摘要：为研究枯草芽孢杆菌(BS) 和木聚糖酶(XYL) 对瘤胃发酵、微生物酶活性和数量的影响。将20头体重为(540+6.2) kg荷斯坦公牛按2x2因子设计随机分为4组:对照组(基础日粮)、XYL+组 (基础日粮+2 g/d XYL)、BS+组(基础日粮+5 g/d BS)与XYL+BS组(基础日粮+2 g/d XYL+5 g/d BS)。结果显示:添加XYL，瘤胃pH不变;总挥发性脂肪酸浓度、乙酸摩尔比、乙酸/丙酸值增加(P<0.05) ;氨态氮浓度降低(P<0.05) ;纤维分解酶活性、总细菌和主要纤维分解菌数量提高(P<0.05) 。添加BS，瘤胃pH不变;总挥发性脂肪酸浓度和丙酸摩尔比增加(P<0.05) ;氨态氮浓度、纤维分解酶活性与菌数量不受影响。对瘤胃a-淀粉酶和蛋白酶活性以及嗜淀粉瘤胃杆菌与原虫数量，XYL与BS互作效应显著(P<0.05) 。综上可知，XYL和BS均能改善瘤胃发酵，且二者共同添加对淀粉和蛋白分解菌的生长与酶活性的提高更有效植物细胞壁约占饲草干物质的40%~70%，由纤维素、半纤维素和木质素等组成，其中由β-1,4葡萄糖聚合而成的纤维素约占细胞壁干物质的30%以上，研究表明，即使在良好的饲喂条件下，反刍动物对其消化率也低于65%，成为限制饲料利用率的主要因素。木聚糖酶(XYL) 是-种主要的纤维分解酶，通过水解β-1,4糖苷键， 破坏植物细胞壁。研究表明，外源纤维素酶能加快瘤胃纤维降解速度，使细胞壁结构疏松，释放还原糖，从而增加微生物与饲料颗粒的结合位点，并为微生物的生长提供营养。奶牛日粮中添加复合纤维素酶，瘤胃总细菌数量增加;添加XYL，奶牛干物质采食量、瘤胃总短链脂肪酸、乙酸、丙酸和丁酸产量增加，中性洗涤纤维瘤胃降解率提高。枯草芽孢杆菌(BS) 能形成对冷、热、酸与碱具有强抵抗力的孢子，在日粮中具有很高的稳定性，可以通过改善消化道的厌氧状况而促进厌氧菌的生长。研究表明，在动物消化道中BS的孢子能分泌具有活性的蛋白酶与淀粉酶;体外添加纳豆芽孢杆菌(BS属) 可促进短链挥发性脂肪酸与丙酸的产生。此外，添加纳豆芽孢杆菌可增加奶牛瘤胃总挥发性脂肪酸浓度、丙酸摩尔比、蛋白分解菌与淀粉分解菌数量，提高乳与乳成分产量。现有研究表明，XYL与BS均有利于营养物质在瘤胃的降解，但关于二者对瘤胃微生物数量与酶活性影响的研究还未见报道。基于XYL与BS在消化道的作用机制，二者共同添加比单独添加对促进反刍动物瘤胃发酵与微生物的生长应该更有效。本试验通过在奶公牛日粮中添加XYL和BS，研究其对瘤胃发酵、微生物酶活性和数量的影响，以期为酶制剂与菌制剂在反刍动物养殖中的应用提供理论依据。

1、材料与方法

1.1试验动物与试验设计

选择体重(540士6.2) kg的荷斯坦奶公牛20头，按照2x 2因子试验设计,将试验动物随机分为4组:对照组(基础日粮)、XYL+组 (基础日粮+2 g/dXYL)、BS+组(基础日粮+5 g/d BS)与XYL+BS组(基础日粮+2 g/dXYL+5 g/d BS)。基础日粮依据NRC (2001)配制，精粗比为50:50 (见表1)。试验用XYL (活性5x104 U/g)和BS (1.6x109 CFU/g)由山西某生物工程股份有限公司提供。试验期为70 d,包括10 d预试期和60 d正试期。试验期间所有试验牛单槽饲养，每日饲喂两次，自由采食与饮水。

1.2瘤胃液的采集与测定

正式试验期的第32 d和第60 d于晨饲后2 h通过胃管采集瘤胃液，为避免唾液的污染，最先采集的约200 mL要倒掉，收集接下来采集的约200mL,用PHS- 2C型酸度计测定pH后，四层纱布过滤，分装，用于测定挥发性脂肪酸和氨态氮的样品于-20 °C保存，用于测定微生物酶活性和数量的样品保存于-80。C，各指标具体测定及目标微生物引物设计均依据Du等所用方法。

1.3数据处理与统计分析

试验依据2x 2因子试验设计，数据采用SAS 9.0统计软件中的混合模型进行统计分析。

2、结果与分析

2.1 XYL和BS对瘤胃发酵的影响(见表2)

由表2可知，日粮添加XYL或BS对瘤胃pH无显著影响(P>0.05) ;总挥发性脂肪酸浓度显著增加(P<0.05) 。日粮添加XYL，乙酸摩尔比与乙酸/丙酸显著提高(P<0.05) ;丙酸摩尔比与氨态氮浓度显著降低(P

2.2 XYL和BS对瘤胃微生物酶活性的影响(见表3)由表3可知，日粮添加XYL， 瘤胃羧甲基纤维素酶和漆酶活性无显著变化(P>0.05) ;纤维二糖酶、木聚糖酶和果胶酶活性显著提高(P<0.05) 。日粮添加BS，瘤胃羧甲基纤维素酶、纤维二糖酶、 木聚糖酶、果胶酶和漆酶活性均无显著变化。对a-淀粉酶和蛋白酶活性，XYL和BS互作效应显著(P<0.05) :在添加XYL的日粮中添加BS，a- 淀粉酶和蛋白酶活性提高幅度显著高于在无XYL日粮中添加BS ( P<0.05)。

2.3 XYL和BS对瘤胃菌群数量的影响(见表4)

由表4可知，日粮添加XYL，瘤胃总细菌、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌、溶纤维J酸弧菌和栖瘤胃普雷沃氏菌数量显著增加(P<0.05) ;总真菌、总甲烷菌和白色瘤胃球菌数量无显著变化。日粮添加BS, 瘤胃总细菌、总真菌、白色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌、溶纤维J酸弧菌和栖瘤胃普雷沃氏菌数量无显著变化;总甲烷菌数量显著降低(P<0.05) ;黄色瘤胃球菌数量显著增加(P<0.05) 。对瘤胃总原虫和嗜淀粉瘤胃杆菌数量，XYL和BS互作效应显著(P<0.05) :在XYL日粮中添加BS，原虫数量降低的幅度和嗜淀粉瘤胃杆菌数量增加的幅度显著高于(P<0.05) 在无XYL日粮中添加BS。

3、讨论

日粮中添加XYL，奶公牛瘤胃液pH的变化范围为6.72~6.54，对瘤胃微生物的生长无负面影响，而且瘤胃总挥发性脂肪酸浓度的增加，表明添加XYL促进了营养物质在瘤胃的降解。日粮添加XYL，提高了乙酸摩尔比，降低了丙酸摩尔比，致使乙酸/丙酸升高，奶公牛瘤胃发酵类型转变为乙酸发酵型，与瘤胃纤维二糖酶、 木聚糖酶和果胶酶活性提高，总原虫、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌和溶纤维丁酸弧菌数量增加的结果相一致。黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌和溶纤维J酸弧菌为反刍动物瘤胃中主要的纤维分解菌，他们与原虫和真菌相互配合，通过分泌纤维分解酶，将日粮结构性碳水化合物降解为乙酸，其中在瘤胃中降解的约20%的纤维是由原虫完成的。

试验结果表明，XYL的添加不仅补充了奶公牛内源酶的不足，还剌激了瘤胃纤维分解菌的生长，提高了纤维分解酶的活性，进而促进了日粮纤维在瘤胃的降解。外源添加的XYL与瘤胃纤维素酶相互配合，水解β-1,4糖苷键,破坏植物细胞壁，释放还原糖，为微生物的生长提供了营养，同时增加了微生物与饲料颗粒的结合位点。已有的研究表明，奶牛日粮中添加纤维索酶，瘤胃总细菌与淀粉分解菌数量增加;添加XYL，奶牛瘤胃短链脂肪酸浓度与乙酸摩尔比增加，体外发酵总产气量增加。然而，Phakachoed等 在以稻草为粗饲料的奶牛日粮中添加XYL，瘤胃总挥发性脂肪酸浓度、乙酸、丙酸摩尔比以及乙酸/丙酸均未改变。日粮组成是决定反刍动物瘤胃微生物生长的最主要因素，因此，试验结果的差异与不同的日粮组成有关。本试验日粮添加XYL，奶公牛瘤胃丙酸摩尔比与氨态氮浓度均降低，与a淀粉酶和蛋白酶活性提高，溶纤维J酸弧菌、栖瘤胃普雷沃氏菌与嗜淀粉瘤胃杆菌数量增加的结果不一致。溶纤维J酸弧菌、栖瘤胃普雷沃氏菌与嗜淀粉瘤胃杆菌为反刍动物瘤胃主要的淀粉与蛋白质分解菌，能同时分泌淀粉酶与蛋白酶，将日粮非结构性碳水化合物与蛋白质分别降解为丙酸与氨态氮。但瘤胃原虫能吞噬淀粉颗粒，降低日粮淀粉在瘤胃中的降解速度，因此，丙酸摩尔比的降低与添加XYL后瘤胃原虫数量增加有关。蛋白质在瘤胃中降解产生氨态氮、微生物，尤其是纤维分解菌，将其作为氮源，可发酵碳水化合物作为能源和碳架，合成微生物蛋白。木聚糖酶的添加使瘤胃总挥发性脂肪酸浓度提高，总细菌与纤维分解菌数量增加，因此，氨态氨浓度的降低可能是由于更多的氮被转化为微生物蛋白。

日粮添加BS，瘤胃总挥发性脂肪酸浓度增加，表明饲料养分瘤胃降解率提高。添加BS后，乙酸摩尔比降低，但由总挥发性脂肪酸浓度乘以Z酸摩尔比计算可知，瘤胃乙酸浓度不变(BS-组和BS +组分别为61.8 mmol/L和59.1mmol/L)， 表明BS的添加对饲料纤维物质在瘤胃的降解无影响。这一结果与没有改变的羧甲基纤维索酶、纤维二糖酶、木聚糖酶、果胶酶和漆酶活性以及白色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌和溶纤维J酸弧菌数量相一致。丙酸摩尔比的增加可归因于a-淀粉酶活性与嗜淀粉瘤胃杆菌数量的增加。支链脂肪酸由支链氨基酸在瘤胃中降解产生，因此，异丁酸和异戊酸摩尔比的增加主要是由于蛋白酶活性与嗜淀粉瘤胃杆菌数量的增加。试验结果表明BS的添加促进了非结构性碳水化合物与蛋白质在瘤胃的降解。另据报道，BS的孢子也可以产生淀粉酶和蛋白酶;纳豆芽孢杆菌( BS属)的添加促进了瘤胃挥发性脂肪酸的产生，提高了丙酸摩尔比，增加了奶牛瘤胃蛋白分解菌与淀粉分解菌数量。本试验发现，日粮添加BS,瘤胃甲烷菌数量减少，这一结果与丙酸摩尔比的增加和原虫数量的减少有关。瘤胃甲烷菌利用氢和二氧化碳合成甲烷，丙酸的生成会消耗瘤胃中的氢，而原虫为甲烷菌的生长提供栖息场所。Sun等研究发现，奶牛日粮中添加纳豆芽孢杆菌，瘤胃原虫数量减少，但关于BS对瘤胃甲烷菌数量的研究还未见报道。对瘤胃a淀粉酶和蛋白酶活性，XYL 与BS互作效应显著，这一结果与观察到的嗜淀粉瘤胃杆菌数量，XYL与BS互作效应显著相一致，表明XYL和BS共同添加比单独添加更有助于反刍动物瘤胃淀粉与蛋白分解菌的生长，有利于淀粉与蛋白质在瘤胃的降解，但出现该结果的机制还有待于进一步研究。

4、小结

日粮添加XYL能促进瘤胃纤维分解菌的生长，提高纤维分解酶的活力，使瘤胃发酵类型转变为乙酸发酵型;日粮添加BS，瘤胃总挥发性脂肪酸浓度与丙酸摩尔比增加;日粮同时添加XYL与BS较二者单独添加更有助于瘤胃淀粉与蛋白分解菌的生长以及酶活性的提高。

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