奶牛瘤胃发酵
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奶牛瘤胃发酵
瘤胃发酵的主要特点
与单胃动物相比，最主要的特点是能够利 用纤维素和非蛋白氮 奶牛瘤胃中栖居的微生物将饲料中的营养 成分降解发酵为挥发性脂肪酸、肽类、氨 基酸及氨等成分；同时利用氮源、能源等 发酵产物合成微生物蛋白质、在瘤胃中的降解
饲料中的蛋白质和非蛋白氮在瘤胃微生物的作用 下被降解为氨。 一方面，细菌可利用氨作为氮源来合成微生物菌 体蛋白，此过程必须有能量的协调供应。如果能 量不足，氨释放过快，会造成菌体蛋白合成量减 少，过量的氨会引起瘤胃氨中毒。另一方面，氨 经血液进入肝脏合成尿素，一部分随尿排出体外， 造成浪费；另一部分经氮素循环又进入瘤胃中重 新分解利用。
甲烷气体的产生
奶牛每天要消化约68公斤的青草、干草、 青贮和9公斤的浓缩饲料。 瘤胃发酵产生甲烷造成能量损失（约为饲 草总能量的２%～1２%）并加重温室效应。 各种微生物在消化食物过程中产生氢气和 二氧化碳，古生菌把这两种气体转化为甲 烷 每头奶牛每天可产生最高达380升的甲烷， 主要由嗳气排出
瘤胃发酵调控方法
通过改变微生物种类对瘤胃发酵进行调控 控制原虫数量，增加细菌数量 导入新的微生物
养牛就是养瘤胃
多吃等于多产奶
动物对新的饲料或原料有两种不同的反应： 先天性偏好（动物天生会选择这种食物）或 先天性厌恶（动物天生会拒绝采食） 动物能通过采食学习，而对某些食物或食物 原料产生偏好，叫获得性偏好 对动物嗅觉和味觉进行研究，在饲料中添加 合适的香味剂可能掩盖饲料产生的风味上的 差异 （蔗糖稀）
瘤胃发酵调控方法
通过饲喂方式来调控瘤胃发酵
（１）增加饲喂次数 饲喂次数增加有利于稳定瘤胃内pH，从而提高发酵效率，特别是提高 微生物菌体蛋白（MCP）的合成 （２）“先粗后精，先干后湿” 促进奶牛咀嚼和唾液分泌，中和一部分因采食精饲料而产生的酸，维 持瘤胃微生物的正常功能；增加了干物质采食量，满足瘤胃微生物的生 长营养，提高了生产性能。 （３）日粮加工 切断、浸泡和制粒等物理加工 氨化、碱化、酸化等化学加工破坏植物纤维保护层 利用有益微生物保存和加工鲜秸秆饲料。生物学处理的主要目的是对 木质素及其与纤维素的复合结构进行分解。
瘤胃发酵调控方法
添加瘤胃调控剂
（４）离子载体 在畜牧生产中，瘤胃素类离子载体最先被用作家禽的抗球 虫病添加剂，后来才发现这类物质可以显著提高反刍动物的 饲料利用率。迄今为止，人们已发现70多种离子载体，其中 一些已经被用作反刍动物的饲料添加剂。其中最典型的是瘤
胃素（莫能菌素，一种灰色链球菌的发酵产物 ），它能够与 Na+、K+形成脂溶性络合物，并使它们通过生物膜转移，促 进营养物质的消化、吸收；同时也能影响瘤胃微生物的发酵 活动。瘤胃素对瘤胃发酵的调控作用主要体现在以下方面： ①提高丙酸的产量，降低乙酸和丁酸的产量。按最低估计， 由于丙酸产量的提高,每单位饲料可被动物多利用3.1%的能量。 ②降低饲料蛋白质降解率。
瘤胃发酵调控方法
添加瘤胃调控剂
奶牛每天分泌约150kg pH值为8.0~8.5的唾液，其中1.5kg的硝酸盐和磷酸 盐，是瘤胃内乳酸和挥发性脂肪酸的天然缓冲剂。先粗后精，粗饲料比例不低于 50%等措施可以刺激唾液分泌，预防瘤胃过酸。 大量使用精料、干粗料太少或青贮料太多时，唾液分泌不足，导致瘤胃酸度 pH值低于6，需使用瘤胃缓冲剂。 目前常用的瘤胃缓冲剂有：①NaHCO3 0.75%~1.0%(占日粮DM百分比) 或 按精料饲喂量的1.5%~2%添加；②MgO 0.2%~0.4%(占日粮DM百分比)，或用 NaHCO3与MgO按2︰1混合，其用量为0.6%~0.8%(占日粮DM百分比)；③膨润土： 0.6%~0.8% (占日粮DM百分比) 或1.2%~1.5%(占精料百分比)；④草木灰 2%~3%(占日粮DM百分比) 或3%~4%(占精料百分比)对于日产奶高于30kg 的奶牛， 在添加NaHCO3的同时，还要添加MgO和膨润土。
甲烷对大气层的暖化效应为二氧化碳的2倍。 每年全球反刍动物产生约8000万吨的甲烷排 放量，约占每年人造甲烷排放量的28%。 在新西兰，绵羊和奶牛产生的甲烷占引发该 国温室效应气体总量的43％。在法国，动物 产生的甲烷也占该国甲烷总产生量的15％。 生产一公斤牛肉所产生的温室气体排放相当 于36公斤二氧化碳。换句话说，人类每食用 一公斤牛肉产生的温室气体，与一辆汽车行 驶155公里产生的温室气体相当。
脂肪在瘤胃中的分解
脂类水解释放出不饱和脂肪酸，饲粮中 90%以上的含多个双键的不饱和脂肪酸经 微生物作用变成饱和脂肪酸，必需脂肪酸 减少。 部分不饱和脂肪酸在瘤胃中发生异构化， 然后结合到体脂肪和乳脂中。 脂类中的甘油被大量转化为挥发性脂肪酸。 瘤胃微生物可利用丙酸、戊酸等合成奇数 碳原子支链脂肪酸。
（１）缓冲剂
瘤胃发酵调控方法
添加瘤胃调控剂
（２）酵母培养物 酵母培养物可能含有对瘤胃微生物有利 的成分，能显著增强纤维水解菌的活动， 增加总VFA（乙酸、丙酸）的产量，降低瘤 胃pH值，起到稳定瘤胃内环境的作用。
瘤胃发酵调控方法
添加瘤胃调控剂 （３）甲烷抑制剂 抑制甲烷生成主要有三个途经：毒害瘤胃内能够 生成甲烷的微生物；捕获并减少转变CO2为甲烷的 电子；抑制甲基化反应中的酶。在瘤胃中，甲烷伴 随着乙酸的形成而产生，因为生成乙酸的过程中会 产生大量的Ｈ2，而形成丙酸的过程中却不产生Ｈ2。 故甲烷抑制剂的作用必然是抑制乙酸的生成并促进 丙酸的发酵。目前的甲烷抑制剂主要有两类：捕获 氢的甲烷抑制剂和抑制甲烷产生过程的制剂。
氮素循环
瘤胃氨
经 瘤 胃 壁 瘤 和 胃 胃 肠 道 瘤胃微生物 合成蛋白
唾液 瘤胃壁
尿素
鸟氨酸循环
肾脏
吸收
肝脏
碳水化合物在瘤胃中的发酵
碳水化合物在瘤胃内的降解产物为乙酸、丙酸和丁酸等挥发 性脂肪酸（VFA）。 淀粉、糖类等非结构性碳水化合物在细菌和真菌作用下，降 解较快，产物中丙酸比例较高。 结构性碳水化合物（主要指粗纤维）降解较慢，以细菌和真 菌消化为主。细菌和真菌伏贴在纤维表面上，对粗纤维进行 消化并逐渐地深化，纤毛虫对粗纤维的结构进行物理性破坏， 更有利于细菌和真菌的伏贴，产物中乙酸比例高。 消化非结构性碳水化合物的细菌对pH值的敏感度比纤维细菌 低，pH值为5.5时仍不受影响，但是如果发酵过快（精料过多、 过细），乳酸的含量增加，pH值过低，那些能将中间产物乳 酸转化生成丙酸的细菌被抑制，造成乳酸过量，出现“酸中 毒”。〕 瘤胃发酵产生乙酸和丁酸被用于合成脂肪，产生的丙酸在体 内转化为葡萄糖。因此，乙酸比例提高，乳脂率提高，而丙 酸比例高时，奶产量较高，乳脂含量降低。
瘤胃发酵的主要特点
与单胃动物相比，最主要的特点是能够利 用纤维素和非蛋白氮 奶牛瘤胃中栖居的微生物将饲料中的营养 成分降解发酵为挥发性脂肪酸、肽类、氨 基酸及氨等成分；同时利用氮源、能源等 发酵产物合成微生物蛋白质、在瘤胃中的降解
饲料中的蛋白质和非蛋白氮在瘤胃微生物的作用 下被降解为氨。 一方面，细菌可利用氨作为氮源来合成微生物菌 体蛋白，此过程必须有能量的协调供应。如果能 量不足，氨释放过快，会造成菌体蛋白合成量减 少，过量的氨会引起瘤胃氨中毒。另一方面，氨 经血液进入肝脏合成尿素，一部分随尿排出体外， 造成浪费；另一部分经氮素循环又进入瘤胃中重 新分解利用。
甲烷气体的产生
奶牛每天要消化约68公斤的青草、干草、 青贮和9公斤的浓缩饲料。 瘤胃发酵产生甲烷造成能量损失（约为饲 草总能量的２%～1２%）并加重温室效应。 各种微生物在消化食物过程中产生氢气和 二氧化碳，古生菌把这两种气体转化为甲 烷 每头奶牛每天可产生最高达380升的甲烷， 主要由嗳气排出
瘤胃发酵调控方法
通过改变微生物种类对瘤胃发酵进行调控 控制原虫数量，增加细菌数量 导入新的微生物
养牛就是养瘤胃
多吃等于多产奶
动物对新的饲料或原料有两种不同的反应： 先天性偏好（动物天生会选择这种食物）或 先天性厌恶（动物天生会拒绝采食） 动物能通过采食学习，而对某些食物或食物 原料产生偏好，叫获得性偏好 对动物嗅觉和味觉进行研究，在饲料中添加 合适的香味剂可能掩盖饲料产生的风味上的 差异 （蔗糖稀）
瘤胃发酵调控方法
通过饲喂方式来调控瘤胃发酵
（１）增加饲喂次数 饲喂次数增加有利于稳定瘤胃内pH，从而提高发酵效率，特别是提高 微生物菌体蛋白（MCP）的合成 （２）“先粗后精，先干后湿” 促进奶牛咀嚼和唾液分泌，中和一部分因采食精饲料而产生的酸，维 持瘤胃微生物的正常功能；增加了干物质采食量，满足瘤胃微生物的生 长营养，提高了生产性能。 （３）日粮加工 切断、浸泡和制粒等物理加工 氨化、碱化、酸化等化学加工破坏植物纤维保护层 利用有益微生物保存和加工鲜秸秆饲料。生物学处理的主要目的是对 木质素及其与纤维素的复合结构进行分解。
瘤胃发酵调控方法
添加瘤胃调控剂
（４）离子载体 在畜牧生产中，瘤胃素类离子载体最先被用作家禽的抗球 虫病添加剂，后来才发现这类物质可以显著提高反刍动物的 饲料利用率。迄今为止，人们已发现70多种离子载体，其中 一些已经被用作反刍动物的饲料添加剂。其中最典型的是瘤
胃素（莫能菌素，一种灰色链球菌的发酵产物 ），它能够与 Na+、K+形成脂溶性络合物，并使它们通过生物膜转移，促 进营养物质的消化、吸收；同时也能影响瘤胃微生物的发酵 活动。瘤胃素对瘤胃发酵的调控作用主要体现在以下方面： ①提高丙酸的产量，降低乙酸和丁酸的产量。按最低估计， 由于丙酸产量的提高,每单位饲料可被动物多利用3.1%的能量。 ②降低饲料蛋白质降解率。
瘤胃发酵调控方法
添加瘤胃调控剂
奶牛每天分泌约150kg pH值为8.0~8.5的唾液，其中1.5kg的硝酸盐和磷酸 盐，是瘤胃内乳酸和挥发性脂肪酸的天然缓冲剂。先粗后精，粗饲料比例不低于 50%等措施可以刺激唾液分泌，预防瘤胃过酸。 大量使用精料、干粗料太少或青贮料太多时，唾液分泌不足，导致瘤胃酸度 pH值低于6，需使用瘤胃缓冲剂。 目前常用的瘤胃缓冲剂有：①NaHCO3 0.75%~1.0%(占日粮DM百分比) 或 按精料饲喂量的1.5%~2%添加；②MgO 0.2%~0.4%(占日粮DM百分比)，或用 NaHCO3与MgO按2︰1混合，其用量为0.6%~0.8%(占日粮DM百分比)；③膨润土： 0.6%~0.8% (占日粮DM百分比) 或1.2%~1.5%(占精料百分比)；④草木灰 2%~3%(占日粮DM百分比) 或3%~4%(占精料百分比)对于日产奶高于30kg 的奶牛， 在添加NaHCO3的同时，还要添加MgO和膨润土。
甲烷对大气层的暖化效应为二氧化碳的2倍。 每年全球反刍动物产生约8000万吨的甲烷排 放量，约占每年人造甲烷排放量的28%。 在新西兰，绵羊和奶牛产生的甲烷占引发该 国温室效应气体总量的43％。在法国，动物 产生的甲烷也占该国甲烷总产生量的15％。 生产一公斤牛肉所产生的温室气体排放相当 于36公斤二氧化碳。换句话说，人类每食用 一公斤牛肉产生的温室气体，与一辆汽车行 驶155公里产生的温室气体相当。
脂肪在瘤胃中的分解
脂类水解释放出不饱和脂肪酸，饲粮中 90%以上的含多个双键的不饱和脂肪酸经 微生物作用变成饱和脂肪酸，必需脂肪酸 减少。 部分不饱和脂肪酸在瘤胃中发生异构化， 然后结合到体脂肪和乳脂中。 脂类中的甘油被大量转化为挥发性脂肪酸。 瘤胃微生物可利用丙酸、戊酸等合成奇数 碳原子支链脂肪酸。
（１）缓冲剂
瘤胃发酵调控方法
添加瘤胃调控剂
（２）酵母培养物 酵母培养物可能含有对瘤胃微生物有利 的成分，能显著增强纤维水解菌的活动， 增加总VFA（乙酸、丙酸）的产量，降低瘤 胃pH值，起到稳定瘤胃内环境的作用。
瘤胃发酵调控方法
添加瘤胃调控剂 （３）甲烷抑制剂 抑制甲烷生成主要有三个途经：毒害瘤胃内能够 生成甲烷的微生物；捕获并减少转变CO2为甲烷的 电子；抑制甲基化反应中的酶。在瘤胃中，甲烷伴 随着乙酸的形成而产生，因为生成乙酸的过程中会 产生大量的Ｈ2，而形成丙酸的过程中却不产生Ｈ2。 故甲烷抑制剂的作用必然是抑制乙酸的生成并促进 丙酸的发酵。目前的甲烷抑制剂主要有两类：捕获 氢的甲烷抑制剂和抑制甲烷产生过程的制剂。
氮素循环
瘤胃氨
经 瘤 胃 壁 瘤 和 胃 胃 肠 道 瘤胃微生物 合成蛋白
唾液 瘤胃壁
尿素
鸟氨酸循环
肾脏
吸收
肝脏
碳水化合物在瘤胃中的发酵
碳水化合物在瘤胃内的降解产物为乙酸、丙酸和丁酸等挥发 性脂肪酸（VFA）。 淀粉、糖类等非结构性碳水化合物在细菌和真菌作用下，降 解较快，产物中丙酸比例较高。 结构性碳水化合物（主要指粗纤维）降解较慢，以细菌和真 菌消化为主。细菌和真菌伏贴在纤维表面上，对粗纤维进行 消化并逐渐地深化，纤毛虫对粗纤维的结构进行物理性破坏， 更有利于细菌和真菌的伏贴，产物中乙酸比例高。 消化非结构性碳水化合物的细菌对pH值的敏感度比纤维细菌 低，pH值为5.5时仍不受影响，但是如果发酵过快（精料过多、 过细），乳酸的含量增加，pH值过低，那些能将中间产物乳 酸转化生成丙酸的细菌被抑制，造成乳酸过量，出现“酸中 毒”。〕 瘤胃发酵产生乙酸和丁酸被用于合成脂肪，产生的丙酸在体 内转化为葡萄糖。因此，乙酸比例提高，乳脂率提高，而丙 酸比例高时，奶产量较高，乳脂含量降低。