刘大程教授：基于营养活性物质组学理论对肉羊瘤胃功能及肠道菌群的调控

畜牧编辑

　　2022年7月16日，下午5点，由国家肉羊产业技术体系、国家奶牛产业技术体系与内蒙古神州动物营养发展战略研究所联合主办、畜牧人网站承办的“第六届反刍动物技术创新技术发展论坛”在呼和浩特荣氏国际酒店圆满闭幕。

　　15日上午，内蒙古农业大学刘大程教授受邀分享了“基于营养活性物质组学理论对肉羊瘤胃功能及肠道菌群的调控”主题报告。

　　刘教授的报告分为五个部分，分别为“营养活性物质组学产品”、“反刍动物复合酵母菌培养物”、“复合菌培养物对肉羊免疫和抗氧化功能调控”、“复合菌培养物对瘤胃功能的调控”及“发酵饲料”。以下是畜牧人小编整理的报告内容。

　　

　　刘大程 博士，教授，博士生导师。现任内蒙古农业大学兽医学院院长，中国兽医协会马兽医分会会长，中国兽医协会常务理事，农业部动物疾病临床诊疗技术重点实验室主任，全国草食动物健康生产科技创新联盟常务理事，内蒙古动物微生态与生物饲料专业委员会常务副主任。研究方向为微生物发酵饲料及瘤胃功能调控，主持国家自然基金、科技部农业科技成果转化、内蒙古自治区科技计划等多项研发项目，获国家专利4项，发表科技论文70余篇。

　　1、营养活性物质组学产品

　　1.1 理论基础及产品特性

　　“营养活性物质组学”由内蒙古农业大学卢德勋教授于2005年提出。基本理论指研究天然存在的或人工配合的各种主效营养活性物质之间的相互作用及其整体功能，并不是仅研究某一种活性物质的功能，作用机制类似“中药方剂”中多种成分发挥的协同作用，因而不能强调某一种活性物质的重要性。

　　营养活性物质组学产品是指在营养活性物质组学理论指导上，经过某种特定的加工技术生产出的含有众多营养活性物质，用于特定营养调控和动物保健功能的饲用添加剂产品。
　　刘教授指出，营养活性物质组学产品必须符合以下3个条件：
　　1）按照营养活性物质组学理论研发和生产的产品；
　　2）经过现代产品品质评价技术检验；
　　3）具有配套的饲用技术体系。
　　该类产品在动物体内作用方式和途径具有多样性，形成多靶点、多指向的作用机制。现有的营养活性物质组学产品包括酵母培养物等微生物发酵产品、植物提取物产品（饲用精油等）、中草药添加剂及酶制剂产品。

　　1.2 产品功能

　　肉羊育肥过程中常见问题：
　　1）由于长途运输、断奶、适应新环境等因素造成的应激频发；
　　2）羔羊腹泻的发病率在5%—10%不等，表现为消化功能下降，免疫力降低，生长发育受阻，死淘率较高4%—8%；
　　3）育肥后期瘤胃亚急性酸中毒的挑战；
　　4）反刍动物酵母菌营养活性物质调理羔羊瘤胃功能及免疫功能方面功效显著。

　　微生物发酵饲料及酵母培养物常见现象：
　　1）微生物发酵饲料：生产1个月后，益生菌的数量大幅下降， 2个月后益生菌基本检测不到；
　　2）放置1年多的微生物发酵饲料饲喂肉羊采食、消化很好，但生长性能一般；
　　3）存放时间较长并且结块的复合菌培养物，饲喂羔羊仍能起到较好的调理作用；
　　4）微生物发酵可产生多种代谢产物，其主效成分有哪些？含量有多少？尚缺乏确定的结论。

　　刘教授指出，利用优质营养活性物质组学产品可有效解决上述问题。

　　2、反刍动物复合酵母菌培养物

　　2.1 理论基础

　　包括营养活性物质组学理论（卢德勋，2005）、网络药理学及反刍动物营养工程技术体系。

　　2.1.1 复合酵母培养物活性成分及作用靶点

　　1）经TCMSP数据库 共检索到复合酵母培养物中各种活性成分84个；
　　2）该84个化学成分中有65个活性成分共筛选出201个与之相关的作用靶点；
　　3）复合酵母培养物中各成分之间存在相互作用，形成复杂的作用网络，充分体现了“多成分、多靶点”的作用特点。

　　2.1.2 复合菌培养物PPI网络构建及核心靶点的筛选

　　通过PPI网络分析筛选得到关键的共同靶点71个。网络拓扑筛选， MAPK1、JUN、ESR1、TP53、AKT1、FOS和NR3C1可能为复合菌培养物作用的核心靶点。

　　2.1.3 GO功能富集和KEGG通路富集分析

　　利用R语言软件对77个潜在作用靶点进行GO功能富集分析。显著度较高 (TOP 10) 的生物过程 (Biological processe, BP)、细胞组分 (Cellular component, CC)和分子功能 (Molecular function, MF)。

　　2.1.4 复合菌培养物作用靶点KEGG富集分析

　　利用R语言软件对77个潜在作用靶点进行KEGG通路富集分析。富集程度最高 (TOP 30) 的非疾病命名的信号通路主要涉及MAPK信号通路、IL-17信号通路等。MAPK信号通路富集的靶点数目最为显著，说明其可能为复合菌培养物作用的重要途径。

　　2.2 主效活性物质的确定及技术指标

　　主效活性物质：葡聚糖、甘露聚糖、多肽、有机酸等6种。技术指标：葡聚糖≥145 mg/100g，甘露聚糖≥67mg/100g（市场上相应产品含量较高，值得怀疑），多肽含量≥1.3 mg/g，有机酸含量≥1.48 mg/g。刘教授指出，营养活性物质的量并不是越多越好。微生物及代谢产物对动物体都是抗原，动物在产生相应的抗体时要消耗大量的能量和蛋白质，表现为料肉比很高。

　　2.3 应用效果

　　2.3.1肉羊

　　主要试验区域为内蒙古包头市、巴彦淖尔市周边、五原县、河北唐县，试验时间自2017年以来，涉及肉羊4万多只。试验证实，日粮添加复合酵母培养物，可显著降低肉羊的死淘率。

　　

　　2.3.2 羔羊

　　复合酵母培养物在羔羊上的主要功效：
      1）对弱羊、蔫羊、病羊具有显著的调理作用，这是营养活性物质组学产品与众不同的功效。
　　2）显著降低羔羊腹泻率和死淘率，羔羊死淘率由5%-8%下降到1%-2%。

　　犊牛腹泻多发于出生一月龄以内的犊牛，1月和8月发病率最高，该病发病迅速、病程短、死亡率高。试验地点为呼市土默特左旗慧宝种植农民专业合作社。试验时间为2020年3月—2020年5。结果发现，复合菌培养物可以有效降低犊牛腹泻的发病率，可显著提高哺乳犊牛血清酸性磷酸酶、SOD、GSH-Px活性与溶菌酶含量，显著降低了血清MDA含量。

　　

　　3、复合菌培养物对肉羊免疫和抗氧化功能调控

　　复合菌培养物能够显著提高肉羊非特异性免疫功能，从而增强羔羊抵抗力。

　　

　　复合菌培养物显著提高肉羊血清中IgG、IgM、白介素-2、白介素-8、肿瘤坏死因子-α、γ-干扰素、CD3+、CD4+的含量，显著降低了血清丙二醛水平，显著提高了肉羊血清过氧化氢酶的含量和总抗氧化能力。

　　

　　4、复合菌培养物对瘤胃功能的调控

　　4.1 促进羔羊瘤胃的发育

　　羔羊瘤胃的发育及微生物区系的建立在出生后1个月左右。生产中容易急于求成、调理时间过短，而且粗饲料品质差。抗生素对瘤胃、肠道及动物健康的影响是长期的，其副作用是不能通过休药期缓解的。生产实践证实，对于羔羊应以促进瘤胃及绒毛发育和促进瘤胃微生物区系建立为饲养重点。

　　试验发现，与酵母细胞壁多糖、β-葡聚糖组相比，复合菌培养物可更好地促进羔羊瘤胃发育。

　　4.2 调控育肥羊亚急性瘤胃酸中毒（SARA）

　　影响酸中毒的原因主要为精料饲喂量过大，粗饲料饲喂量太少，并且品质较差。酸中毒会导致育肥羊采食量下降，粪便异常，反刍减少及光吃不长等。

　　4.2.1 亚急性瘤胃酸中毒（SARA）生理变化

　　瘤胃TVFA累积增多对SARA发生起着决定性作用，TVFA浓度显著提高主要源于丁酸值显著增加。

　　

　　SARA期，血液内毒素血症先于SARA。表明组胺、内毒素对促进SARA发生、发展起着重要作用。

　　SARA期，瘤胃微生物中乳酸产生菌、乳酸利用菌、淀粉分解菌等数量急增，而原虫、纤维分解菌数量则急剧下降。

　　4.2.2 复合菌培养物对SARA治疗功能

　　复合菌培养物能提高发酵液瘤胃细菌总数（P＜0.05），并促进溶纤维丁酸弧菌、埃氏巨型球菌生长繁殖，但会使牛链球菌数量显著降低。

　　

　　4.2.3 SARA预防措施

　　主要有三点：1）补饲干草等粗饲料；2）饲喂发酵饲料；3）补饲益生菌或酵母培养物。

　　5、发酵饲料

　　发酵饲料的瓶颈：市场无序竞争，成本不断降低；运输、包装、人工费用将发酵饲料的利润吃尽，多数企业选择就近代工，但代工存在的问题也很多；低成本原料使发酵饲料的功效大打折扣。解决措施：利用地缘性低质农业或发酵业的副产品进行生产发酵饲料。

　　通过使用微生物发酵饲料来降低成本是很难实现的！发酵饲料的产品品质差异大、使用效果差异大，底物组方对发酵终产物的品质影响很大，不能以土豆渣、玉米渣、薯渣等低质原料为主要原料。

　　发酵饲料含水量：
　　1）固态发酵底物含水量40%—45%时，具发酵充分、终产物品质好等优点，但同时存在发酵过程容易染杂菌、冬天易冻成块及消费者不容易接受等缺点。
　　2）固态发酵底物含水量30%—35%时，具染菌机会少，不易冻，迎合养殖户需求，容易加在精补料或颗粒料中等优点，但同时存在发酵不充分，产品质量未达到最佳状态。

　　刘教授指出，发酵饲料产品质量与含水量的最佳平衡点为40%-42%。

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