路易斯（威斯康星大學麥迪遜分校動物和奶牛科學系反芻動物營養推廣專家，研究方向是奶牛營養和管理應用技術,重點是奶牛對淀粉和纖維的利用、粗飼料質量和消化率,以及飼料和飼草分析方法的開發和評估。）

    本文主要探討直接飼喂微生物的作用，為什么奶牛需要補充各種直接飼喂微生物。內容主要包括兩部分：一是不同類型的直接飼喂微生物；二是直接飼喂微生物對奶牛生產性能的潛在影響。同時，回顧使用直接飼喂微生物飼料添加劑的一些研究報告。

    直接飼喂微生物（DFM）概述

    直接飼喂微生物產品包括活的生物培養物，它是一種微生物或某些微生物的組合，還有一些提取成分，能調理胃腸道的微生物菌群，營造健康的胃腸道環境。這些直接飼喂微生物產品通常含有細菌、酵母或酶成分。有的直接飼喂微生物是瘤胃調節劑，可能會改變瘤胃的微生物群落，起到穩定酸堿度的作用，緩沖pH過低產生的不良后果或者改善瘤胃揮發性脂肪酸的代謝。

    常用直接飼喂微生物包括乳酸菌、鏈球菌、酵母菌、芽孢桿菌、米曲霉提取物，市場上還有一些其他的直接飼喂微生物產品。我建議營養師反復了解有哪些微生物產品可以使用，并且希望他們能了解不同微生物之間的作用機理，這樣才可以做出正確決策，知道怎樣使用這些產品。

    直接飼喂微生物——益生元

    益生元在反芻動物上沒有效果，因為它是一種不可消化但可發酵的飼料成分，通過選擇性地刺激后腸道中一種或特定細菌的生長和/或活性而對宿主產生有益影響。常見的如甘露糖類，能夠吸附大腸桿菌和沙門氏菌，但是在奶牛上不起作用，因為它們在瘤胃內會被微生物發酵。

    直接飼喂微生物——益生菌

    第二類直接飼喂微生物-益生菌，它是通過改善瘤胃發酵或腸道菌群平衡而對宿主有益的活微生物。

    益生菌在飼喂中非常常見，研究表明它有利于提高生產性能以及免疫指標。益生菌的效果取決于用哪種微生物或者飼喂哪種菌株，不同微生物在瘤胃中的作用不一樣，所以要確保你所使用的菌株可以發揮理想的作用。另外，還要考慮到不同產品和日糧之間會有相互作用，這是一個非常關鍵的因素。

    不同的微生物和菌株有不同的作用機理，有時可能產生抗菌物質，有些和病原體競爭獲得營養或者在消化道爭奪某個位點的定殖。它也可以產生相關的養分或生長因子，有助于瘤胃細菌或動物本身，有些可以刺激酶的產生或附生菌的生長。另一個非常關鍵的作用是代謝或降解有毒化合物，比如有些益生菌可以降解霉菌毒素或消耗乳酸，從而減少瘤胃中的乳酸。還有一些益生菌會刺激免疫系統，提高某些免疫指標。

    佛羅里達大學益生菌試驗

    試驗選用114頭多胎荷斯坦奶牛，這些牛進入試驗時是在泌乳第41天，所以是多批次納入。同時，試驗牛要接受Calan飼喂系統的使用訓練。Calan飼喂系統預先給每頭牛制定了獨立飼喂門，每頭牛可以獲得飼喂門里的飼料。牛在第一周要接受相關訓練，適應飼喂門，然后是兩周的調整控制變量和13周的干預時間，這兩周的時間給奶牛飼喂同樣的基礎日糧，不進行任何干預，然后分析所有動物的基礎指標，了解奶牛的生產性能，同時基于這些指標進行分析。為什么這兩周很重要？因為試驗可能分2-3組，一組在研究開始前指標就比另一組好，在研究結束時還是比其他組好，這樣不能確定指標高是因為動物本身的因素還是牛經過了干預之后性能更好了？所以調整控制變量的兩周特別重要。

    在本研究中有三組，一是對照組TMR，沒有直接飼喂微生物；二是PRO-A組，同樣的TMR，但添加了動物乳桿菌和佛氏丙酸菌，它們是乳酸的生產者、消費者和利用者。動物乳桿菌可以產生乳酸，佛氏丙酸菌使用乳酸轉變成丙酸，讓動物有更多能量，主要形式是提高肝臟里的血糖，有助于產奶；第三是PRO-B組，與對照組相同的日糧，但TMR表層添加動物乳桿菌和佛氏丙酸桿菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等。結果顯示含有動物桿菌的試驗組，免疫指標性能和效率都更高一些，這也是研究希望測試的細菌效果。
    
    日糧組成和營養成分
    試驗日糧是佛羅里達常見的日糧配方，玉米青貯大約50%，然后是玉米粉、豆粕、全棉籽、柑橘渣、脂肪、礦物質、維生素等。營養成分組成包括28%的淀粉，相對較高，但對泌乳牛是合理的水平。

    泌乳表現
    雖然干物質采食量和產奶量沒有太大區別，但益生菌組3.5%乳脂校正乳量升高，趨勢是脂肪產量上升五個百分點，因為乳脂上升了，所以3.5%乳脂校正乳量上升。另外，能量校正乳的生產效率也提高了，因為ECM升高了，但是干物質采食量沒有太大變化，所以能量校正乳的生產效率提高。此外，微生物產品提高了脂肪的消化率，這也解釋了為什么乳脂會提高，實際上無形中給它們增加飼喂了其他的益生菌。

    其他效果

    除了產奶效率更高，益生菌B組表現更高的乳脂率可能與脂肪消化率提升有關。A組和B組的益生菌對免疫指標有一定的積極作用，但需要更多的研究來了解其機制。所以，日糧發揮了非常重要的作用，益生菌在不同日糧中效果不一樣。
    
    威斯康星大學益生菌研究案例

    試驗以牛欄為基礎，每個牛欄是一個試驗單元。112頭荷斯坦牛，泌乳天數47天開始試驗，根據胎次和產量進行分組，共14個小欄，每欄8頭牛，這些牛不受太大限制，有兩周時間調整控制變量、收集基礎生產指標，干預期是10周。
    試驗分成兩組，對照組TMR沒有補充益生菌，試驗組TMR添加嗜酸乳桿菌和弗氏丙酸桿菌。前者生產乳酸，后者使用乳酸。

    日糧組成和營養成分
    上圖是日糧原料成分和營養成分，這是美國中西部日糧的情況，包括玉米青貯、苜蓿青貯、高濕玉米和精補料。其中玉米青貯和高濕玉米都是深發酵的淀粉，所以是非常容易消化的飼料。

    營養成分有25%的淀粉和21%的NDF，粗蛋白稍高，隨著時間的推移青貯指標有變化，但總體來說還是比較合理的日糧。

    泌乳表現
    從上表中的生產性能和乳指標來看，沒有太大效果。但表格展示的是相關的互動作用的情況，而不是真正的效果。

    干物質采食量變化
    從圖中可以看出，剛開始對照組采食量高于益生菌組，牛的效率比較高，但過了某點后發現采食量比較穩定，但總體來說兩組比較相似。

    全消化道淀粉消化率
    針對腸道淀粉的消化率，試驗沒有明顯效果。在試驗后半部分，也就是5周后兩組消化率都有上升，表明不同益生菌應針對某一種具體日糧，這樣才能有更好的效果，至少要避免研究中所出現的結果。

    直接飼喂微生物——酵母

    直接飼喂微生物酵母包括三種不同的酵母產品：活酵母、酵母細胞壁、酵母培養物。不同酵母的結合目的是控制腸道微生物菌群的數量和結構。酵母與益生菌一樣，能預防病原菌的定殖、吸附毒素，調節免疫系統。對于反芻動物來說，酵母能夠緩沖瘤胃pH值，或者增加纖維消化率。

    日糧瘤胃可降解淀粉
    日糧中的瘤胃可降解淀粉與乳脂濃度成負相關，過多的瘤胃可降解淀粉會導致乳脂抑制。

    瘤胃pH值與不同日糧因素的關系
    日糧中NDF和瘤胃可降解淀粉的比例會影響瘤胃pH值。日糧能降低瘤胃pH值，主要影響因素是消化和代謝問題。在瘤胃生物氫化過程中，如果pH值較低，亞麻油酸會產生特殊的中間物質tris-10和cis-12-CLA，形成硬脂酸到達乳腺，在乳腺中抑制奶的表達，造成產奶抑制。

    另外，pH值對細菌消化纖維素也會產生影響。細菌消化纖維素必須要與飼料顆粒結合起來，這樣才能消化飼料中的纖維。如果pH值較低，細菌無法與飼料顆粒結合，就會出現不能消化的問題。當pH值低于5.3，細菌會從飼料顆粒上脫落下來、死亡。所以，pH值對于纖維素的消化非常重要。
    試驗結果顯示，日糧淀粉每增加1%，NDF消化率會降低0.5%，這是全消化道的情況，對于瘤胃也是同樣的影響。

    活酵母試驗案例

    研究在威斯康星大學進行，主要了解活酵母是否能減少乳脂抑制的作用。試驗使用了64頭多胎次荷斯坦奶牛，試驗開始時是114天泌乳期。試驗使用自動飼喂門，分成不同的牛，這樣能更好地了解它們的行為。每個飼喂門有兩頭牛，共有32個飼喂門，有1周時間讓奶牛適應飼喂門和兩周的調整時間，獲得奶牛的基礎參數，試驗處理期是12周。

    第一組使用高淀粉的日糧（HS0），第二組是高淀粉日糧+每天每頭牛兩克活酵母(HS2)，第三組是高淀粉日糧+4克活酵母(HS4)，這些高淀粉日糧都不含碳酸氫鈉。對照組使用低淀粉日糧，增加了碳酸氫鈉，確保奶牛的瘤胃健康，不會產生降解的效果，這樣可以進行很好的對照試驗。

    日糧組成和營養成分
    上表是高淀粉和低淀粉日糧的組成和營養成分。在低淀粉日糧中，用大豆皮替代玉米淀粉。兩組日糧的營養成分，從淀粉到NDF都有著不同的數據。

    泌乳表現
    試驗結果顯示，不同日糧的干物質采食量、奶量、乳脂校正日產量方面并沒有太大的影響，高淀粉日糧加4克活酵母組乳脂校正日產量更高一些。NDF消化率是全消化道的消化率，每天補充4克活酵母的消化率高于其他兩組，但仍然低于低淀粉組。

    結論

    瘤胃是復雜而且動態變化的環境。補充微生物類添加劑可以在保證日糧配方提供足夠營養供應的同時保證瘤胃健康。另外，了解每種直接飼喂微生物的最佳使用條件很有必要，這樣才能發揮最好的作用。