益生元技術改善消化道功能 提高幹物質採食量

Ignacio R. Ipharraguerre博士

德國基爾大學人類營養與食品科學研究所資深科學家

Ignacio R. Ipharraguerre博士，德國基爾大學人類營養與食品科學研究所的資深科學家，還任美國佛羅裡達大學動物科學系的客座教授，並監督BioZyme公司的研發工作。他在阿根廷布宜諾斯艾利斯大學獲得農業科學學位，在美國伊利諾伊大學獲得動物科學碩士和博士學位，主要研究奶牛的營養生理學。在研究生畢業後的十年裡，他在美國（嘉吉公司）和歐洲（Lucta S.A.，西班牙）的飼料（添加劑）行業擔任研究職位，主要研究多種動物腸道生理和攝入的調節。在基爾大學任職期間，Ipharraguerre博士領導了一項雙重目的研究，該研究圍繞選定的飲食幹預對腸肝系統的影響以及由此對宿主的免疫代謝產生的影響。

消化道的功能和機能

消化道功能在於維持或者快速恢復機體消化吸收的平衡，確保動物的生產性能、健康和福利。首先是對營養物質的消化作用；其次是對營養物質的吸收作用；第三，消化道能分泌消化酶來促進營養物質的消化；第四，消化道對機體起到保護作用，可以分解機體攝入的一些毒素和防止病原菌侵害機體；第五，消化道還承擔著組織間的聯繫，組織各個器官之間通過激素或者釋放信號來平衡整個機體對營養的需要。

消化道微生物

消化道微生物最重要的成分就是細菌，細菌佔比最大。除了細菌以外，消化道微生物組成還包括真菌、病毒、古細菌和原生生物。

消化道微生物和宿主動物之間是互惠互利的關係。宿主動物和消化道微生物都能從彼此身上獲得益處，主要體現在以下四個方面：第一、通過瘤胃發酵產生揮發性脂肪酸，使機體獲得能量，這是機體最重要的能量來源。第二、產生其它對機體有益的營養物質，包括蛋白、維生素B組和維生素K。第三、消化道微生物可以降解毒素，保護機體免受侵害。第四、改善消化道機能。

瘤胃微生物菌群一旦失調，機體將受到很大損害，最典型的例子就是瘤胃酸中毒。瘤胃菌群失調導致產生過多的乳酸，乳酸在瘤胃中堆積，造成瘤胃pH值下降，其它微生物不能正常的發揮功能，從而對機體造成損害，進而影響生產性能。

要想使動物機體本身保持正常的生產性能，首先就要保持瘤胃微生物的穩定，讓它可以正常的發揮作用。我們一直在研究可以促進瘤胃微生物正常生長或者向有利於機體健康的方向發展的一種物質，現在我們研發出來了這種物質，它就是益生元。

什麼是益生元？

益生元是指能被宿主微生物選擇性利用並有利於宿主健康的底物。益生元必須符合兩個條件：第一、是能夠被消化道內好的微生物利用，而不能被有害微生物利用；第二、對宿主產生有益的影響。

目前益生元分為兩大類：第一類是纖維益生元，主要成分是碳水化合物，包括菊粉、抗性澱粉、低聚果糖、低聚半乳糖等，這種碳水化合物不能被機體直接消化利用，但是它可以在機體消化道內通過發酵而產生一些對機體有益的物質。第二類是非纖維類益生元，包括很多種，所有非碳水化合物類又具有益生元作用的都定義為非纖維益生元。

艾美福

美國BioZyme公司開發的一款精準益生元——艾美福。選用米麴黴的專利菌株，通過多步驟工藝控制發酵產生的結果。

下面這張圖表明了BioZyme公司開發的益生元產品艾美福在機體內的作用機理。前三點是艾美福促進真菌細菌的生長、促進酶的分泌、增強酶的活性，這三個因素導致飼料在瘤胃裡的消化率提高，從而加快過瘤胃的速率，提高奶牛的乾物質採食量。飼料在瘤胃裡發酵的更完全，可以產生更多的蛋白和能量，用於提高生產性能。最後一點是艾美福還可以作用於消化道，提高營養物質在消化道中的吸收率。

艾美福——促進瘤胃真菌的生長

艾美福可以促進瘤胃真菌的生長。從下圖對照組和添加了艾美福產品的試驗組，我們可以明顯的看到試驗組比對照組瘤胃中真菌孢子囊的數量，假根的分支和長度都有所增加。

瘤胃真菌對於粗飼料的消化非常重要。我們知道，粗飼料尤其是纖維的主要成分是半纖維素和木質素，它們之間依靠酯鍵連接。只有極少數的幾種瘤胃微生物分泌的酯酶可以打開酯鍵，從而打破半纖維素和木質素之間的連接，使半纖維素釋放出來，進一步被消化。而瘤胃真菌是能夠分泌酯酶的最主要的瘤胃微生物。

真菌通過假根的生長（物理方式）打破粗飼料的表面，打開一個裂隙，才能使細菌順著真菌打開的縫隙進入進入到粗飼料的內部，進一步的分解消化。同時真菌分泌酯酶（化學方式）打開酯鍵，促進半纖維素的消化。

艾美福——促進瘤胃細菌的生長

穀物類飼料的營養物質被蠟質層包裹，細菌無法進入飼料顆粒內部，如何提高消化率？兩種方式：第一是採用人工物理方法用外力把它打破，使細菌能進入到飼料顆粒內部並附著，進而對它進行消化；第二，促進瘤胃真菌的生長，讓其扮演外力物理打破的角色，瘤胃真菌把飼料的表面打開縫隙後，瘤胃內的細菌就可以進入到飼料的內部附著，進一步發酵、消化。

細菌又分為幾大類，在奶牛瘤胃裡主要有三類：纖維降解菌，澱粉降解菌，乳酸利用菌。下面展示的是在美國做的一項試驗。我們把這些細菌從瘤胃裡分離出來，在實驗室進行培養，一個是對照組，一個是添加了艾美福的試驗組。可以明顯的看出添加艾美福的試驗組和對照組相比，各種細菌的倍增時間縮短，生長速率顯著加快。

這個試驗說明兩點：第一，艾美福可以促進瘤胃細菌的生長，瘤胃細菌的數量增加，意味著從瘤胃流到小腸的微生物蛋白會增加。第二，艾美福促進乳酸利用菌的生長，可快速分解乳酸，防止乳酸堆積，有效預防瘤胃酸中毒。

艾美福——促進粗飼料NDF消化率

添加了艾美福後，瘤胃中真菌和細菌的數量都有所增加，意味著瘤胃發酵的動力更強。下面是BioZyme公司在美國做的試驗，樣本數很多，而且涵蓋各種粗飼料類型。不管是哪種粗飼料，只要添加艾美福後，和對照組相比，粗飼料NDF消化率都有著不同程度的提高。

艾美福——促進揮發性脂肪酸的產生

下面展示的是一個跨越多年的試驗結果，從1987年到2013年，統計了添加艾美福之後瘤胃裡總揮發性脂肪酸的濃度。揮發性脂肪酸是奶牛重要的能量來源。添加艾美福的試驗組和對照組相比，飼料的消化率提高，在瘤胃裡產生更多的揮發性脂肪酸。有充分數據表明艾美福可以提高揮發性脂肪酸的濃度。

艾美福——增加微生物蛋白的產量

艾美福可以促進瘤胃真菌和細菌的生長。因為瘤胃真菌和細菌數量的增加，導致飼料在瘤胃中的消化率提高，同時也會增加微生物蛋白的產量。

下圖是我們做的另外一個試驗，對比低粗料日糧和高粗料日糧的瘤胃微生物蛋白的流出量。低粗飼料日糧中粗飼料含量大約40%，高粗飼料日糧中粗飼料含量大約60%，對照組和試驗組一一對應。可以看到，不管是對於低粗飼料日糧還是高粗飼料日糧，瘤胃微生物蛋白的產量都有相應程度的提高，低粗飼料日糧提高37%，高粗飼料日糧提高25%。

可見添加艾美福不只是可以提高瘤胃對機體能量的供應，同時還增加了瘤胃微生物蛋白的產量。微生物蛋白對機體來說首先是最便宜的蛋白來源，和飼料蛋白相比成本要低的多；第二，微生物蛋白的胺基酸含量非常平衡，對機體來講是到小腸之後最容易消化吸收的胺基酸組成。

艾美福——提高幹物質採食量

艾美福通過增加瘤胃中真菌和細菌的數量，提高瘤胃裡飼料的消化率，同時產生更多的微生物蛋白，也提高了飼料在瘤胃中的消化速率。消化速率提高了，機體本身採食量也會相應的增加。

對於乾物質採食量方面，我們進行了18項研究，針對31個對照試驗做了薈萃分析，跨越多年的試驗結果證明：添加艾美福可以提高幹物質採食量400克/頭/天。

艾美福——促進營養物質吸收

艾美福增強了瘤胃發酵的動力，使它產生了更多的能量和蛋白，營養物質的濃度在消化道裡更高，但是如果不增加機體對營養物質的吸收能力，相當於工作只做了一半，所以接下來，我們要談營養吸收率問題。

營養物質是如何被機體吸收的？研究發現主要是通過兩種途徑：第一，跨細胞途徑，營養物質穿過小腸上皮細胞，進入到血液或者淋巴，這種運輸方式叫主動運輸；第二，細胞旁通路，兩個上皮細胞之間是有間隙的，營養物質利用內外之間的濃度差，通過細胞間隙進入血液或淋巴組織，這種運輸方式叫被動運輸。

研究發現，艾美福對主動運輸途徑是沒有影響的。下圖橘紅色是艾美福試驗組，灰色是對照組，可見艾美福對主動運輸途徑沒有產生影響，被動運輸大概提高了30%。

我們費盡力氣去增強瘤胃發酵的動力，產生能量希望被機體利用，比如被乳腺用來產奶，但是主動運輸需要消耗能量，而艾美福提高的是被動運輸的能力，被動運輸並不消耗能量。艾美福具有促進營養物質吸收的功能，尤其在礦物質的吸收方面有特別好的表現。

總結

艾美福作為一種益生元，作用模式是刺激瘤胃微生物有益菌群的生長，增強瘤胃動力，從而提高飼料的消化率，產生更多的能量、蛋白，並且能夠提高營養物質的吸收率，提高生產性能。

如果用最簡單的語言來總結，那就是三個字母——IDA。I即Intake，採食量，增加奶牛的乾物質採食量；D即Digestibility，消化率，提高飼料的消化率；A即Absorption，吸收，增強營養物質的吸收。

Q&A

Q 天津華明奶牛場場長蔣海山：艾美福與酵母培養物在奶牛生產當中有什麼區別？

Fernando Bargo：艾美福和酵母培養物的區別是：第一，艾美福是一種多細胞真菌米麴黴的發酵提取物，酵母培養物是單細胞真菌，它們所用的菌種是不一樣的。

第二，艾美福的作用方式是作為一種益生元給瘤胃微生物提供食物，而且它不受日糧類型限制，不管高粗料含量的日糧還是高精料含量的日糧，它都能發揮作用。

第三，由於艾美福不依賴於日糧類型，作用結果更穩定，長期研究數據表明它的效果一致性高且穩定。

Q 天津華明奶牛場場長蔣海山：艾美福是否可以代替酵母培養物？完全替代還是部分代替？

Fernando Bargo：我的回答是肯定的，艾美福可以代替酵母培養物。從牛場的經濟角度考慮，任何一種飼料添加劑都是需要成本的，不可能每種飼料添加劑都用，所以最好的選擇就是從眾多的產品當中選擇一種最好的、最適合牧場的添加劑進行添加。這就要求營養師有很強的鑑別能力，能選擇一種機理上研究明確而且作用效果非常穩定的飼料添加劑，只有這樣的產品才是牛場最好的選擇。艾美福的作用機理經過長時間的驗證，而且對各種不同類型日糧飼料消化率都有很好的提高作用，所以取代酵母培養物完全沒有問題。

如果你的牧場日糧裡已經添加了活酵母，這時候如果添加艾美福，可以減少活酵母的添加量，大概減少20%左右，因為艾美福本身就是一種益生元，它是作為瘤胃微生物的食物被添加進去的，有促進活酵母生長的作用。所以，牧場可以減少活酵母的添加量，依然會起到同樣甚至更好的效果。

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（本文根據6月4日北京科頤天華冠名的《牧場粗飼料 如何優化和合理利用》荷斯坦大講堂專家講課整理）