植物提取物抑制反刍动物瘤胃甲烷排放研究进展

植物及其次生代谢产物含有多种生物活性物质,具有多能效性,可作为天然饲草资源或饲料添加剂,用于反刍动物营养补充及疾病防治。自2019年“禁抗”目标提出以来,植物提取物成为替代抗生素的首要研究对象,发挥着不可或缺的重要作用。此外,由于近年来温室效应愈演愈烈,给人类社会带来了巨大的危害,而多种植物提取物凭借其调节瘤胃菌群、有效抑制产甲烷菌群丰度的特性引起重视。植物提取物具有来源广、无污染、低毒性等特点,使其成为一类极具潜力的绿色、天然甲烷抑制剂。本文就植物提取物抑制甲烷排放的研究进展进行了综述总结,为实现甲烷减排提供理论参考和实践指导。

体外产气法在动物营养学中应用的研究进展

动物生产中饲料营养价值的高低直接影响动物的生产性能及畜产品的品质,实验室常用体外法来评价和估测饲料降解率。体外法主要通过测定底物如饲料降解后的残余量和发酵产物生成量(微生物数量、挥发性脂肪酸)或气体的产量来评价饲料营养价值。体外产气法是基于瘤胃发酵与产气高度相关的一种瘤胃体外模拟技术,该法具有简便、经济、快速、费用低等优点,目前在国内外多用于评价反刍动物饲草的饲用价值。作者主要综述了体外产气法在反刍动物生产中的应用及体外产气法中较为经典的发酵动力学模型。

激活转录因子4与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1互作调控奶牛乳蛋白合成的研究进展

随着国家“双碳”战略的实施,泌乳奶牛的饲粮氮转化效率偏低及由此造成的饲料资源浪费和氮排放增加对我国奶业发展的制约作用日益突出。实际生产中,低蛋白质饲粮基础上补饲特定氨基酸(AA)是提高奶牛饲粮氮转化效率的一项重要举措,但指导其应用的理论基础尚不清晰。已有研究表明,AA补充可通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)通路促进乳蛋白的合成,而AA缺乏则通过激活转录因子4(ATF4)抑制mTORC1的活性,且mTORC1又可作用于ATF4影响AA的转运、代谢和乳蛋白的合成。因此,ATF4与mTORC1之间的相互作用为研究限制性AA在低蛋白质饲粮条件下调控乳蛋白合成的机制提供了重要切入点。本文就ATF4与mTORC1互作在平衡AA供应与乳蛋白合成方面的研究进展进行综述,以期为限制性AA调控乳蛋白合成的途径及奶牛低蛋白质饲粮配制提供一定参考。

不同实验室间单胃动物仿生消化系统消化条件与酶水解物能值测定再现性的研究

本试验旨在探讨单胃动物仿生消化系统(SDS-2)消化条件及测定结果在不同实验室间的再现性。采用单因素完全随机设计,共4个实验室处理。将玉米、大豆粕粉碎过60目筛后,分发至4个实验室。每个实验室选用1台SDS-2,每台SDS-2设定2个仿生消化组测定其缓冲液流速、消化液流速、清洗液流速。通过温度传感器分别测定酶促反应室、缓冲液控温室、消化液储存室温度的变化曲线,通过电磁传感器测定混合频率的变化曲线。根据SDS-2操作技术规程,测定玉米及大豆粕的酶水解物能值。结果表明:1)不同实验室间小肠和大肠消化液流速有显著性差异(P<0.05),但其胃、小肠、大肠缓冲液流速及清洗液流速无显著性差异(P>0.05)。实验室内同一台SDS-2的2个仿生消化组间的胃、小肠、大肠缓冲液流速和清洗液流速均有显著性差异(P<0.05)。2)4个实验室中,虽然开机后仿生消化系统的起始混合频率以及酶促反应室、缓冲液控温室、消化液储存室的起始温度不同,但在运行60 min后消化条件均达到一致。3)玉米干物质消化率和酶水解物能值的实验室内、实验室间变异系数以及总变异系数均不超过1.23%,且实验室间无显著性差异(P>0.05)。大豆粕干物质消化率的实验室内、实验室间变异系数以及总变异系数分别为1.30%、2.23%和2.52%,酶水解物能值对应变异系数分别为0.89%、1.43%和1.64%,且实验室间有显著性差异(P<0.01)。由此可见,实验室间SDS-2小肠液、大肠液流速的差异并不导致饲料酶水解物能值测定结果的差异。各实验室SDS-2开机运行60 min以上可以达到一致的消化条件。实验室间玉米酶水解物能值测定的再现性高于大豆粕,2个饲料酶水解物能值的实验室总变异系数都可控制在1.64%以内,具有满意的再现性,达到定量分析要求。

不同实验室间测定单胃动物饲料样品总能的一致性及可加性研究

本研究旨在比较不同实验室间测定饲料总能(GE)的变异程度及可加性,为饲料有效能值的准确测定提供参考。试验分为2个部分。内容一:考察饲料的上样量对氧弹热量计测定GE值的影响,采用单因素完全随机设计,6个饲料原料分别为玉米、豆粕、小麦麸、大豆油、菜籽粕、棉籽粕,10个饲粮上样量共计5个处理,分别设为0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 g,每个处理4个重复。内容二:考察实验室间测定饲粮GE的变异及可加性。采用单因素完全随机设计,共6个实验室,每个实验室对各样品测定4个重复。结果表明:6个饲料原料及10个饲粮GE的测定值均随上样量的增加而呈显著线性和二次曲线增加(P<0.05)。0.2 g上样量的GE测定值均显著低于0.4~1.0 g上样量相应的GE测定值(P<0.05)。在0.6~1.0 g上样量间,样品GE测定值相对差异较小。在6个实验室对比中,96个测定数据中的91个的|Z|<2。h统计量表明,实验室2的测定结果偏低,而实验室5的测定结果偏高。k统计量表明,实验室5和6的测定变异相对较大。总体上,GE测定的重复性变异系数、实验室间变异系数及再现性变异系数不超过0.64%。配对t检验表明,实验室1、3、5和6对10个饲粮GE的计算值与测定值差异不显著。而实验室2和4对10个饲粮GE的计算值与测定值差异显著(P<0.05)。6个实验室内饲粮的GE测定值对计算值的线性回归模型与Y=X重叠。由此表明,氧弹热量计测定GE的上样量应在0.6 g以上。6个实验室间测定饲粮GE值呈现较好的一致性(94.8%的满意度),实验室间的变异系数均较低。4个实验室测定饲粮GE的可加性高,2个实验室的可加性稍低。

中国畜牧业物联网技术应用研究进展

以"感知"为基础的物联网技术迅速发展及产业化逐步渗透到各行各业,包括畜牧业在内的农业物联网的发展也十分迅猛。该文重点从家畜编码规范及标识技术,家畜养殖环境及体征行为远程监测,母猪精细饲喂智能装备及种畜(种猪、奶牛)养殖过程数字化监管与云计算平台构建等多个方面,综述物联网技术在畜牧业领域的应用环节、效果及存在的局限性。综述表明,在感知标识层,关于家畜标识的国际标准主要包括动物管理系列标准ISO/TC 23/SC 19,它负责制订动物管理RFID(radio frequency identification)方面标准,包括ISO 11784/11785和ISO 14223标准,但3个标准内涵的分工不同,而中国的标准包括国家规范、地方标准及企业内部规范,具体包括农业部第67号令,上海地方标准(DB31/T341-2005)和新疆地方标准(DB 65/T3209-2011)2个动物电子标识规范,以及北大荒及亿利源企业的肉牛内部编码规范。在感知传输层,主要基于不同类型的传感器感知家畜舍环境参数(温湿度、光照强度、氨气及CO2浓度等)及体征行为(视频、质量,体表温度等)。在数据传输层,采用无线公网(2G/3G/4G)网络对家畜舍环境数据及个体的行为状态数据实施远程传输,而视频数据及大量的生产过程数据采用有线网络传输到Internet网路数据库;在数据应用层,典型的应用包括通过移动智能手机终端,依据对采集数据的分析及预警,对远程的环境控制设备(风机、灯电暖、水泵等)进行智能开启与关闭;其次是奶牛繁殖场及种猪养殖场云计算平台的开发与数据挖掘分析应用,以及基于传感器技术及机电控制技术的母猪电子自动与精确饲喂设备的开发与应用。最后,该文从微观到宏观剖析了中国畜牧业物联网当前在技术、产品、应用、政策及认识层面存在的不足,并给出相应的技术与政策建议。综合认为,中国畜牧业发展的现代化需要物联网技术的支撑,物联网技术也必须在领域的应用中寻找正能量,促进畜牧业物联网产业的发展。

体外产气法评价反刍动物饲料营养价值的研究

试验旨在通过体外产气法评定反刍动物常用饲料原料的营养价值。饲料原料包括3种能量饲料(玉米、玉米皮、麸皮)和3种粗饲料(苜蓿草粉、苜蓿干草、玉米秸秆),通过体外发酵试验,测定各种饲料原料2、6、12、24h累积产气量、体外发酵参数及营养物质降解率,并分析不同类型饲料发酵动力学参数及发酵动力学与营养成分之间的相关关系。结果表明,能量饲料中,玉米体外发酵24h的产气量(GP24)、理论最大产气量(A)最高,产气曲线的平滑度(B)与其他能量饲料相比没有显著差异(P>0.05);玉米的干物质降解率(DMD)最高,玉米皮的中性洗涤纤维降解率(NDFD)最高,麸皮的粗蛋白质降解率(CPD)最高;粗饲料间GP24差异不显著(P>0.05),苜蓿草粉的GP24、A、DMD、CPD均最高,而粗饲料间B部分差异不显著(P>0.05);GP24和A与粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、灰分(Ash)均呈极显著负相关关系(P<0.01)。综上所述,不同类型饲料间产气量及动力学参数存在显著差异,能够为奶牛日粮配制提供参考。

2008-2009年反刍动物营养研究进展 Ⅰ.瘤胃微生物多样性与功能

作者综述了2008-2009年间在ADSA-ASAS年会和CNKI、PubMed等数据库中与瘤胃微生物分子多态性和元基因组学相关的42篇文献。在瘤胃微生物多样性方面,研究方法不断优化及研究者将研究对象扩大到小品种反刍动物瘤胃微生物,不仅大大丰富了瘤胃微生物多样性数据库,而且表明瘤胃微生物群落组成受到宿主遗传背景、生长发育阶段和健康状态的影响,并且随日粮、季节等环境条件的变化呈现动态变化的特点。在瘤胃微生物的功能方面,主要围绕瘤胃中复杂碳水化合物降解、甲烷代谢及不饱和脂肪酸氢化3个主题,从微生物生理学、基因组学和元基因组学的角度阐述了2009年度的主要进展。尽管瘤胃微生物多样性和功能的相关研究积累了大量研究数据,但瘤胃微生物群落中影响宿主代谢和生产性能的关键功能菌的鉴定、分离、作用模式及其利用等问题仍然悬而未决。综合利用分子生态学、元基因组学和代谢组学等方法,研究瘤胃微生物群落与反刍动物的交互作用,可能成为揭示瘤胃微生物群落与反刍动物生产性能的关系、充分利用瘤胃微生物群落资源的新突破口。

2007～2008年国际反刍动物营养研究进展 Ⅱ.瘤胃发酵调控

瘤胃调控是反刍动物营养调控的重要手段,人们期望通过瘤胃调控达到提高反刍动物饲料利用效率和生产性能的目的。改变日粮精粗比例、蛋白质组成和日粮物理形态对瘤胃发酵具有不同的影响作用。添加离子载体和有机酸是控制瘤胃甲烷产气和改善瘤胃发酵的有效方法。另外,添加外源酶制剂、饲用微生物和植物提取物都能达到改善瘤胃发酵的作用。作者综述了近年来通过改变日粮、添加离子载体、酶制剂、有机酸、饲用微生物、植物提取物等手段对瘤胃进行调控的研究进展,探讨瘤胃调控目前面临的问题和对未来的展望。

2007～2008年国际反刍动物营养研究进展 Ⅵ.粗饲料资源开发与利用

粗饲料是反刍动物营养的主要来源。随着反刍动物营养学研究的不断进步,有关粗饲料资源的开发、利用和研究也在不断深入和推进。近年来的研究主要集中在以下几个方面:①新粗饲料资源的不断开发。在原有粗饲料基础上,新的牧草资源、加工副产品等粗饲料资源不断被开发出来,它们的合理使用方式和添加量都已被研究;②有关粗饲料品质评定的逐渐细化。粗饲料品质的评定已由早先的饲料相对值、饲料相对质量指数等发展到现在的饲料分级指数等,新的评定方法能够更加精确地评定粗饲料品质;③粗饲料利用率的不断提高。添加酶制剂、离子载体及补充快速可消化碳水化合物或脂肪等都能有效提高反刍动物对纤维的消化率,而且它们的合理添加量也已被逐渐探明;④粗饲料资源的合理搭配和优化利用。各种粗饲料资源的合理配比和优化使用的研究,可以在保证动物生产性能的基础上提高养殖效益;⑤特殊营养阶段粗饲料的合理利用。在奶牛或肉牛的特殊营养时期,如围产期合理有效地利用粗饲料或进行放牧,不仅可以使其在围产期前后保持较高的采食量,还可以在随后的阶段表现较好的产奶性能和生长性能;⑥粗饲料保存技术的不断改进和提高。制作干草和青贮料是保存牧草最常见和最有效的方式,牧草的不同收获阶段、不同的贮存方式及各种添加剂的使用对牧草保存的影响不断被研究清楚。粗饲料作为反刍动物营养的主体,合理、有效地利用来源丰富的粗饲料资源对于反刍动物的科学饲养有着重要意义。

DDGS的营养价值及在动物生产中的应用研究进展

酒精糟及其残液干燥物(DDGS)是工业生产酒精的副产品,因其蛋白含量较高,近年来在畜禽生产中广泛应用,体现出较高的营养价值、经济价值和生态价值。DDGS的营养价值主要表现为高蛋白质含量、高脂肪和可消化纤维以及高有效磷含量。DDGS营养成分变异性较大,而造成其变异的主要原因是生产原料和加工工艺的不同。我国现阶段对于DDGS的研究还远落后于生产,因此急需对DDGS饲料进行深入研究,以推进这一优良蛋白质资源在我国畜牧业中的有效应用。

2008-2009年反刍动物营养研究进展 Ⅶ.矿物质元素

矿物质元素作为反刍动物必需的营养素之一,对反刍动物的生命活动有着极其重要的作用。作者查阅2008年以来相关的国内外文献,综述了矿物质元素在反刍动物中应用的研究进展,研究中常量元素以钙、磷为主,微量元素以硒、锌、铜、锰、钼为主,内容涉及到其对反刍动物生长发育、生理机能、瘤胃发酵、产奶量、乳品质、免疫功能等方面的影响。

2007～2008年国际反刍动物营养研究进展 Ⅰ.瘤胃微生物多样性和功能

随着试验生物学和生物信息学的快速发展,对瘤胃微生物的多样性和功能开展了系统的研究。笔者综述了2007~2008年在CNKI、ADSA-ASAS大会和PubMed等数据库中与瘤胃微生物分子多态性和元基因组学相关的32篇文献。瘤胃微生物群落在＂属＂分类水平上多样性水平较低,在亚种或菌株水平上表现出极大的多样性,多样性指数估计表明,瘤胃内细菌种类约为900多种,而菌株类型（独特序列型）约为97000种。瘤胃微生物群落结构受到宿主遗传背景、生长发育阶段、日粮、环境条件等多种因素的影响。瘤胃微生物组中蕴藏了大量具有应用潜力的遗传资源,这些结果为准确了解瘤胃微生物群落结构、功能及其调控方式提供了重要的基础。

2007～2008年国际反刍动物营养研究进展 Ⅶ.矿物质

矿物质元素影响反刍动物的生长发育、健康状况和生产性能，是反刍动物必需的营养素之一。作者对2007～2008年反刍动物常量元素和微量元素在反刍动物生长发育、生理机能维持、瘤胃发酵、产品产量和质量、免疫功能等方面的影响作一简要综述。其中，常量元素研究的热点仍以钙、磷为主，微量元素研究的热点以硒为主。但其它元素和元素间的相互影响的研究也在不断深入。今后，就奶牛不同生理阶段最佳DCAB值、元素与免疫功能问的关系、元素的添加与代谢、如何有效保持生态环境和确保食品安全研制新型高效矿物质元素添加剂等领域将成为矿物质元素研究的热点和重点。

2007～2008年国际反刍动物营养研究进展 Ⅴ.脂肪(酸)营养

反刍动物产品如牛奶,牛、羊肉等,是人类重要的膳食组成,其脂肪品质及脂肪酸组成与人体健康密切相关,如何合理调控反刍动物脂肪代谢过程,优化饲养模式,改善产品脂肪品质是反刍动物脂类营养研究的关键问题。作者对2007～2008年反刍动物脂类营养研究进展作一简要综述。国内的研究热点主要集中于脂肪酸代谢通路的研究、补充脂肪(脂肪酸)对反刍动物生产性能及产品脂肪酸组成的影响和瘤胃惰性脂肪的应用研究。而国外反刍动物营养脂类研究中除了上述3点外还对乳腺脂肪酸代谢调控和瘤胃后脂肪酸消化、吸收方面有较深入的研究。

烟酸在反刍动物营养中的研究进展

烟酸与动物体内脂肪、蛋白质和碳水化合物代谢过程密切相关,对动物生产性能的充分发挥起着重要作用。作者综述了烟酸在反刍动物体内的吸收代谢、影响因素及其烟酸对瘤胃微生物、血液酮体及生产性能等方面的影响,以期为生产实践中科学合理的利用烟酸提供一定的理论依据。

2007～2008年国际反刍动物营养研究进展 Ⅲ.碳水化合物营养

碳水化合物是反刍动物饲料的主要组成部分,研究碳水化合物的营养对提高反刍动物生产效率具有重要作用。近年来,根据饲料中碳水化合物各组分在瘤胃中的降解情况进行分类的方法;非结构性碳水化合物中淀粉的消化特性;结构性碳水化合物中中性洗涤纤维在饲料中的含量及对消化的影响;饲料的物理特性对瘤胃发酵的影响;碳水化合物需要量的指标;碳水化合物饲料原料的开发和利用方面都有较多研究。作者综述了饲料中碳水化合物的组成,结构性和非结构性碳水化合物的营养,碳水化合物的物理特性与营养,反刍动物的碳水化合物需要量,奶牛、肉牛及其他反刍动物饲料原料的研究进展。今后,将利用分子生物学技术在碳水化合物的生理功能、作用机理、调控机制及体内的代谢途径等方面进行深入的研究,而且也将在饲料资源利用效果方面进行多方面研究。

2008-2009年反刍动物营养研究进展 Ⅵ.维生素

作者综述了2008-2009年维生素在反刍动物中的研究进展。维生素A可提高反刍动物的免疫功能,影响反刍动物脂肪组织的发育,具有抗氧化作用;维生素D3能提高奶牛血浆中钙、磷水平,提高血清中25-(OH)D3的浓度,影响牛肉品质;维生素E能提高肉牛的生产性能、奶牛的产奶量,降低繁殖疾病的发病率,刺激生殖器官发育,改善繁殖性能。烟酸能提高牛的生产性能,提高T3、T4水平;叶酸和维生素B12合用能增加牛奶中乳糖、蛋白质及总固形物的产量;胆碱可缓解奶牛产后能量负平衡状态。

2007～2008年国际反刍动物营养研究进展 Ⅳ.蛋白质与氨基酸营养

蛋白质是生命活动的最基本物质。随着反刍动物蛋白质营养研究的深入,如何最大化提高瘤胃微生物蛋白量,增加瘤胃后非降解蛋白(rumen undegraded protein,RUP)的消化率,合理搭配日粮,减少氮的排放量,通过日粮途径改善乳蛋白含量和产量,提高氮的利用率已成为当今研究的热点。同时,蛋白质、氨基酸和肽营养在瘤胃、小肠、大肠和乳腺中的代谢机理、影响其利用的因素还不是很清楚,但随着分子生物学技术、血插管技术和动静脉差异技术在蛋白质、氨基酸和肽的转运、吸收及乳蛋白合成机理上的应用,为深入研究其转运、利用机制提供了可能。牛奶中的活性功能成分近年来随着消费需求也日益成为研究的热点。作者主要从蛋白质如何在瘤胃内代谢及影响因素、小肠内代谢及影响因素、大肠内代谢及影响因素、乳腺内代谢和乳蛋白合成、乳中的免疫活性蛋白等方面对蛋白质营养研究作一综述。

2008-2009年反刍动物营养研究进展 Ⅱ.外源添加剂对瘤胃发酵的调控

作者综述了2009年在ADSA-ASAS大会和CNKI、PubMed等数据库中外源添加剂(离子载体、酶制剂、植物提取物、饲用微生物)对瘤胃发酵调控的相关文献39篇。离子载体如莫能菌素主要通过促进瘤胃丙酸的产生,抑制生物氢化菌,促进长链脂肪酸在瘤胃内发生不完全氢化等瘤胃调控作用,从而缓解反刍动物的能量负平衡,减少甲烷排放,降低乳中脂肪含量。酶制剂(包括纤溶酶和淀粉酶等)在饲喂前加入日粮中能够免受瘤胃蛋白酶的降解,并保持酶活性,促进饲料的消化。植物提取物中皂角甙通过抑制原虫生长降低甲烷的排放,动物长期采食富含单宁的植物可产生单宁耐受菌,并且单宁的植物提取物可影响瘤胃的生物氢化作用,植物精油对瘤胃的调控作用包括减少淀粉和蛋白的降解,以及通过对某种瘤胃微生物的选择性作用抑制氨氮的降解。饲用微生物(主要有酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌等)能增加营养物质消化率,改变瘤胃发酵模式,增加瘤胃微生物菌群,但其益生效果与泌乳阶段、日粮类型、环境条件有关。