富马酸盐与活性干酵母对奶山羊瘤胃发酵、甲烷排放及血液代谢物的协同调控机制研究

为解决反刍动物甲烷排放导致的能量损失和环境污染问题，西北农林科技大学团队开展了富马酸盐(FUM)与活性干酵母(ADY)对奶山羊瘤胃发酵、甲烷(CH4)排放及宿主代谢的联合效应研究。结果表明，FUM可短期降低CH4产量11.3%并提升乳脂校正奶(FCM)，ADY则通过增加瘤胃丁酸比例提高净 lactation 能量(NEL)。该研究为开发可持续畜牧业减排策略提供了重要理论依据。

　　

在全球气候变暖与粮食安全双重挑战下，反刍动物甲烷排放问题日益凸显——这些"打嗝的温室气体制造者"每年贡献了5%-7%的人为温室气体排放，同时造成饲料能量2%-12%的流失。更令人头疼的是，现有甲烷抑制剂普遍存在降低采食量、长期效果不稳定等缺陷。如何在不影响动物生产性能的前提下实现持续减排？西北农林科技大学动物科技学院的研究团队将目光投向了两种天然添加剂：作为三羧酸循环(TCA)中间体的富马酸盐(FUM)，和能调控瘤胃微生物的活性干酵母(ADY)。

这项发表在《Journal of Dairy Science》的研究，采用2×2因子设计将28头初产关中奶山羊分为四组：对照组、FUM组(34 g/d)、ADY组(1.5 g/d)及联合组。通过环境舱连续监测甲烷排放，结合宏基因组测序和血液代谢组分析，揭示了两种添加剂的作用机制。关键技术包括：1)使用配备火焰离子化检测器的环境舱系统进行4天连续CH₄监测；2)基于DNBSEQ-T7平台完成平均62 Gb/样本的瘤胃微生物宏基因组测序；3)通过GTDB-Tk对4,674个宏基因组组装基因组(MAG)进行注释；4)采用气相色谱分析挥发性脂肪酸(VFA)谱。

在"泌乳性能、甲烷排放及表观消化率"部分，研究发现FUM使CH₄日产量、单位干物质采食量排放量及单位产奶量排放强度分别降低11.3%、15.5%和21.9%，但抑菌效果在饲喂3小时后逐渐减弱。值得注意的是，FUM通过提高3.5%乳脂校正奶(FCM)和净 lactation 能量(NE_L)实现了能量向泌乳的再分配，而ADY则使瘤胃丁酸比例显著提升13.2%。

"瘤胃发酵与微生物组"分析显示，FUM使瘤胃pH值升高0.16个单位，总VFA浓度降低8.4%，并特异性促进纤维杆菌门(Fibrobacterota)和巨球菌属(Megasphaera)等FUM利用菌的生长。宏基因组数据表明，虽然微生物群落结构未发生显著改变，但FUM处理组的微生物α多样性指数(ACE)显著降低7.6%。

"血液生化参数"部分揭示了FUM对宿主代谢的深远影响：作为TCA循环中间体，FUM使血液丙二醛(MDA)和氨浓度分别降低48.7%和2.4%，同时提升苹果酸脱氢酶(MDH)活性20%。ADY×FUM交互作用显著影响血尿素氮(BUN)，联合组比对照组升高10.3%，表明两种添加剂共同增强了尿素循环。

这项研究首次系统阐明了FUM通过"微生物-宿主"双途径实现甲烷减排的机制：在瘤胃中作为氢汇促进丙酸生成，在体内增强TCA循环效率。尽管ADY未表现出预期协同效应，但其提高生产净能的特性为饲料添加剂组合开发提供了新思路。研究提出的"时间依赖性抑菌效应"为缓释剂型设计指明了方向，而发现的代谢重编程现象则为改善反刍动物能量利用效率提供了理论依据。这些发现对发展环境友好型畜牧业具有重要实践价值，也为理解瘤胃微生物与宿主互作提供了新视角。