奶牛为何需要补充天然益生菌

    路易斯（威斯康星大学麦迪逊分校动物和奶牛科学系反刍动物营养推广专家，研究方向是奶牛营养和管理应用技术,重点是奶牛对淀粉和纤维的利用、粗饲料质量和消化率,以及饲料和饲草分析方法的开发和评估。）

    本文主要探讨直接饲喂微生物的作用，为什么奶牛需要补充各种直接饲喂微生物。内容主要包括两部分：一是不同类型的直接饲喂微生物；二是直接饲喂微生物对奶牛生产性能的潜在影响。同时，回顾使用直接饲喂微生物饲料添加剂的一些研究报告。

    直接饲喂微生物（DFM）概述

    直接饲喂微生物产品包括活的生物培养物，它是一种微生物或某些微生物的组合，还有一些提取成分，能调理胃肠道的微生物菌群，营造健康的胃肠道环境。这些直接饲喂微生物产品通常含有细菌、酵母或酶成分。有的直接饲喂微生物是瘤胃调节剂，可能会改变瘤胃的微生物群落，起到稳定酸碱度的作用，缓冲pH过低产生的不良后果或者改善瘤胃挥发性脂肪酸的代谢。

    常用直接饲喂微生物包括乳酸菌、链球菌、酵母菌、芽孢杆菌、米曲霉提取物，市场上还有一些其他的直接饲喂微生物产品。我建议营养师反复了解有哪些微生物产品可以使用，并且希望他们能了解不同微生物之间的作用机理，这样才可以做出正确决策，知道怎样使用这些产品。

    直接饲喂微生物——益生元

    益生元在反刍动物上没有效果，因为它是一种不可消化但可发酵的饲料成分，通过选择性地刺激后肠道中一种或特定细菌的生长和/或活性而对宿主产生有益影响。常见的如甘露糖类，能够吸附大肠杆菌和沙门氏菌，但是在奶牛上不起作用，因为它们在瘤胃内会被微生物发酵。

    直接饲喂微生物——益生菌

    第二类直接饲喂微生物-益生菌，它是通过改善瘤胃发酵或肠道菌群平衡而对宿主有益的活微生物。

    益生菌在饲喂中非常常见，研究表明它有利于提高生产性能以及免疫指标。益生菌的效果取决于用哪种微生物或者饲喂哪种菌株，不同微生物在瘤胃中的作用不一样，所以要确保你所使用的菌株可以发挥理想的作用。另外，还要考虑到不同产品和日粮之间会有相互作用，这是一个非常关键的因素。

    不同的微生物和菌株有不同的作用机理，有时可能产生抗菌物质，有些和病原体竞争获得营养或者在消化道争夺某个位点的定殖。它也可以产生相关的养分或生长因子，有助于瘤胃细菌或动物本身，有些可以刺激酶的产生或附生菌的生长。另一个非常关键的作用是代谢或降解有毒化合物，比如有些益生菌可以降解霉菌毒素或消耗乳酸，从而减少瘤胃中的乳酸。还有一些益生菌会刺激免疫系统，提高某些免疫指标。

    佛罗里达大学益生菌试验

    试验选用114头多胎荷斯坦奶牛，这些牛进入试验时是在泌乳第41天，所以是多批次纳入。同时，试验牛要接受Calan饲喂系统的使用训练。Calan饲喂系统预先给每头牛制定了独立饲喂门，每头牛可以获得饲喂门里的饲料。牛在第一周要接受相关训练，适应饲喂门，然后是两周的调整控制变量和13周的干预时间，这两周的时间给奶牛饲喂同样的基础日粮，不进行任何干预，然后分析所有动物的基础指标，了解奶牛的生产性能，同时基于这些指标进行分析。为什么这两周很重要？因为试验可能分2-3组，一组在研究开始前指标就比另一组好，在研究结束时还是比其他组好，这样不能确定指标高是因为动物本身的因素还是牛经过了干预之后性能更好了？所以调整控制变量的两周特别重要。

    在本研究中有三组，一是对照组TMR，没有直接饲喂微生物；二是PRO-A组，同样的TMR，但添加了动物乳杆菌和佛氏丙酸菌，它们是乳酸的生产者、消费者和利用者。动物乳杆菌可以产生乳酸，佛氏丙酸菌使用乳酸转变成丙酸，让动物有更多能量，主要形式是提高肝脏里的血糖，有助于产奶；第三是PRO-B组，与对照组相同的日粮，但TMR表层添加动物乳杆菌和佛氏丙酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等。结果显示含有动物杆菌的试验组，免疫指标性能和效率都更高一些，这也是研究希望测试的细菌效果。
    
    日粮组成和营养成分
    试验日粮是佛罗里达常见的日粮配方，玉米青贮大约50%，然后是玉米粉、豆粕、全棉籽、柑橘渣、脂肪、矿物质、维生素等。营养成分组成包括28%的淀粉，相对较高，但对泌乳牛是合理的水平。

    泌乳表现
    虽然干物质采食量和产奶量没有太大区别，但益生菌组3.5%乳脂校正乳量升高，趋势是脂肪产量上升五个百分点，因为乳脂上升了，所以3.5%乳脂校正乳量上升。另外，能量校正乳的生产效率也提高了，因为ECM升高了，但是干物质采食量没有太大变化，所以能量校正乳的生产效率提高。此外，微生物产品提高了脂肪的消化率，这也解释了为什么乳脂会提高，实际上无形中给它们增加饲喂了其他的益生菌。

    其他效果

    除了产奶效率更高，益生菌B组表现更高的乳脂率可能与脂肪消化率提升有关。A组和B组的益生菌对免疫指标有一定的积极作用，但需要更多的研究来了解其机制。所以，日粮发挥了非常重要的作用，益生菌在不同日粮中效果不一样。
    
    威斯康星大学益生菌研究案例

    试验以牛栏为基础，每个牛栏是一个试验单元。112头荷斯坦牛，泌乳天数47天开始试验，根据胎次和产量进行分组，共14个小栏，每栏8头牛，这些牛不受太大限制，有两周时间调整控制变量、收集基础生产指标，干预期是10周。
    试验分成两组，对照组TMR没有补充益生菌，试验组TMR添加嗜酸乳杆菌和弗氏丙酸杆菌。前者生产乳酸，后者使用乳酸。

    日粮组成和营养成分
    上图是日粮原料成分和营养成分，这是美国中西部日粮的情况，包括玉米青贮、苜蓿青贮、高湿玉米和精补料。其中玉米青贮和高湿玉米都是深发酵的淀粉，所以是非常容易消化的饲料。

    营养成分有25%的淀粉和21%的NDF，粗蛋白稍高，随着时间的推移青贮指标有变化，但总体来说还是比较合理的日粮。

    泌乳表现
    从上表中的生产性能和乳指标来看，没有太大效果。但表格展示的是相关的互动作用的情况，而不是真正的效果。

    干物质采食量变化
    从图中可以看出，刚开始对照组采食量高于益生菌组，牛的效率比较高，但过了某点后发现采食量比较稳定，但总体来说两组比较相似。

    全消化道淀粉消化率
    针对肠道淀粉的消化率，试验没有明显效果。在试验后半部分，也就是5周后两组消化率都有上升，表明不同益生菌应针对某一种具体日粮，这样才能有更好的效果，至少要避免研究中所出现的结果。

    直接饲喂微生物——酵母

    直接饲喂微生物酵母包括三种不同的酵母产品：活酵母、酵母细胞壁、酵母培养物。不同酵母的结合目的是控制肠道微生物菌群的数量和结构。酵母与益生菌一样，能预防病原菌的定殖、吸附毒素，调节免疫系统。对于反刍动物来说，酵母能够缓冲瘤胃pH值，或者增加纤维消化率。

    日粮瘤胃可降解淀粉
    日粮中的瘤胃可降解淀粉与乳脂浓度成负相关，过多的瘤胃可降解淀粉会导致乳脂抑制。

    瘤胃pH值与不同日粮因素的关系
    日粮中NDF和瘤胃可降解淀粉的比例会影响瘤胃pH值。日粮能降低瘤胃pH值，主要影响因素是消化和代谢问题。在瘤胃生物氢化过程中，如果pH值较低，亚麻油酸会产生特殊的中间物质tris-10和cis-12-CLA，形成硬脂酸到达乳腺，在乳腺中抑制奶的表达，造成产奶抑制。

    另外，pH值对细菌消化纤维素也会产生影响。细菌消化纤维素必须要与饲料颗粒结合起来，这样才能消化饲料中的纤维。如果pH值较低，细菌无法与饲料颗粒结合，就会出现不能消化的问题。当pH值低于5.3，细菌会从饲料颗粒上脱落下来、死亡。所以，pH值对于纤维素的消化非常重要。
    试验结果显示，日粮淀粉每增加1%，NDF消化率会降低0.5%，这是全消化道的情况，对于瘤胃也是同样的影响。

    活酵母试验案例

    研究在威斯康星大学进行，主要了解活酵母是否能减少乳脂抑制的作用。试验使用了64头多胎次荷斯坦奶牛，试验开始时是114天泌乳期。试验使用自动饲喂门，分成不同的牛，这样能更好地了解它们的行为。每个饲喂门有两头牛，共有32个饲喂门，有1周时间让奶牛适应饲喂门和两周的调整时间，获得奶牛的基础参数，试验处理期是12周。

    第一组使用高淀粉的日粮（HS0），第二组是高淀粉日粮+每天每头牛两克活酵母(HS2)，第三组是高淀粉日粮+4克活酵母(HS4)，这些高淀粉日粮都不含碳酸氢钠。对照组使用低淀粉日粮，增加了碳酸氢钠，确保奶牛的瘤胃健康，不会产生降解的效果，这样可以进行很好的对照试验。

    日粮组成和营养成分
    上表是高淀粉和低淀粉日粮的组成和营养成分。在低淀粉日粮中，用大豆皮替代玉米淀粉。两组日粮的营养成分，从淀粉到NDF都有着不同的数据。

    泌乳表现
    试验结果显示，不同日粮的干物质采食量、奶量、乳脂校正日产量方面并没有太大的影响，高淀粉日粮加4克活酵母组乳脂校正日产量更高一些。NDF消化率是全消化道的消化率，每天补充4克活酵母的消化率高于其他两组，但仍然低于低淀粉组。

    结论

    瘤胃是复杂而且动态变化的环境。补充微生物类添加剂可以在保证日粮配方提供足够营养供应的同时保证瘤胃健康。另外，了解每种直接饲喂微生物的最佳使用条件很有必要，这样才能发挥最好的作用。