作用机理是通过改变瘤胃微生物种群数量进而增加瘤胃内源性酶的分泌量、分泌酶活性或促进酶与底物之间的相互作用,改变瘤胃发酵模式,提高瘤胃微生物对粗饲料的降解能力,进而提高反刍动物生产性能。作者主要综述了表面活性剂的分类及几种常见的表面活性剂对反刍动物瘤胃发酵调控的影响,其中包括非离子型(吐温、烷基多糖苷、茶皂素)、两性离子型(甜菜碱、大豆磷脂)和阴离子型(十二烷基苯磺酸钠、磺基丁二酸钠二辛酯);介绍了日粮中添加不同离子型表面活性剂对反刍动物瘤胃微生物种群数量、内源酶活、发酵产物等影响,为新型表面活性剂的开发和表面活性剂在反刍动物日粮中的合理应用提供参考依据。     

非离子型表面活性剂(NIS)对反刍动物瘤胃生态和生产性能的影响

作者综述了3种非离子型表面活性剂（吐温60、吐温80和SOLFA-850）在反刍动物营养方面的研究进展。添加0．05％和0．10％的吐温80．显著提高了体外混合瘤胃微生物培养物中羧甲基纤维素酶、木聚糖酶、淀粉酶和大麦葡聚糖酶等胞外酶的总产量（P〈0．05），胞外和胞内果胶酶的总产量不受影响。吐温60也能促进蛋白酶和纤维素酶的活性．不过需要较高的浓度水平。SOLFA-850能极显著提高羧甲基纤维素酶和木聚糖酶活性（P〈0．01）。添加吐温80显著促进瘤胃内非纤维素分解菌的生长速度，而对纤维分解菌的生长影响不大。添加SOLFA-850能增加总可计数菌的数量，但不影响纤维分解菌的数量。吐温80也能显著增加瘤胃内真菌和原虫的数量。瘤胃灌注吐温80或SOLFA-850能增加瘤胃pH、氨氮和总挥发性脂肪酸浓度，提高干物质降解率和奶牛产奶量。非离子型表面活性剂的作用机理至少可归结为：①增加酶的释放量和／或增强酶的活性；②促进酶和底物之间的相互作用。因此非离子型表面活性剂今后可能成为一种新型反刍动物饲料添加剂。     

植物提取物对高精料饲粮下反刍动物瘤胃功能、微生物区系和炎症反应的调控效果

为提高反刍动物生产性能,满足其营养需求,实际生产中生产者常常使用高精料饲粮饲喂反刍动物。反刍动物长期饲以高精料饲粮会导致瘤胃微生物区系改变,引起瘤胃发酵和代谢紊乱,进而影响动物健康。植物提取物具有调节瘤胃微生物区系、改善瘤胃发酵和代谢的作用。本文综述了植物提取物对高精料饲粮下反刍动物瘤胃功能、微生物区系和炎症反应的影响及作用效果。     

吐温80作为新型饲料添加剂对反刍动物瘤胃生态和生产性能的影响

添加吐温80在500ml混合瘤胃微生物培养物内的浓度分别为0.00%、0.05%和0.10%时,羧甲基纤维素酶、木聚糖酶、淀粉酶和大麦葡聚糖酶等胞外酶的总产量会显著提高(P<0.05),不过胞外和胞内果胶酶的总产量不受影响。同时,木聚糖酶、蛋白酶、淀粉酶和葡聚糖酶等酶的活性由于有更多的酶从结合形式变为游离形式而升高。非离子表面活性剂(NIS)对瘤胃微生物的生长也有影响。添加吐温80能显著促进瘤胃内非纤维素分解菌的生长速度,而对纤维分解菌的生长影响不大。添加0.05%的吐温80对瘤胃微生物的生长促进最大。添加吐温80还能显著增加瘤胃内真菌和原虫的数量。灌注吐温80也能增加瘤胃pH值、氨氮和总挥发性脂肪酸浓度,从而提高干物质降解率及奶牛产奶量。非离子型表面活性剂对瘤胃的作用机理至少可归结为两方面原因:①增加酶的释放量和(或)增强酶的活性;②促进酶和底物之间的相互作用。尽管一些报道NIS对瘤胃微生物和瘤胃发酵特征有负作用,研究表明NIS还是可能成为一种新型饲料添加剂能够安全、简便地应用于反刍动物来调控粗饲料条件下瘤胃发酵而提高饲料营养价值和生产性能。     

营养供给与瘤胃环境调控

反刍动物在进化过程中形成了复胃结构,在瘤胃和网胃中含有大量微生物,反刍动物食入的饲料须经过网胃和瘤胃的微生物发酵（简称瘤胃发酵）后进入小肠和真胃,瘤胃环境与营养供给密切相关,而瘤胃环境的稳定对反刍动物的饲料利用率起着决定性作用。1日粮结构与瘤胃发酵类型的调控日粮结构是决定微生物种类和瘤胃发酵类型的重要因素,已经知道粗饲料比例高时趋于乙酸类型,精饲料比例高时趋于丙酸类型,由于碳水化合物（CH0）在瘤胃消化的最终产物为VFA,VFA在瘤胃吸收后成为反刍动物所需能量和体脂沉积的原料,所以VFA的比例影响其饲料转化效率。     

亚急性瘤胃酸中毒对瘤胃异常代谢产物和微生物组成的影响

亚急性瘤胃酸中毒(Subacute Ruminal Acidosis,SARA)是反刍动物常见的一种代谢疾病。日粮中易发酵碳水化合物含量过高或纤维含量过低都会导致瘤胃内有机酸含量增多、缓冲液分泌量减少,pH值下降,进而导致瘤胃发酵异常和微生物区系改变。本文主要综述了奶牛发生瘤胃异常发酵对瘤胃内脂多糖(LPS)、组胺、乳酸及瘤胃微生物组成的影响。     

2007~2008年国际反刍动物营养研究进展Ⅱ.瘤胃发酵调控

瘤胃调控是反刍动物营养调控的重要手段,人们期望通过瘤胃调控达到提高反刍动物饲料利用效率和生产性能的目的。改变日粮精粗比例、蛋白质组成和日粮物理形态对瘤胃发酵具有不同的影响作用。添加离子载体和有机酸是控制瘤胃甲烷产气和改善瘤胃发酵的有效方法。另外,添加外源酶制剂、饲用微生物和植物提取物都能达到改善瘤胃发酵的作用。作者综述了近年来通过改变日粮、添加离子载体、酶制剂、有机酸、饲用微生物、植物提取物等手段对瘤胃进行调控的研究进展,探讨瘤胃调控目前面临的问题和对未来的展望。     

反刍动物小肠氨基酸调控

反刍动物小肠氨基酸调控是反刍动物营养研究的重要课题。反刍动物小肠氨基酸的调控是以反刍动物氨基酸的需要为基础,有目的地通过各种途径使小肠吸收氨基酸含量达到动物的生产需要。反刍动物小肠氨基酸调控主要有以下几方面:通过瘤胃蛋白质保护、改变饲料在瘤胃中停留时间和添加生物制剂调节日粮过瘤胃蛋白质;通过日粮可发酵能、能氮平衡和瘤胃微生物环境控调微生物蛋白质;通过瘤胃保护氨基酸(RPAA)调控小肠氨基酸。     

日粮中蛋白质在反刍动物胃肠道的降解及吸收

1 日粮中的蛋白质在胃肠道的降解 日粮中的蛋白质经过咀嚼进入反刍动物瘤胃后，在瘤胃微生物相关的酶的作用下，与内源蛋白（包括动物脱落上皮细胞、唾液和瘤胃微生物残留物所含蛋白质）混合，降解释放出寡氨基酸、肽和氨。日粮中蛋白质在反刍动物瘤胃内停留的时间和降解的难易决定了其在瘤胃中被降解的程度和比例。     

Ⅱ.瘤胃发酵调控

 瘤胃调控是反刍动物营养调控的重要手段,人们期望通过瘤胃调控达到提高反刍动物饲料利用效率和生产性能的目的。改变日粮精粗比例、蛋白质组成和日粮物理形态对瘤胃发酵具有不同的影响作用。添加离子载体和有机酸是控制瘤胃甲烷产气和改善瘤胃发酵的有效方法。另外,添加外源酶制剂、饲用微生物和植物提取物都能达到改善瘤胃发酵的作用。作者综述了近年来通过改变日粮、添加离子载体、酶制剂、有机酸、饲用微生物、植物提取物等手段对瘤胃进行调控的研究进展,探讨瘤胃调控目前面临的问题和对未来的展望。     

Rumen fermentation and degradability in buffalo and cattle using the in vitro gas production technique

An in vitro trial was conducted to investigate the effect of different inoculum sources (buffalo vs. cattle) on rumen fermentation and degradability. Incubations were carried out using rumen fluid obtained from buffalo or cattle fed the same diet [60% grass hay and 40% concentrate; 18 kg dry matter (DM)/day]. The fermentation kinetics of eight feeds commonly used in ruminant nutrition (alfalfa hay, barley meal, beet pulp, corn meal and silage, ryegrass hay and silage and soya bean meal s.e.) were studied with the in vitro gas production technique and rumen fermentation parameters (substrate disappearance, pH and volatile fatty acids production) were determined after 120 h of incubation. The linear relationship indicates that the microbial metabolic pathways of the two inocula for all the substrates were qualitatively similar, albeit often quantitatively different. In this in vitro study, a significant influence of rumen inoculum (buffalo vs. cow) on fermentation and degradability of the examined substrates was found. The differences in buffalo and cattle rumen fermentation can be explained with a different microbial activity of the two ruminant species, because of different amount of microbial population or microbial population constituted by different species of bacteria and protozoa.     

连续培养瘤胃模拟发酵的工作参数设置研究进展

体外培养法作为反刍动物营养学研究的重要方法,主要有批次培养法和连续培养法两种。由于连续培养法能够更好地模拟瘤胃内发酵情况,其应用也更为广泛。但连续培养瘤胃模拟装置的主要运行参数多,如温度、pH、稀释率、缓冲液与瘤胃液接种比、搅拌速率与方式等,且不同运行参数设置以及参数的组合对试验结果影响较大,因此作者在总结前人研究结果的基础上,就不同工作参数对连续培养瘤胃模拟发酵过程中挥发性脂肪酸、干物质消失率、pH、酶活、原虫数量、微生物蛋白等指标的影响进行了综述。     

Research Progress on Working Parameters of the Continuous Culture of Rumen Simulation System

In vitro culture method is an important way to research in ruminant dietetics, including batch and continuous culture methods. Because the continuous culture method can better simulate the conditions of fermentation in rumen, it was applied more widely. There are many operation parameters of rumen simulation technique involved in continuous culture, such as temperature, pH, dilution rate, the proportion of buffer to rumen fluid, stirring rate and way, meanwhile, different operation parameters and their combinations will have a great influence on the fermentation results. On the basis of summarizing the results of previous studies, the authors review the effects of different parameters on volatile fatty acid, dry matter disappearance rate, pH, enzyme activity, number of protozoa and microbial protein, in dual-flow continuous culture system in this paper.     

Rumen digestive physiology and microbial ecology

The rumen is a dynamic, continuous fermentation compartment that provides a suitable environment for a variety of species of anaerobic bacteria, protozoa, and fungi. These microorganisms have a complex series of interactions with the feeds supplied to the host, with some using particulate matter as both sources of nutrients and sites of sequestration to avoid being washed from the rumen by the rapid flow of fluids. Because of the ability to use soluble nutrients and to reproduce rapidly, other microbes associate primarily with the liquid phase of the rumen contents. Due to the metabolic activity of all microbial populations, feeds are converted to microbial matter and fermentation end products, which serve as nutrients for the ruminant. Optimum feed utilization by ruminants is dependent on achieving maximum rumen fermentation and flow of microbial protein to the duodenum. At this time, it is clear that the major nutrients required by the microbial populations include both fibrous and nonfibrous sources of carbohydrates and nitrogen in the form of ammonia, amino acids, and peptides. In spite of five decades of research, the exact quantities and sources of these nutrients that will result in optimum rumen fermentation rates and microbial yields are only partially known.     

反刍动物瘤胃发酵调控措施

本文论述了通过改变日粮、添加离子载体、饲用微生物及利用基因工程技术等手段对瘤胃发酵进行调控的作用瘤胃发酵调控的机理,探讨瘤胃调控目前面临的问题和对未来的展望,以便更好地调节瘤胃发酵使反刍动物达到稳定高效的生产目标。     

饲用酶制剂在反刍动物营养中的应用进展

一般情况下,在瘤胃中粗饲料细胞壁组分的消化利用率较低,由于其复杂紧密的结构限制了动物对粗饲料的利用。因此,在反刍动物生产中提高粗饲料利用率的应用研究是非常必要的,不仅改善饲料利用率、提高动物生产性能,还为饲料资源的开发与利用乃至为畜牧业发展提供有效途径。而饲用酶制剂以其绿色、环保、安全等特点成为了该研究领域的热点。通常采用体外和半体内法评定酶制剂处理对粗饲料体外发酵和瘤胃降解特性的影响,并采用体内法评价酶制剂在反刍动物营养中的应用效果。研究表明,外源酶制剂的应用能够有效提高饲料消化率、奶牛产量、肉牛增重和肉羊增重,但其效果不一致,其效果受很多因素的影响,包括酶种类、酶活性、饲粮组成、添加水平、添加方式、动物种类及生长性能等。另外,由于人们对所用酶产品的生化特性掌握不足,导致了对其作用机理、优化条件及影响其作用效果因子的了解不够充分。如酶活性作为酶制剂最主要的生化特性,在使用前往往被忽略检测,并且目前国内外对酶活性的检测及质量评定还没有统一的标准。然而研究结果间直接进行比较也是不科学不合理的。本研究主要从饲用酶制剂的发展历程,反刍动物营养中纤维降解酶的作用机理、应用效果和影响其作用效果的因素以及存在问题等方面进行了综述,旨在为饲用酶制剂在反刍动物营养中的应用提供系统的科学知识。     

离体瘤胃上皮细胞在瘤胃代谢中的研究进展

反刍动物瘤胃上皮由基底层、棘层、粒层和角质层等四层组成,在瘤胃发酵终产物的代谢中具有重要作用,但其形态学受动物本身及饲喂制度等诸多因素的影响,造成细胞代谢活性上的差异。现在,应用离体瘤胃上皮细胞,使研究其组织形态学和代谢成为可能。     

Using the unique degradation ratio system (DRS) as an alternative method for feed evaluation and diet formulation: A review

Recently obtained information on applications of the unique degradation ratio system (DRS) as an alternative method for feed evaluation and diet formulation is reviewed, in relation to optimum rumen fermentation and nutrient utilization and availability. The DRS ratio values show the balance between potentially microbial protein synthesis from rumen degradable crude protein and that potentially from the energy extracted during anaerobic fermentation in the rumen. In modeling feed evaluation and diet formulation, the degradation ratios can be used in assisting to detect effects of feed processing and optimize the composition of ruminant diets. Unfortunately, few researchers provide such crucial ratio data when they studied rumen degradation characteristics of a feed or diet mainly due to lack of knowledge of the DRS system. The emphasis of this article is on: (i) systematic introduction of the DRS system; and (ii) prediction the optimal rumen fermentation using the DRS system. The information described in this article may give better insight into the principal, computation and applications of the DRS system for feed and diet evaluation. A focus of the article is on evaluation of the DRS system as an alternative new approach to establishment of a feed evaluation system that more accurately accounts for feed digestive processes in the ruminant on a quantitative basis.     

瘤胃微生物宏组学分析及研究进展

瘤胃微生物在反刍动物饲粮消化和吸收中起着重要的作用,深入探索瘤胃微生物群落结构、代谢活动和功能作用,对反刍动物健康和促进饲草利用效率具有重要意义。相对传统瘤胃微生物纯培养方法,组学技术能够更加全面对瘤胃微生物种类、代谢途径、功能进行解释,宏组学联用为系统理解瘤胃微生物降解纤维物质分子机理提供新方式,并受到研究人员越来越多的关注。本文总结了宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白质组学与代谢组学在瘤胃微生物研究中的应用,并围绕宏组学技术联合应用进行综述,为反刍动物瘤胃微生物的研究提供理论支持。     

皂甙在反刍动物营养上的研究进展

由于反刍动物生产性能的提高和抗病的需要,目前动物生产上很普遍使用抗生素,但随着公众对动物源性食品中化学残留物以及对抗生素的日益关注,需要开发新的安全性添加剂代替化学性添加剂。皂甙作为纯天然提取物在调节瘤胃发酵和动物性能方面可以代替化学添加物,由于皂甙的化学结构和添加量及日粮组成不同,许多研究结果不一致,文中就皂甙在瘤胃微生物区系、瘤胃发酵和反刍动物生产性能等方面的研究进展进行综述,以促进皂甙在反刍动物生产上的应用。