曾浩南,李政,鄧銘,孫寶麗,廖洪,姚明杰,郭勇慶
(1.華南農(nóng)業(yè)大學動物科學學院,廣州 510642;2.江蘇恒豐強生物技術(shù)有限公司,海門 226100)
從初生到6月齡的犢牛生長強度相對較大,消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善,容易受到外界環(huán)境、細菌和病毒等不良因素的影響,其生長速度、消化道系統(tǒng)發(fā)育和健康狀況直接關(guān)系著成年后的泌乳性能和經(jīng)濟效益。因此,應采取多種措施來促進犢牛的生長發(fā)育和保障犢牛健康。作為一類飼料中添加的微量物質(zhì),飼料添加劑對犢牛的瘤胃發(fā)育、免疫系統(tǒng)完善、預防腹瀉等方面可以起到積極的調(diào)控作用,而添加劑種類和劑量均影響著其作用效果。因此,本文綜述了常用非營養(yǎng)類飼料添加劑在犢牛日糧中的應用及原理,旨在為提高犢牛生長和健康水平而合理配制日糧提供參考。
微生物類飼料添加劑是一類利用自然界中分離出來的微生物菌群經(jīng)發(fā)酵制成的活性生物制劑,可以平衡犢牛瘤胃微生物生態(tài)、促進瘤胃微生物優(yōu)勢菌群的定植和免疫機能的完善,還可用于有效預防和治療腹瀉。目前,應用于犢牛的微生物飼料添加劑的發(fā)酵菌種主要包括乳酸菌、酵母菌和芽孢桿菌等。
乳酸菌是一類革蘭氏陽性菌,能夠在厭氧條件下利用碳水化合物產(chǎn)生乳酸,有效抑制大腸桿菌、沙門氏菌的生長。乳酸菌在養(yǎng)殖中應用廣泛并取得良好的效果,常見種類包括:植物乳桿菌、丙酸菌、鏈球菌、片球菌等。作為犢牛胃腸道的主要菌株,乳酸菌到達幼齡反芻動物的瘤胃和腸道內(nèi)能有序定植,并 附在 膜的表面或細胞間的生物膜樣結(jié)構(gòu)上形成優(yōu)勢菌群,通過生物奪氧和競爭性排斥進一步抑制過路菌、有害菌的生長繁殖[1]。因此,在飼料中添加乳酸菌可以促進犢牛瘤胃的發(fā)育。Signorini等[2]證實,在代乳粉中加入適量乳酸菌,可提高犢牛對顆粒料的采食量,進而刺激瘤胃的早期發(fā)育。
犢牛腹瀉是常見的疾病,乳酸菌對犢牛機體的免疫系統(tǒng)建立和完善有促進作用,從而達到有效預防和治療犢牛腹瀉的效果。Qadis等[3]在10周齡荷斯坦犢牛飼喂的牛乳中添加由植物乳桿菌、糞腸球菌、丁酸梭菌組成的微生態(tài)制劑,結(jié)果試驗組犢牛血液中CD3+、CD4+、CD8+等免疫細胞數(shù)均顯著增加,且在第7天恢復腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)。姚國強等[4]的試驗表明,按照30g/d飼喂乳酸菌制劑可有效防治3月齡犢牛腹瀉,飼喂200g/d的乳酸菌制劑時腹瀉治愈率達到85.19%。Agazzi等[5]研究發(fā)現(xiàn),用含有乳酸菌的復合微生態(tài)制劑飼喂1月齡以內(nèi)的犢牛,試驗組腹瀉率相比對照組下降了7.41%(P<0.05)。
酵母菌是一種兼性厭氧型單細胞真菌,主要包括熱帶假絲酵母和啤酒酵母等,而酵母培養(yǎng)物是指酵母菌在培養(yǎng)基發(fā)酵后連同培養(yǎng)基一起加工制得的產(chǎn)品。酵母菌及其培養(yǎng)物能夠加速犢牛瘤胃形態(tài)的發(fā)育。Xiao等[6]在1月齡內(nèi)犢牛日糧中添加1g/d釀酒酵母菌培養(yǎng)物,結(jié)果顯示,犢牛瘤胃的背側(cè)和腹側(cè)囊乳頭長度、乳頭寬度、乳頭表面積均增加。Lesmeister等[7]給斷奶犢牛補飼2%的酵母菌培養(yǎng)物,結(jié)果發(fā)現(xiàn),瘤胃絨毛長度和寬度分別增加了19%和21%。酵母菌及其培養(yǎng)物還有利于促進并維持犢牛瘤胃微生態(tài)及內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。Lascano[8]發(fā)現(xiàn),在小母牛飼糧中補充酵母菌培養(yǎng)物能夠使瘤胃內(nèi)的細菌總數(shù)增加。楊春濤等[9]試驗發(fā)現(xiàn),在斷奶前后犢牛飼糧中添加5×109CFU/g的熱帶假絲酵母菌有助于改善瘤胃液pH值和促進瘤胃微生物蛋白質(zhì)的合成,維持瘤胃內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)平衡。酵母細胞壁中的糖類成分,如β-葡聚糖和甘露寡糖,能夠促使酵母菌吸附病原菌,誘導刺激機體發(fā)生細胞免疫和體液免疫,進而可提高犢牛的免疫能力[10,11]。
芽孢桿菌的芽孢特性表現(xiàn)出較強的耐受性,包括枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌等。芽孢桿菌在一定程度上可以作為外源微生物調(diào)控犢牛瘤胃的微生態(tài)平衡。汪麗芬等[12]的試驗證明,在90日齡犢牛飼料中添加適量蠟樣芽孢桿菌劑,可顯著改變犢牛腸道微生物區(qū)系的聚類性,表明蠟樣芽孢桿菌可使犢牛腸道內(nèi)微生物菌群發(fā)生變化。芽孢桿菌可提高犢牛免疫力,趙會利等[13]的試驗顯示,在31日齡犢牛飼料中添加0.1%納豆芽孢桿菌,可顯著提高犢牛血液中的IgG水平,這可能是由于納豆芽孢桿菌能激活腸道相關(guān)淋巴組織和加快免疫器官的發(fā)育,從而提高了機體的免疫水平。
在日糧中添加雙歧桿菌類、曲霉類及光合細菌等添加劑飼喂犢牛也可起到積極的效果。單一微生物制劑的飼喂效果很多時候不如復合益生菌制劑,并且已有研究證明了該觀點。如樊慶山等[14]在試驗中運用復合微生物酶制劑及代乳品飼喂0~6月齡犢牛,發(fā)現(xiàn)復合微生物制劑相比單一微生物制劑在減少腹瀉和降低疾病發(fā)生率上作用顯著。筆者曾在腹瀉犢牛飼喂的牛乳中按4~6g/(頭·d)添加由雙歧桿菌、乳酸桿菌、糞鏈球菌和酵母菌組成的復合微生態(tài)制劑,發(fā)現(xiàn)也能夠起到快速止瀉的作用(數(shù)據(jù)未發(fā)表)。
中草藥類添加劑是一類以中草藥為原料,運用傳統(tǒng)中醫(yī)藥原理及中獸醫(yī)理論,在飼料中添加的中草藥制劑。常用于調(diào)理和治療犢牛的中草藥包括枸杞、茯岑、羊藿、甘草等。張春梅等[15]試驗表明:秦皮、梔子、大黃、丹皮、生地等組合成的中藥劑對治療犢牛病毒性腹瀉具有顯著作用。在飼料中添加黨參、白術(shù)、陳皮、白芍等對犢牛日后產(chǎn)奶量及乳脂率有較好的促進作用[16]。此外,中草藥飼料添加劑也可以用于驅(qū)蟲、健胃、促生長和改善畜產(chǎn)品質(zhì)量等方面[17]。
植物提取物是一類以中草藥為原料,通過一系列物理化學方法分離、提取、富集而成的一種或多種植物有效成分,可用來增強犢牛免疫功能、調(diào)節(jié)瘤胃功能、預防疾病和促生長等。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同,植物提取物分為生物堿、皂苷、植物揮發(fā)油、單寧及其他成分。有研究表明,丁香酚、肉桂醛、大蒜素和辣椒素等植物提取物可激活反芻動物神經(jīng)元、腸道、胰腺、免疫細胞及其他組織的瞬時受體電位通道,引起相應細胞的活化,從而表現(xiàn)出各種生理功能,包括釋放神經(jīng)肽和激活離子通道等[18,19]。
2.2.1 單寧
單寧是一類存在于植物中的天然聚酚類物質(zhì),長期以來被看作是抗營養(yǎng)因子,但是近年來的研究發(fā)現(xiàn),在飼料中添加適量的單寧對犢牛的生長可起到積極的作用。單寧可以通過絡(luò)合酶和細菌外膜蛋白結(jié)合達到抑制細菌生長的目的[20],進而表現(xiàn)出抑菌性,對治療犢牛腹瀉有一定的效果。Boneli等[21]給1~60日齡的腹瀉犢牛飼喂適量栗子單寧,結(jié)果發(fā)現(xiàn)試驗組的腹瀉時間較對照組明顯縮短。
此外,在日糧中添加適量的單寧不僅能夠減少甲烷排放量,且不影響飼料消化率[22]。由于縮合單寧可沉淀瘤胃中飼草蛋白質(zhì)泡沫,因而給犢牛飼喂含有縮合單寧的豆類飼草,可以有效降低瘤胃氣體產(chǎn)量,從而避免瘤胃脹氣的發(fā)生[23]。
2.2.2 生物堿
生物堿一般指存在于生物體內(nèi)呈堿性的含氮化合物,常見的生物堿包括治療奶牛乳房炎的苦參堿,治療哮喘的麻黃堿及有解痙鎮(zhèn)痛作用的莨菪堿等。在飼料中添加適量的生物堿,可以提高犢牛的生產(chǎn)性能。張衛(wèi)兵[24]試驗發(fā)現(xiàn),相比對照組,在5日齡母犢牛飼糧中添加0.05mg/kg血根堿提高了犢牛的胸圍和十字部高;在斷奶后犢牛飼糧中添加適量血根堿可提高6月齡犢牛體重和體高。生物堿也具有抑菌的效果,He等[25]研究發(fā)現(xiàn),白屈菜紅堿可以短時間內(nèi)提高金黃色葡萄球菌細胞壁的滲透性,從而導致細胞內(nèi)容物外泄死亡。
2.2.3 植物揮發(fā)油
植物揮發(fā)油,又稱植物精油,是一類由多種化合物組成的具有香氣和揮發(fā)性的油狀液體的混合物。研究表明,牛至精油中的香芹酚通過獨特的表面活性以及脂溶性,可透過細菌細胞膜進入細胞內(nèi)改變H+和K+的滲透性,導致細菌內(nèi)容物和水分流失達到殺菌的作用[26]。郭竟升[27]在新生犢牛精料中添加牛至精油,發(fā)現(xiàn)在顯著提高了犢牛免疫球蛋白水平的同時也提高了營養(yǎng)物質(zhì)消化率,降低了腹瀉率。茴香油具有抗菌抗氧化的生物學功能,對犢牛生產(chǎn)性能提高及免疫系統(tǒng)的完善也有積極作用[28]。
寡糖又稱寡聚糖,是一類由2~10個相同或不同的單糖經(jīng)脫水縮合并連接形成的低度聚合糖類的總稱。飼料中常用的是具有特殊生理學功能的功能性寡糖,在哺乳動物胃腸道的上部不能被直接降解吸收,卻能夠調(diào)控機體內(nèi)相關(guān)菌類的代謝增殖,間接起到促進健康的作用,如甘露寡糖和果寡糖等[29]。
在犢牛飼料中添加功能性寡糖,可以抑制病菌的生長繁殖。趙曉靜[30]研究表明,在7日齡犢牛日糧中添加0.1%和0.2%的甘露寡糖均可以增加瘤胃乳酸桿菌的數(shù)量,減少大腸桿菌的數(shù)量。體外細胞實驗證明,甘露寡糖能夠?qū)θ樗峒S腸球菌和沙門菌細胞產(chǎn)生凝集作用[31]。在犢牛飼料中添加寡糖可以促進犢牛生長。金亞東等[32]研究表明,在哺乳期犢牛的牛奶或開食料中加入適量的甘露寡糖,試驗組體長指數(shù)均較對照組高。Grand等[33]試驗得出,在8~10日齡犢牛代乳料中添加3g/d和6g/d的果寡糖均可顯著提高犢牛的生長性能。同時,寡糖還能增強犢牛機體的免疫功能和降低腹瀉率。王喜明等[34]研究發(fā)現(xiàn),在7日齡犢牛日糧中添加5g/d或10g/d的低聚木糖,可以降低血清白蛋白與球蛋白的比例,總蛋白較對照組有增加的趨勢??道さ萚35]在5日齡荷斯坦雜交犢牛日糧中添加不同劑量的甘露寡糖,結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于對照組,試驗組的糞便評分和糞中大腸桿菌數(shù)綜合評定的腹瀉率顯著降低。
作為一種新型飼料添加劑,功能性寡糖具有廣闊的應用前景,今后對寡糖的研究方向包括:①功能性寡糖對幼齡反芻動物機體免疫調(diào)節(jié)、胃腸道發(fā)育等方面的影響及作用機制;②功能性寡糖在犢牛不同生長階段的最適添加量;③功能性寡糖和其他營養(yǎng)物質(zhì)的協(xié)同作用機制。
抗生素是一類從微生物或高等植物產(chǎn)生的,對某些病菌具有抑制作用的物質(zhì)。在牛羊生產(chǎn)中,常用的抗生素有莫能菌素、金霉素、拉沙里菌素等,其中莫能菌素的研究與應用最為普遍。莫能菌素又稱瘤胃素,是聚醚類離子載體抗生素,可以有效防治球蟲病及革蘭氏陽性菌引起的疾病。Fitzgerald等[36]試驗表明,在10周齡犢牛飼料中添加0.25mg/kg、1.0mg/kg的莫能菌素,均可以有效預防和治療球蟲病,其中1.0mg/kg的效果略好于0.25mg/kg。莫能菌素還可以改善犢牛瘤胃菌群結(jié)構(gòu)。Shen等[37]的研究結(jié)果表明,體外培養(yǎng)條件下,添加莫能菌素可以調(diào)節(jié)瘤胃液中細菌的生長比例,提高擬桿菌門相對豐度并使之成為優(yōu)勢菌群,這與柏妍等[38]結(jié)論一致。
此外,抗生素還可以提高犢牛的生產(chǎn)性能。白元生等[39]發(fā)現(xiàn),添加莫能菌素能減緩瘤胃內(nèi)蛋白質(zhì)的降解速度,從而有效提高日糧蛋白質(zhì)的利用效率。Hersom等[40]研究表明,日糧中添加350mg/d的金霉素比添加175mg/d的莫能菌素更能提高安格斯犢牛和布蘭格斯菜牛的日增重。但是,隨著抗生素在畜牧業(yè)中的廣泛使用,其對動物健康及人類生存環(huán)境的危害引起了社會的廣泛關(guān)注。因此,合理選用抗生素,減少抗生素應用[41],以及尋找抗生素替代添加劑,是畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
誘食劑是一類通過化學合成的能夠增進動物食欲的非營養(yǎng)性添加劑,包含香味劑、甜味劑、色素等。誘食劑在水產(chǎn)和豬養(yǎng)殖中研究和應用得較多,在牛羊生產(chǎn)中的研究與應用較少。有研究發(fā)現(xiàn)在犢牛日糧中添加誘食劑,可以引誘犢牛采食。如曹夢等[42]研究表明,綠色劑、香味劑和甜味劑對6月齡安格斯犢牛具有一定的誘食效果,可提高采食量和日增重。Davarmanesh等[43]在32頭新生荷斯坦犢牛日糧中添加Oleobiotec香味劑,發(fā)現(xiàn)可以增加斷奶犢牛對飼料的攝入量。
綜上,合理地利用飼料添加劑可以促進犢牛消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的發(fā)育,同時可以起到降低腹瀉率和提高生長速度等作用,達到用最小的經(jīng)濟投入取得最大的效益產(chǎn)出、促進犢牛健康和生長發(fā)育的目的。但是,飼料添加劑種類繁多,使用時應考慮不同階段犢牛應選用的種類、適宜添加劑量和經(jīng)濟效益等多方面因素。