曾 澤，張華琦,2*，桂干北，賈長青，梁 浩，錢璽丞

(1.銅仁職業(yè)技術學院 國家民委中獸藥重點開放實驗室，貴州 銅仁 554300；2.江西省科學院 生物資源研究所，江西 南昌 330096)

瘤胃是反芻動物的重要消化器官，是一個天然的厭氧發(fā)酵罐。瘤胃內(nèi)微生物數(shù)量龐大、種類繁多，構成了復雜的微生態(tài)系統(tǒng)，主要包括厭氧細菌、原蟲、真菌、產(chǎn)甲烷古菌和噬菌體。瘤胃為其內(nèi)微生物的生長和發(fā)酵提供了適宜的環(huán)境條件和營養(yǎng)物質(zhì)，而微生物發(fā)酵又為反芻動物提供能量和蛋白質(zhì)。瘤胃在發(fā)酵的過程中也伴隨著能量的損失，其中甲烷(Methane，CH4)氣體的產(chǎn)生就會損失掉2%～15%的飼糧能[1]。因此，為了提高飼料的利用率和反芻動物的生產(chǎn)性能，越來越多的研究致力于開發(fā)飼料添加劑來調(diào)控反芻動物的瘤胃發(fā)酵。

油脂比谷實、糠麩類飼料所含能量高，其能量大約是碳水化合物和蛋白質(zhì)的2.25倍[2]。大量研究表明，在日糧中添加油脂，不但增加了動物日糧中的能量密度，而且還能改變瘤胃的發(fā)酵模式，抑制瘤胃蛋白的降解與氨氮的生成，減少CH4氣體的排放[2-4]。但是由于油脂的來源、添加水平、日糧結構和試驗對象不同，試驗研究的結果間也會存在差異，因此有必要全面、系統(tǒng)的對油脂在反芻動物瘤胃發(fā)酵中的作用進行深入探討。本文綜述了油脂對反芻動物瘤胃發(fā)酵、甲烷產(chǎn)生和生產(chǎn)性能的影響，旨在為反芻動物營養(yǎng)和健康生長中合理應用油脂提供參考。

1 油脂的營養(yǎng)價值

油脂不僅可以改善飼糧的外觀，還能改善飼糧的適口性，增加動物的采食量。油脂所含能量較蛋白質(zhì)和糖類高，所以飼糧中添加油脂可以提高飼糧能量濃度，從而達到增加動物能量攝入量的目的；另外，飼糧中添加油脂還可以使飼糧在動物消化道里面停留時間更長，這樣便會使飼糧得到更充分的消化和吸收，以提高飼糧的利用率。油脂還含有大量不飽和脂肪酸，為動物提供體內(nèi)不能合成的不飽和脂肪酸以維持動物正常生長。脂肪的消化吸收效率較高，在消化吸收的過程中產(chǎn)生的熱增耗低于蛋白質(zhì)和碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)，所以在飼糧中添加油脂可以降低動物在高溫條件下的散熱負擔，以減輕熱應激所致的不良反應，維持炎熱夏季中動物的正常生長。此外，油脂還能作為飼糧中脂溶性維生素等營養(yǎng)素吸收和轉運的載體，從而促進脂溶性維生素和脂溶性營養(yǎng)素的吸收和利用[5]。

2 油脂對瘤胃發(fā)酵的影響

2.1 油脂對瘤胃液pH的影響

瘤胃液pH是衡量瘤胃內(nèi)環(huán)境是否穩(wěn)定的重要指標，保持瘤胃內(nèi)穩(wěn)定的微生態(tài)環(huán)境對微生物的發(fā)酵和消化活動相當重要。正常情況下，瘤胃的pH值保持在6.37～7.35范圍內(nèi)才能保證瘤胃微生物作用的理想酸堿環(huán)境，適合瘤胃內(nèi)的纖維素的消化、蛋白質(zhì)合成、VFA產(chǎn)生。因此，pH可以直接體現(xiàn)瘤胃的發(fā)酵模式和發(fā)酵程度，pH的變化會直接改變瘤胃微生物的生物活性。唾液、VFA和有機酸的生成和吸收均能影響瘤胃液pH。

研究表明，在山羊日糧中添加6%的橄欖油、棕櫚油和向日葵油對瘤胃pH無顯著影響，但是橄欖油組的瘤胃液pH略高于對照組和其他試驗組[6]。Khateri等[7]研究結果顯示，在綿羊飼糧(精粗比為50:50)中添加0.8和1.6 mL/d油脂對瘤胃pH沒顯著影響，但是1.6 mL/d添加組瘤胃液pH略高于對照組和0.8 mL/d添加組。廖健碩[2]的體外發(fā)酵研究結果顯示，添加1%、2%、3%和4%的大豆油使發(fā)酵液的pH出現(xiàn)降低的趨勢，但差異不顯著，在隨后的山羊體內(nèi)試驗中，日糧中添加3%的大豆油也使瘤胃液pH出現(xiàn)降低的趨勢，也差異不顯著。張然等[3]利用體外產(chǎn)氣法研究發(fā)現(xiàn)，向精粗比為30:70的飼糧中添加100、200、300和400 mg/L的牛至油，發(fā)酵液pH隨牛至油添加水平的升高逐漸升高，且100、200、300和400 mg/L添加組的發(fā)酵液pH均顯著高于對照組，但均在瘤胃液的正常pH范圍內(nèi)。吳端欽等[8]的體外發(fā)酵試驗研究表明，添加5%和10%亞麻籽油均顯著降低了發(fā)酵液pH，且亞麻籽油添加水平越高發(fā)酵液pH降低幅度越大，但均在瘤胃液正常pH范圍內(nèi)，不會影響瘤胃微生物的正常生物活性。以上結果表明，在日糧中添加油脂對瘤胃液pH影響不明顯，即使部分研究中瘤胃液pH出現(xiàn)了顯著變化，但是也是在正常的瘤胃pH范圍內(nèi)，不影響瘤胃內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。

2.2 油脂對瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響

總產(chǎn)氣量可以直接反映飼糧可發(fā)酵程度和瘤胃微生物的生物活性。飼糧可發(fā)酵程度越高，瘤胃微生物活性越強，產(chǎn)氣量就越高。孫玲玲等[9]利用體外產(chǎn)氣法研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加1%、2%、3%和4%硬核油對產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣速度和理論最大產(chǎn)氣量都沒有顯著影響，當添加水平為1%、2%和3%時，產(chǎn)氣量和理論最大產(chǎn)氣量在數(shù)值上逐漸升高，均高于對照組，而添加水平增加到4%時，則出現(xiàn)了降低的趨勢且低于對照組。張然等[3]利用體外產(chǎn)氣法研究發(fā)現(xiàn)，向精粗比為30:70的飼糧中添加不同水平的牛至油，高添加水平(300和400 mg/L)的牛至油顯著降低了產(chǎn)氣量，且隨著牛至油添加水平的升高產(chǎn)氣量逐漸降低，但低添加水平(100和200 mg/L)的牛至油對產(chǎn)氣量沒有顯著的影響。陸燕等[10]利用體外培養(yǎng)法研究發(fā)現(xiàn)，向精粗比為1:1的飼糧中添加不同水平的大蒜油，高添加水平(300和500 mg/L)的大蒜油顯著降低了產(chǎn)氣量，且隨著大蒜油添加水平的升高產(chǎn)氣量逐漸降低，低添加水平(30、50和100mg/L)的大蒜油對產(chǎn)氣量沒有顯著性影響。吳端欽等[8]的體外發(fā)酵試驗結果表明，添加5%和10%亞麻籽油發(fā)酵12 h后對產(chǎn)氣量沒有顯著的影響，但在發(fā)酵24 h和48 h后均降低了產(chǎn)氣量，且添加濃度越高產(chǎn)氣量越低。張雨等[11]的體外發(fā)酵試驗結果顯示，在精粗比為50:50的日糧中添加不同水平的椰子油，其中添加水平為1%、3%和5%時對產(chǎn)氣量沒有明顯的變化，當添加水平為7%和9%時產(chǎn)氣量顯著降低，且添加濃度越高產(chǎn)氣量越低。以上結果表明油脂對產(chǎn)氣量的影響具有劑量依賴性，油脂的添加水平越高對微生物活性抑制越強，另外油脂對飼糧顆粒還有包被作用，油脂含量越高，對飼糧的包被也越強，飼糧的可發(fā)酵程度就越低，總的來說，油脂添加水平越高對瘤胃發(fā)酵的抑制作用越大。因此在實踐中應選擇合適的油脂添加水平，添加水平太低達不到想要的效果，添加水平太高又會抑制瘤胃發(fā)酵，得不償失。

2.3 油脂對CH4排放的影響

瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生的CH4是一種增溫潛力極強的溫室氣體，CH4的產(chǎn)生會損耗掉2%～15%的飼糧能量，因此CH4的產(chǎn)生不但會加劇溫室效應還會降低飼料的利用率[1,12-13]。降低反芻動物CH4的排放對減少溫室氣體的排放和提高飼料利用率有雙重意義。瘤胃中產(chǎn)甲烷菌可以利用氫氣(Hydrogen，H2)將二氧化碳(Carbon dioxide，CO2)還原為CH4。由于瘤胃原蟲與產(chǎn)甲烷菌之間存在共生關系，可以為產(chǎn)甲烷菌提供產(chǎn)生CH4所需的H2，所以瘤胃原蟲在CH4產(chǎn)生的過程中起著重要的作用[14]。油脂中含有很多的抗菌活性分子，在調(diào)控瘤胃發(fā)酵的同時還可以保護動物免受病原體微生物的侵害[15]。

Agarwal等[16]利用體外產(chǎn)氣法，在精粗比為1:1的發(fā)酵底物中添加不同水平的薄荷油以研究薄荷油對CH4生成的影響，結果表明，添加0.33、1.0和2.0 μL/mL的薄荷油分別使CH4的產(chǎn)量減少了19.9%，46.0%和75.6% 。Chandrasekharaiah等[17]的研究結果表明，在體外發(fā)酵試驗中，香茅油、丁香油和白珠樹油隨添加水平升高線性降低了CH4的產(chǎn)量。Khateri等[7]的研究結果顯示，在綿羊飼糧(精粗比為50:50)中添加0.8和1.6 mL/d油脂對CH4的產(chǎn)量無明顯影響。張然[18]利用體外產(chǎn)氣法研究發(fā)現(xiàn)，高添加水平(300、400 mg/L)的牛至油顯著降低了CH4產(chǎn)量，低添加水平(100、200 mg/L)的牛至油對CH4產(chǎn)量無影響，但是在后續(xù)的體內(nèi)試驗中，給綿羊飼糧中添加0.015%、0.030%和0.04%的牛至油對各時間段綿羊瘤胃CH4產(chǎn)量均無影響。以上研究表明，添加一定量的油脂可以降低CH4的排放，但是油脂對CH4產(chǎn)量的影響會因為油脂來源、添加水平、日糧的組成和試驗對象等的不同而不同，而且同一種油脂在體外試驗和體內(nèi)試驗中對CH4產(chǎn)量的影響也不盡相同。

2.4 油脂對瘤胃揮發(fā)性脂肪酸的影響

揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids, VFA)是由瘤胃微生物發(fā)酵日糧中的碳水化合物生成的，其中乙酸、丙酸和丁酸占90%以上，是供應反芻動物能量代謝的主要形式，為反芻動物提供大部分所需能量。張然等[3]利用體外產(chǎn)氣法研究發(fā)現(xiàn)，向精粗比為30:70的飼糧中添加100、200、300和400 mg/L的牛至油，高添加水平(300、400 mg/L)的牛至油顯著降低了VFA和丙酸比例，顯著升高了乙酸比例和乙酸/丙酸比值，低添加水平(100、200 mg/L)的牛至油對VFA、丙酸、乙酸比例和乙酸/丙酸比值無影響。孫玲玲等[9]利用體外產(chǎn)氣法研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加1%、2%、3%和4%硬核油后VFA、乙酸、丙酸和丁酸的濃度隨硬核油添加水平的增加呈降低趨勢，但均高于對照組。陸燕等[10]利用體外培養(yǎng)法研究發(fā)現(xiàn)，VFA和乙酸濃度及乙酸/丙酸比值隨大蒜油添加水平(30、50、100、300和500 mg/L)的升高而逐漸降低，均低于對照組，丙酸濃度隨大蒜油添加水平的升高呈先升高后降低趨勢，丁酸濃度隨大蒜油添加水平的升高而逐漸升高，均高于對照組。Thao等[19]的研究表明，給自由采食的水牛添加桉樹油(2 mL/d)后VFA含量無明顯變化，乙酸含量降低，丙酸含量升高。李萬棟等[20]利用體內(nèi)瘤胃灌注法研究發(fā)現(xiàn)，牦牛瘤胃液中VFA、乙酸和丁酸均隨著菜籽油灌注水平的提高出現(xiàn)逐漸降低的趨勢，3%和6%灌注水平均低于未灌注組。張然等[4]分別給綿羊飼喂含0.015%、0.030%和0.045%牛至油的飼糧，0.030%和0.045%組瘤胃液4 h的VFA濃度顯著低于對照組，0.015%組瘤胃液0、2和6 h乙酸含量顯著低于其余各組，6 h的乙酸/丙酸比值顯著低于其余各組。以上研究結果表明，油脂對VFA濃度的影響具有一定的劑量效應，而且油脂能降低VFA的濃度或無明顯變化。但是可能是由于油脂來源及添加水平的不同，有研究表明添加油脂能夠提高VFA含量，比如吳端欽等[8]的研究表明，體外發(fā)酵試驗中添加亞麻籽油(5%和10%)后VFA和丙酸升高，乙酸濃度和乙酸/丙酸比值顯著降低。Mao等[21]的體內(nèi)研究中，在斷奶山羊飼糧中添加3%豆油后也導致VFA量顯著升高。另外，Busquet等[22]的研究表明，添加300 mg/L的大蒜油培養(yǎng)24 h后降低了VFA濃度，但是在后續(xù)的連續(xù)培養(yǎng)試驗中，VFA濃度沒有明顯的變化，這表明瘤胃VFA對油脂的反應存在一定的適應性。

2.5 油脂對瘤胃氮代謝的影響

瘤胃液中氨態(tài)氮(Ammoniacal nitrogen，NH3-N)濃度是反映瘤胃氨代謝的重要指標。NH3-N是瘤胃微生物發(fā)酵的重要產(chǎn)物，同時也是微生物合成微生物蛋白(Microbial protein，MCP)的前體物質(zhì)，即瘤胃中微生物降解日糧產(chǎn)生NH3-N，同時又能利用NH3-N合成MCP，MCP作為極好的氨基酸資源則會被宿主用以合成奶和肉中的蛋白質(zhì)。NH3-N濃度的降低代表瘤胃中的蛋白降解率降低或瘤胃微生物對NH3-N的利用率提高。提高氮的利用率對反芻動物生產(chǎn)和環(huán)境都有重要意義。梁賢威等[23]的研究結果顯示，分別在泌乳水牛的飼糧中添加4%的葵花籽油和茶油均顯著降低了瘤胃液中NH3-N濃度。Atikah等[6]研究結果表明，在山羊日糧中添加飼糧總量6%的橄欖油、棕櫚油和向日葵油均降低了瘤胃液中的氨氮濃度，這表明該研究中3種油脂均提高了瘤胃對氮的利用率。但可能由于油脂來源、添加水平和試驗對象的不同，有的研究結果表明油脂對瘤胃中氨氮濃度沒有影響或者甚至提高了瘤胃中氨氮濃度。Kongmun等[24]的研究結果顯示，在水牛日糧中添加7%椰子油對瘤胃液中的NH3-N濃度沒有影響，Ye等[25]的研究也顯示添加油脂對瘤胃液中的NH3-N濃度沒有影響。Ueda等[26]的體內(nèi)試驗結果顯示，分別在精粗比為65:35和精粗比為35:65的日糧中添加3%的亞麻籽油均顯著升高了奶牛瘤胃液中的NH3-N濃度。

張然[3-4]等的體外發(fā)酵試驗結果顯示，添加100、200、300和400 mg/L的牛至油均顯著降低了氨氮的濃度，但是體內(nèi)試驗時，在綿羊的飼糧中添加0.015%、0.030%和0.045%的牛至油均未對瘤胃液中的氨氮濃度產(chǎn)生影響。張雨等[11]的體外發(fā)酵試驗結果顯示，在精粗比為50:50的日糧中添加1%、3%和5%的椰子油時，NH3-N濃度有升高的趨勢但沒有顯著差異，但是添加濃度為7%和9%時NH3-N濃度顯著降低。以上研究結果表明油脂對瘤胃氮代謝的影響在體外研究和體內(nèi)研究中的結果并不一致，而且油脂對瘤胃氮代謝的影響可能具有劑量依賴性。另外Cardozo等[27]和Busquet等[28]的研究結果顯示，在連續(xù)培養(yǎng)6～7 d時，油脂對瘤胃氮代謝的影響消失，這表明瘤胃微生物可能對油脂產(chǎn)生了適應性，故對油脂在短期體外發(fā)酵試驗中的結果應以嚴謹?shù)膽B(tài)度看待，只有長期試驗才能更進一步確定其是否會對瘤胃微生物產(chǎn)生適應性。

2.6 油脂對瘤胃微生物的影響

油脂對瘤胃微生物的作用是影響瘤胃微生物對瘤胃內(nèi)底物發(fā)酵的關鍵。有研究報道油脂對瘤胃微生物及飼料顆粒均有包被作用，可以阻止微生物和日糧中的纖維等成分接觸，致使瘤胃微生物難以對纖維素發(fā)生作用，其次，油脂的毒性作用使瘤胃微生物區(qū)系發(fā)生改變，還有細胞膜上脂肪酸的表面活性作用也能抑制微生物活性，可以阻止瘤胃微生物對飼料的發(fā)酵和降解作用[29-30]。廖健碩[2]的研究結果顯示，在山羊日糧中添加3%的大豆油能夠改變瘤胃微生物區(qū)系，琥珀酸弧菌科、叢毛單胞菌科和伯克氏菌科的數(shù)量增多，顯著降低了多形桿狀菌科和甲烷桿菌，表明增強了瘤胃對日糧中淀粉的發(fā)酵和利用，減少了甲烷桿菌數(shù)量，這表明大豆油抑制了山羊甲烷產(chǎn)生且促進了機體對日糧能量的利用。張雨等[11]的研究中，向體外發(fā)酵日糧(精粗比為50:50)中分別加入1%、3%、5%、7%和9%椰子油，椰子油添加量為5%、7%和9%時隨添加水平升高逐漸降低了細菌總數(shù)、原蟲數(shù)量、白色瘤胃球菌、黃色瘤胃球菌、產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌、溶纖維丁酸弧菌、嗜淀粉瘤胃桿菌和棲瘤胃普雷沃氏菌數(shù)量，導致蛋白酶活性和纖維酶活力減低，椰子油在低添加量時對上述微生物和酶活性沒有顯著的影響。以上試驗結果表明，油脂對瘤胃微生物具有抑制作用，而且存在劑量依賴性。但也有研究表明油脂對瘤胃中某些微生物有促進作用或者無影響，比如Khateri等[7]的研究結果顯示，在綿羊飼喂飼糧(精粗比為50:50)中添加0.8和1.6 mL/d油脂對原蟲和產(chǎn)氨細菌數(shù)量沒有影響。Ye等[25]的研究中添加油脂對瘤胃液中原蟲數(shù)量也沒有影響。Agarwal等[16]的研究中添加0.33 mL/L薄荷油時能增加黃色瘤胃球菌和甲烷菌的數(shù)量，而在較高水平(1～2 mL/L)添加時，總菌、黃色瘤胃球菌和產(chǎn)甲烷菌群數(shù)量均降低，這表明油脂在低添加水平時對微生物有促進作用，隨著添加水平升高則會對微生物有抑制作用。

3 油脂對反芻動物生產(chǎn)性能的影響

油脂所含能量較碳水化合物和蛋白質(zhì)高，所以在反芻動物日糧中添加油脂會增加日糧的能量密度，而且油脂還能改善飼料的適口性。廖健碩[2]研究發(fā)現(xiàn)，在12月齡山羊日糧(精粗比為50∶50)中添加3%大豆油顯著提高了山羊的生產(chǎn)性能，平均日增重(average daily gain, ADG)比對照組提高了26.7%，提高了山羊干物質(zhì)采食量(dry matter intake, DMI)，并顯著降低了料重比，這表示在日糧中添加油脂有利于反芻動物的增重，而且會提高飼料的利用率和動物生產(chǎn)性能。在綿羊日糧中添加6%的橄欖油會使母羊的乳產(chǎn)量提高，乳脂肪、乳蛋白和總固形物產(chǎn)量提高[31]。張凌洪等[32]的研究結果顯示，在奶牛日糧中添加0.05%的功能性油脂增加了乳脂產(chǎn)量，并且可以代替莫能菌素而不影響奶牛在高溫環(huán)境下的采食量、養(yǎng)分消化率、瘤胃發(fā)酵和生理狀態(tài)，這是由于油脂在消化吸收過程中產(chǎn)生的熱增耗低于蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，所以在炎熱的夏季在飼糧中添加適量的油脂可以緩解熱應激，維持動物機體的正常生長。張秋旭[33]研究顯示，在肉羊日糧中分別添加4%不同形式的亞麻油(亞麻油、亞麻油微膠囊脂末、亞麻籽)，其中亞麻油微膠囊脂末組提高了羔羊的背膘厚，降低了背肌的剪切力，改善了羊肉的嫩度。在張然[18]的研究中，給綿羊飼糧(精粗比為40∶60)中添加0.015%、0.030%和0.040%的牛至油，0.015%組的DMI、ADG和飼料轉化率(feed conversion efficiency, FCE)均顯著高于對照組、0.030%組和0.040%組，這表明油脂的添加濃度不能太高，油脂濃度太高反而會不利于動物的生產(chǎn)。Patil等[34]研究結果顯示，在山羊飼糧中添加體重0.33%的油脂，ADG提高了9.27%，而添加劑量為體重0.67%的油脂時，ADG顯著下降。以上結果表明，在反芻動物日糧中添加適量的油脂時，能改善飼料的適口性，提高動物的生產(chǎn)性能，但是如果日糧中的油脂含量過高，會抑制瘤胃微生物的發(fā)酵，所以在動物日糧中添加油脂時，一定要選擇合適添加水平，否則不利于動物生產(chǎn)。

4 小 結

由于油脂能夠改善飼糧的適口性，提高反芻動物的采食量，因而油脂一直被認為是一種有潛力的新型添加劑。近期研究結果表明油脂可以調(diào)控反芻動物的瘤胃發(fā)酵過程，降低甲烷產(chǎn)量，改善反芻動物生產(chǎn)性能。由于油脂來源、添加劑量、作用對象和飼糧組成不同，對瘤胃發(fā)酵的影響也不盡相同。目前大多數(shù)體外發(fā)酵試驗中均證明了油脂對瘤胃發(fā)酵具有顯著調(diào)控效果，但由于反芻動物的瘤胃內(nèi)環(huán)境影響因素較多，體內(nèi)環(huán)境和體外環(huán)境存在較大的差異，大多數(shù)體內(nèi)試驗效果并沒有體外試驗效果顯著，所以體外發(fā)酵試驗結果不能正確反映油脂在實際動物生產(chǎn)中的應用效果，同時如何確定油脂的最適合添加劑量也是油脂應用于實際生產(chǎn)的一個重要限制因素。雖然還存在眾多難題，但作為一個全新的綠色新型添加劑，油脂具有良好的應用前景。