CN115553384A - 一种植物提取物调控剂在促进瘤胃丙酸型发酵及肉牛抗热应激中的应用 - Google Patents
一种植物提取物调控剂在促进瘤胃丙酸型发酵及肉牛抗热应激中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种植物提取物调控剂在促进瘤胃丙酸型发酵及肉牛抗热应激中的应用，属于动物养殖技术领域。本发明通过向基础日粮中添加0.2‑0.3wt％的植物提取物调控剂，混合后饲喂反刍动物，以促进反刍动物瘤胃丙酸发酵和抗热应激及免疫力；所述植物提取物调控剂包含橙皮苷和葛根素。本发明发现在肉牛饲粮中添加葛根素和橙皮苷的复合物，具有比单独添加葛根素、橙皮苷更好的效果，可促进瘤胃丙酸型发酵，同时增强肉牛抗热应激能力和免疫力，为肉牛产业的高效发展奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及动物养殖技术领域，特别是涉及一种植物提取物调控剂在促进瘤胃丙酸型发酵及肉牛抗热应激中的应用。
背景技术
肉牛具有体躯丰满、增重快、饲料利用率较高、产肉性能好等特点，可为人类提供丰富的牛肉产品；而且牛肉营养价值丰富、蛋白质含量高、胆固醇和脂肪含量低，是现代人们追求的健康肉品。近年来，随着肉牛养殖规模的扩大，饲料和饲养技术的不断改良，肉牛的生长速度得到了大幅度的提升，生长周期也逐渐变短。但是，规模化饲养也给肉牛产业带来了一系列的问题，如应激严重、瘤胃酸中毒现象多发、免疫力低下等，严重影响了肉牛的生长及健康。如何调控瘤胃健康、提高肉牛抗病力、促进肉牛生长是当前肉牛养殖面临的关键问题。
肉牛属反刍动物，瘤胃是其养分消化吸收代谢的主要场所，同时瘤胃又是一个大型的微生物发酵罐。瘤胃微生物将饲料中的纤维素、非蛋白氮等各种营养物质降解，产生挥发性脂肪酸(VFA)和微生物蛋白(MCP)，为肉牛提供能量和蛋白质营养。因此，瘤胃中VFA和MCP的含量及组成在很大程度上会影响肉牛的生产性能及生理健康。
瘤胃微生物的发酵产物VFA主要包括乙酸、丙酸和丁酸，瘤胃中这三种VFA的含量和比例对肉牛生产性能有很大的影响。有研究发现，瘤胃微生物将降解的单糖进一步代谢为乙酸、丙酸和丁酸的过程中分别损失了38％、-9％和22％的能值，能量是决定动物生产性能和机体健康的重要因素，因此，调控瘤胃代谢产生的氢向能量更高效的丙酸转化，即提高瘤胃丙酸浓度，调控瘤胃丙酸发酵，可最大程度促进肉牛的生产性能。
另外，随着全球气候变暖及极端高温环境的频繁出现，夏季热应激已成为危害肉牛生产的重要因素。肉牛汗腺不发达，体内散热途径单一，具有耐寒怕热的生物学特性，适宜生活温度为10～15℃，当环境温度较高时，肉牛极易出现热应激反应，导致食欲下降、养分消化率降低、免疫力低下，大大降低了肉牛的生产性能和养殖效益，严重制约了肉牛产业的发展。当热应激严重时，还可能出现瘤胃黏膜受损、通透性增加，导致养分吸收效率下降，一些病原微生物及其异常代谢产物却可进入血液，引发机体感染等疾病。
植物提取物具有源自天然、毒副作用小、无有害残留等特性，且其所含的活性成分对有抗炎抑菌、抗氧化、促进胃肠消化等作用，近年来被广泛应用于畜禽养殖中，在抗生素替代品开发与研究中有广泛的前景。
为此，本发明提供一种可添加在肉牛饲料中的植物提取物调控剂，用于作为饲料添加剂加入日粮中饲喂肉牛，实现在夏季高温高湿环境条件下，缓解肉牛热应激的同时，促进瘤胃丙酸型发酵，促进瘤胃蛋白质合成，提高肉牛免疫功能和抗氧化功能，为肉牛产业的高效发展奠定基础。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物提取物调控剂在促进瘤胃丙酸型发酵及肉牛抗热应激中的应用，以解决上述现有技术存在的问题，橙皮苷和葛根素复合作为植物提取物调控剂可以促进肉牛瘤胃丙酸发酵，提高饲料养分降解率，同时增强肉牛抗热应激能力和免疫力，为肉牛产业的高效发展奠定基础。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种植物提取物调控剂在调控反刍动物瘤胃发酵中的应用，向基础日粮中添加0.2-0.3wt％的植物提取物调控剂，混合后饲喂反刍动物，以促进反刍动物瘤胃丙酸发酵；所述植物提取物调控剂包含橙皮苷和葛根素。
进一步地，所述植物提取物调控剂中橙皮苷和葛根素的质量比为5:1。
进一步地，通过提高反刍动物瘤胃丙酸和菌体蛋白含量，降低乙丙酸比例、氨态氮浓度，以及提高饲料养分的降解率，实现反刍动物瘤胃丙酸型发酵。
本发明还提供一种所述植物提取物调控剂在提高反刍动物抗热应激中的应用。
进一步地，通过降低反刍动物的体温和呼吸频率，以及促进反刍动物瘤胃丙酸发酵和菌体蛋白合成，提高反刍动物对养分的消化率，达到提高反刍动物抗热应激能力的效果。
本发明还提供一种所述植物提取物调控剂在提高反刍动物免疫力中的应用。
进一步地，通过提高反刍动物血液中免疫球蛋白IgM、总抗氧化能力T-AOC、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px和超氧化物歧化酶SOD的含量，发挥增强反刍动物免疫力，保障动物健康的作用。
进一步地，所述反刍动物包括肉牛。
本发明还提供一种调控反刍动物瘤胃丙酸发酵和提高反刍动物抗热应激能力和免疫力的饲料，所述饲料由所述植物提取物调控剂以0.4-0.5wt％的添加量加入基础日粮的精料补充料中混匀后得到。
进一步地，所述植物提取物调控剂中橙皮苷和葛根素的质量比为5:1；所述反刍动物包括肉牛。
本发明公开了以下技术效果：
本发明比较了5种植物源天然化合物在不同添加水平下对瘤胃体外发酵功能及饲料养分降解率的影响，筛选得到了具有调控瘤胃发酵功能的葛根素和橙皮苷两种植物提取物及其添加水平。进一步的饲养试验，发现在肉牛饲粮中添加葛根素和橙皮苷的复合物，具有比单独添加葛根素、橙皮苷更好的效果，可促进瘤胃丙酸型发酵、提高瘤胃微生物蛋白含量，并能提高热应激条件下肉牛的免疫功能和抗氧化功能，维持肉牛体温的正常；这表明葛根素和橙皮苷复合物可作为新型瘤胃调控剂开发使用，在改善瘤胃发酵功能、促进丙酸型发酵模式、预防热应激、提高肉牛免疫功能等方面具有良好的效果。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
下述实施例中基础日粮精粗质量比为4:6，其中，精料以质量份计，包括玉米68份、豆粕12份、小苏打3份、食盐1份、石粉2份、磷酸氢钙4份、预混料2份，预混料为每千克饲粮中提供Fe 40g,Cu 16g,Zn 70g,Mn 80g,Se 0.3g,I 0.8g,Co 0.3g,VA 12000IU,VD 5000IU,VE 50mg。粗料为花生藤或皇竹草。采食量按照实验肉牛体重的1.5％饲喂精饲料，粗料自由采食，自由饮水。
实施例1筛选不同植物提取物
选用4头健康的、体重250kg左右、安装有瘤胃瘘管的本地黄牛，作为试验中瘤胃液的供体。采用体外瘤胃发酵法，设1个对照组和5个处理组，对照组瘤胃液中仅补充基础日粮，5个处理组分别在基础日粮中添加橙皮苷、葛根素、绿原酸、枸杞多糖和黄芪多糖5种植物提取物，葛根素(葛根素≥90％)、橙皮苷(橙皮苷≥90％)、绿原酸(绿原酸≥90％)、枸杞多糖(枸杞多糖≥90％)和黄芪多糖(黄芪多糖≥90％)均采购于陕西科弘健康产业有限公司。其添加水平分别为0.40％葛根素、0.40％绿原酸、0.40％橙皮苷、1.00％枸杞多糖和1.00％黄芪多糖(％指重量百分比)，每组设6个重复。
为了比较不同提取物对肉牛瘤胃发酵指标的调控效应，采用体外瘤胃发酵法，于晨饲前1h，每头牛取等量瘤胃内容物样品，混合后用4层纱布快速过滤，并用人工唾液(2:1，V/V)稀释。取稀释后的瘤胃培养液40mL置于39℃预热的发酵瓶中，在发酵瓶中分别加入如上述添加植物提取物的基础日粮0.4g，置于39±0.50℃的水浴摇床中培养。培养24h后，测定产气量、甲烷产量、pH、MCP、氨态氮及挥发性脂肪酸、以及干物质(DM)及粗蛋白(CP)的降解率，结果如表1。
表1几种植物提取物对肉牛瘤胃体外发酵指标及养分降解率的影响
注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。
由表1可知，与对照组相比，葛根素添加组的瘤胃液24h甲烷产量显著下降(P<0.05)，乙酸、丙酸、丁酸、总挥发性脂肪酸含量、以及干物质、粗蛋白降解率均显著升高(P<0.01)；绿原酸添加组的氨态氮含量、乙酸含量、乙丙酸比例显著下降(P<0.01)；橙皮苷添加组总产气量、菌体蛋白含量、丁酸含量、以及粗蛋白降解率均显著升高(P<0.01)，24h甲烷产量显著下降(P<0.05)；枸杞多糖添加组的总产气量、菌体蛋白、丁酸含量均显著升高(P<0.01)，乙酸含量、乙丙酸比例显著下降(P<0.01)。黄芪多糖添加组氨态氮含量、乙酸含量、乙丙酸比例比对照组显著下降(P<0.01)，丁酸含量及干物质降解率显著升高(P<0.01)。
采用多指标综合指数(MFAEI)比较5种植物提取物对瘤胃体外发酵的综合影响，MFAEI为各指标单项组合效应指数(SFAEI)之和，SFAEI计算公式如下：
式中：m——各培养时间点；
n——培养时间点的个数；
A1——对照组各单一指标不同培养时间点的数值；
A2——试验组各单一指标不同培养时间点的数值；
A3——每个时间点A2总和的平均值(本试验中只有一个时间点，m、n的值均为1)。
验证不同种类植物提取物对肉牛体外培养多项指标综合指数(MFAEI)的评定，结果如表2：
表2不同种类植物提取物对肉牛体外瘤胃发酵组合效应综合指数的影响
MFAEI为各指标单项组合效应指数(SFAEI)之和，MFAEI越高，表明对瘤胃发酵的效果越好。由表2可见，MFAEI自高到低排序为橙皮苷组>葛根素组>枸杞多糖组>黄芪多糖组>绿原酸组。由此可见，饲粮中葛根素和橙皮苷效果最好。
实施例2橙皮苷和葛根素作为瘤胃发酵调控剂的添加剂量筛选试验
为了比较葛根素和橙皮苷在不同添加水平下对肉牛瘤胃体外发酵指标及养分降解率的调控效应，筛选得到葛根素和橙皮苷的适宜调控剂量。依照实施例1，采用体外瘤胃发酵法进行试验，分两个批次进行，第一批次设对照组和5个葛根素添加组，对照组瘤胃液中仅补充基础日粮，葛根素添加组分别在基础日粮中添加0、0.04％、0.08％、0.20％、0.40％、0.80％的葛根素。第二批次设对照组和5个橙皮苷添加组，对照组瘤胃液中仅补充基础日粮，橙皮苷添加组分别在基础日粮中添加0、0.04％、0.08％、0.20％、0.40％、0.80％的橙皮苷。每个批次培养24h后，测定产气量、pH、MCP、氨态氮及挥发性脂肪酸、以及干物质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维及粗蛋白的降解率。
表3葛根素对肉牛瘤胃体外发酵指标的影响
注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。
由表3可知，与对照组相比，各葛根素添加组的菌体蛋白含量均显著升高(P<0.01)，0.08％、0.2％、0.4％和0.8％添加组的NH3-N含量显著下降(P<0.01)，0.2％、0.4％添加组乙酸含量均显著升高(P<0.01)；0.08％、0.2％添加组的丙酸含量显著升高(P<0.05)，乙丙酸比值显著下降(P<0.01)。
表4橙皮苷对肉牛瘤胃体外发酵指标及养分降解率的影响
注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。
由表4可知，与对照组相比，添加橙皮苷后，瘤胃总产气量、pH值无显著变化(P>0.05)。0.2％、0.4％和0.8％添加组的菌体蛋白含量显著升高(P<0.05)，NH3-N含量显著降低(P<0.05)。各添加水平组的瘤胃乙酸含量显著降低，丙酸含量显著升高(P<0.01)。乙酸/丙酸值显著下降(P<0.01)。
根据瘤胃发酵指标的综合评价，选择可促进微生物蛋白合成、促进丙酸型发酵的植物提取物添加水平。结果发现，葛根素的添加水平为0.08％时对瘤胃发酵的调控效果最好，橙皮苷的添加水平为0.4％时对瘤胃发酵的调控效果最好。因此，选择0.08％的葛根素和0.4％的橙皮苷的添加水平为最佳剂量。
实施例3橙皮苷与葛根素复配作为瘤胃调控剂对热应激条件下肉牛的应用效果
通过肉牛饲养试验，采用4×4拉丁方试验设计，将4头安装永久瘤胃瘘管的实验牛(A、B、C、D)随机分为四个组，分别为对照组(基础日粮)；葛根素组(基础日粮+0.08％葛根素)；橙皮苷组(基础日粮+0.4％橙皮苷)；复合组(基础日粮+0.2％橙皮苷+0.04％葛根素)。将葛根素、橙皮苷、葛根素和橙皮苷复合物与基础日粮混合后，供夏季高温高湿条件下的肉牛饲喂。试验共分四个试验期，每期时长为16天，包括11天预试期，5天采样期。每日观测并记录实验牛的体温和呼吸频率，并在每个试验周期的第12～15天测定实验牛的，在第16天采集供试牛的血液和瘤胃液，分析供试牛血液生化指标、皮质醇水平、抗氧化指标和免疫球蛋白含量，以及瘤胃液pH值、挥发性脂肪酸(VFA)、微生物蛋白(MCP)和氨态氮等指标。
表5 4*4拉丁方试验分组
注：表中A、B、C、D代指4头瘘管牛的编号
表6葛根素和橙皮苷对肉牛体温、呼吸频率及采食量的影响
注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。
由表6可知，与对照组相比，葛根素+橙皮苷组的体温显著下降(P<0.05)，葛根素组、橙皮苷组的呼吸频率均极显著下降(P<0.01)。但各组之间的采食量没有显著差异(P>0.05)。
表7葛根素和橙皮苷对热应激肉牛养分消化率的影响(％)
注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。
由表7可知，与对照组相比，葛根素组的干物质、粗蛋白质和中性洗涤纤维消化率显著升高(P<0.05),橙皮苷组的粗脂肪消化率显著升高(P<0.05),葛根素+橙皮苷组的粗脂肪、中性洗涤纤维消化率显著升高(P<0.05)。
表8葛根素和橙皮苷对肉牛瘤胃发酵指标的影响
注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。
由表8可知，与对照组相比，葛根素组、橙皮苷组和葛根素+橙皮苷组的pH值、氨态氮、乙酸、丁酸、总挥发性脂肪酸含量均没有显著变化(P>0.05)；葛根素+橙皮苷复合组的菌体蛋白含量比葛根素组和橙皮苷组显著升高(P<0.05)。葛根素+橙皮苷组、橙皮苷组的丙酸含量比对照组显著升高(P<0.05)。
表9葛根素和橙皮苷对肉牛血液生理生化指标的影响
注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。
由表9可知，葛根素+橙皮苷组的总蛋白、白蛋白、球蛋白、高密度脂蛋白、血糖含量均比对照组显著升高(P<0.05)，皮质醇含量显著低于对照组、葛根素组和橙皮苷组(P<0.05)。葛根素组的血糖含量显著高于对照组(P<0.05)；橙皮苷组的白蛋白含量显著高于对照组(P<0.05)。
表10葛根素和橙皮苷对肉牛血液免疫功能和抗氧化指标的影响
注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。
由表10可知，葛根素+橙皮苷组的IgM含量、以及T-AOC、GSH-Px、SOD活性均显著高于对照组，GSH-Px活性显著高于橙皮苷组；葛根素组的血清IgM含量显著高于对照组。各处理组的IgA、IgG、MDA含量差异均不显著(P>0.05)。
肉牛饲养实验的结果表明，在肉牛饲粮中添加葛根素和橙皮苷的复合物，具有比单独添加葛根素、橙皮苷更好的效果，可促进瘤胃丙酸型发酵、提高瘤胃微生物蛋白含量，并能提高热应激条件下肉牛的免疫功能和抗氧化功能，降低肉牛体温和呼吸频率；这表明葛根素和橙皮苷复合物可作为新型瘤胃调控剂开发使用，在改善瘤胃发酵功能、促进丙酸型发酵模式、预防热应激、提高肉牛免疫功能等方面具有良好的效果。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种植物提取物调控剂在调控反刍动物瘤胃发酵中的应用，其特征在于，向基础日粮中添加0.2-0.3wt％的植物提取物调控剂，混合后饲喂反刍动物，以促进反刍动物瘤胃丙酸发酵；所述植物提取物调控剂包含橙皮苷和葛根素。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物提取物调控剂中橙皮苷和葛根素的质量比为5:1。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，通过提高反刍动物瘤胃丙酸和菌体蛋白含量，降低乙丙酸比例、氨态氮浓度，以及提高饲料养分的降解率，实现反刍动物瘤胃丙酸型发酵。
4.一种如权利要求1中所述植物提取物调控剂在提高反刍动物抗热应激中的应用。
5.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，通过降低反刍动物的体温和呼吸频率，以及促进反刍动物瘤胃丙酸发酵和菌体蛋白合成，提高反刍动物对养分的消化率，达到提高反刍动物抗热应激能力的效果。
6.一种如权利要求1中所述植物提取物调控剂在提高反刍动物免疫力中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，通过提高反刍动物血液中免疫球蛋白IgM、总抗氧化能力T-AOC、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px和超氧化物歧化酶SOD的含量，发挥增强反刍动物免疫力的作用。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的应用，其特征在于，所述反刍动物包括肉牛。
9.一种调控反刍动物瘤胃丙酸发酵和提高反刍动物抗热应激能力和免疫力的饲料，其特征在于，所述饲料由权利要求1中所述植物提取物调控剂以0.2-0.3wt％的添加量加入基础日粮中混匀后得到。
10.根据权利要求9所述的饲料，其特征在于，所述植物提取物调控剂中橙皮苷和葛根素的质量比为5:1；所述反刍动物包括肉牛。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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