通过压榨原材料并添加添加剂来提高青贮啤酒大麦的质量

《Animal Feed Science and Technology》：Improve the quality of ensiled brewers’ grains by pressing raw material and including additives

MOS补充剂显著降低高栏山羊甲烷和二氧化碳排放，减少能量损失并提高氮利用效率，通过调控瘤胃微生物群落（减少产甲烷菌丰度，增加产乙酸菌活性）实现减排。

　　本研究探讨了在十二只湘东黑山羊的日粮中添加2.0%的甘露寡糖（Mannan Oligosaccharides, MOS）对能量利用、氮代谢和甲烷排放的影响。实验结果显示，MOS的添加显著降低了甲烷（CH?）和二氧化碳（CO?）的排放，同时减少了粪便、尿液和甲烷的能量损失，并提高了山羊的能量保留率（P<0.05）。从数值上看，MOS提高了干物质（DM）、粗蛋白（CP）、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）的表观消化率，以及净蛋白利用率，同时减少了粪便氮和尿液氮的排泄，尽管这些效果并未达到统计学意义上的显著（P>0.05）。此外，MOS还降低了山羊瘤胃中甲基辅酶M（methyl-CoM）、甲基辅酶M还原酶（methyl-CoM reductase）、电子分支酶的活性，以及甲烷菌（Methanobrevibacter）的丰度，但这些变化同样未达到统计学显著水平。最重要的是，MOS增强了产乙酸菌（Acetitomaculum）和普雷沃氏菌（Prevotella）的活性，这些菌群能够与甲烷菌竞争氢气（H?），从而减少甲烷排放。因此，研究得出结论：MOS能够改善瘤胃微生态，提高营养物质的利用效率，并降低湘东黑山羊的碳足迹。

在研究背景中，寡糖根据其功能被分为普通寡糖和功能寡糖两大类。普通寡糖通常能够被宿主的消化系统消化吸收，而功能寡糖则大多无法被宿主酶系统消化，而是通过肠道对宿主产生特定的益处。例如，功能寡糖可以调节肠道微生物结构，增强营养物质的消化和吸收。MOS作为一种功能寡糖，已经被证明在动物中能够改善肠道健康状况，通过调节如胆汁酸和挥发性脂肪酸（VFAs）等代谢物的产生，从而提升动物的生长和生产性能。此外，MOS还具有调节免疫系统、促进肠道形态发育以及有益地改变肠道微生物群落的作用，因此被广泛应用于饲料添加剂领域。

在反刍动物中，MOS在调节瘤胃发酵和消化功能方面发挥着重要作用。例如，将MOS添加到奶牛的奶中，可以促进犊牛瘤胃的发育和饲料转化率，显著增加每日增重，并减少粪便中致病菌的数量。作为益生元，寡糖能够促进有益菌群的生长，这些有益菌群能够产生消化酶，从而间接增强饲料粗纤维的降解能力，调节瘤胃发酵过程和挥发性脂肪酸的生成。已有研究表明，MOS能够改变挥发性脂肪酸的组成，例如在肉牛中，MOS的添加降低了乙酸的比例，同时增加了丙酸的比例；在绵羊中，MOS的添加也提高了丙酸的比例，但对乙酸的比例没有显著影响。此外，一些研究还表明，壳聚糖（chitosan）在调节瘤胃液中乙酸与丙酸的比例方面具有潜力，这种变化可以影响瘤胃的发酵代谢方向，使其偏向于产生更多丙酸并减少甲烷的生成。

众所周知，瘤胃中挥发性脂肪酸的比例会影响甲烷的产生。在瘤胃发酵过程中，大量的氢气（H?）会被生成，并伴随着电子和质子的转移。甲烷菌则利用H?和二氧化碳（CO?）作为底物，通过一系列酶促反应生成甲烷（CH?）。通常情况下，当瘤胃中丙酸的生成增加时，甲烷的生成会相应减少，因为丙酸的生成过程会消耗更多的氢气；相反，当乙酸的生成增加时，甲烷的生成则会增加。在一项先前的研究中，我们评估了在羊的饲料中添加不同剂量的MOS（0%到6.0%/kg）对气体生成的影响。结果显示，添加2.0%的MOS能够显著降低体外发酵过程中二氧化碳和甲烷的生成量。

基于上述研究背景和机制，我们提出了一个假设：在山羊的日粮中添加MOS，可以通过调节乙酸与丙酸的比例，从而改善瘤胃发酵模式，减少甲烷排放和氮代谢损失。为了验证这一假设，我们设计了一项控制性山羊饲养实验，旨在研究MOS对湘东黑山羊甲烷排放和氮代谢的具体影响，并探讨瘤胃微生物群落组成、瘤胃发酵和氮代谢之间的关系。

在实验设计中，我们选择了12只健康的成年雄性湘东黑山羊，体重为18.10±2.25 kg，这些山羊来自中国科学院亚热带农业研究所。将这些山羊随机分为两组，每组6只：对照组（CON）喂养基础日粮，而处理组（MOS）则在基础日粮中添加2.0%的MOS。每只山羊作为独立重复进行实验。所使用的MOS是从酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）细胞壁中提取的，纯度≥99%。实验过程中，所有动物的饲养条件保持一致，以确保实验结果的准确性。

在对山羊的表观消化率进行分析时，我们发现MOS组的粪便干物质含量显著高于对照组（P<0.05）。然而，在DM、CP、NDF和ADF的表观消化率方面，两组之间并未观察到显著差异（P>0.05）。值得注意的是，随着MOS的添加，山羊的干物质摄入量、蛋白质摄入量和中性洗涤纤维摄入量均有所下降，但其表观消化率并未受到明显影响。这表明，尽管MOS能够提高某些营养物质的消化率，但它可能对总摄入量产生一定的抑制作用，这需要进一步的研究来确认其具体机制。

在讨论部分，我们进一步分析了MOS对瘤胃微生物群落的影响。研究发现，MOS能够提高瘤胃中降解纤维的细菌的丰度和活性，并调节瘤胃微生物的组成。已有研究表明，在羊的饲料中添加MOS能够显著提高干物质、粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的表观消化率，并提高氮的保留率。此外，一些研究还报告称，MOS能够提高饲料中干物质和中性洗涤纤维的总肠道消化率，从而改善整体的营养利用效率。然而，这些研究并未完全揭示MOS如何影响瘤胃微生物的组成和功能，特别是在甲烷菌和产乙酸菌之间的相互作用方面。

从微生物的角度来看，MOS可能通过多种机制影响瘤胃发酵过程。一方面，MOS可能通过抑制甲烷菌的生长，从而减少甲烷的生成。另一方面，MOS可能通过促进产乙酸菌的生长，使其能够更有效地利用氢气，从而降低甲烷菌对氢气的利用效率。这种机制的改变可能会对瘤胃的发酵模式产生深远的影响，进而影响山羊的营养利用效率和甲烷排放水平。此外，MOS还可能通过调节瘤胃中其他微生物的活性，间接影响整个微生物群落的代谢功能。

值得注意的是，尽管MOS在实验中表现出一定的益处，但其对某些参数的影响并未达到统计学显著水平。例如，在表观消化率和氮代谢相关指标方面，MOS的影响可能较为有限。这可能意味着MOS的作用机制在某些情况下并不显著，或者实验设计中存在一定的局限性。因此，未来的研究需要进一步探讨MOS在不同剂量、不同饲养条件下对山羊瘤胃微生物群落和代谢功能的具体影响，以更全面地理解其作用机制。

总的来说，MOS作为一种功能性饲料添加剂，具有改善瘤胃微生态、提高营养物质利用效率和降低甲烷排放的潜力。然而，其具体的作用机制仍需进一步研究。本研究的结果表明，MOS能够有效减少甲烷和二氧化碳的排放，提高山羊的能量保留率，并改善其氮代谢状况。尽管某些指标的变化未达到统计学显著，但这些结果仍然为MOS在畜牧业中的应用提供了重要的参考价值。未来的研究可以进一步探讨MOS在不同品种和饲养条件下的效果，并结合更先进的技术手段，如宏基因组学和代谢组学，深入解析其作用机制。这将有助于更全面地了解MOS对山羊生产性能和环境影响的潜在价值，并为可持续畜牧业的发展提供科学依据。