復方植物精油促進肉牛瘤胃發(fā)酵及生長性能探索

陳圣先，徐 立，黃曉東，盛宇飛，王欣穎, 林 皓

(1.鄭州大學新藥研究開發(fā)中心，河南 鄭州450001; 2. 金美諾生物科技有限公司; 3. 駐馬店農(nóng)業(yè)學校)

植物精油來源于是自然界中的植物，通過蒸餾、溶劑提取、壓榨、超臨界流體萃取、微波輻射以及吸附等方法所萃取出的具有揮發(fā)性芳香類物質(zhì)，是由醛、酮、萜類和苯丙烷類等物質(zhì)組成的復合物，由于植物的品種、產(chǎn)地、提取方式不同，同種植物精油所含的成分以及在實際應(yīng)用中產(chǎn)生的效果也不一樣。不同的植物精油官能團有所差異，可產(chǎn)生協(xié)同或是拮抗作用。研究發(fā)現(xiàn)，復方植物精油可以增進氮元素以及多種微量元素的吸收和利用，提高動物日增重以及日糧中營養(yǎng)物質(zhì)的利用率、并且能夠有效預防代謝病的發(fā)生。另外，與單方植物精油相比，復方植物精油能夠更為有效地提高動物免疫力及抗病能力，提升飼料轉(zhuǎn)化率并促進動物的生長，本文旨在揭示復方植物精油對于瘤胃發(fā)酵以及反芻動物生長所發(fā)揮的作用。

1 材料與方法

1.1 體外瘤胃發(fā)酵指標檢測

晨飼前利用真空負壓裝置抽取5只波爾山羊瘤胃液200 mL，4層紗布過濾，與培養(yǎng)基按1∶2混合，在39℃培養(yǎng)箱(5% CO2)進行培養(yǎng)30 min后進行分瓶，每瓶20 mL，實驗分為3組，每組10個重復，其中對照組加入生理鹽水、Ep組加入0.2 g/kg復方植物精油，Tm組加入0.2 g/kg百里香酚，于24 h收集培養(yǎng)液，測定pH值，并取1 mL置于2 mL離心管中，加入25%的偏磷酸200 μL渦旋混勻，10 000 rpm離心10 min，上清0.45 μm濾膜過濾，利用氣相色譜和液相色譜檢測其中揮發(fā)性脂肪酸和乳酸的含量。另取2 mL樣品與2N鹽酸等體積混合，4℃下10 000 rpm離心10 min，利用比色法測定氨氮的濃度。

1.2 體內(nèi)實驗材料

荷斯坦肉牛從荷蘭引進；單方植物精油百里香酚為市售產(chǎn)品，復方植物精油肽疫康(含百里香酚、肉桂醛和茴香醚等)由金美諾生物科技有限公司提供。

1.3 肉牛生產(chǎn)性能檢測

試驗分組：試驗選取初始體重平均為(210±16)kg的荷斯坦肉牛60頭，隨機分為3組，每組20個重復。對照組飼喂全混合日糧，全混合日糧組成及營養(yǎng)水平見表1。Ep組在基礎(chǔ)日糧中添加0.2 g/kg復方植物精油；Tm組添加0.2 g/kg百里香酚。試驗共進行105 d，每日記錄飼料用量，分別在開始和結(jié)束時稱量肉牛的體重。

1.4 氮代謝測定

從肉牛飼喂的第8周開始，每日上午8點以及下午5點直腸采樣法采樣，連續(xù)收集4 d的糞樣，參考Johnson(2019)的測定方法以及養(yǎng)分表觀消化率計算法。根據(jù)飼料的攝入量、糞樣中的排泄量以及二者的氮含量計算氮代謝相關(guān)指標。

1.5 統(tǒng)計分析

研究數(shù)據(jù)利用軟件SPSS 19.0進行單因素方差統(tǒng)計分析(one-way ANOVA)，利用Duncan法進行差異顯著性檢驗，結(jié)果采用“平均數(shù)±標準差”表示。

表1 牛用基礎(chǔ)日糧的原料組成及營養(yǎng)水平

2 結(jié)果與分析

2.1 復方植物精油與百里香酚對瘤胃液發(fā)酵的影響

體外研究結(jié)果顯示，對照組瘤胃液pH在5.67左右，復方植物精油組瘤胃液pH值約為6.42，二者差異顯著，結(jié)果說明，復方植物精油能夠調(diào)節(jié)瘤胃pH值。大量證據(jù)表明，當瘤胃處于中性至弱酸性環(huán)境即pH在6.2～6.8之間時，瘤胃內(nèi)有益微生物如新月形單胞菌的活性最佳。表2顯示，復方植物精油與單方植物精油對VFA總量沒有顯著影響，含有復方植物精油Ep組乙酸的濃度顯著低降低，丙酸和丁酸濃度卻顯著升高；與對照組比較，Ep組乙酸濃度降低12.3%(P<0.05)，Tm組乙酸濃度降低2.01%；Ep組丙酸濃度提高17.2%(P<0.05)，乳酸濃度降低13.6%(P<0.05)；Tm組丙酸濃度提高2.97%(P> 0.05)；結(jié)果表明，各組間氨氮濃度無顯著差異(P> 0.05)；戊酸、異丁酸和異戊酸的濃度也無顯著差異(P> 0.05)。

表2 復方植物精油與百里香酚對瘤胃液發(fā)酵VFA和pH值的影響

2.2 肉牛生產(chǎn)性能的影響

由表3可知，與對照組相比，Ep組肉牛末重增重提高14.41%，差異具有顯著性(P<0.01)；Tm組肉牛末重提高9.32%；復方植物精油比百里香酚增重效果更為明顯。在全混合日糧中添加0.2 g/kg復方植物精油可顯著提高飼料效率和平均日增重。參與試驗的肉牛日平均干物質(zhì)攝入量為7.9～8.6 kg/d，各組之間無顯著影響(P> 0.05)。此外，統(tǒng)計顯示，在試驗期間Ep組和Tm組與對照組肉牛比較，飼料轉(zhuǎn)化率分別增高15.28% 和13.19%，Ep組飼料報酬提高更為顯著(P<0.01)。

表3 復方植物精油與百里香酚對肉牛生長性能的影響

2.3 肉牛氮代謝的影響

氮元素在動物機體內(nèi)主要用于蛋白質(zhì)和核酸的合成，蛋白質(zhì)和核酸是細胞生命系統(tǒng)重要組分，植物精油可以有效改善反芻動物中蛋白質(zhì)的利用率，復方植物精油對氮代謝有調(diào)控作用，在牛的瘤胃內(nèi)復方植物精油可以促進氨基酸(AA)的沉積。通過比較試驗組與對照組的氮利用率(見表4)，發(fā)現(xiàn)Ep組與Tm組可使飼料中氮的利用率分別提高13.1%與7.86%(P<0.05)。

表4 復方植物精油與百里香酚對肉牛氮代謝的影響

3 討論

目前，瘤胃酸中毒已是制約肉牛和肉羊生產(chǎn)效率提高的一個重要因素。精料雖然一定程度上可以提高反芻動物的生產(chǎn)性能，但是，高比例的精料容易引起反芻動物營養(yǎng)代謝病，如瘤胃酸中毒、前胃弛緩、蹄葉炎等，特別是大量精料、青貯飼料或酒糟的使用，使瘤胃異常發(fā)酵從而產(chǎn)生大量VFA和乳酸，導致瘤胃內(nèi)pH值迅速降低，纖維降解菌的活力下降，引起嚴重的消化系統(tǒng)紊亂甚至酸中毒，降低營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用。

研究結(jié)果證明，復方植物精油對瘤胃pH具有顯著影響，使瘤胃液處于中性或弱酸性環(huán)境。該培養(yǎng)條件下有利于瘤胃新月形單胞菌的生長，同時對乳酸菌和牛鏈球菌的生長具有抑制作用。盡管莫能菌素、維吉尼亞霉素等抗生素可以一定程度上抑制乳酸菌和牛鏈球菌的活性，防止pH值過度降低。然而，長期應(yīng)用抗生素容易引起細菌耐藥、產(chǎn)生藥物殘留、危害食品安全以及人類的健康。2006年1月歐盟已經(jīng)禁止抗生素的使用，隨著國家和社會對食品安全的監(jiān)管越來越重視，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已發(fā)布第194號公告，自2020年1月起，我國飼料中全面禁止添加抗生素，減少濫用抗生素造成的潛在危害。大量實驗證明，植物精油具有抗菌、抗氧化、促進代謝等優(yōu)點，已被用作新型的飼料添加劑應(yīng)用于反芻動物生產(chǎn)中。

體外雙外流連續(xù)培養(yǎng)發(fā)酵系統(tǒng)研究顯示，瘤胃液中添加適量的肉桂醛可以降低乙酸的摩爾比，提高丙酸和丁酸的摩爾比例；加入適宜劑量的丁子香酚與丁香油不僅可以提高瘤胃中蛋白質(zhì)的消化與利用效率，同時可提高能量的利用率；茴香醚是茴芹精油的主要成分，也能夠促進蛋白質(zhì)的降解，提高瘤胃中氨氮和多肽的濃度，但是，其對揮發(fā)性脂肪酸的影響則不顯著。研究結(jié)果表明，香芹酚在瘤胃液中發(fā)酵2 h可以促進肽的分解、降低肽的濃度，提高氨氮的濃度，較高劑量的香芹酚可提高瘤胃液pH和丁酸的比例。體內(nèi)外研究結(jié)果證明，肉桂醛具有促進反芻動物瘤胃微生態(tài)菌群的改善、提高瘤胃丙酸含量、有效降低甲烷和乙酸排放的作用。

4 結(jié)論

復方植物精油與百里香酚對于總揮發(fā)性脂肪酸的濃度無顯著影響，復方植物精油能夠調(diào)節(jié)瘤胃pH值至弱酸至中性環(huán)境，顯著增加丙酸和丁酸的濃度，促進瘤胃壁對丙酸和丁酸的吸收。另外，通過RT-qPCR研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該環(huán)境條件有利于新月形單胞菌的生長，遏制乳酸菌和牛鏈球菌(主要乳酸產(chǎn)生菌)的生長，抑制了乳酸的產(chǎn)生，并促進瘤胃對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用。從動物外觀可以觀察到，飼喂復方植物精油的動物皮毛光滑、精神飽滿，健康狀態(tài)良好。復方植物精油不僅能增強動物機體免疫力、改善動物的精神狀態(tài)，而且能夠預防代謝病的發(fā)生、促進日糧中營養(yǎng)物質(zhì)尤其是蛋白質(zhì)的利用率、增進動物的生長。