瘤胃发酵调控新策略：卡痛叶粉与酿酒酵母联合添加对泰国本地肉牛养分消化率、瘤胃发酵效率及微生物氮供给的影响

《Animals》：Dietary Supplementation with Mitragyna speciosa Leaf Powder and Saccharomyces cerevisiae Improves Nutrient Digestibility, Rumen Fermentation Efficiency, and Microbial Nitrogen Supply in Thai Native Beef Cattle

　　

本研究评估了卡痛叶粉（Mitragyna speciosa leaf powder, MSP）与酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae, SC）联合添加对泰国本地肉牛营养物质采食量和消化率、瘤胃发酵参数、微生物种群以及微生物蛋白合成的影响。四头雌性泰国本地肉牛（试验开始时体重130.0 ± 7.4 kg）采用4 × 4拉丁方设计，随机分配到四个日粮处理组：（T1）全混合日粮（TMR）对照组；（T2）TMR + MSP 10 g/头/天；（T3）TMR + SC 10 g/头/天；（T4）TMR + MSP 5 g/头/天 + SC 5 g/头/天。试验期间，所有动物自由采食含14%粗蛋白的TMR，共进行4个为期21天的周期。各处理组间总干物质采食量和营养素采食量无显著差异（p > 0.05），但对照组与添加组的计划对比显示对照组的干物质采食量略低（p = 0.041）。添加组动物的干物质、有机物、粗蛋白和酸性洗涤纤维的全消化道表观消化率均高于对照组（p < 0.05），中性洗涤纤维消化率有升高趋势（p = 0.052）。瘤胃pH值升高，在两个含SC的处理组中尤为显著（p = 0.001），而添加组的瘤胃氨态氮和血尿素氮则降低（p < 0.05）。总挥发性脂肪酸浓度无变化，但丙酸比例升高，估计甲烷产量降低（p < 0.05）。添加组的总细菌数量增加，原虫数量减少（p < 0.05），真菌数量未受影响。添加组的尿嘌呤衍生物排泄量和吸收量增加，微生物氮供给从24.66 g N/d上升至34.21–35.93 g N/d（p = 0.002）。微生物氮供给效率从15.44 g N/kg瘤胃消化有机物提升至19.30–20.07 g N/kg瘤胃消化有机物（p = 0.007）。因此，单独或组合添加MSP和SC（各5 g）可在不影响采食量的情况下提高泰国本地肉牛的养分消化率和瘤胃发酵效率。

研究背景与目的

在东南亚地区，小型农户主导的肉牛养殖业依赖低质量粗饲料，这限制了瘤胃微生物蛋白的利用效率，并将大量饲料能量转化为甲烷。由于抗生素生长促进剂受到严格限制，天然饲料添加剂成为研究热点。植物源添加剂如卡痛叶（Mitragyna speciosa）富含生物碱、酚类化合物和黄酮类化合物，具有选择性抗菌活性，可抑制瘤胃原虫和产甲烷菌。直接饲喂微生物如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae, SC）则通过稳定瘤胃环境、刺激纤维素分解菌来改善纤维降解和微生物蛋白流量。鉴于两类添加剂作用机制不同且可能互补，其组合应用有望在较低剂量下实现等效或叠加效益。然而，此前仅有山羊研究中探讨过卡痛叶与酵母的组合效果，在瘤胃体积更大、食糜滞留时间更长的牛上尚未见报道。因此，本研究旨在评估卡痛叶粉（MSP）与酿酒酵母单独或联合添加对泰国本地肉牛采食量、养分消化率、瘤胃发酵特性、微生物种群及微生物蛋白合成的影响。

主要技术方法

研究人员采用4 × 4拉丁方设计，将4头雌性泰国本地肉牛（初始体重130.0 ± 7.4 kg）随机分配至4个日粮处理组：TMR对照组、TMR + MSP 10 g/头/天、TMR + SC 10 g/头/天、TMR + MSP 5 g/头/天 + SC 5 g/头/天。试验包含4个21天周期，前14天为适应期，后7天为采样期。养分消化率采用酸不溶性灰分（AIA）作为内源性标记物测定。瘤胃液通过胃管采集，测定pH值、氨态氮（NH₃-N）和挥发性脂肪酸（VFA）谱。微生物种群通过光学显微镜直接计数法进行定量。甲烷产量依据VFA摩尔比通过化学计量学公式估算。微生物氮供给通过测定尿中嘌呤衍生物（PD）排泄量计算，尿量则基于肌酐浓度估算。

研究结果

3.1 日粮化学成分

TMR由60%粗饲料（稻草、木薯顶梢青贮、木薯皮青贮各占20%干物质）和40%精料组成，干物质含量56.5%，粗蛋白14.3%。MSP干物质含量91.3%，粗蛋白19.5%，缩合单宁浓度为15.3%干物质，表明卡痛叶粉是一种中等蛋白、高纤维且富含缩合单宁的植物材料。

3.2 饲料与养分采食量

各处理组间的总采食量、干物质采食量及占体重的百分比均无显著差异（p > 0.05）。干物质平均采食量为4.54 kg/天，占体重的3.25%。尽管对照组与三个添加组的计划对比显示对照组干物质采食量略低（p = 0.041），但这反映了对照组数值上的微小不足，而非添加剂导致采食量下降。

3.3 养分消化率

添加组全消化道表观消化率普遍提高。与对照组相比，干物质消化率从60.40%升至64.77–65.40%（p = 0.040），有机物消化率从62.60%升至65.40–67.40%（p = 0.034），粗蛋白消化率从56.85%升至63.77–65.00%（p < 0.001），酸性洗涤纤维消化率从31.57%升至40.25–41.12%（p = 0.002）。中性洗涤纤维消化率从55.48%升至59.17–60.13%，接近显著性阈值（p = 0.052）。

3.4 瘤胃发酵特征与血尿素氮

瘤胃pH值在处理组间存在差异（p = 0.001），从对照组的6.48升至两个含酵母处理组的6.80–6.83，MSP单独处理组为6.60。瘤胃氨态氮从对照组的16.65 mg/dL降至添加组的12.08–13.10 mg/dL（p < 0.001），血尿素氮也从14.50 mg/dL相应下降（p = 0.023）。总VFA浓度在各组间相似，但丙酸比例从19.88 mol/100 mol增至21.93–22.28 mol/100 mol（p = 0.001），乙酸与丙酸比值从3.34降至2.94–2.96（p < 0.001），估计甲烷产量从29.90降至28.25–28.42 mol/100 mol（p = 0.001）。

3.5 瘤胃微生物种群

添加组总细菌数量显著增加，从对照组的2.40 × 10⁹ cells/mL增至3.60–4.45 × 10⁹ cells/mL（p = 0.009）。相反，原虫数量从5.60 × 10⁶ cells/mL降至2.20–2.70 × 10⁶ cells/mL（p = 0.002）。真菌孢子数量未受处理影响。

3.6 微生物蛋白合成

添加组尿嘌呤衍生物排泄量从44.58 mmol/d增至55.63–57.69 mmol/d（p = 0.002），微生物氮供给从24.66 g N/d增至34.21–35.93 g N/d，增幅达38.7–45.7%（p = 0.002）。瘤胃消化有机物量也从1.60增至1.73–1.79 kg/d（p = 0.008）。微生物氮供给效率从15.44 g N/kg瘤胃消化有机物提升至19.30–20.07 g N/kg瘤胃消化有机物，改善了25.0–30.0%（p = 0.007）。

讨论与结论

讨论部分指出，采食量未受影响是重要的实践发现，表明10 g/头的添加量远低于引起涩味或拒食的阈值。养分消化率的同步提高归因于瘤胃微生物降解能力的增强，具体表现为细菌总数增加1.50–1.85倍与原虫数减少52–61%共同揭示了部分去原虫效应。缩合单宁和皂苷可能是MSP中抑制原虫的有效成分，而酵母则通过刺激纤维素分解菌和清除氧气发挥作用。值得注意的是，原虫数量的减少并非仅限于含卡痛叶的处理组，SC单独处理组也观察到类似下降，研究人员认为这可能与酵母竞争可溶性糖、削弱原虫依赖的淀粉底物有关。研究强调，MSP中的缩合单宁剂量仅为0.033%干物质采食量，远低于传统认为有效的1–4%水平，因此观察到的效果更可能归因于卡痛叶中的吲哚生物碱（如帽柱木碱）等低剂量活性成分，以及两种添加剂共同作用于该特定日粮的限制性环节——由木薯和尿素基础日粮引起的瘤胃pH和氮同步化约束。

关于安全性，研究人员指出卡痛叶含有阿片受体激动剂类生物碱，但目前尚无其在反刍动物肉奶中残留的数据，也未建立休药期。尽管短期耐受性良好，但这不能视为长期安全性的证据，也不等同于食用组织无残留。因此，这些结果支持进一步研究，但不推荐商业应用。

研究结论翻译如下：

给泰国本地肉牛补充卡痛叶粉（10 g/头/天）、酿酒酵母（10 g/头/天）或其组合（各5 g/头/天），在不降低采食量的前提下，提高了干物质、有机物、粗蛋白和酸性洗涤纤维的全消化道表观消化率，并使中性洗涤纤维消化率呈升高趋势。添加处理提高了瘤胃pH值（尤其在含酵母的两个处理组中显著），降低了瘤胃氨态氮和血尿素氮，增加了细菌数量同时抑制了原虫，使发酵转向丙酸型，减少了估计甲烷产量，并将微生物氮供给提高了38.7–45.7%。膳食氮转化为微生物蛋白的效率提升了25.0–30.0%（p = 0.007）。半剂量组合产生的响应在统计学上与任一添加剂全剂量无法区分。由于实验设计非析因且残差自由度有限，此结果应作为待验证的假说报告，而非等效性或剂量节省效应的证据。建议开展包含生长性能、直接甲烷测量、瘤胃微生物组分子表征和组织残留分析的长期研究。