劉大程教授：基于營養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，由國家肉羊產業技術體系、國家奶牛產業技術體系與內蒙古神州動物營養發展戰略研究所聯合主辦、畜牧人網站承辦的“第六屆反芻動物技術創新技術發展論壇”在呼和浩特榮氏國際酒店圓滿閉幕。

　　15日上午，內蒙古農業大學劉大程教授受邀分享了“基于營養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“營養活性物質組學產品”、“反芻動物復合酵母菌培養物”、“復合菌培養物對肉羊免疫和抗氧化功能調控”、“復合菌培養物對瘤胃功能的調控”及“發酵飼料”。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。現任內蒙古農業大學獸醫學院院長，中國獸醫協會馬獸醫分會會長，中國獸醫協會常務理事，農業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新聯盟常務理事，內蒙古動物微生態與生物飼料專業委員會常務副主任。研究方向為微生物發酵飼料及瘤胃功能調控，主持國家自然基金、科技部農業科技成果轉化、內蒙古自治區科技計劃等多項研發項目，獲國家專利4項，發表科技論文70余篇。

　　1、營養活性物質組學產品

　　1.1 理論基礎及產品特性

　　“營養活性物質組學”由內蒙古農業大學盧德勛教授于2005年提出。基本理論指研究天然存在的或人工配合的各種主效營養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”中多種成分發揮的協同作用，因而不能強調某一種活性物質的重要性。

　　營養活性物質組學產品是指在營養活性物質組學理論指導上，經過某種特定的加工技術生產出的含有眾多營養活性物質，用于特定營養調控和動物保健功能的飼用添加劑產品。
　　劉教授指出，營養活性物質組學產品必須符合以下3個條件：
　　1）按照營養活性物質組學理論研發和生產的產品；
　　2）經過現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。現有的營養活性物質組學產品包括酵母培養物等微生物發酵產品、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、適應新環境等因素造成的應激頻發；
　　2）羔羊腹瀉的發病率在5%—10%不等，表現為消化功能下降，免疫力降低，生長發育受阻，死淘率較高4%—8%；
　　3）育肥后期瘤胃亞急性酸中毒的挑戰；
　　4）反芻動物酵母菌營養活性物質調理羔羊瘤胃功能及免疫功能方面功效顯著。

　　微生物發酵飼料及酵母培養物常見現象：
　　1）微生物發酵飼料：生產1個月后，益生菌的數量大幅下降， 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物，飼喂羔羊仍能起到較好的調理作用；
　　4）微生物發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，利用優質營養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物

　　2.1 理論基礎

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

　　2.1.1 復合酵母培養物活性成分及作用靶點

　　1）經TCMSP數據庫 共檢索到復合酵母培養物中各種活性成分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）復合酵母培養物中各成分之間存在相互作用，形成復雜的作用網絡，充分體現了“多成分、多靶點”的作用特點。

　　2.1.2 復合菌培養物PPI網絡構建及核心靶點的篩選

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

　　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目最為顯著，說明其可能為復合菌培養物作用的重要途徑。

　　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，表現為料肉比很高。

　　2.3 應用效果

　　2.3.1肉羊

　　主要試驗區域為內蒙古包頭市、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物，可顯著降低肉羊的死淘率。

　　

　　2.3.2 羔羊

　　復合酵母培養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%。

　　犢牛腹瀉多發于出生一月齡以內的犢牛，1月和8月發病率最高，該病發病迅速、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合作社。試驗時間為2020年3月—2020年5。結果發現，復合菌培養物可以有效降低犢牛腹瀉的發病率，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、復合菌培養物對肉羊免疫和抗氧化功能調控

　　復合菌培養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、復合菌培養物對瘤胃功能的調控

　　4.1 促進羔羊瘤胃的發育

　　羔羊瘤胃的發育及微生物區系的建立在出生后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育和促進瘤胃微生物區系建立為飼養重點。

　　試驗發現，與酵母細胞壁多糖、β-葡聚糖組相比，復合菌培養物可更好地促進羔羊瘤胃發育。

　　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發生、發展起著重要作用。

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

　　4.2.2 復合菌培養物對SARA治療功能

　　復合菌培養物能提高發酵液瘤胃細菌總數（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）飼喂發酵飼料；3）補飼益生菌或酵母培養物。

　　5、發酵飼料

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

　　通過使用微生物發酵飼料來降低成本是很難實現的！發酵飼料的產品品質差異大、使用效果差異大，底物組方對發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。

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

　　劉教授指出，發酵飼料產品質量與含水量的最佳平衡點為40%-42%。

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