劉大程教授：基于營養(yǎng)活性物質組學理論對肉羊瘤胃功能及腸道菌群的調控

畜牧編輯

　　2022年7月16日，下午5點，由國家肉羊產業(yè)技術體系、國家奶牛產業(yè)技術體系與內蒙古神州動物營養(yǎng)發(fā)展戰(zhàn)略研究所聯(lián)合主辦、畜牧人網(wǎng)站承辦的“第六屆反芻動物技術創(chuàng)新技術發(fā)展論壇”在呼和浩特榮氏國際酒店圓滿閉幕。

　　15日上午，內蒙古農業(yè)大學劉大程教授受邀分享了“基于營養(yǎng)活性物質組學理論對肉羊瘤胃功能及腸道菌群的調控”主題報告。

　　劉教授的報告分為五個部分，分別為“營養(yǎng)活性物質組學產品”、“反芻動物復合酵母菌培養(yǎng)物”、“復合菌培養(yǎng)物對肉羊免疫和抗氧化功能調控”、“復合菌培養(yǎng)物對瘤胃功能的調控”及“發(fā)酵飼料”。以下是畜牧人小編整理的報告內容。

　　

　　劉大程 博士，教授，博士生導師?，F(xiàn)任內蒙古農業(yè)大學獸醫(yī)學院院長，中國獸醫(yī)協(xié)會馬獸醫(yī)分會會長，中國獸醫(yī)協(xié)會常務理事，農業(yè)部動物疾病臨床診療技術重點實驗室主任，全國草食動物健康生產科技創(chuàng)新聯(lián)盟常務理事，內蒙古動物微生態(tài)與生物飼料專業(yè)委員會常務副主任。研究方向為微生物發(fā)酵飼料及瘤胃功能調控，主持國家自然基金、科技部農業(yè)科技成果轉化、內蒙古自治區(qū)科技計劃等多項研發(fā)項目，獲國家專利4項，發(fā)表科技論文70余篇。

　　1、營養(yǎng)活性物質組學產品

　　1.1 理論基礎及產品特性

　　“營養(yǎng)活性物質組學”由內蒙古農業(yè)大學盧德勛教授于2005年提出?；纠碚撝秆芯刻烊淮嬖诘幕蛉斯づ浜系母鞣N主效營養(yǎng)活性物質之間的相互作用及其整體功能，并不是僅研究某一種活性物質的功能，作用機制類似“中藥方劑”中多種成分發(fā)揮的協(xié)同作用，因而不能強調某一種活性物質的重要性。

　　營養(yǎng)活性物質組學產品是指在營養(yǎng)活性物質組學理論指導上，經(jīng)過某種特定的加工技術生產出的含有眾多營養(yǎng)活性物質，用于特定營養(yǎng)調控和動物保健功能的飼用添加劑產品。
　　劉教授指出，營養(yǎng)活性物質組學產品必須符合以下3個條件：
　　1）按照營養(yǎng)活性物質組學理論研發(fā)和生產的產品；
　　2）經(jīng)過現(xiàn)代產品品質評價技術檢驗；
　　3）具有配套的飼用技術體系。
　　該類產品在動物體內作用方式和途徑具有多樣性，形成多靶點、多指向的作用機制。現(xiàn)有的營養(yǎng)活性物質組學產品包括酵母培養(yǎng)物等微生物發(fā)酵產品、植物提取物產品（飼用精油等）、中草藥添加劑及酶制劑產品。

　　1.2 產品功能

　　肉羊育肥過程中常見問題：
　　1）由于長途運輸、斷奶、適應新環(huán)境等因素造成的應激頻發(fā)；
　　2）羔羊腹瀉的發(fā)病率在5%—10%不等，表現(xiàn)為消化功能下降，免疫力降低，生長發(fā)育受阻，死淘率較高4%—8%；
　　3）育肥后期瘤胃亞急性酸中毒的挑戰(zhàn)；
　　4）反芻動物酵母菌營養(yǎng)活性物質調理羔羊瘤胃功能及免疫功能方面功效顯著。

　　微生物發(fā)酵飼料及酵母培養(yǎng)物常見現(xiàn)象：
　　1）微生物發(fā)酵飼料：生產1個月后，益生菌的數(shù)量大幅下降， 2個月后益生菌基本檢測不到；
　　2）放置1年多的微生物發(fā)酵飼料飼喂肉羊采食、消化很好，但生長性能一般；
　　3）存放時間較長并且結塊的復合菌培養(yǎng)物，飼喂羔羊仍能起到較好的調理作用；
　　4）微生物發(fā)酵可產生多種代謝產物，其主效成分有哪些？含量有多少？尚缺乏確定的結論。

　　劉教授指出，利用優(yōu)質營養(yǎng)活性物質組學產品可有效解決上述問題。

　　2、反芻動物復合酵母菌培養(yǎng)物

　　2.1 理論基礎

　　包括營養(yǎng)活性物質組學理論（盧德勛，2005）、網(wǎng)絡藥理學及反芻動物營養(yǎng)工程技術體系。

　　2.1.1 復合酵母培養(yǎng)物活性成分及作用靶點

　　1）經(jīng)TCMSP數(shù)據(jù)庫 共檢索到復合酵母培養(yǎng)物中各種活性成分84個；
　　2）該84個化學成分中有65個活性成分共篩選出201個與之相關的作用靶點；
　　3）復合酵母培養(yǎng)物中各成分之間存在相互作用，形成復雜的作用網(wǎng)絡，充分體現(xiàn)了“多成分、多靶點”的作用特點。

　　2.1.2 復合菌培養(yǎng)物PPI網(wǎng)絡構建及核心靶點的篩選

　　通過PPI網(wǎng)絡分析篩選得到關鍵的共同靶點71個。網(wǎng)絡拓撲篩選， MAPK1、JUN、ESR1、TP53、AKT1、FOS和NR3C1可能為復合菌培養(yǎng)物作用的核心靶點。

　　2.1.3 GO功能富集和KEGG通路富集分析

　　利用R語言軟件對77個潛在作用靶點進行GO功能富集分析。顯著度較高 (TOP 10) 的生物過程 (Biological processe, BP)、細胞組分 (Cellular component, CC)和分子功能 (Molecular function, MF)。

　　2.1.4 復合菌培養(yǎng)物作用靶點KEGG富集分析

　　利用R語言軟件對77個潛在作用靶點進行KEGG通路富集分析。富集程度最高 (TOP 30) 的非疾病命名的信號通路主要涉及MAPK信號通路、IL-17信號通路等。MAPK信號通路富集的靶點數(shù)目最為顯著，說明其可能為復合菌培養(yǎng)物作用的重要途徑。

　　2.2 主效活性物質的確定及技術指標

　　主效活性物質：葡聚糖、甘露聚糖、多肽、有機酸等6種。技術指標：葡聚糖≥145 mg/100g，甘露聚糖≥67mg/100g（市場上相應產品含量較高，值得懷疑），多肽含量≥1.3 mg/g，有機酸含量≥1.48 mg/g。劉教授指出，營養(yǎng)活性物質的量并不是越多越好。微生物及代謝產物對動物體都是抗原，動物在產生相應的抗體時要消耗大量的能量和蛋白質，表現(xiàn)為料肉比很高。

　　2.3 應用效果

　　2.3.1肉羊

　　主要試驗區(qū)域為內蒙古包頭市、巴彥淖爾市周邊、五原縣、河北唐縣，試驗時間自2017年以來，涉及肉羊4萬多只。試驗證實，日糧添加復合酵母培養(yǎng)物，可顯著降低肉羊的死淘率。

　　

　　2.3.2 羔羊

　　復合酵母培養(yǎng)物在羔羊上的主要功效：
      1）對弱羊、蔫羊、病羊具有顯著的調理作用，這是營養(yǎng)活性物質組學產品與眾不同的功效。
　　2）顯著降低羔羊腹瀉率和死淘率，羔羊死淘率由5%-8%下降到1%-2%。

　　犢牛腹瀉多發(fā)于出生一月齡以內的犢牛，1月和8月發(fā)病率最高，該病發(fā)病迅速、病程短、死亡率高。試驗地點為呼市土默特左旗慧寶種植農民專業(yè)合作社。試驗時間為2020年3月—2020年5。結果發(fā)現(xiàn)，復合菌培養(yǎng)物可以有效降低犢牛腹瀉的發(fā)病率，可顯著提高哺乳犢牛血清酸性磷酸酶、SOD、GSH-Px活性與溶菌酶含量，顯著降低了血清MDA含量。

　　

　　3、復合菌培養(yǎng)物對肉羊免疫和抗氧化功能調控

　　復合菌培養(yǎng)物能夠顯著提高肉羊非特異性免疫功能，從而增強羔羊抵抗力。

　　

　　復合菌培養(yǎng)物顯著提高肉羊血清中IgG、IgM、白介素-2、白介素-8、腫瘤壞死因子-α、γ-干擾素、CD3+、CD4+的含量，顯著降低了血清丙二醛水平，顯著提高了肉羊血清過氧化氫酶的含量和總抗氧化能力。

　　

　　4、復合菌培養(yǎng)物對瘤胃功能的調控

　　4.1 促進羔羊瘤胃的發(fā)育

　　羔羊瘤胃的發(fā)育及微生物區(qū)系的建立在出生后1個月左右。生產中容易急于求成、調理時間過短，而且粗飼料品質差。抗生素對瘤胃、腸道及動物健康的影響是長期的，其副作用是不能通過休藥期緩解的。生產實踐證實，對于羔羊應以促進瘤胃及絨毛發(fā)育和促進瘤胃微生物區(qū)系建立為飼養(yǎng)重點。

　　試驗發(fā)現(xiàn)，與酵母細胞壁多糖、β-葡聚糖組相比，復合菌培養(yǎng)物可更好地促進羔羊瘤胃發(fā)育。

　　4.2 調控育肥羊亞急性瘤胃酸中毒（SARA）

　　影響酸中毒的原因主要為精料飼喂量過大，粗飼料飼喂量太少，并且品質較差。酸中毒會導致育肥羊采食量下降，糞便異常，反芻減少及光吃不長等。

　　4.2.1 亞急性瘤胃酸中毒（SARA）生理變化

　　瘤胃TVFA累積增多對SARA發(fā)生起著決定性作用，TVFA濃度顯著提高主要源于丁酸值顯著增加。

　　

　　SARA期，血液內毒素血癥先于SARA。表明組胺、內毒素對促進SARA發(fā)生、發(fā)展起著重要作用。

　　SARA期，瘤胃微生物中乳酸產生菌、乳酸利用菌、淀粉分解菌等數(shù)量急增，而原蟲、纖維分解菌數(shù)量則急劇下降。

　　4.2.2 復合菌培養(yǎng)物對SARA治療功能

　　復合菌培養(yǎng)物能提高發(fā)酵液瘤胃細菌總數(shù)（P＜0.05），并促進溶纖維丁酸弧菌、埃氏巨型球菌生長繁殖，但會使牛鏈球菌數(shù)量顯著降低。

　　

　　4.2.3 SARA預防措施

　　主要有三點：1）補飼干草等粗飼料；2）飼喂發(fā)酵飼料；3）補飼益生菌或酵母培養(yǎng)物。

　　5、發(fā)酵飼料

　　發(fā)酵飼料的瓶頸：市場無序競爭，成本不斷降低；運輸、包裝、人工費用將發(fā)酵飼料的利潤吃盡，多數(shù)企業(yè)選擇就近代工，但代工存在的問題也很多；低成本原料使發(fā)酵飼料的功效大打折扣。解決措施：利用地緣性低質農業(yè)或發(fā)酵業(yè)的副產品進行生產發(fā)酵飼料。

　　通過使用微生物發(fā)酵飼料來降低成本是很難實現(xiàn)的！發(fā)酵飼料的產品品質差異大、使用效果差異大，底物組方對發(fā)酵終產物的品質影響很大，不能以土豆渣、玉米渣、薯渣等低質原料為主要原料。

　　發(fā)酵飼料含水量：
　　1）固態(tài)發(fā)酵底物含水量40%—45%時，具發(fā)酵充分、終產物品質好等優(yōu)點，但同時存在發(fā)酵過程容易染雜菌、冬天易凍成塊及消費者不容易接受等缺點。
　　2）固態(tài)發(fā)酵底物含水量30%—35%時，具染菌機會少，不易凍，迎合養(yǎng)殖戶需求，容易加在精補料或顆粒料中等優(yōu)點，但同時存在發(fā)酵不充分，產品質量未達到最佳狀態(tài)。

　　劉教授指出，發(fā)酵飼料產品質量與含水量的最佳平衡點為40%-42%。

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