SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

反 刍 动 物 蛋 白 质 代 谢 及 氨 基 酸 营 养 调 控 机 制

■ 牛骁麟1 张 千2*

（1.青海农牧科技职业学院，青海湟源 812100；2.中国农业科学院草原研究所，内蒙古呼和浩特 010000）

摘 要：蛋白质是组成机体的重要营养物质，蛋白质营养的核心是氨基酸营养，其吸收与代谢对

动物的生长发育起到关键作用。反刍动物拥有独特的微生物发酵系统，影响蛋白质和氨基酸代谢的

因素较多，表现出蛋白质利用低、小肠氨基酸营养调控复杂等特点。文章从反刍动物蛋白质代谢及

小肠氨基酸营养两个方面，系统阐述了影响反刍动物蛋白质利用的因素及优化小肠氨基酸组成模

式，旨在为相关研究提供科学依据。

关键词：瘤胃；蛋白质；氨基酸；营养代谢；微生物

doi:10.13302/j.cnki.fi.2023.19.011

中图分类号：S823.5 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2023）19-0067-05

Regulation Mechanism of Protein Metabolism and Amino Acid Nutrition in Ruminants

NIU Xiaolin1

ZHANG Qian2*

(1. Qinghai Agri-Animal Husbandry Vocational College, Qinghai Huangyuan 812100, China; 2. Institute

of Grassland Research of CAAS, Inner Mengolia Hohhot 010000, China)

Abstract：Protein is the most important nutrient for animals, the core of protein nutrition is amino acid

nutrition, which absorption and metabolism play a key role in the growth and development of animals.

Ruminant has a unique microbial fermentation system, which has many factors affecting protein and

amino acid metabolism. It is characterized by low protein utilization and complex amino acid nutrition

regulation in small intestine. In this paper, the factors affecting the utilization of protein in ruminants and

the optimization of amino acid composition pattern in small intestine were systematically expounded from

two aspects of protein metabolism and amino acid nutrition in the ruminants, in order to provide scien‐

tific basis for related research.

Key words：rumen; protein; amino acid; nutrient metabolism; microbial

我国传统养殖业主要依赖豆粕作为主要蛋白质

饲料原料，近年来由于世界经济、政治及气候不断变

化，粮食价格高涨不下，致使饲料价格不断上涨。我

国作为豆粕等饲料原料进口大国，畜牧业的发展受到

严重制约[1]

。为保障我国畜牧业可持续发展，农业农

村部聚焦“提质提效、开源增料”，不断加强蛋白质饲

料新产品、新技术、新工艺创新及推广应用，以低蛋

白、低豆粕、多元化、高转化率为目标，充分实现节粮

降耗。反刍动物消化系统结构复杂，饲料中的蛋白质

首先进入瘤胃，经过微生物代谢后进入后肠道消化，

因此反刍动物较单胃动物饲料中的蛋白质利用率

低[2]

，未被利用的蛋白质通过代谢排出体外[3]

，不仅造

成环境污染，而且导致蛋白质资源的浪费。因此，文

章就影响反刍动物蛋白质的消化及氨基酸平衡调控

机制作一综述，旨在为节约蛋白质资源、提高反刍动

物蛋白质利用率提供科学依据。

1 瘤胃蛋白质代谢影响因素

1.1 瘤胃蛋白质降解通路

营养物质进入瘤胃后，通过微生物黏附及吞噬作

用，分泌相关酶将蛋白质分解为氨基酸和肽类，一部

分用于合成微生物蛋白（microprotein，MCP），一部分

生成氨被瘤胃壁吸收，而未被降解的部分则进入小

肠。与单胃动物不同，瘤胃微生物能够利用非蛋白氮

（non protein nitrogen，NPN），其中瘤胃细菌占主导地

位，NPN进入瘤胃后，微生物通过分泌脲酶将 NPN 分

作者简介：牛骁麟，讲师，研究方向为反刍动物营养。

*通讯作者：张千，博士，助理研究员。

收稿日期：2023-07-06

基金项目：内蒙古自然科学基金项目[2021LHBS03008]；中

央级公益性科研院所基本科研业务费专项[1610332022002]

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反 刍 动 物 2023年第44卷第19期 总第688期

解为 CO2和氨等用于合成 MCP[4]

。反刍动物瘤胃中

有 30%~50% 细菌具有降解蛋白质的酶活性，其中

溶纤维丁酸弧菌（Butyrivibrio fibrisolvens）是反刍动

物主要的蛋白质分解菌，当日粮存在大量抗性蛋白

时，该菌大量繁殖，其降解蛋白酶的活性更高；而栖

瘤胃普雷沃氏菌（Prevotella ruminicola）则是瘤胃数

量最多的蛋白质分解菌，其总数可能占瘤胃细菌总

数的 60%，主要在蛋白质的降解及肽的吸收和发酵

过程中起作用[5]

。反刍动物瘤胃蛋白质降解通路如

图 1 所示。

图1 日粮蛋白质在瘤胃中的降解过程

1.2 蛋白质来源差异的影响

日粮中瘤胃降解蛋白（rumen degradable protein，

RDP）达到 60% 可以满足反刍动物合成 MCP 的需

要[6]

，然而不同来源蛋白质在瘤胃中降解速率不同，因

此进入小肠蛋白质总量、速率具有差异性[7]

。王洪荣

等[8]

研究发现，饲料蛋白质来源不同，能够显著影响山

羊 MCP 的产量，豆粕组山羊瘤胃 MCP 产量显著高于

羽毛粉组（7.71 mg/mL vs 5.53 mg/mL）。姜旭明等[9]

通过体外研究发现，经 24 h 培养模拟瘤胃体外发酵

后，玉米-豆粕型日粮粗蛋白（CP）降解率最高，达到

96%；其次为玉米-豆粕-棉粕型日粮；而玉米-棉粕菜粕型日粮蛋白质降解率最低，为 91%。Da Silva

等[10]

通过原位降解试验发现，柱花草中 CP 降解率显

著低于玉米青贮（498 g/kg DM vs 529 g/kg DM）。范

定坤[11]

研究发现，发酵菜籽粕与发酵豆粕瘤胃 CP 降

解率高于豆粕及菜籽粕。张民等[12]

通过对我国北方

地区奶牛常用饲料 CP 组分及其降解规律的研究发

现，黄玉米青贮瘤胃降解率显著高于羊草以及干玉米

秸秆，大豆粕在瘤胃的降解率高于棉籽粕以及膨化大

豆粉。综上所述，日粮 CP 来源不同在瘤胃中的降解

率不同，饲料 CP 降解率主要取决于其在瘤胃中的发

酵程度及滞留时间。此外，饲料的CP组成、非蛋白氮

及真蛋白的含量、细胞壁及抗营养因子的存在均会影

响蛋白质在瘤胃中的降解率[13]

。有研究表明，豆粕及

葵花粕 CP 降解率可以达到 55.0%~60.0%，高于棉粕

（50.0%）、菜籽粕（32.9%）及玉米蛋白粉（46.8%）等；

糠麸类饲料中 CP 降解率表现为麸皮（71.5%）>玉米

（54.2%）> 小 米 糠（27.3%）> 玉 米 皮（25.6%）> 稻 壳

（18.4%）；粗饲料中苜蓿草CP降解率较高（55.0%），玉

米秸秆（16.6%）、羊草（19.4%）等降解率较低[14]

。

1.3 瘤胃内环境的影响

瘤胃内环境的稳定对于维持反刍动物健康、营养

物质利用至关重要，瘤胃pH及温度是反映反刍动物瘤

胃功能是否正常的重要指标[15]

。当日粮结构发生变化

时，会显著影响瘤胃内pH，改变瘤胃内环境、瘤胃微生

物菌群，进一步影响营养物质在瘤胃内的降解率[16]

。

研究发现，瘤胃最适pH为6.6~6.8，当pH低于5.5或更

低时，会对瘤胃内氮素利用微生物造成影响[17]

。Kljak

等[18]

以高粱青贮作为粗饲料来源，设置不同粗精比日粮

（85∶15 vs 75∶25 vs 65∶35 vs 55∶45），发现，随着

精 料 比 例 的 增 加 ，日 粮 CP 降 解 率 提 高 5%~7%

（58.05% vs 63.80%）。袁鹏等[19]

发现，日粮精粗比为

68

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30∶70、50∶50组 CP表观消化率显著高于 10∶90组

（53.82% vs 59.88% vs 31.58%）。在一定程度上可以

提高日粮精料比例，能有效增加瘤胃优势菌普雷沃氏

菌相对丰度，促进饲草料在瘤胃中的消化，有利于机体

对营养物质的吸收[20]

。也有部分研究发现，pH过低会

导致 CP 降解率下降[21-22]

，推测其原因，可能是较低的

pH引起反刍动物发生瘤胃酸中毒，损伤瘤胃功能并且

改变了瘤胃内微生物区系，导致CP降解率下降。

1.4 消化酶互作调控

瘤胃中 CP 主要通过蛋白质水解酶进行降解[23]

，

而瘤胃中其他一些酶类，如淀粉酶及纤维素酶等，会

产生相互作用进一步影响蛋白质水解酶的作用[16]

。

研究表明，瘤胃细菌蛋白质水解酶最佳 pH 范围为

5.5~7.0[24]

。Tománková 等[25]

通过原位降解试验发现，

在相同日粮组成中添加淀粉酶可显著影响 CP 降解

率，添加淀粉酶组 CP 降解率提高了约 8%，说明淀粉

酶可能与蛋白质水解酶之间存在协同作用，进一步提

高了 CP 降解率，但具体机制还需进一步研究。陈雅

坤等[26]

通过体外发酵试验发现，相同日粮营养水平

下，添加不同水平复合酶制剂（纤维素酶、木聚糖酶、

β-葡聚糖酶、甘露寡糖酶、果胶酶和中性蛋白酶），其

中 0.15% 复合酶制剂添加组可以提高 5% 左右 CP 降

解率，分析其原因可能是复合酶制剂能够降解非淀粉

多糖，解除屏蔽作用，从而提高了瘤胃微生物对蛋白

质等大分子物质的利用率，但具体机制仍需进一步研

究。有研究表明，日粮中添加纤维素酶能够使 CP 的

降解率提高2%~5%[27-29]

，表明纤维素酶与蛋白水解酶

之间可产生互作调控，进一步提高瘤胃CP的降解率。

分析其原因，一方面可能是其他消化酶与蛋白质水解

酶之间具有协同作用，提高了饲料CP的降解率；另一

方面，补充酶制剂可以提高饲料在瘤胃中的酵解强

度，迅速降解植物细胞壁，使营养物质快速释放，从而

提高了CP的利用率[30]

。

2 小肠氨基酸营养调控

2.1 小肠氨基酸来源

反刍动物小肠氨基酸来源包括 MCP提供的氨基

酸，过瘤胃蛋白提供的氨基酸以及少量内源性氨基

酸[31]

。反刍动物小肠氨基酸代谢主要受三个方面影

响，首先是 MCP的数量及氨基酸组成；其次是过瘤胃

蛋白（rumen undegradable protein，RUP）的数量及氨基

酸组成；最后是小肠氨基酸吸收能力。由于瘤胃微生

物的代谢作用，导致 MCP 及 RUP 氨基酸的数量及组

成在小肠中存在较大的差异，瘤胃 MCP 的产量及过

瘤胃氨基酸组成模式发生变化，导致供应小肠的氨基

酸模式发生改变，因此，到达十二指肠氮源的数量及

种类是影响小肠氨基酸营养的重要因素[32]

。

2.2 日粮影响小肠氨基酸组成

日粮提供小肠氨基酸组成模式主要取决于日粮

中CP降解率及RUP的组合效果。日粮CP来源不同，

在瘤胃中降解程度以及氨基酸组成模式也不相同，导

致到达小肠的氨基酸组成模式与数量存在差异[33]

。

么学博等[34]

通过尼龙袋法研究发现，不同饲料瘤胃总

氨基酸的降解率存在差异，主要表现在酒糟蛋白总氨

基酸瘤胃有效降解率最低（6.18%），小麦麸总氨基酸

降解率最高（80.37%），豆粕、棉粕（51.22%、51.31%）

居中。Storm等[35]

通过相同方法测定了鱼粉、大豆粕、

花生粕、向日葵粕在瘤胃中降解9 h后氨基酸组成，发

现鱼粉降解前与降解后氨基酸组成差异较大，而其余

几种氨基酸组成与降解前相似，主要是由于鱼粉中蛋

白质多为水溶性，因此降解速率很快。研究发现，精

料氨基酸降解前后差异较小，因此，精料氨基酸在瘤

胃降解后的氨基酸成分可参照降解前的组成，而粗饲

料氨基酸降解前后差异较大，且降解程度根据粗饲料

的种类而异，饼粕类饲料 CP 瘤胃降解率一般为 60%

左右，进行保护处理后则可使到达小肠蛋白质的量达

到 60% 以上；谷物类饲料 CP 瘤胃降解率一般为 80%

左右；优质鱼粉瘤胃降解率较低，一般低于30%[32]

。

2.3 瘤胃微生物氨基酸的作用

反刍动物 MCP 是进入小肠氨基酸的主要来源，

占进入小肠总氨基酸氮的 60%~85%[32]

。近期的研究

发现，进入十二指肠的 MCP 主要是细菌及原虫的混

合物，其中细菌占主要部分[36]

，MCP 的氨基酸组成并

不是恒定的[37]

。 Erasmus等[38]

研究发现，在CP水平相

同的条件下，饲喂血粉组瘤胃细菌组氨酸含量比饲喂

向日葵粕组降低了 18.2%，而亮氨酸与缬氨酸含量则

提高了12.5%及10.1%。王洪荣等[8]

研究发现，饲喂不

同 CP来源日粮（羽毛粉 vs玉米蛋白 vs豆粕 vs鱼粉），

MCP中氨基酸氮的含量及氨基酸组成存在差异，主要

表现在鱼粉组微生物氨基酸氮的比例最高、豆粕组最

低，不同处理之间原虫蛋白缬氨酸含量高于细菌、细

菌蛋白赖氨酸含量高于原虫。因此，瘤胃微生物的结

构、组成、多样性和相对丰度的不同导致进入小肠氨

基酸的类型、组成和含量产生巨大差异，从而影响整

个小肠氨基酸营养代谢，瘤胃微生物对小肠的氨基酸

代谢调控具有重要作用。

2.4 过瘤胃氨基酸

CP 经瘤胃降解后，进入小肠的氨基酸组成及比

例发生变化，因此通过对所需氨基酸进行一定的处理，

69

反 刍 动 物 2023年第44卷第19期 总第688期

减少在瘤胃中的降解，使更多的氨基酸进入小肠为动

物提供营养，提高氨基酸的利用效率。目前，反刍动物

第一和第二限制性氨基酸主要为蛋氨酸或赖氨酸。Li

等[39]

通过在羔羊日粮中添加不同梯度的过瘤胃蛋氨酸

（rumen-protected methionine，RPM）研究发现，添加量

为4.5 g/d RPM组（相比于对照组）干物质表观消化率

（77.48% vs 59.95%）、体 内 氮 的 存 留 率（39.36% vs

30.56%）最高。多数研究表明，添加过瘤胃氨基酸能够

显著改善反刍动物生产性能（表1）。给奶牛添加过瘤

胃赖氨酸（rumen-protected lysine，RPL）、RPM、过瘤胃

组氨酸（rumen-protected histidine，RPH），可以显著提

高奶牛泌乳量约 2%、增加体重（body weight，BW）约

3%。给育肥羊添加 RPM，可显著提高干物质采食量

（dry matter intake，DMI）约 5%。 给 犊 牛 添 加 RPL、

RPM，体重可以显著提高（约 2%）、平均日增重（aver‐

age daily gain，ADG）提高约4%。综上所述，通过添加

过瘤胃氨基酸能够增加到达小肠氨基酸的含量，保证

反刍动物小肠氨基酸需要，进一步提高家畜生产性能，

不仅可以提高CP利用效率，而且对于小肠氨基酸营养

调控的研究具有重要意义。

表1 不同过瘤胃氨基酸对反刍动物生产性能的影响

动物品种

泌乳奶牛

泌乳奶牛

育肥羊

泌乳奶牛

泌乳奶牛

犊牛

泌乳奶牛

添加氨基酸

过瘤胃赖氨酸；

过瘤胃组氨酸

过瘤胃蛋氨酸；

过瘤胃赖氨酸

过瘤胃蛋氨酸

过瘤胃蛋氨酸；

过瘤胃苏氨酸；

过瘤胃异亮氨酸；

过瘤胃亮氨酸

过瘤胃蛋氨酸

过瘤胃蛋氨酸；

过瘤胃赖氨酸

过瘤胃蛋氨酸；

过瘤胃赖氨酸

影响

生产性能

乳产量、乳糖↑；

物质采食量、体重、

能量校正乳←→

体重↑；

干物质采食量、

乳产量←→

干物质采食量↑

乳产量、代谢蛋白、

乳糖↑

干物质采食量、

乳产量、脂肪校正

乳←→；乳脂率↑

体重、平均日增重↑

乳产量、乳脂率、

乳蛋白率↑

养分消化

粗蛋白↑；

干物质、有机物、

中性洗涤纤维←→

酸性洗涤纤维↑；

干物质、中性洗涤纤维、

有机物、粗蛋白←→

干物质↑；中性洗涤纤维、

酸性洗涤纤维←→

干物质、粗蛋白、有机物、

中性洗涤纤维、

酸性洗涤纤维←→

干物质、有机物、

中性洗涤纤维、

酸性洗涤纤维←→

干物质、有机物←→；

氮↑

未测定

瘤胃发酵

未测定

氨、异丁酸↓；

pH、丙酸、乙酸、

丁酸←→

未测定

未测定

未测定

未测定

未测定

参考文献

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丁大伟等[45]

注：↑表示为显著升高；↓表示为显著降低；←→表示无显著差异。

3 小结

反刍动物 CP 降解过程受到蛋白质来源、日粮类

型、瘤胃微生物、消化酶互作等多种因素的影响，其中

改变瘤胃微生物区系是影响和调控瘤胃CP降解的主

要途径。

氨基酸营养代谢主要与微生物氨基酸组成模式、

过瘤胃蛋白质氨基酸组成模式有关，运用过瘤胃氨

基酸技术调控小肠氨基酸营养，是一种可以改善家畜

生产性能的技术手段。

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试 验 研 究 2023年第44卷第19期 总第688期

挤压膨化对大豆浓缩蛋白物理特性和蛋白组分的影响

■ 林华杏 覃笛根 陈 强 孟晓雪 郑煜东 谭北平 迟淑艳*

（广东海洋大学，水产动物营养与饲料实验室，广东湛江 524025）

摘 要：试验旨在研究挤压膨化工艺对大豆浓缩蛋白物理特性和蛋白组分的影响。利用大豆浓

缩蛋白、小麦淀粉和磷脂制成配合饲料，进行一次膨化，随后取一部分饲料进行二次膨化。结果表

明：在二次膨化中，饲料的醇溶蛋白、清蛋白和谷蛋白含量均显著降低（P<0.05）；二次膨化的饲料球

蛋白含量与一次膨化的饲料球蛋白含量无显著差异（P>0.05）；二次膨化的饲料膨化率显著低于一次

膨化（P<0.05），二次膨化的饲料溶解性显著低于一次膨化（P<0.05）；一次膨化和二次膨化间饲料的容

重、软化时间和吸水性均无显著差异（P>0.05）。说明在本试验条件下，一次膨化比二次膨化效果好，

一次膨化能较好地发挥饲料中的蛋白组分含量和特性，具有较高的膨化率，提高在水体中的稳定性。

关键词：挤压膨化；大豆浓缩蛋白；蛋白组成；物理特性；膨化率

doi:10.13302/j.cnki.fi.2023.19.012

中图分类号：S816.34 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2023）19-0072-06

Effect of Extrusion Expansion on The Physical Properties and Protein Fraction of Soybean

Protein Concentrate

LIN Huaxing QIN Digen CHEN Qiang MEN Xiaoxue ZHENG Yudong TAN Beiping CHI Shuyan*

(Laboratory of Aquatic Animal Nutrition and Feed, Guangdong Ocean University,

Guangdong Zhanjiang 524025, China)

Abstract：The aim of this experiment is to

investigate the effect of extrusion expansion

on the physical properties and protein frac‐

tion of soybean protein concentrate. A com‐

pound feed made from soybean protein con‐

centrate, wheat starch and phospholipids

with primary puffing, followed by secondary

puffing of a portion of the feed. The results

showed that the alcohol soluble protein, albu‐

作者简介：林华杏，博士，研究方向为水产动物营养与饲料。

*通讯作者：迟淑艳，博士生导师。

收稿日期：2023-07-07

基金项目：国家重点研发计划项目[2019YFD0900200]；湛

江市科技计划项目[2022A01043、2022A01212]；基于全产业链

的水产养殖“三型”人才培养模式创新与实践项目[教高厅函

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（编辑：沈桂宇，guiyush@126.com）

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72

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

min and gluten content of the feed were significantly reduced in the secondary expansion (P<0.05). How‐

ever, the globular protein content of the feed from the secondary expansion was not significantly different

from that of the primary expansion (P>0.05). The expansion rate of the second expansion was signifi‐

cantly lower than the expansion rate of the primary expansion (P<0.05). The solubility of the second ex‐

pansion was significantly lower than the solubility of the primary expansion (P<0.05). There were no sig‐

nificant differences in feed capacity, softening time or water absorption (P>0.05). Under the present ex‐

perimental conditions, primary puffing is more effective than secondary puffing. A single ouffing gives

better use of the protein fraction content and properties of the feed, with a high swelling rate and im‐

proved stability in the water column.

Key words：extrusion puffing; soybean protein concentrate; protein composition; physical properties; ex‐

pansion rate

随着我国水产养殖行业的快速发展和高度集约

化，饲料工业对蛋白质饲料的需求日益增加。鱼粉在

原料的资源量和价格方面已经对产业的健康发展产

生了不利影响[1]

，而非鱼粉蛋白源在营养品质和饲料

加工工艺的角度上又带来了新的挑战。大豆蛋白源

因具有蛋白质含量高、营养组成平衡、价格合理和供

应稳定等特点，已广泛应用于水产饲料行业[2]

。2020年

中国大豆产量为 1 960万吨，仅次于美国、巴西、阿根

廷，居世界第四位[3]

。

大豆浓缩蛋白是以脱脂豆粕为原料，去除大豆糖

蜜等非蛋白成分后，蛋白质含量达到 65% 以上[4]

，高

于国产鱼粉和部分进口鱼粉。大豆浓缩蛋白品质主

要包括营养品质和加工品质，与大豆中蛋白质含量以

及各组分的含量和比例密切相关。大豆浓缩蛋白中

的蛋白质组分依据溶解性的不同分为 4类：溶于水的

清蛋白、溶于稀盐的球蛋白、溶于稀碱的谷蛋白和溶

于乙醇的醇溶蛋白[5]

。清蛋白和球蛋白具有生理活

性，可调控机体发育的多种代谢活动，主要影响原料

的营养品质[6]

。醇溶蛋白和谷蛋白称为贮藏蛋白或面

筋蛋白，主要影响原料的加工品质。醇溶蛋白富有黏

性、延展性和膨胀性；醇溶蛋白和谷蛋白的含量与组

成决定蛋白质加工质量，在面团流变学特性等加工品

质中发挥重要作用[7-8]

。

挤压膨化技术使原料发生一系列的化学反应，如

淀粉熟化、蛋白质受热分解变性等[9]

，现已广泛应用于

食品、饲料等加工领域，可改善饲料适口性和提高养

分消化率，显著促进动物的生长性能[10-12]

。在水产饲

料中，蛋白质的黏性、弹性及吸水性等特征与水产膨

化饲料的稳定性有着十分密切的联系[13]

。研究表明，

挤压膨化处理引起大豆蛋白结构变化，影响饲料溶解

性和吸水性[14]

。饲料生产过程中可能会对饲料进行

多次膨化，然而，一次膨化与二次膨化对饲料质量的

影响是有差异的[15]

。本研究以大豆浓缩蛋白为唯一

蛋白源，分析挤压膨化工艺对其蛋白质组分和膨化颗

粒品质的影响，为蛋白质原料在挤压膨化加工过程的

变化提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 饲料

大豆浓缩蛋白（含粗蛋白 66.83%）中清蛋白、球

蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白含量见图 1。本试验所用饲

料配方（表 1）中含大豆浓缩蛋白（湛江市海宝饲料有

限公司）70%，小麦淀粉（南海穗扬食品原料有限公

司）28%，磷脂（湛江市粤海饲料有限公司）2%。按配

方称量，过 60 目筛，置于混合机中（江苏驰通机械制

造有限公司，型号为 VH-6）混匀，加入已称量好的磷

脂，装入混合机中二次混合（天津联恒工业有限公司，

型 号 为 B20-G），并 缓 慢 加 水（饲 料 质 量 的 25%~

30%）。将混合均匀的物料装入膨化机（北京现代洋

工机械科技发展有限公司，型号为 TSE65S），模孔直

径为4 mm，制成颗粒状，完成一次膨化。将制好的颗

粒分出50%，再次倒入膨化机，进行第二次膨化制粒。

两次制得的颗粒饲料在室温风干，用密封袋密封，

于-20 ℃储存。

膨化机运行参数：主机 30 Hz，主机温度 39.8 ℃，

切刀转速1 080 r/min，油泵温度39.8 ℃。

1.2 试剂

总蛋白含量测定试剂盒（南京建成生物工程研究

所有限公司）；配制 5% 氯化钠溶液（氯化钠分析纯购

73

试 验 研 究 2023年第44卷第19期 总第688期

自国药集团化学试剂有限公司），70% 乙醇（分析纯，

国药集团化学试剂有限公司）溶液，0.2% 氢氧化钠

（分析纯，光华科技股份有限公司）溶液。含量(μg/mL)

谷蛋白 清蛋白 球蛋白 醇溶蛋白

3 500

3 000

2 500

2 000

1 500

1 000

500

0

图1 大豆浓缩蛋白各蛋白类型的含量

表1 饲料组成

原料组成

大豆浓缩蛋白

小麦淀粉

磷脂

合计

含量（%）

70.00

28.00

2.00

100.00

1.3 测试方法

1.3.1 各蛋白类型含量检测

将制成配合饲料的饲料颗粒，随机取一定量，通

过破碎机（温岭市林大机械有限公司，DFY-500C）进

行低速破碎，收集粉末。分别对大豆浓缩蛋白原料和

配合饲料进行蛋白类型含量检测。

1.3.1.1 清蛋白含量

称取 0.1 g饲料粉末于 1.5 mL 离心管中，加 1 mL

纯化水，于摇床上振荡提取 2 h，然后在 10 000 r/min

条件下离心 10 min，将上清液倾入 10 mL 刻度试管

中，重复提取3次，最后合并提取液。

1.3.1.2 球蛋白含量

在提取过清蛋白的原料粉沉淀中加 1 mL 5% 氯

化钠溶液以提取球蛋白，其提取及测定过程与上述清

蛋白含量测定方法相同。

1.3.1.3 醇溶蛋白含量

在提取过球蛋白的原料粉沉淀中加1 mL 70%乙

醇溶液，其提取及测定过程与上述清蛋白含量测定方

法相同。

1.3.1.4 谷蛋白含量

在提取过醇溶蛋白的米粉沉淀中加1 mL 0.2%氢氧

化钠溶液，于摇床上振荡提取2 h，然后在12 000 r/min

条件下离心 10 min，将上清液倾入 50 mL 容量瓶中，

重复提取3次，合并提取液。

各提取液的蛋白质含量测定均严格按照试剂盒

（南京建成生物工程研究所有限公司）说明书进行操

作。上述各组分蛋白质含量的测定，每样品均重

复3次。

1.3.2 膨化颗粒料容重

在 1 L量筒中倒满颗粒饲料，将其超出量筒上边

缘的颗粒用直尺削平，体积记作 V。在装入饲料颗粒

时，避免在量筒内出现较大空隙，然后称量量筒内所

装饲料质量（m），计算容重。

容重（g/m3

）=量筒内饲料的质量/量筒内饲料的

体积

1.3.3 膨化颗粒料软化时间

在烧杯中添加水，数 30粒饲料颗粒投入水中，计

时。试验期间不间断地用镊子随机取出颗粒进行观

察，直至取出的颗粒横截面全部被水浸润，可以用手

指捏碎且无“硬芯”，以 80% 的饲料软化透心为计时

终点。

1.3.4 颗粒径向膨化率

每份样品随机取 20粒，用游标卡尺测量其直径，

取其平均值作为样品直径，膨化样品的横切面直径与

模孔直径之比，计算径向膨化率。

样品的径向膨化率=样品的横切面直径（mm）/模

孔直径（mm）

1.3.5 膨化颗粒料吸水性

称取饲料粉末0.50 g，放入离心管中，称重W1，加

入 5 mL 纯化水，混匀，静置 40 min 后，4 500 r/min 离

心15 min，去除上清液，称量W2，计算吸水性。

吸水性（g/g）=（W2-W1

）/0.50

式中：W1——样品和离心管的质量（g）；

W2——去除水分后的样品和离心管总质量（g）。

1.3.6 膨化颗粒料溶解度的测定

称取饲料粉末2.00 g（m1

），加入20 mL 50 ℃纯化

水，于50 ℃水浴搅拌30 min，3 000 r/min离心10 min。

吸取 2 mL 上清液于已恒重的称量瓶中，(105±2) ℃干

燥至恒重，称得溶解物质量（m2

），计算溶解度。

溶解度（%）=（[ 10×m2

）/m1]×100

1.4 数据处理

试验数据采用SPSS 18.0进行方差分析。数据以

“平均值±标准差”表示。以P<0.05表示差异显著。

74

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

4 000 3 000 2 000 1 000 0

醇溶蛋白

球蛋白

清蛋白

谷蛋白

1 000 2 000 3 000 4 000

一次膨化

二次膨化

各类型蛋白含量（μg/mL）

注：同一指标内不含有相同小写字母表示差异显著（P<0.05），含有相同字母或无字母表示差异不显著（P>0.05）。

图2 大豆浓缩蛋白饲料一次膨化和二次膨化各类型蛋白含量

337.09a

149.11

560.07a 480.63b

411.46

88.16b

3 083.57a 2 804.97b

2 结果与分析

2.1 膨化次数对饲料蛋白组成的影响

如图 2所示，二次膨化对饲料的蛋白组成影响较

显著。其中，二次膨化中饲料的醇溶蛋白、清蛋白和

谷蛋白含量均显著低于一次膨化（P<0.05）。醇溶蛋

白含量下降了73.85%，清蛋白含量下降了14.18%，谷

蛋白含量下降了 9.03%。二次膨化的饲料球蛋白含

量 与 一 次 膨 化 的 饲 料 球 蛋 白 含 量 无 显 著 差 异

（P>0.05）。

2.2 膨化次数对饲料相关物理特性的影响

由表 2 可知，膨化次数对饲料的径向膨化率和

溶解度均有显著影响（P<0.05）。二次膨化的饲料

径向膨化率显著低于一次膨化（P<0.05）。然而，二

次膨化的饲料溶解度显著高于一次膨化的饲料溶

解度（P<0.05）。饲料的容重、软化时间和吸水性均

无显著差异（P>0.05）。二次膨化的饲料容重和吸

水性高于一次膨化。二次膨化的饲料软化时间低

于一次膨化。

表2 饲料一次膨化和二次膨化相关指标

项目

容重（g/m3

）

软化时间（s）

径向膨化率

吸水性（g/g）

溶解度（%）

一次膨化

583.93

3 357

1.17±0.03b

1.55±0.00

6.45±1.30a

二次膨化

624.10

3 217

1.07±0.04a

1.68±0.20

78.74±8.89b

注：同行数据肩标不含有相同小写字母表示差异显著（P<0.05），含

有相同字母或无字母表示差异不显著（P>0.05）。

2.3 一次膨化饲料物理特性与蛋白质类型的相关性

由表 3 可知，在一次膨化饲料中，吸水性与醇溶

蛋白呈极显著负相关（P<0.01）。径向膨化率与清蛋

白、球蛋白和醇溶蛋白呈正相关，与谷蛋白呈负相关。

其中，径向膨化率与蛋白质类型的相关性大小为：球

蛋白>醇溶蛋白>清蛋白>谷蛋白。溶解度与谷蛋白呈

正相关，与其他蛋白呈负相关。

表3 一次膨化饲料物理特性与蛋白质类型的相关性

项目

清蛋白

球蛋白

醇溶蛋白

谷蛋白

径向膨化率

0.03

0.82

0.57

-0.49

吸水性（g）

0.80

0

-1.00**

-0.43

溶解度（%）

-0.12

-0.87

-0.50

0.56

注：“**”表示该物理特性与蛋白质类型呈极显著相关（P<0.01）。

3 讨论

蛋白质是生命活动的基础性物质，几乎参与了所

有的生命活动，作为机体的重要组成部分，蛋白质在

营养结构、饮食结构中占据重要地位[16]

。高温一般会

引起蛋白质组分的明显变化。挤压膨化技术是一种

现代的饲料加工方法，经过高温、高压、高剪切力等综

合处理后的饲料原料[17]

。大豆蛋白在高温、高压和高

剪切的作用下，维持蛋白质结构的化学键发生一系列

变化[14]

。研究表明，高温高湿条件容易改变清蛋白和

球蛋白的结构稳定性，从而使清蛋白和球蛋白的物理

性质发生改变，使清蛋白和球蛋白含量的下降[18]

。本

研究也得到相似的结论，高温和高压的挤压膨化条件

下，清蛋白含量显著下降。研究表明，挤压过程中的

热效应和剪切效应使蛋白质发生变性，分子内部疏水

基团暴露[19]

。球蛋白因其内部的二硫键和疏水作用

75

试 验 研 究 2023年第44卷第19期 总第688期

维持十分紧实的折叠结构，且所含有的碱性亚基表面

具有大量的疏水基团，易发生自聚集[20]

。此外，马梦

瑶等[21]

研究发现，延长加热时间，谷蛋白和醇溶蛋白

结构出现严重断裂，不能形成连续的网状结构。在本

试验中，醇溶蛋白和谷蛋白含量也显著下降，可能是

较高的湿热处理造成蛋白质表面张力变大，形成凹陷

甚至破裂的不规则表面，这说明热处理会破坏蛋白质

完整的网状结构，并且随着湿热处理时间的增长，蛋

白质的结构会被进一步破坏，影响饲料的品质[22]

。因

此，在本试验条件下，一次膨化比二次膨化更能保存

大豆浓缩蛋白中蛋白质组成含量。

溶解度主要反映淀粉颗粒的降解程度，溶解度间

接表示了样品中可溶解性营养素含量的多少以及样

品在水中的溶解性能；吸水性能够表明淀粉的吸水能

力，这两个指标可用于衡量粉体的冲调特性和稳定

性[23-24]

。挤压膨化对糙米粉溶解度与吸水性的影响

表明挤压膨化能显著提高挤出物的水溶性与复水

性[25-27]

。本试验中，二次膨化后也得到类似的结果。

这一变化结果可能有两方面的原因：一方面，湿物料

在高温、高压、高剪切力的作用下，淀粉充分糊化，大

分子物质（如淀粉、蛋白质、粗纤维等）断裂成小分子

物质，可溶性物质进一步增加；另一方面，多次挤压膨

化会加大破坏淀粉的晶体结构，从而使挤出物具有较

高的吸水性[28]

；并且，原本含水量较低的饲料经过二

次膨化，水分随高温蒸发，制成的饲料更易吸水。因

此，一次膨化比二次膨化更稳定。此外，研究表明谷

物类品质性状与谷蛋白/醇溶蛋白比值呈显著相

关[29]

。随谷蛋白含量增加，稳定时间都有明显增加；

醇溶蛋白高于谷蛋白含量，其稳定时间短。赵乃新

等[30]

研究表明，小麦品质性状与麦谷蛋白/醇溶蛋白

比值显著相关，随麦谷蛋白含量的增加，稳定时间有

明显延长。梁荣奇等[31]

指出，总蛋白含量相当时，随

着醇溶蛋白含量降低，谷蛋白含量增加，小麦稳定时

间延长。在本试验中，进一步分析一次膨化的吸水性

和溶解度与大豆浓缩蛋白类型的相关性，发现吸水性

与醇溶蛋白含量呈极显著负相关；而溶解度与谷蛋白

呈正相关。因此，在一次膨化中，原料谷蛋白/醇溶蛋

白比值对膨化料的稳定性具有重要作用。

膨化率直接影响膨化产品的质地和口感，是衡量

挤压膨化产品质量的一个重要指标[32]

，径向膨化率是

衡量膨化度的重要指标[33]

。水是谷物的主要软化剂，

可使物料在挤出过程中发生玻璃化转变，因而使物料

易于变形和膨胀[34]

。在本试验中，第二次的挤压膨化

过程中，没有再添加水，第一次的径向膨化率显著高

于第二次。此外，研究表明，植物性蛋白具有较高的

吸水性（亲水性），会使熔融物料具有更高的表观黏

度，增强了水与微颗粒之间的结合强度，从而降低了

模头处熔体过热时的膨胀效果[35]

。因此，二次膨化过

程中，由于自身含水量少和吸水的特性，导致配合饲

料膨化率显著下降。此外，大量研究表明，膨化率与

饲料淀粉含量有关，淀粉含量的增加，挤压产品的体

积膨化率增大[36-37]

。目前，膨化率与原料蛋白质类型

之间关系的研究极少。本试验进行径向膨化率与大

豆浓缩蛋白类型相关性分析，发现与其他蛋白相比，

膨化率与球蛋白相关性高，两者之间的关系仍需进一

步研究。

容重表示膨化饲料在一定容积内的质量，是饲料

膨化质量的综合标志。研究发现，在水分含量从24%

上升至 32% 过程中，容重呈持续上升趋势[38]

。这与

Singh 等[39]

获得的挤压膨化豌豆蛋白的研究结果一

致。然而在本研究中，二次膨化的容重比一次膨化

大。原因可能是在第一次膨化过程中，饲料含水量

高，膨化效果好，膨化率高，饲料颗粒中气孔数量多，

则颗粒容重越低[40]

。

饲料软化时间是表示饲料在水体中维持颗粒一

定形态的时间，间接反映饲料在水体中的稳定性。王

昊等[38]

研究挤压膨化工艺参数对全植物蛋白配方的

水产饲料颗粒质量的影响时发现，含水量充足时饲料

的膨化率显著升高，耐水性随之显著升高，软化时间

也相应地延长。本研究也得到类似的结论。在第一

次膨化过程中，充足的含水量能够促进原料微颗粒之

间的均匀混合与相互交联，使成型后颗粒经过长时间

浸泡后更具有黏弹性，而不易溃散。因此，在本试验

条件下，膨化一次能够更好地延长膨化饲料的软化

时间。

4 结论

在本试验条件下，以大豆浓缩蛋白作为配合饲料

的主要蛋白原料，一次膨化比二次膨化效果好。一次

膨化能较好地保存饲料中的蛋白组成含量，具有较高

的膨化率，提高在水体中的稳定性。

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（编辑：张 雷，747334055@qq.com）

77

试 验 研 究 2023年第44卷第19期 总第688期

体外产气法评定玉米青贮、苜蓿、燕麦、

花生秧的组合效应

■ 冯肖然 张春桃 屠 焰*

（中国农业科学院饲料研究所，奶牛营养学北京市重点实验室，北京 100081）

摘 要：试验旨在通过体外产气法探究相同精粗比下（C ：R）全株玉米青贮、苜蓿、燕麦草及花生

秧配比间的组合效应，以期筛选出奶牛日粮中粗饲料的最优组合比例。本试验按 C∶R=60∶40 配

制 8 种不同组合的饲粮，各组合精料均为玉米∶豆粕∶麸皮∶预混料=60∶15∶15∶10，粗饲料原

料组合分别为组合1（苜蓿∶全株玉米青贮=2∶2）、组合2（苜蓿∶全株玉米青贮=1∶3）、组合3（单一全

株玉米青贮）、组合 4（苜蓿∶全株玉米青贮∶燕麦草=1∶2∶1）、组合 5（苜蓿 ：全株玉米青贮∶花生

秧=1∶2∶1）、组合 6（全株玉米青贮∶燕麦草=2∶2）、组合 7（全株玉米青贮∶花生秧=2∶2）、组合 8

（全株玉米青贮∶燕麦草∶花生秧=2∶1∶1）。试验应用 Menke体外产气法分别在 2、4、8、12、16、24、

32、40、48、56、64 h和72 h测定其产气量、产气速度，并于24 h测定发酵液pH、氨态氮（NH3-N）浓度和

微生物蛋白（MCP）产量。结果表明，组合8在0~72 h 时的产气量在数值上为各组最高，累计产气量

显著高于组合 1 和组合 3（P<0.05），但产气速度各组间差异不显著（P>0.05）。各组间 24 h发酵液存

在显著差异（P<0.05），但均处于瘤胃发酵正常范围。综上所述，在本试验条件下，C∶R=60∶40时，不

同组合比例的粗饲料饲粮体外发酵72 h，粗料组合为全株玉米青贮∶燕麦草∶花生秧=2∶1∶1时可有

效提高瘤胃发酵水平，更大程度地发挥饲料营养成分互补的优势。

关键词：体外产气法；粗饲料；苜蓿减量；产气量；组合效应

doi:10.13302/j.cnki.fi.2023.19.013

中图分类号：S816.32 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2023）19-0078-06

Evaluation of Associative Effects of Corn Silage, Alfalfa Hay, Oat Hay and Peanut Vine by

In Vitro Gas Production Method

FENG Xiaoran ZHANG Chuntao TU Yan*

（Beijing Key laboratory of Cow Nutrition, Institute of Feed Research, Chinese Academy of Agricultural Sci⁃

ences, Beijing 100081, China)

Abstract：The purpose of this experiment was to evaluate the associative effects of whole corn silage, al‐

falfa hay, oat hay and peanut vine under the same concentrate to forage ratio by in vitro gas production

method, in order to select the optimal combination ratio for dairy cattle. In this experiment, 8 different

combinations of diets were formulated according to concentrate∶roughage=60∶ 40. The concentrate of

each combination was corn∶soybean meal∶bran∶premix=60∶15∶15∶10, and the roughage material

combinations were combination 1 (alfalfa hay∶ whole corn silage=2∶ 2), combination 2(alfalfa hay∶

whole corn silage=1∶3), combination 3 (whole corn silage), combination 4 (alfalfa hay∶whole corn silage∶

oat hay=1∶ 2∶ 1), combination 5 (alfalfa hay ：

whole corn silage∶peanut vine=1∶2∶1), combi‐

nation 6 (whole corn silage∶oat hay=2∶2), com‐

bination7 (whole corn silage∶peanut vine=2∶ 2),

combination 8 (whole corn silage∶oat hay∶peanut

vine=2∶ 1∶ 1). Gas production and gas produc‐

tion rate were measured at 2, 4, 8, 12, 16, 24, 32,

40, 48, 56, 64 and 72 h by Menke in vitro gas

production method, pH, NH3-N and MCP of fer‐

作者简介：冯肖然，硕士，研究方向为反刍动物营养与饲

料科学。

*通讯作者：屠焰，研究员，博士生导师。

收稿日期：2023-07-07

基金项目：家畜产业技术体系北京市创新团队项目[BA‐

IC05]；中 国 农 业 科 学 院 科 技 创 新 工 程 项 目[CAAS-ASTIPIFR-03]

78

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

mentation liquid was measured at 24 h. The results showed as follows: the gas production of combination

8 at 0 to 72 h was the highest in numerical terms, and the cumulative gas production was significantly

higher than that of combination 1 and combination 3 (P<0.05), but there was no significant difference in

gas production rate among all groups (P>0.05). There were significant differences in pH values of 24 h

fermentation solution (P<0.05), but all of them were in the normal range of rumen fermentation. In con‐

clusion, under the conditions of this experiment, when C ：R=60 ：40, the roughage diets with different

combination proportions were fermented for 72 h in vitro, and the combination effect of the roughage com‐

bination with whole corn silage∶oat hay∶peanut vine ratio=2 ：1 ：1 was the best. This combination can

effectively improve the rumen fermentation level and give full play to the advantages of dietary nutrient

complement to a greater extent.

Key words：in vitro gas production method; roughage; alfalfa reduction; gas production; combination effect

随着国内养殖业的迅猛发展，饲料资源短缺问题

逐渐凸显，优质粗饲料的合理利用显得极为重要，科

学配制饲粮对提高饲料转化率具有良好的促进作用。

饲料中的组合效应是指不同饲料不同成分之间的相

互作用，合理的粗饲料组合将表现出正组合效应，有

利于提高饲料的利用率[1]

，是降低生产成本，促进畜牧

业发展的重要手段。

有着“牧草之王”美称的苜蓿作为常用的粗饲料，

以其丰富的蛋白质含量、优良的纤维素和维生素[2]

，被

广泛运用到动物饲料配方中。但苜蓿草的供应仍然

与养殖业发展不相匹配，我国苜蓿利用仍部分依赖于

进口。研究人员对于不同粗饲料组合效果的工作已

开展多年，以期达到苜蓿减量的目的。研究发现，玉

米纤维饲料与羊草组合替代奶牛日粮中 17% 的苜蓿

干草可降低饲料成本，提高经济效益且对奶牛生长无

影响[3]

；Li等[4]

将辣木叶与辣木梗3∶2组合替代泌乳中

期奶牛日粮中苜蓿干草后发现，奶牛干物质采食量和

产奶量提高，同时瘤胃发酵情况有所改善。对于其他

粗饲料，全株玉米青贮全年供应充足，同时具有良好

的适口性和丰富的营养成分在反刍动物饲料中已得

到广泛应用。此外，花生秧作为粮食生产副产物，来

源广，产量高，且具有较高的蛋白质水平[5]

，在苜蓿替

代方面具有较大的潜在优势；燕麦草作为三大主要饲

草之一，营养价值较高，且具有易消化、可消化纤维丰

富、生物量大等优点，已然成为公认的优质饲草[6-7]

。

充分发挥玉米青贮、燕麦、花生秧等粗饲料之间的

正组合效应，在苜蓿干草供应不足的背景下为牛羊养殖

提供优质粗饲料组合方案显得尤为迫切。试验旨在应

用体外产气法，通过将全株玉米青贮、苜蓿干草、花生秧

和燕麦草四种粗饲料按不同比例组合后进行评定，以更

好地利用粗饲料成分之间的相互作用，降低饲料成本。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所有饲料原料均购自内蒙古富川饲料科

技有限公司。其中精料原料为玉米、大豆粕、麸皮，混

以10%预混料（购于北京精准动物营养研究中心有限

公司）；粗饲料原料为全株玉米青贮、苜蓿、燕麦草、花

生秧。原料营养水平结果见表1。

表1 饲粮原料营养水平（风干物质基础，%）

项目

干物质(DM)

粗蛋白(CP)

粗灰分(Ash)

中性洗涤纤维(NDF)

酸性洗涤纤维(ADF)

半纤维素

钙(Ca)

磷(P)

玉米

89.13

8.57

0.97

10.84

4.57

6.27

0.02

0.27

麸皮

90.09

15.90

4.08

38.80

16.65

22.15

0.11

0.92

大豆粕

89.85

45.70

5.80

11.07

7.62

3.45

0.33

0.62

全株玉米青贮

83.67

10.97

6.30

53.84

25.55

28.29

0.35

0.19

苜蓿

92.07

18.05

10.57

49.68

35.93

13.75

1.16

0.26

燕麦草

93.97

8.30

2.29

60.73

44.55

16.18

0.42

0.17

花生秧

92.34

7.52

10.24

46.37

34.05

12.32

0.94

0.10

1.2 试验设计

试验按精粗比（Concentrate∶Roughage, C∶R）为

60∶40，配制了 8 种不同组合配方的饲粮，各组合精

料均为玉米∶豆粕∶麸皮∶预混料=60∶15∶15∶10，饲粮

79

试 验 研 究 2023年第44卷第19期 总第688期

组成如表2。

1.3 体外发酵

1.3.1 瘤胃液的采集

本 试 验 于 中 国 农 业 科 学 院 南 口 中 试 基 地 开

展。3 头瘘管荷斯坦干奶牛（体重相近且健康无病）

作为体外试验瘤胃液的供体，奶牛于每天 07：00

和 16:00 饲喂 2 次全混合日粮（Total Mixed Ration，

TMR），TMR 组成及其营养水平见表 3。连续饲喂

3 d，期间奶牛自由采食和饮水。瘤胃内容物于晨

饲前 1 h 通过瘤胃瘘管采集，经 4 层纱布过滤于后

立即转入 39 ℃保温瓶带回实验室，用于后续体外

发酵。

表2 试验饲粮组成（干物质基础，%）

组合

1

2

3

4

5

6

7

8

精料中比例

玉米

60

60

60

60

60

60

60

60

麸皮

15

15

15

15

15

15

15

15

大豆粕

15

15

15

15

15

15

15

15

预混料

10

10

10

10

10

10

10

10

粗料中比例

苜蓿

20

10

-

10

10

-

-

-

全株玉米青贮

20

30

40

20

20

20

20

20

燕麦草

-

-

-

10

-

20

-

10

花生秧

-

-

-

-

10

-

20

10

注：1. 预混料为每千克饲粮提供：VA 15 000 IU、VD 2 200 IU、VE 50 IU、Fe 55 mg、Cu 12.5 mg、Mn 47 mg、Zn 24 mg、Se

0.5 mg、I 0.5 mg、Co 0.1 mg；

2.“-”表示未添加。

表3 TMR组成及营养水平（干物质基础）

项目

原料组成（%）

全株玉米青贮

玉米

棉籽粕

苜蓿干草

羊草

玉米干酒糟

压片玉米

大豆粕

甜菜粕

预混料

NaCl

合计

营养水平

产奶净能(MJ/kg)

粗蛋白(%)

粗脂肪(%)

中性洗涤纤维(%)

酸性洗涤纤维(%)

钙(%)

磷(%)

含量

24.53

15.73

3.31

14.31

10.20

3.11

8.17

12.32

4.81

2.95

0.56

100.00

7.13

17.36

4.56

31.34

18.50

0.68

0.41

注：1. 预混料为每千克饲粮提供：VA 15 000 IU、VD 2 200 IU、VE

50 IU、Fe 55 mg、Cu 12.5 mg、Mn 47 mg、Zn 24 mg、Se 0.5 mg、

I 0.5 mg、Co 0.1 mg；

2. 产奶净能为计算值[9]

，其他营养水平为实测值。

1.3.2 体外发酵过程

采用 Menke[8]

的方法配制人工唾液，将人工唾液

与瘤胃液按体积比 2∶1混合均匀制成人工瘤胃培养

液，并通入二氧化碳（CO2

）排出空气，用于体外发酵。

体外产气试验于玻璃注射器内管中进行，每支玻璃管

中加入约0.200 g饲粮样品，每个饲粮组合设置3个重

复，每重复6支，同时设置3支空白管。样品放置结束

用分液器向培养管中分装30.00 mL混合瘤胃液，排出

气泡后放置于39 ℃恒温振荡培养箱中进行培养并开

始计时。试验所采用的设备为DSHZ-300A水域恒温

振荡器，发酵时间为72 h。

利用体外发酵模拟瘤胃发酵过程，在体外发酵的

第 2、4、8、12、16、24、32、36、40、48、56、64 h 和 72 h 快

速读取玻璃注射器活塞所处刻度值，记录产气量。培

养到24 h时，迅速从每组各重复中取出3支培养管放

入冰水浴中停止发酵，用已校准的pH计测定其pH并记

录。发酵液经低温离心后（4 ℃，8 000 r/min，15 min），

取上清液冷冻保存，以备氨态氮（NH3-N）浓度和微生

物蛋白（Microbial Protein，MCP）产量的测定，剩余培

养管培养至72 h时终止。

1.4 指标测定及方法

1.4.1 原料营养水平

原料营养水平测定中，干物质（DM）含量是将粉

80

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

碎风干后的样品于 105 ℃烘箱中烘干 3 h 后测定；粗

灰分（Ash）含量是将样品置于马弗炉内550 ℃灼烧8 h

后测定[10]

；粗蛋白含量利用 FOSS DumatecTM-8000 定

氮仪采用凯氏定氮法测定；中性洗涤纤维（NDF）和酸

性洗涤纤维（ADF）含量按Van Soest等[11]

的方法，采用

ANKOM-2000i 全自动纤维分析仪测定；钙（Ca）含量

的测定采用乙二胺四乙酸二钠络合滴定法，磷（P）含

量的测定采用分光光度法。

1.4.2 产气参数

计算体外累计净产气量和体外产气动力学参数。

净产气量（mL）=某一时间段产气量-该时间段内

3支空白管的平均产气量[12]

Y=B（1-e

-Ct）

式中：Y——t 时间点 0.200 g 组合饲粮样本累积产气

量（mL）；

B——t 时间点 0.200 g 组合饲粮样本理论最大

产气量（mL）；

Ct——t 时间点 0.200 g 组合饲粮样本产气速度

（mL/h）。

1.4.3 发酵参数

发酵液 pH 的测定采用德图 Testo 206 pH 计，使

用前需经标准液校准；NH3-N 浓度采用碱性次氯酸

钠-苯酚分光光度法测定；MCP 产量的测定采用嘌呤

法，利用酵母 RNA做标准曲线，采用分光光度计测定

其吸光度值，计算微生物蛋白质量浓度。

微生物蛋白氮=RNA 测定值×RNA 含氮量/细菌

中RNA含氮量×稀释倍数

微生物蛋白产量=微生物蛋白氮×6.25[12]

1.5 数据统计与分析

数据采用 Excel 2019 进行初步整理，使用 SAS

9.2 处理软件 NLIN（Nonlinear regression）程序计算 B

和 c 等 发 酵 参 数 ，采 用 单 因 素 方 差 分 析 (one-way

ANOVA)程序进行分析。利用 Duncan’s 法进行多重

比较，P<0.05表示差异，P≥0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 产气曲线

由图 1 可知，在 C∶R=60∶40 下，精料配比为玉

米∶豆粕∶麸皮∶预混料=60∶15∶15∶10，不同粗

料组合在各时间点产气量的动态变化，呈先缓慢升

高，再快速升高，最后趋于平缓的趋势。在0~4 h除组

合 8 产气量快速升高外，其他组合产气量均缓慢升

高；在 4~48 h时各组合产气量上升速度较快，之后趋

于平稳直至 72 h。组合 8 的产气量速度最快且产量

最大，其他组合的体外产气均有较长的延滞期，组合

2、组合1的产气量相近，组合3产气量最少。体外累计产气量(mL)

2 4 8 12 72

80

70

60

50

40

30

20

10

0 16 24 32 40 48 56 64

组合1

组合2

组合3

组合4

组合5

组合6

组合7

组合8

时间（h）

图1 体外产气曲线

2.2 体外产气参数

底物发酵的体外产气参数与产气曲线相对应，各

组合的实际产气量与理论产气量均较接近。在C∶R=

60∶40下，组合8的理论产气量最大，为78.696 mL，其

次是组合组合 6，为 67.746 mL，两者差异不显著（P>

0.05）；体外产气速度最快的是组合 7，为 0.101 mL/h，

这与产气曲线中上升趋势较为一致，但产气速度各组

之间差异不显著（P>0.05）。

2.3 24 h发酵液发酵参数

如表 5 所示，24 h 时发酵样品之间 pH 存在显著

差异（P<0.05）。8 个不同的粗饲料组合 pH 在 6.23~

6.55，相较于组合 1、4、8，组合 2、3 的 pH 较小（P<

0.05），均为 6.23。NH3-N 浓度各组合含量，在 5.45~

55.66 mg/dL，其中组合6 NH3-N浓度显著高于其他组

合，组合 1显著低于其他组合（P<0.05）。MCP产量各

组间无显著差异（P>0.05）。

3 讨论

3.1 产气曲线

体外产气量一定程度上反映了发酵底物的营养

水平。瘤胃中的微生物通过对饲料的附着与分解，降

解碳水化合物等生成挥发性脂肪酸的同时产生 CH4、

CO2和少量 H2，因此也间接反映了瘤胃微生物的活性

情况[13]

。产气曲线显示，试验中组合 8的产气过程有

快速增加和趋于平稳两个阶段，而其他组合饲料经历

了0~4 h缓慢增加，4~48 h快速增加，48 h后趋于平稳

三个阶段，这与李文娟等[14]

对经济作物副产品进行体

外试验的产气结果较为一致。发酵初期产气量较为

缓慢原因可能是发酵底物中一部分的碳水化合物等

可消化物质用于瘤胃微生物自身繁殖[15]

；随着时间的

推移，环境中可消化的成分和产甲烷菌的含量越来越

81

试 验 研 究 2023年第44卷第19期 总第688期

多[16]

，产气量随即升高；发酵到一定时间后，可利用的

营养物质变少且发酵环境逐渐改变，不再是微生物发

酵的适宜环境，由此产气量趋于稳定。根据产气量和

产气曲线的结果可知，全株玉米青贮与燕麦花生秧的

组合有良好的正组合效应，在未来的粗饲料利用中有

一定的借鉴价值。

表5 24 h发酵液发酵参数

项目

组合1

组合2

组合3

组合4

组合5

组合6

组合7

组合8

SEM

P值

pH

6.55a

6.23b

6.23b

6.48a

6.44ab

6.38ab

6.38ab

6.47a

0.025

0.010

NH3

-N(mg/dL)

5.45c

22.24b

16.29b

20.21b

18.85b

55.66a

17.31b

17.61b

2.381

<0.01

MCP(mg/mL)

1.00

1.02

1.02

1.03

1.04

1.04

1.04

1.07

0.034

0.664

3.2 产气参数

本试验中各组理论产气量间存在显著差异（P<

0.05），但 0~72 h 各粗饲料组合理论产气量与实际产

气量基本一致。不同的发酵底物由于营养成分组成

不同，理论产气量也相应不同。芦岩等[17]

在对秸秆混

合甜菜渣发酵时发现体外发酵产气量与饲料碳水化

合物呈正相关；Nsahlai 等[18]

研究发现，体外发酵理论

产气量与饲料中 CP 含量呈正相关，与 NDF 和木质素

呈负相关；Menke 等[19]

报道，产气量与有机物消化率

有高度正相关关系。原因是碳水化合物等物质可被

快速利用，而纤维类物质的致密结构阻碍了糖类等营

养物质的分解。本试验中组合 8 的 72 h 总产气量数

值最大，且产气迅速，组合 7次之，二者产气量间无显

著差异（P>0.05），表现出更好的发酵性能。原因可能

是花生秧中含有丰富的蛋白质，大量可消化纤维和干

物质含量甚至优于苜蓿[1]

，三种饲料的组合一定程度

上达到瘤胃发酵能氮平衡，提高了微生物活性从而进

一步促进了微生物对有机物的分解能力[20]

，这也表明

全株玉米青贮、燕麦和花生秧之间存在一定的正组合

效应。与其他各组合相比，单一玉米青贮作为发酵底

物时产气量在数值上处于最低。玉米青贮饲料中主

要营养成分为 CP、NDF和 ADF，粗纤维含量和木质化

程度会影响瘤胃的降解率[21]

，且 NDF 与 CP 的比值越

大则越容易导致产气停滞期变长，发酵速率变低[22]

。

试验中所选玉米青贮 NDF/CP 比例高达 4.91，日粮中

不平衡的 C、N 供给导致瘤胃微生物生长所需营养得

不到充分满足，是造成单一全株玉米青贮作为粗饲料

发酵程度较差的重要原因，应在实际生产中引起

注意。

3.3 发酵参数

pH 是常用的反映瘤胃发酵情况的重要指标，饲

粮组成比例和营养成分的变化均会导致 pH 的改变。

研究指出瘤胃内正常发酵的 pH 范围为 5.5~7.0[23]

，本

试验中 8 个不同的粗饲料组合 pH 在 6.23~6.55，均在

正常范围内，但各组间存在一定差异。相较于组合1、

组合4和组合8三种粗饲料组合来说，组合2和组合3

两组的pH显著降低（P<0.05）。优质玉米青贮饲料的

pH 不超过 4，当瘤胃发酵过程中存在过多玉米青贮

时，可能会由于饲料本身的pH导致瘤胃pH一定程度

的降低，但本试验条件下各组 pH 均处于正常发酵

范围。

瘤胃中 NH3-N 是微生物对日粮中蛋白质和非蛋

表4 体外产气动力学参数

项目

组合1

组合2

组合3

组合4

组合5

组合6

组合7

组合8

SEM

P值

72 h实际产气量(mL)

41.337d

46.670cd

36.837d

46.003cd

55.170bc

67.937ab

62.170b

78.670a

3.119 4

0.000 1

理论产气量(mL)

42.789d

48.855cd

38.744d

45.133cd

55.147bcd

67.746ab

60.464bc

78.696a

3.055 9

0.000 6

体外产气速度(mL/h)

0.068

0.063

0.071

0.073

0.081

0.089

0.101

0.092

0.005 0

0.558 7

注：同列数据肩标不含有相同小写字母表示差异显著（P<0.05），含有相同字母或无字母表示差异不显著（P>0.05）；下表同。

82

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

白氮利用情况的表征，同时与瘤胃壁的吸收和微生物

合成微生物蛋白密切相关[24]

。研究表明，瘤胃NH3-N

浓度在 6.3~27.5 mg/dL 时更有利于微生物的繁殖[25]

。

本试验中各组合 NH3-N 浓度在 5.45~55.66 mg/dL，

组合 6 瘤胃 NH3-N 浓度较高的原因可能是由于体外

试验的培养管中缺少瘤胃壁对其吸收造成累积，导致

代谢滞后，具体原因尚不明确还需进一步探究。

4 结论

在苜蓿资源利用受限的背景下，综合本试验各项

指标结果，认为在 C∶R=60∶40 的条件下，粗饲料组

合及比例为全株玉米青贮∶燕麦∶花生秧=2∶1∶1

时，组合效果达到最佳状态。因此在实际生产中可以

考虑添加花生秧和燕麦作为粗饲料的补充来源。但

具体效果还需开展动物试验进行验证。

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（编辑：张 雷，747334055@qq.com）

83

生 物 技 术 2023年第44卷第19期 总第688期

发 酵 菌 剂 对 稻 草 型 饲 粮 体 外 发 酵 特 性 的 影 响

■ 田雨晴1 张一平1 李秋凤1* 曹玉凤1 吴春会1 王明亚1 张秀江2 肖 阳3

（1.河北农业大学动物科技学院，河北保定 071000；2.保定市农业农村局，河北保定 071000；

3.定兴县动物疫病预防控制中心，河北保定 072650）

摘 要：为了探究稻草与全株玉米青贮比例和发酵菌剂在混合饲粮中的组合效应，采用双因子

完全随机试验设计，将不同稻草与全株玉米青贮比例（100∶0、80∶20、60∶40、40∶60、20∶80、0∶

100）和发酵菌剂（未添加发酵菌剂、添加发酵菌剂）的混合饲粮进行体外发酵，测定常规发酵指标并

进行隶属函数分析。结果表明：①稻草与全株玉米青贮的比例对产气量（GP）有显著影响（P<0.05），

随着稻草比例的减少，GP总体上呈上升趋势；添加发酵菌剂对GP有显著影响（P<0.05）；稻草添加比

例和发酵菌剂的互作效应在8、36、48 h影响显著（P<0.05）。②稻草与全株玉米青贮的比例对干物质

降解率（DMD）有显著影响（P<0.05）。③稻草与全株玉米青贮的比例以及添加发酵菌剂对pH均有显

著影响（P<0.05），pH 范围为 6.85~7.12。④添加发酵菌剂显著降低了稻草与全株玉米青贮的比例为

80∶20和20∶80时的氨态氮（NH3-N）。⑤稻草与全株玉米青贮的比例对丙酸（PA）、丁酸（BA）和乙/丙

（AA/PA）有显著影响（P<0.05），添加发酵菌剂对乙酸（AA）、丙酸、总挥发性脂肪酸（T-VFA）有显著影

响（P<0.05），稻草添加比例和添加发酵菌剂对乙/丙的互作效应显著（P<0.05）。隶属函数分析表明，当

稻草与全株玉米青贮比例为40∶60、20∶80、0∶100时无论是否添加发酵菌剂，发酵效果均优于稻草与

全株玉米青贮比例为100∶0、80∶20、60∶40时，其中稻草与全株玉米青贮的比例在20∶80时发酵效

果更好；当稻草与全株玉米青贮比例为40∶60、20∶80、0∶100时可不添加发酵菌剂，以降低成本。

关键词：体外发酵；发酵菌剂；稻草；全株玉米青贮；隶属函数

doi:10.13302/j.cnki.fi.2023.19.014

中图分类号：S816.3 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2023）19-0084-06

Effects of Fermenting Bacteria on In Vitro Fermentation Characteristics of Rice Straw Diet

TIAN Yuqing1

ZHANG Yiping1

LI Qiufeng1*

CAO Yufeng1

WU Chunhui1

WANG Mingya1

ZHANG Xiujiang2

XIAO Yang3

(1. College of Animal Science and Technology, Hebei Agricultural University, Hebei Baoding 071000,

China; 2. Baoding Agricultural and Rural Bureau, Hebei Baoding 071000, China; 3. Dingxing County

Animal Epidemic Prevention and Control Center, Hebei Baoding 072650, China)

Abstract：In order to explore the combination effect of rice straw and whole corn silage ratio and ferment‐

ing bacteria in mixed diet, a double factor completely randomized design of experiments was used to fer‐

ment the mixed diet of different rice straw to whole plant corn silage ratios (100∶0, 80∶20, 60∶40, 40∶

60, 20∶80, 0∶100) and yeast agent (without yeast agent added, with yeast agent added) in vitro, deter‐

mine the conventional fermentating indexes and

conduct the membership function analysis. The re‐

sults showed that: ① the ratio of rice straw to

whole plant corn silage had a significant impact

on gas production (GP) (P<0.05), and as the ratio

of rice straw decreased, GP showed an overall up‐

ward trend; The addition of fermenting bacteria

had a significant impact on GP (P<0.05); the inter‐

action effect between the addition ratio of straw

and fermenting bacteria was significant at 8 hours,

作者简介：田雨晴，硕士，研究方向为动物营养与饲料

科学。

*通讯作者：李秋凤，教授，硕士生导师。

收稿日期：2023-07-07

基金项目：国家现代农业产业技术体系资助项目[CARS37]；河北省二期现代农业产业技术体系肉牛创新团队高效养

殖岗位建设项目[HBCT2018130202]；河北省优质粗饲料防霉

及高效利用关键技术项目[19226615D]

84

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

36 hours, and 48 hours (P<0.05). ② The ratio of rice straw to whole plant corn silage has a significant

impact on the dry matter degradation rate (DMD) (P<0.05). ③ The ratio of rice straw to whole plant corn

silage and the addition of fermenting bacteria have significant effects on pH (P<0.05), with a pH range of

6.85-7.12. ④ The addition of fermenting bacteria significantly reduced the NH3-N at the ratio of rice

straw to whole plant corn silage at 80∶20 and 20∶80. ⑤ The ratio of rice straw to whole plant corn si‐

lage had a significant impact on propionic acid (PA), butyric acid (BA), and acetic acid/propionic acid

(AA/PA) (P<0.05). The addition of fermenting bacteria had a significant impact on acetic acid (AA), pro‐

pionic acid, and total volatile fatty acids (T-VFA) (P<0.05). The addition ratio of rice straw and ferment‐

ing bacteria had a significant interaction effect on acetic acid/propionic acid (P<0.05). The membership

function analysis shows that when the ratio of rice straw to whole plant corn silage are 40∶60, 20∶80,

0∶100, regardless of whether fermenting bacteria are added, the fermentation effect is better than when

the ratio of rice straw to whole plant corn silage are 100∶0, 80∶20, 60∶40, among which the ferment‐

ing bacteria effect is better when the ratio of rice straw to whole plant corn silage is 20∶80; when the ra‐

tio of rice straw to whole plant corn silage are 40∶60, 20∶80, 0∶100, no fermenting bacteria can be

added to reduce costs.

Key words：in vitro fermentation; fermenting bacteria; rice straw; whole corn silage; membership function

当前，我国农作物生产技术不断提升，水稻产量

稳步增长，而稻草秸秆作为水稻农作物的副产物，其

利用方式还主要集中在作为生活燃料、秸秆还田和露

天燃烧。稻草秸秆虽然可以作为饲草饲喂动物，但因

营养水平低、适口性差，限制了其在养殖业中的应

用[1]

。李娅楠[2]

研究表明，在稻草中添加微生物菌剂

后可降低酸度，提高稻草有机物消化率和代谢能，提

升稻草的营养价值。全株玉米青贮适口性较好，采食

量和消化率较秸秆类高，是易发酵的优质粗饲料，其与

秸秆组合可能对消化率的提高起到促进作用[3]

。李蓓

蓓等[4]

利用体外发酵技术研究了玉米秸秆青贮饲料和

谷草不同比例组合的瘤胃发酵效果，结果显示玉米秸

秆青贮饲料和谷草比例为 80∶20的组合最有利于瘤

胃发酵。目前，稻草秸秆与全株玉米青贮的组合发酵

效果尚未见报道。鉴于此，本试验在不添加发酵菌剂

和添加发酵菌剂的条件下通过体外产气法研究稻草秸

秆与全株玉米青贮不同比例组合对混合饲粮体外发酵

的影响，通过隶属函数法综合分析了混合饲粮的发酵

效果，为稻草秸秆在反刍动物饲养中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验原料为稻草、全株玉米青贮、精料（压片玉

米、甜菜颗粒、全棉籽、豆粕、精补料），均来自于保定

市满城宏达牧业有限公司。发酵菌剂，主要成分为复

合酶、GE 生物制剂、植物甾醇、微生态制剂等。稻草

和全株玉米青贮的营养水平见表1。

表1 稻草和全株玉米青贮的营养水平（干物质基础，%）

营养水平

粗蛋白（CP）

粗脂肪（EE）

中性洗涤纤维（NDF）

酸性洗涤纤维（ADF）

稻草

3.62

1.26

65.79

38.88

全株玉米青贮

6.56

2.50

48.61

27.24

1.2 试验设计

采用双因子完全随机试验设计，两因子分别为稻

草与全株玉米青贮比例、发酵菌剂。稻草与全株玉米

青贮比例（A）设6个水平，分别为T1（100∶0）、T2（80∶

20）、T3（60∶40）、T4（40∶60）、T5（20∶80）、T6（0∶

100）；发酵菌剂（B）设 2个水平，分别为 B1（未添加发

酵菌剂）、B2（添加发酵菌剂）。发酵菌剂按照推荐添

加量（0.1%）溶于适量纯化水中，均匀喷洒在饲粮表

面，处理时间 10 min。试验共 12 个处理，每处理 3 次

重复。试验饲粮中粗饲料与精料的比例为 1∶1。试

验设计见表2。

1.3 瘤胃液来源及人工瘤胃缓冲液的配制

选择 3 头体况良好、体重接近、安装永久性瘤胃

瘘管的荷斯坦奶牛作为瘤胃液供体奶牛。瘘管牛选

自保定市满城宏达牧业有限公司，栏养，自由采食与

饮水，饲粮组成及营养水平见表 3。人工瘤胃缓冲液

参照Menke等[5]

的方法进行配制。

85

生 物 技 术 2023年第44卷第19期 总第688期

表2 试验设计及精粗料组成（g）

项目

未添加发酵菌剂（B1）

添加发酵菌剂（B2）

组别

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T1

T2

T3

T4

T5

T6

精料

125

125

125

125

125

125

125

125

125

125

125

125

粗料

稻草

125

100

75

50

25

0

125

100

75

50

25

0

全株玉米青贮

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

表3 瘤胃液供体牛的饲粮组成及营养水平（干物质基础)

项目

原料组成（%）

玉米

豆粕

棉籽粕

干酒糟及其可溶物

石粉

预混料

小苏打

氯化钠

全株玉米青贮

羊草

合计

营养水平

综合净能（NEmf，MJ/kg）

粗蛋白（CP，%）

中性洗涤纤维（NDF，%）

酸性洗涤纤维（ADF，%）

钙（Ca，%）

总磷（TP，%）

含量

20.50

4.36

9.36

3.69

0.49

0.50

0.70

0.40

40.00

20.00

100.00

6.50

13.93

36.80

17.10

0.65

0.40

注：1. 预混料为每千克饲粮提供：VA 4 200 IU、VD3 750 IU、VE 35 IU、

Cu 10 mg、Zn 45 mg、Mn 40 mg、Co 0.35 mg、I 0.35 mg、Se

0.25 mg；

2. 综合净能为计算值，其他均为实测值。

1.4 体外发酵试验

按不同比例组合处理，分别称取0.5 g样品（dry mat‐

ter，DM）放入已知重量的纤维袋中密封，放入100 mL已

编号的发酵瓶中。体外培养所需瘤胃液于晨饲前采集，

经4层纱布过滤到密封厌氧且提前预热的保温瓶中（过

程中持续通入CO2使其达到厌氧条件），并于30 min内

送回实验室。每个发酵瓶中加入15 mL瘤胃液和45 mL

缓冲液（39 ℃水浴），期间不断通入CO2

，保证厌氧条件，

然后用橡胶塞和铝制盖密封发酵瓶，置于39 ℃恒温气浴

摇床中，转速保持为125 r/min，同时设置2个空白对照，

开始发酵。分别于发酵2、4、8、12、24、36、48 h测量发酵

瓶中的产气值，并用空白值进行校对。

1.5 常规发酵指标测定

干物质降解率（DMD）：48 h后体外发酵试验结束

后，将纤维袋取出，用清水及纯化水洗净，放入烘箱中

65 ℃烘干48 h至恒重，取出并称重，通过发酵前后底

物重量差计算 DMD。pH：用 UB-7 pH 测定仪（美国）

测定；氨态氮（NH3-N）：采用冯宗慈等[6]

的比色法，用

UV-2102PCS 型紫外光可见分光光度计进行测定；产

气量（GP）：采用 Rogerio 等[7]

的方法计算；挥发性脂肪

酸（VFA）：使用安捷伦 7890A气相色谱（美国）参照外

标分析法[8]

测定。

1.6 隶属函数评价

采用隶属函数评价法对各个处理进行综合评价，

得出最佳处理[9]

。

具体公式为：UX（+）=（Xij-Ximin）（/ Ximax-Ximin）

UX（-）=1-UX（+）

式中：X——样品各指标测定值；

UX（+）——各指标呈正相关隶属函数值；

UX（-）——各指标呈负相关隶属函数值；

Xij——某样品某指标测定值；

Ximax——某样品某指标最大测定值；

Ximin——某样品某指标最小测定值。

1.7 数据处理与分析

试验数据用 Excel 软件进行初步统计，然后采用

SPSS 19.0统计软件中一般线性模型进行双因子方差分

析，用Duncan’s法进行组间多重比较，以P<0.05作为差

异显著性判断标准，试验结果用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对 GP

的影响

由表 4可知，随着发酵时间的延长，GP 呈逐渐上

升的趋势，而且随着稻草比例的减少，GP总体上呈上

升趋势。在稻草与全株玉米青贮比例的因素下，GP

呈先升高后降低再升高的趋势，稻草与全株玉米青贮

比例对GP具有显著影响（P<0.05）。添加发酵菌剂对

GP有显著影响（P<0.05）。稻草比例与发酵菌剂的互

作效应在8、36、48 h时差异显著（P<0.05）。

2.2 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对

DMD、pH、NH3-N浓度的影响

86

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

表4续 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对产气量的影响(mL/g)

组别

T1

T2

T3

T4

T5

T6

SEM

P值

A

B

A×B

发酵时间

24 h

B1

28.86±2.44Bd

32.44±2.94Bcd

30.80±8.26Bd

40.16±2.37bc

47.18±6.97ab

52.51±3.63a

1.53

<0.001

0.004

0.173

B2

35.62±4.91Ac

41.16±3.76Abc

40.04±1.31Abc

42.88±3.73b

45.72±1.98b

53.22±0.89a

36 h

B1

34.58±3.42c

40.27±3.55c

38.50±8.36Bc

51.13±1.98b

59.96±6.73ab

64.87±3.28a

2.41

<0.001

0.027

0.025

B2

43.26±6.71c

49.47±4.82bc

48.08±0.71Abc

51.59±3.23b

54.69±2.16b

63.15±0.57a

48 h

B1

38.67±4.18c

44.62±3.81Bc

43.10±8.70Bc

56.91±2.54b

67.73±5.51a

71.44±2.76a

2.57

<0.001

<0.001

0.014

B2

53.31±10.00c

60.71±4.93Abc

58.08±0.64Abc

62.15±3.95bc

64.71±3.42b

74.96±1.54a

注：同列数据肩标不含有相同小写字母表示差异显著（P<0.05）；同行数据肩标不含有相同大写字母表示差异显著（P<

0.05）；含有相同字母表示差异不显著（P>0.05）；下表同。

表4 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对产气量的影响(mL/g)

组别

T1

T2

T3

T4

T5

T6

SEM

P值

A

B

A×B

发酵时间

2 h

B1

1.80±0.58Aab

2.06±1.64ab

0.68±0.77b

0.55±0.37b

1.80±0.95ab

2.68±0.22Aa

0.38

0.024

<0.001

0.158

B2

0.49±0.21B

0.37±0.37

0.12±0.21

0.12±0.21

0.37±0.00

0.37±0.00B

4 h

B1

4.04±0.58ab

5.06±1.99ab

2.79±1.34b

3.04±0.57b

5.05±1.74ab

5.93±1.10Aa

0.59

0.016

0.022

0.242

B2

3.81±0.58

3.94±0.78

2.92±0.21

3.18±0.01

3.42±0.23

3.68±0.79B

8 h

B1

12.96±1.66bc

14.11±2.09bc

10.63±2.52c

11.82±0.80bc

15.33±2.19ab

18.02±1.82Aa

0.89

0.003

0.007

0.002

B2

11.58±1.13ab

13.47±1.74a

11.50±1.07ab

12.84±0.24ab

13.23±0.23a

11.18±0.79Bb

12 h

B1

19.46±1.65c

21.81±2.55Bbc

18.88±4.59c

21.83±1.61bc

26.72±3.20ab

31.94±3.18a

1.53

<0.001

0.001

0.189

B2

23.60±3.00b

27.32±2.67Ab

25.77±1.16b

25.87±3.47b

26.64±1.21b

32.35±0.80a

由表 5可知，在稻草与全株玉米青贮比例的因素

下，DMD、pH 差异显著（P<0.05），DMD 随稻草比例的

降低总体上呈上升的趋势，pH 随稻草比例的降低总

体上呈下降的趋势。发酵菌剂对 pH、NH3-N 具有显

著影响（P<0.05）。DMD、pH、NH3-N 的比例与发酵菌

剂的互作效应均不显著（P>0.05）。

2.3 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对 VFA

的影响

由表 6 可知，稻草与全株玉米青贮比例对丙酸

（PA）、丁酸（BA）和乙丙比（AA/PA）具有显著影响（P<

0.05），对乙酸（AA）和总挥发性脂肪酸（T-VFA）无显

著影响（P>0.05）。添加发酵菌剂对 AA、PA、T-VFA

有显著影响（P<0.05）。AA/PA 的稻草与全株玉米青

贮比例与发酵菌剂的互作效应显著（P<0.05），其他指

标互作效应均不显著（P>0.05）。

2.4 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂在混合

饲粮中的隶属函数分析及综合价值评价

将各处理的 9 项指标进行隶属函数分析，其中

GP、DMD、AA、PA、BA、T-VFA 为正向指标，pH、NH3-

N、AA/PA为负向指标。平均9项指标的隶属函数值，

进行综合价值的排序，平均值越大综合价值越高，各

处理综合价值排序为 B1T5（0.78）>B1T6（0.75）>B2T5

（0.69）>B1T4（0.59）>B2T6（0.57）>B2T4（0.51）>B2T3

（0.50）>B2T2（0.38）>B1T3（0.36）>B2T1（0.31）>B1T2

（0.27）>B1T1（0.06），见表7。

3 讨论

3.1 稻草与全株玉米青贮的比例对瘤胃体外发酵的

影响

87

生 物 技 术 2023年第44卷第19期 总第688期

饲粮中的纤维含量是影响饲料降解性的关键因

素[10]

，DMD 表示饲草被动物利用的难易程度，与纤维

化及木质化程度有关[11]

。本试验中 DMD 随着稻草比

例的增加呈降低趋势，这可能是因为稻草中含有大量

的粗纤维，饲粮中稻草比例越高，粗纤维含量越高，

DMD 越低。NH3-N 含量是衡量瘤胃氮代谢的重要指

标，正常范围为 6~30 mg/dL，浓度过高或过低均不利

于瘤胃微生物的正常生长繁殖[12]

，本试验的NH3-N含

量为11.88~19.41 mg/dL，属于正常范围。一般情况下

瘤胃pH在6.8~7.8[13]

，本试验pH为6.85~7.12，且pH随

表5 稻草比例与发酵菌剂对DMD、pH、NH3-N浓度的影响

组别

T1

T2

T3

T4

T5

T6

SEM

P值

A

B

A×B

干物质降解率（DMD，%）

B1

51.97±4.91c

62.89±7.10b

62.66±8.61b

68.63±1.18ab

71.77±4.67ab

75.53±1.60a

3.16

<0.001

0.258

0.297

B2

60.10±2.30b

57.63±4.99b

59.13±3.19b

63.51±3.50ab

68.13±1.78ab

72.26±11.37a

pH

B1

7.12±0.02Aa

7.09±0.01Ab

7.08±0.01Abc

7.06±0.01Ac

7.02±0.00Ad

7.01±0.02Ad

0.01

<0.001

<0.001

0.051

B2

6.90±0.03Babc

6.94±0.05Ba

6.91±0.02Bab

6.90±0.03Babc

6.85±0.01Bc

6.88±0.03Bbc

氨态氮（NH3

-N，mg/dL）

B1

18.65±3.82

19.41±2.91A

16.82±1.90

16.76±2.66

17.77±2.16A

18.59±4.95

1.56

0.911

<0.001

0.587

B2

14.73±1.45

13.66±2.11B

14.10±3.90

15.30±1.58

13.34±0.58B

11.88±0.61

表6 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对VFA的影响

组别

T1

T2

T3

T4

T5

T6

SEM

P值

A

B

A×B

乙酸

(AA，mmol/L)

B1

14.09±2.30

15.87±1.31

16.54±0.63

16.65±0.56

19.43±1.72

18.09±2.39A

1.23

0.139

0.011

0.231

B2

13.81±3.51

15.16±1.47

15.79±3.89

15.79±0.64

15.68±2.47

12.61±1.50B

丙酸

(PA，mmol/L)

B1

5.79±1.20c

6.72±0.84bc

7.25±0.95abc

8.09±0.07Aab

8.69±0.92a

8.34±1.32ab

0.64

0.031

0.023

0.625

B2

5.91±1.97

6.13±0.66

6.86±1.50

6.79±0.16B

7.45±1.48

6.32±0.70

丁酸

(BA，mmol/L)

B1

2.02±0.30b

2.33±0.18b

2.25±1.06b

2.86±0.02ab

3.62±0.42a

3.57±0.57a

0.29

0.004

0.242

0.064

B2

2.19±0.59

2.49±0.29

2.70±0.67

2.74±0.06

3.04±0.51

2.30±0.23

总挥发性脂肪酸

(T-VFA，mmol/L)

B1

21.89±6.06

24.91±2.32

26.04±2.52

27.60±0.63A

31.74±3.00

30.00±4.13A

2.10

0.060

0.018

0.286

B2

21.90±6.06

23.78±2.42

25.35±6.05

25.32±0.85B

26.17±4.44

21.23±2.42B

乙/丙

(AA/PA)

B1

2.45±0.16a

2.37±0.12ab

2.30±0.22ab

2.06±0.05c

2.23±0.05abc

2.17±0.06bc

0.07

<0.001

0.966

0.033

B2

2.38±0.21a

2.48±0.06a

2.29±0.08ab

2.32±0.05a

2.11±0.10bc

1.99±0.06c

表7 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂在混合饲粮中的隶属函数分析及综合价值评价

组别

B1T1

B1T2

B1T3

B1T4

B1T5

B1T6

B2T1

B2T2

B2T3

B2T4

B2T5

B2T6

产气量

（GP）

0.00

0.16

0.12

0.50

0.80

0.90

0.40

0.61

0.53

0.65

0.72

1.00

干物质降解率

（DMD）

0.00

0.46

0.45

0.71

0.84

1.00

0.35

0.24

0.30

0.49

0.69

0.86

pH

0.00

0.11

0.15

0.22

0.37

0.41

0.81

0.67

0.78

0.81

1.00

0.89

氨态氮

（NH3

-N）

0.10

0.00

0.34

0.35

0.22

0.11

0.62

0.76

0.71

0.55

0.81

1.00

乙酸

（AA）

0.27

0.59

0.72

0.74

1.24

1.00

0.22

0.47

0.58

0.58

0.56

0.00

丙酸

（PA）

0.00

0.32

0.50

0.79

1.00

0.88

0.04

0.12

0.37

0.34

0.57

0.18

丁酸

（BA）

0.00

0.19

0.14

0.53

1.00

0.97

0.11

0.29

0.43

0.45

0.64

0.18

总挥发性脂肪酸

（T-VFA）

0.06

0.35

0.46

0.61

1.00

0.83

0.06

0.24

0.39

0.39

0.47

0.00

乙/丙

（AA/PA）

0.06

0.22

0.37

0.86

0.51

0.63

0.20

0.00

0.39

0.33

0.76

1.00

平均值

0.06

0.27

0.36

0.59

0.78

0.75

0.31

0.38

0.50

0.51

0.69

0.57

排序

12

11

9

4

1

2

10

8

7

6

3

5

88

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

着稻草比例的增加而增加，与唐赛涌等[14]

的研究结果

一致。

GP在一定的范围内随着发酵底物的非结构性碳

水化合物含量的降低而逐渐降低[15-16]

，在本试验中，

48 h总GP随着稻草比例的增加逐渐降低，因全株玉米

青贮中非结构性碳水化合物（淀粉和可溶性碳水化合

物）含量高，当饲料中淀粉含量高时，GP升高，反之降

低。温媛媛等[17]

研究发现，GP随着全株玉米青贮比例

降低而降低，当全株玉米青贮比例为0时，GP最低，与

本试验研究一致。瘤胃微生物的活性也与VFA有关，

瘤胃食糜附着的细菌种类也与瘤胃 VFA 组分及其产

量有关[18]

。稻草中纤维含量高会降低瘤胃发酵底物的

发酵速率，所以本试验中稻草比例越高，T-VFA越低，

这与孙丽莎等[19]

的研究结果一致。粗饲料中的纤维素

发酵主要产生乙酸，对丙酸影响较小，故当稻草比例高

时，乙酸浓度高于丙酸浓度，继而乙/丙值升高。

3.2 发酵菌剂对瘤胃体外发酵的影响

稻草中粗纤维含量高，营养水平低，当稻草比例

为 100% 时添加发酵菌剂的 DMD 高于未添加发酵菌

剂的 DMD，说明添加发酵菌剂可降解稻草中纤维素

和木质素，同时打破复合结构，提高其消化率。添加

发酵菌剂后 T1、T2、T3、T4、T6 组 48 h 的 GP 显著高于

未添加发酵菌剂时 48 h 的 GP，可能是因为添加发酵

菌剂后对瘤胃微生物的区系具有一定的影响，引起发

酵功能的改变，发酵会导致气体的产生，从而产气量

升高。添加发酵菌剂后pH低于未添加发酵菌剂时的

pH，可能是因为添加发酵菌剂后，发酵速度加快，酸

性物质产生较多，从而使 pH 下降。添加发酵菌剂后

NH3-N 降低，可能是添加发酵菌剂后微生物大量繁

殖，使饲粮中的蛋白质被分解所导致。添加发酵菌剂

后 T-VFA 降低，稻草比例高时影响不显著；当稻草比

例低时 T-VFA 显著降低，可能是添加发酵菌剂后抑

制了碳水化合物的分解。

3.3 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂的隶属

函数分析

由于各处理在不同指标上表现均不相同，而以任

何一个单一指标评价最佳处理组合均是不全面的[20]

。

将各处理的 9 项指标进行隶属函数分析，最后所得

9 个指标的隶属函数平均值越大说明效果越好。稻草

中粗纤维含量高，营养价值低，当稻草与全株玉米青

贮的比例为 40∶60、20∶80、0∶100时效果优于稻草

与全株玉米青贮的比例为 100∶0、80∶20、60∶40

时，其中稻草与全株玉米青贮的比例为 20∶80 时发

酵效果最好。当稻草与全株玉米青贮的比例为 20∶

80、0∶100时，不添加发酵菌剂其发酵效果更好，故当

稻草比例低时可不添加发酵菌剂，以降低成本。

4 结论

当稻草与全株玉米青贮比例为 40∶60、20∶80、

0∶100时，无论是否添加发酵菌剂，发酵效果均优于稻

草与全株玉米青贮的比例为 100∶0、80∶20、60∶40

时，其中稻草与全株玉米青贮比例在20∶80时发酵效

果更好；当稻草与全株玉米青贮的比例为40∶60、20∶

80、0∶100时可不添加发酵菌剂，以降低成本。

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（编辑：沈桂宇，guiyush@126.com）

植物乳杆菌与纤维素酶组合

对玉米秸秆微贮品质的影响

■ 王加黛1 王利军1 王 平1 刘超齐1 金三俊1 党晓伟2 常 娟1 尹清强1*

（1.河南农业大学动物科技学院，河南郑州 450046；2.河南德邻生物制品有限公司，河南新乡 453500）

摘 要：为了提高微贮玉米秸秆的发酵质量，以玉米秸秆为主要发酵底物，利用三因素三水平正

交试验筛选出发酵的最佳条件；在此基础上采用单因素设计，分为对照组（不加菌酶）、单菌组（植物

乳杆菌1×106

CFU/g）、单酶组（纤维素酶0.1 FPU/g 风干物质）、菌酶复合组（植物乳杆菌1×106

CFU/g、

纤维素酶0.1 FPU/g 风干物质）进行玉米秸秆微贮。结果表明：发酵底物风干物质的配比为玉米秸秆

96%、玉米粉2%、棉粕2%、水分含量为60%时微贮效果最好。在此条件下菌酶复合室温微贮28 d后

微贮秸秆品质评分最高，玉米秸秆pH降至3.88，显著低于对照组（P<0.05），乳酸菌活菌数显著高于对

照组（P<0.05），中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、纤维素及半纤维素含量显著低于对照组

（P<0.05）。说明菌酶组合能够提高玉米秸秆的微贮品质。

关键词：玉米秸秆；微贮；发酵；植物乳杆菌；纤维素酶

doi:10.13302/j.cnki.fi.2023.19.015

中图分类号：S816.9 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2023）19-0090-05

Effect of Lactobacillus plantarum and Cellulase Combination on The Fermented Quality

of Corn Straw

WANG Jiadai1

WANG Lijun1

WANG Ping1

LIU Chaoqi1

JIN Sanjun1

DANG Xiaowei2

CHANG Juan1

YIN Qingqiang1*

(1. College of Animal Science and Technology, Henan Agricultural University, Henan Zhengzhou 450046,

China; 2. Henan Delin Biological Products Co., Ltd., Henan Xinxiang 453500, China)

Abstract：The aim of this study was to increase

microbial fermented quality of corn straw, the opti‐

mal fermented conditions were selected by or‐

thogonal design with three factors and three levels

based on the main substrate of corn straw. After

the optimal fermented condition was obtained, the

further fermenting experiment was divided into

three groups: the control group (without adding

Lactobacillus plantarum and cellulase), single bac‐

作者简介：王加黛，硕士，研究方向为动物营养与饲料生

物技术。

*通讯作者：尹清强，教授，博士生导师。

收稿日期：2023-07-06

基金项目：河南省创新示范专项[201111311100]；河南省

研究生教育改革与质量提升工程项目[YJS2023JD18]；新乡市

重大科技专项[22ZD011]

?????????????????????????????????????????????????

90

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

terial group (Lactobacillus plantarum 1 × 106

CFU/g), single enzyme group (cellulase 0.1 FPU/g air-dried

matter), enzyme-bacteria group (Lactobacillus plantarum 1 × 106

CFU/g + cellulase 0.1 FPU/g air-dried

matter). The results showed that the optimal composition of fermented substrates in dry matter was 96%

corn straw, 2% corn meal and 2% cottonseed meal, plus 60% moisture, in which the best fermenting re‐

sult was obtained. Based on the above fermented substrates, the highest score of fermentation was ob‐

tained after 28 days fermentation including both bacteria and enzyme additions, in which pH value (3.88)

was significantly decreased (P<0.05), the counts of lactic acid bacteria were significantly increased (P<

0.05), the contents of NDF, ADF, cellulose and hemicellulose were significantly decreased (P<0.05), com‐

pared with the control group. In conclusion, the enzyme-bacteria combination can improve the fermenta‐

tion quality of corn straw.

Key words：corn straw; microbial fermentation; fermentation; Lactobacillus plantarum; cellulase

玉米秸秆是我国常见的农副产品，具有纤维素

含量高、适口性差、瘤胃降解率低等特点，导致其

利用率低，仅为 30%，直接限制了玉米秸秆资源在

反刍动物粗饲料中的应用。玉米秸秆微贮主要以

干秸秆为原料，通过调节水分、添加发酵菌剂密封

储存，利用微生物厌氧发酵，降低其 pH，达到改善

饲料品质、增加营养价值、提高家畜生产性能和经

济 效 益 的 目 的 ，是 一 种 秸 秆 资 源 化 利 用 的 有 效

途径[1-3]

。

乳酸菌是微贮饲料中最常见的添加剂种类，进

行微贮时直接加入乳酸菌制剂，能够增加发酵时的

初始乳酸菌数目，加快乳酸菌发酵产酸，促使微贮

pH 快速下降，从而抑制霉菌等有害微生物的生长

繁殖，提高秸秆的营养价值，改善微贮发酵品质[4-5]

。

纤维素酶能够降解玉米秸秆细胞壁中的纤维素，降

低秸秆中的纤维含量[6]

，同时将秸秆中富含的多糖

物质水解为单糖，为微生物的生长繁殖提供资源，

促进秸秆的发酵过程[7]

。常见的微贮辅料（如玉米

粉、豆粕等）的添加也能在一定程度上改善发酵品

质。因此，本试验通过添加发酵底物并联合使用植

物乳杆菌和纤维素酶进行玉米秸秆微贮，研究其对

玉米秸秆微贮品质的影响，为玉米秸秆微贮工艺提

供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

玉米秸秆取自河南省新乡市，挑选干净的玉米秸

秆去根，自然风干，室温保存。植物乳杆菌来自河南

农业大学饲料生物技术实验室，纤维素滤纸酶活为

221.74 FPU/g。玉米粉、棉粕由河南德邻生物制品有

限公司惠赠。

1.2 微贮玉米秸秆发酵底物的正交试验设计

试验采用三因素三水平正交设计，选取玉米粉

（A）、棉粕（B）、水分含量（C）为考察因素，进行 L9(33

)

正交试验，共 10组（9个试验组+1个对照组），试验分

组如表 1 所示。9 个试验组中玉米秸秆占风干物质

的比例为 94%~98%，使风干物质总量达到 100%；发

酵物中水分含量，根据设计要求调整至 60%~70%。

对照组不添加玉米粉、棉粕、氯化钠和植物乳杆菌，

仅含有玉米秸秆，并调整水分含量为 65%。每组 3个

重复，每个重复 100 g。将试验组发酵底物混合均匀

后，添加 0.9% 氯化钠及一定量的植物乳杆菌，使物

料中植物乳杆菌的活菌数达到 1×106

CFU/g；混合均

匀后装入聚乙烯真空袋中，用真空包装机封口。根

据本实验室以前的试验结果，室温下（16~28 ℃）微

贮秸秆的发酵时间定为 28 d。发酵结束后，取样测

定其 pH，以 pH 为主要指标确定最佳底物配比及水

分含量。

表1 微贮玉米秸秆发酵底物的正交试验设计(%)

水平

1

2

3

因素

A（玉米粉）

1

2

3

B（棉粕）

1

2

3

C（水分含量）

60

65

70

1.3 菌和酶单独及组合处理玉米秸秆的试验设计

在获得上述最佳发酵底物组成的基础上，共设计

91

生 物 技 术 2023年第44卷第19期 总第688期

四个组。分别为对照组：不添加菌和酶；单菌组：添加

植物乳杆菌1×106

CFU/g；单酶组：添加的纤维素酶滤

纸酶活性为0.1 FPU/g风干物质；菌酶组合组：植物乳

杆菌 1×106

CFU/g、纤维素酶 0.1 FPU/g 风干物质。每

组 3个重复，每个重复 100 g，将发酵底物混合均匀后

放于聚乙烯真空袋中，用真空包装机封口，室温下发

酵 28 d，28 d 后取样进行感官评定，并进行 pH、乳酸

菌活菌数、纤维素降解率的测定。

1.4 指标测定

1.4.1 感官评定

感官评定方法参考我国农业农村部下发的《青贮

饲料质量评定标准》，如表 2所示，开封时对微贮玉米

秸秆的水分含量、色泽、气味和质地等感官指标评定，

并测定pH，进行综合评分。

表2 青贮饲料质量评定标准（分）

项目

色泽

气味

结构

水分

pH

得分

分值

20

25

10

20

25

100

优质

青绿色或黄绿色（14~20）

酸香味（18~25）

松软不粘手（8~10）

紧压，湿润但不形成水滴（14~20）

3.40~3.87（18~25）

76~100

良好

黄褐色（8~13）

酒香味（9~17）

松软无黏性（4~7）

紧压，可形成水滴（8~13）

3.90~4.20（9~17）

51~75

一般

褐色（1~7）

刺鼻酸味（1~8）

略带黏性（1~3）

紧压，有水分流出（1~7）

4.20~4.70（1~8）

26~50

低劣

黑褐色（0）

腐败霉烂味（0）

发黏结块（0）

干燥或抓握见水（0）

4.80以上（0）

0~25

1.4.2 pH测定

将样品混匀后称取 10 g 于 250 mL 锥形瓶中，加

入 90 mL 纯化水，于摇床上 180 r/min 振荡 20 min，通

过定性滤纸过滤，所制备的浸提液采用 pHS-3C pH

计进行测定。

1.4.3 乳酸菌活菌数测定

将样品混匀后称取 2 g 于 50 mL 离心管中，加入

18 mL灭菌生理盐水，振荡均匀后稀释至100万倍，使用

MRS固体培养基在37 ℃培养箱培养48 h。乳酸菌活菌

数采用平板计数法进行测定，结果以每克微贮饲料所含

的微生物菌落数（CFU/g）的自然对数值（lg）来表示。

1.4.4 纤维素含量的测定

将样品置于65 ℃烘箱，干燥至恒重后，将干燥后

的样品用粉碎机进行粉碎并过 40目筛后用自封袋密

封保存待测。利用滤袋法，参照Van Soest等[8]

的方法

测定样品中中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、纤维素和

半纤维素的含量。

1.5 数据统计及分析

试验数据采用SPSS 26.0统计软件进行单因素方

差分析，并用 Duncan’s法对组间进行多重比较，结果

用“平均值±标准差”表示，以P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 最佳底物配比及水分含量的正交试验结果

以 pH 为参照指标进行正交试验分析，由表 3 可

知，各因素对玉米秸秆微贮 pH 影响的主次关系为：C

（水分含量）>A（玉米粉）>B（棉粕），正交试验得出的

最佳组合为 A2B2C1，与 5 组一致，且 5 组 pH 显著低于

2、3、4 组和对照组（P<0.05）。因而，玉米秸秆微贮中

最佳风干物质的组成为 96% 玉米秸秆、2% 玉米粉、

2%棉粕；最佳水分含量为60%。以此为基础，开展下

面的试验。

表3 不同比例玉米粉、棉粕、水分含量对微贮28 d

玉米秸秆pH的影响

组别

对照

1

2

3

4

5

6

7

8

9

K1

K2

K3

R

玉米粉(A)

0

1

1

1

2

2

2

3

3

3

5.39

5.12

5.56

0.43

棉粕(B)

0

1

2

3

1

2

3

1

2

3

5.35

5.21

5.51

0.30

水分(C)

2

1

3

2

2

1

3

3

2

1

4.92

5.59

5.56

0.67

pH

6.50±0.01a

4.88±0.20c

5.66±0.10b

5.62±0.30b

5.57±0.52b

4.39±0.04c

5.42±0.11b

5.59±0.04b

5.45±0.71b

5.49±0.13b

A2

B2

C1

RC>RA>RB

注：表中K值代表各因素在同一水平下的平均值；R值代表极差，即

各因素 K1、K2、K3中最大值与最小值的差值；表中同列数据肩

标不含有相同小写字母表示差异显著（P<0.05），含有相同小写

字母表示差异不显著（P>0.05）；下表同。

92

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

2.2 菌酶复合发酵对玉米秸秆微贮乳酸菌活菌数、

pH及感官评定的影响

由表 4 可知，与对照组相比，单菌组和菌酶复合

组均能显著提高玉米秸秆微贮中的乳酸菌活菌数（P<

0.05）。单菌组、单酶组和菌酶复合组与对照组相比，

均能显著降低玉米秸秆微贮的 pH，其中菌酶复合组

的 pH 降至 3.88，显著低于其余各组（P<0.05）。感官

评定总评分从高到低依次为：菌酶复合组>单菌组>单

酶组>对照组。

2.3 菌酶复合发酵对微贮玉米秸秆纤维素含量及纤

维素降解率的影响

由表 5 可知，与对照组和单菌组对比，单酶组和

菌酶复合组均可显著降低玉米秸秆的中性洗涤纤维

（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、纤维素和半纤维素含

量（P<0.05）。

表4 发酵28 d各组玉米秸秆微贮乳酸菌活菌数及感官评定

组别

对照

单菌

单酶

菌酶复合

乳酸菌活菌数

(lg CFU/g)

8.56±0.03c

8.86±0.07ab

8.67±0.18bc

8.92±0.08a

pH

5.63±0.05a

4.73±0.07c

5.19±0.04b

3.88±0.01d

感官评定得分

(分)

33

52

47

71

表5 发酵28 d各组玉米秸秆中纤维素含量（%）

组别

对照

单菌

单酶

菌酶复合

NDF

67.29±1.21a

67.56±1.77a

57.78±2.74b

60.59±0.73b

ADF

42.29±1.35a

42.63±1.56a

34.74±2.80b

37.89±0.71b

纤维素

35.32±1.02a

34.12±0.71a

28.17±1.56b

29.52±0.50b

半纤维素

25.00±0.45a

24.94±0.51a

23.04±0.46b

22.70±0.89b

3 讨论

3.1 发酵底物对微贮效果的影响

微贮原料中可溶性碳水化合物（WSC）的含量

可影响微贮发酵的效果[9]

，由于秸秆中的 WSC 含量

较低，所以在发酵底物中添加玉米粉可提高原料的

初始 WSC 含量，为乳酸菌生长提供优质碳源，促进

乳酸菌的生长增殖，从而达到降低微贮 pH、改善玉

米秸秆的微贮效果[10]

。棉粕中粗蛋白含量高，可以

为微生物的生长和繁殖提供氮源，有利于提高玉米

秸秆的发酵品质。本试验中，在玉米秸秆的发酵底

物中添加适量的玉米粉和棉粕可显著降低玉米秸

秆微贮后的 pH，其原因是玉米粉和棉粕提供了充

足的能源和氮源，有利于乳酸菌的生长和繁殖。水

分含量的高低可直接影响微贮的发酵效果，水分过

高容易导致微贮过程中发生腐败，水分过低则不利

于微生物生长和秸秆发酵。本试验结果显示水分

为 60% 时微贮效果最好，这与李苗苗等[11]

的研究结

果一致。

3.2 菌酶复合使用对微贮玉米秸秆中乳酸菌活菌数

的影响

乳酸菌是微贮发酵过程中的关键微生物。研究

发现，乳酸菌产生的乳酸对微贮玉米秸秆发酵品质具

有改善作用，乳酸菌通过产生乳酸提高饲料发酵质

量[12]

，并且在生长过程中将秸秆中难以被消化吸收的

大分子物质和抗营养因子分解转化，形成便于家畜吸

收和利用的小分子营养物质，提高秸秆的营养价

值[13]

。经过风干后的秸秆可利用的营养物质含量低

于新鲜秸秆，且表面附着的乳酸菌数量减少，因此进

行微贮时加入乳酸菌制剂能够增加发酵初始乳酸菌

数目，促进乳酸菌增殖产酸，迅速降低微贮秸秆的

pH，抑制霉菌等有害微生物的生长，有效改善微贮发

酵品质。纤维素酶能够水解玉米秸秆细胞壁的多糖

结构，使之分解为葡萄糖，为微生物的生长繁殖提供

丰富碳源，进而增加微贮玉米秸秆中有益微生物菌

群的数量[14]

。本试验中，单菌组和菌酶复合组发酵

28 d 后，乳酸菌活菌数显著高于对照组，且菌酶复合

组的乳酸菌数目显著高于单菌组。其原因是，纤维

素酶分解秸秆产生的葡萄糖等低分子碳水化合物，

为乳酸菌的生长和繁殖提供了充足的能源，提高了

发酵秸秆中乳酸菌数量，并降低 pH，说明菌酶复合

有利于提高发酵秸秆的品质，与青绿饲料的发酵结

果一致[15]

。

3.3 菌酶复合使用对微贮玉米秸秆pH的影响

pH是衡量玉米秸秆微贮发酵秸秆品质的一个重

93

生 物 技 术 2023年第44卷第19期 总第688期

要指标，发酵过程中微贮的 pH 因乳酸菌大量繁殖产

生的乳酸而下降[16]

。本试验结果中单菌组、单酶组和

菌酶联合组处理的微贮 pH 均显著低于对照组，其中

菌酶复合组的微贮玉米秸秆中pH最低。乳酸菌是微

贮发酵是否成功的关键，底物中添加的玉米粉，可被

乳酸菌利用产生有机酸，使微贮的 pH 显著降低。纤

维素酶的添加可以破坏细胞壁中纤维结构，并在进行

微贮时将纤维素转化为葡萄糖，可作为乳酸菌的发酵

底物，促进乳酸的产生，降低发酵后的 pH[16]

。这也是

为什么菌酶联合组pH显著降低及发酵效果好和评分

高的原因[17]

。

3.4 菌酶复合使用对微贮玉米秸秆中纤维素含量的

影响

本研究结果证明，添加纤维素酶的两组均能显著

降低玉米秸秆的NDF、ADF和纤维素及半纤维素的含

量。其主要原因是在微贮过程中添加纤维素酶所致，

与前人研究结果一致[18]

。因此，在未来的秸秆微贮

中，为了提高微贮秸秆的品质，考虑纤维素酶及其与

乳酸菌的共同添加。

4 结论

玉米秸秆微贮发酵风干底物的组成为玉米秸秆

96%、玉米粉 2%、棉粕 2%，水分含量为 60% 时，微贮

发酵效果最好；在此基础上进行菌酶复合常温微贮

28 d 后，显著提高了玉米秸秆的发酵品质，证明了纤

维素酶与植物乳杆菌在微贮玉米秸秆中的叠加功能，

有利于优质微贮玉米秸秆的生产,但菌酶组合微贮玉

米秸秆在反刍动物生产中的应用效果还有待进一步

探究。

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（编辑：王博瑶，wangboyaowby@qq.com）

94

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

Bacillus sp. AFJ-3产T-2毒素降解酶发酵工艺优化

■ 马 妍1，2 刘虎军2 王 峻2 杜 稳2 孙长坡2 周文化1 赵一凡2*

（1.中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙 410000；2.国家粮食和物资储备局科学研究院，北京 100037）

摘 要：为提高T-2毒素降解酶产生菌Bacillus sp. AFJ-3的产酶量，同时降低发酵成本，试验以

T-2毒素降解酶酶活力为评价指标，通过单因素试验、Plackett-Burman试验和Box-Behnken试验对其发

酵条件和培养基进行优化。结果表明，最佳产酶发酵工艺为酵母提取物 5 g/L，MgSO4·7H2O 16 g/L，

黄豆饼粉5 g/L，培养基初始pH 5.8，温度36.5 ℃，接种量0.5%，转速200 r/min。在此优化条件下，T-2

毒素降解酶活力达到1 674.68 U/mL，较优化前提高了47.39%。研究结果可为T-2毒素降解酶的分离

纯化与酶制剂的开发应用提供参考依据。

关键词：T-2毒素；芽孢杆菌；降解；产酶；发酵工艺；响应面优化

doi:10.13302/j.cnki.fi.2023.19.016

中图分类号：S816 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2023）19-0095-09

Optimization of The Fermentation Process for T-2 Toxin-Degrading Enzyme Production

by Bacillus sp. AFJ-3

MA Yan1,2

LIU Hujun2

WANG Jun2

DU Wen2

SUN Changpo2

ZHOU Wenhua1

ZHAO Yifan2*

(1. College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology,

Hunan Changsha 410000, China; 2. Academy of National Food and Strategic Reserves Administration,

Beijing 100037, China)

Abstract：The purpose of this study was to increase the enzyme production of T-2 toxin-degrading en‐

zyme produced by bacteria Bacillus sp. AFJ-3, and to reduce the fermentation costs. Using T-2 toxindegrading enzyme activity as an evaluation indicator, the fermentation conditions and media were opti‐

mized by single-factor, Plackett-Burman and Box-Behnken test. As a result, the optimal enzymeproducing fermentation process was yeast extract 5 g/L, MgSO4·7H2O 16 g/L, soybean powder 5 g/L,

media initial pH 5.8, temperature 36.5 ℃, inoculation 0.5%, and rotation speed 200 r/min. Under this op‐

timized condition, the enzymatic activity of T-2 toxin-degrading enzyme reached 1 674.68 U/mL, which

was 47.39% higher than that before optimization. The results provide a reference for the isolation and pu‐

rification of T-2 toxin-degrading enzymes and the development and application of enzyme preparations.

Key words：T-2 toxin; Bacillus; degradation; enzyme production; fermentation process; response surface

optimization

T-2毒素是由拟枝孢镰刀菌、枝孢镰刀菌和三线

镰刀菌等产生的有毒次级代谢产物，属于毒性最强的

A类单端孢霉烯族毒素[1-2]

。研究表明，低剂量的 T-2

毒素能引起人畜呕吐、腹泻、食欲下降、内分泌紊乱和

免疫系统失调等，达到一定剂量后会导致休克甚至死

亡[3-4]

；在细胞水平，T-2 毒素的毒性作用表现为抑制

蛋白质合成，从而导致 DNA 和 RNA 合成受阻[5]

。T-2

毒素通常存在于谷物和动物饲料中，尤其是燕麦及燕

麦产品[6]

，广泛污染全球农作物[7-9]

，造成了巨大的经

济损失。因此，如何高效地降低 T-2 毒素的危害，成

为了目前粮食、饲料行业亟待解决的关键问题。

T-2毒素脱毒方式包括物理、化学和生物法三大

类。传统的物理、化学法存在脱毒效果不彻底、感官

作者简介：马妍，硕士，研究方向为食品质量与安全控制。

*通讯作者：赵一凡，助理研究员。

收稿日期：2023-08-25

基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项

[JY2209]

95

生 物 技 术 2023年第44卷第19期 总第688期

品质降低、营养物质损失等局限性[10]

。近年来，生物

法因其高效、安全、专一、无污染的特点，成为了当前

最具前景的 T-2 毒素脱毒方法[11]

。生物法包括吸附

和降解两条途径，其中生物降解法是利用微生物代谢

产生的酶将毒素转化为低毒或无毒的产物。目前从

土壤或水域中发现了短小杆菌[12]

、氧化微杆菌[13]

、黑

曲霉[14]

、弯曲假单胞菌[15]

、芽生杆菌等[16]

微生物能够

降解 T-2 毒素。然而从自然环境中获得的微生物产

酶量少，不利于 T-2 毒素降解酶的分离纯化，也无法

满足酶制剂的工业化生产需求。而微生物产酶水平

与发酵工艺密切相关，其中培养基组成、pH、温度、接

种量等多个因素均对微生物产酶具有重要影响[17]

。

现已有研究者通过响应面法、正交试验、均匀设计和

神经网络等方法优化微生物发酵产酶的条件。赵一

凡等[18]

利用正交试验结合人工神经网络优化了毕赤

酵母产伏马毒素羧酸酯酶的发酵条件和培养基，优化

后酶活提高了 1.19倍；杨文华等[19]

和戴军等[20]

通过响

应面法优化了施氏假单胞菌和中华假单胞菌产黄曲

霉毒素 B1（AFB1）降解酶的发酵条件，酶活力较优化

前分别提高了28.99%和25.54%。但目前还未有利用

响应面法优化微生物发酵产 T-2 毒素降解酶的相关

报道。

本团队前期从小麦中筛选获得一株 T-2 毒素降

解菌株 Bacillus sp. AFJ-3，已证实其胞内酶对 T-2 毒

素具有降解效果[21]

。在此基础上，本研究通过单因素

试验、Plackett-Burman（PB）试验和响应面设计对该菌

株的发酵条件和培养基进行优化，以期提高T-2毒素

降解酶的产量，为该酶后期的分离纯化与酶制剂的工

业化生产提供研究基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌株来源

T-2 毒素降解菌 Bacillus sp. AFJ-3，由国家粮食

和物资储备局科学研究院粮油加工所粮油真菌毒素

防控实验室筛选与保藏。

1.1.2 试剂与仪器

T-2 毒素标准品，购自北京普瑞邦科技有限公

司；酵母提取物、胰蛋白胨、乙腈（色谱级），购自赛默

飞世尔科技有限公司；NaCl，购自上海麦克林生化科

技有限公司；KCl、NaH2PO4·12H2O、KH2PO4，购自国药

集团。

Multitron Cell精密振荡培养箱，购自瑞士Infors公

司；Centrifuge 5810R型高速冷冻离心机，购自德国Ep‐

pendorf 公司；e2695 型高效液相色谱仪、2475 型荧光

检测器、XBridge C18色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），

购自美国 Waters 公司；真空离心浓缩仪，购自美国

LABCONCO 公司；多参数测试仪 S400-K，购自瑞士

Mettler Toledo 公司；GT100 球磨机，购自长沙市德科

仪器设备有限公司；G8080 玻璃珠，购自北京索莱宝

科技有限公司。

1.1.3 培养基与溶液

LB 培养基：胰蛋白胨 10 g/L，酵母提取物 5 g/L，

氯化钠10 g/L；固体培养基加20 g/L琼脂。

磷酸盐（PBS）缓冲液：氯化钠8 g/L，氯化钾0.2 g/L，

十二水磷酸二氢钠 3.63 g/L，磷酸二氢钾 0.24 g/L，

pH 7.4。

T-2毒素标准液：2 mg T-2毒素标准品溶于100 mL

乙腈（色谱级）。

1.2 方法

1.2.1 菌株培养

种子活化：取保存于-20 ℃甘油管中的菌液划线

于LB固体培养基，37 ℃培养12~24 h。

种子培养：挑取单菌落接种于 30 mL LB 液体培

养基中，37 ℃、200 r/min培养12 h。

发酵培养：按1%的接种量，将种子培养液接种于

30 mL 发酵培养基中，于初始 pH 7、37 ℃、200 r/min

条件下摇瓶发酵培养。

1.2.2 T-2毒素HPLC检测

T-2 毒 素 HPLC 检 测 方 法 参 照 GB 5009.118—

2016《食品安全国家标准 食品中T-2毒素的测定》。

1.2.3 T-2毒素降解酶酶活力测定

粗酶液制备：取 5 mL发酵菌液，5 000 r/min离心

5 min，菌体用PBS缓冲液洗涤后用1 mL PBS缓冲液重

悬，菌悬液中加入0.5 g玻璃珠，在球磨仪中振荡10 min

进行细胞破碎，4 ℃，12 000 r/min离心10 min，上清液

即为粗酶液。

酶反应：取适量 T-2 毒素标准液至离心管，于真

空离心浓缩仪中旋蒸制成T-2毒素管。粗酶液50 μL

与 450 μL PBS 缓冲液在毒素管中混匀，37 ℃、pH 7

条件下振荡反应 30 min，加入 500 μL乙腈终止反应，

T-2 毒素终浓度 3 μg/mL，等量的 PBS 缓冲液作为空

白对照；取100 μL反应液于真空离心浓缩仪蒸干，衍

生，HPLC测定酶活力。

酶活力定义：在37 ℃，pH 7条件下，每1 min降解

1 ng T-2毒素所需酶量定义为一个酶活力单位（U）。

1.2.4 单因素试验

96

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

① 最佳产酶时间：取 Bacillus sp. AFJ-3 的种子

培养液，接入30 mL LB培养基进行发酵培养，不同时

间取样，在 600 nm 波长下测定吸光度，同时 HPLC 检

测酶活力。以培养时间为横坐标，OD600值和酶活力

为纵坐标绘制生长曲线和产酶曲线。

② 最适培养基：以LB培养基为基础，使用无水葡

萄糖、可溶性淀粉、蔗糖、麦芽糖、玉米糊精、甘油、糖蜜

替换酵母提取物，添加量 5 g/L；使用蛋白胨、玉米浆、

牛肉膏、硫酸铵、大豆蛋白胨、黄豆饼粉替换胰蛋白胨，

添加量 10 g/L；使用 KH2PO4、K2HPO4·3H2O、Na2HPO4·

12H2O、MgSO4·7H2O、CaSO4、CaCO3、CaCl2 替换 NaCl，

添加量10 g/L。发酵培养12 h，取样测定酶活力。

③ 最适培养基添加量：确定培养基种类的基础

上，分别添加 1、5、10、15、20 g/L 碳源，5、10、15、20、

25 g/L 氮源，5、10、15、20、25 g/L 无机盐。发酵培养

12 h，取样测定酶活力。

④ 最适培养条件：以 LB 培养基为基础，分别调

整初始 pH 为 4、5、6、7、8；摇床温度为 25、29、33、37、

41 ℃；接种量为 0.25%、0.5%、1.0%、2.0%、3%、4.0%、

5.0%；摇床转速为 140、160、180、200、220、240 r/min。

发酵培养12 h，取样测定酶活力。

1.2.5 Plackett-Burman试验

在单因素试验基础上，选择 6 个因素作为变量，

各取 2个水平，选择 3组空白项，以酶活力（Y）为响应

值，使用 Design Expert 8.0.6 软件设计 PB 试验并进行

结果分析。各因素与水平设置见表1。

表1 Plackett-Burman试验设计因素与水平表

因素

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

变量

酵母提取物(g/L)

黄豆饼粉(g/L)

MgSO4

·7H2

O(g/L)

pH

接种量(%)

温度(℃)

虚拟项1

虚拟项2

虚拟项3

水平

低(-1)

5

5

10

5

0.5

29

-1

-1

-1

高(+1)

15

15

20

6

1

37

1

1

1

1.2.6 Box-Behnken试验

根据单因素试验和 PB 试验结果，选择 MgSO4·

7H2O浓度、pH和温度三个因素作为自变量，以酶活力

（Y）为响应值，利用Design Expert 8.0.6软件进行BoxBehnken 试验设计与结果分析，并对获得的最优产酶

条件进行发酵验证。各因素和水平如表2所示。

1.2.7 数据处理与分析

所有试验均重复 3 次，结果用“平均值±标准差”

表示。采用SPSS 22.0和Origin 2018软件进行数据统

计分析和图表绘制，选择 Duncan’s 法进行显著性分

析，P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异极显著。

表2 Box-Behnken试验设计因素与水平

变量

MgSO4

·7H2

O(g/L)

pH

温度(℃)

水平

-1

10

5

33

0

15

6

37

1

20

7

41

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 最佳产酶时间

Bacillus sp. AFJ-3 经活化后，按 1% 接种量接种

至30 mL LB培养基中，菌体的生长与产酶曲线如图1

所示，酶的生物合成与细胞生长同步进行。菌体生长

从 4 h 开始进入对数期，快速繁殖产生大量 T-2 毒素

降解酶，酶活力迅速升高；在 10~12 h时，菌体生长进

入稳定期，12 h时酶活力达到最大值 1 136.19 U/mL；

12 h 之后进入生长凋亡期，产酶量减少，酶活力呈现

下降趋势，故选择12 h作为后续优化培养时间。酶活力(U/mL) 1 200

1 000

800

600

400

200

0

12

10

8

6

4

2

OD600

4 6 8 10 12 14 16 20 24

酶活力

OD600

培养时间(h)

图1 菌体生长与产酶曲线

2.1.2 最适碳源及添加量

碳源为微生物的基本构成与代谢产物的合成提供

碳骨架，同时为细胞生命活动提供所需能量[22]

。如图2

（a）所示，不同碳源对酶活力的影响较为显著（P<0.05）。

当碳源为酵母提取物时酶活力最高（1 083.38 U/mL），而

可溶性淀粉、蔗糖、玉米糊精和甘油不利于Bacillus sp.

AFJ-3 产酶。可能是因为酵母提取物中含有丰富的

97

生 物 技 术 2023年第44卷第19期 总第688期

碳水化合物、蛋白质、核苷酸、生长因子和微量元素等

有助于微生物生长，某些酵母提取物还含有诱导因子

能够引起蛋白质的大量表达[23]

。因此选择酵母提取

物作为最适碳源进行后续研究。

进一步考察酵母提取物的最适添加量，结果见图

2（b）。酶活力随着其浓度的增加逐渐升高，当浓度为

15 g/L 时酶活力最大，继续提高其浓度，酶活力开始

下降。同时考虑到发酵生产成本，当浓度为10 g/L和

15 g/L 酶活力相差不大，故选择 10 g/L 作为酵母提取

物的最适添加量进行后续优化。

酶活力(U/mL)

酵母提取物

可溶性淀粉

蔗糖

麦芽糖

无水葡萄糖

1 600

1 200

800

400

0

玉米糊精

甘油

糖蜜

碳源

（a）

酶活力(U/mL)

1 5

1 600

1 200

800

400

0 10 15 20

酵母提取物浓度(g/L)

（b）

图2 碳源对酶活力的影响

2.1.3 最适氮源及添加量

氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸、蛋白

质、核酸等）和含氮代谢物[24]

。不同氮源对酶活力的

影响如图 3（a）所示，相较于无机氮源（硫酸铵），有机

氮源更适合Bacillus sp. AFJ-3的生长产酶，可能是因

为其含多种小分子肽有助于菌体吸收利用。当氮源

为黄豆饼粉时酶活力最高（1 296.77 U/mL）。史翠

娟[25]

研究表明，豆制品中含有完全蛋白、糖、维生素与

矿物质，是工业生产芽孢杆菌及其代谢产物的优质培

养基。此外，黄豆饼粉价格低廉，有利于降低发酵成

本。故选择黄豆饼粉作为最适氮源进行后续优化。

进一步探究黄豆饼粉添加量对酶活力的影响，结

果见图3（b）。随着黄豆饼粉浓度的提高，酶活力变化

不显著（P>0.05），当浓度为 15 g/L 时酶活力最高，超

过15 g/L后酶活力开始下降，推测原因可能是破坏了

培养基的最适碳氮比。考虑生产应用的经济成本，选

取10 g/L作为黄豆饼粉添加量进行后续优化。

2.1.4 最适无机盐及添加量

酶活力(U/mL)

大豆蛋白胨

蛋白胨

玉米浆

牛肉膏

硫酸铵

1 600

1 200

800

400

0

胰蛋白胨

黄豆饼粉

氮源

（a）

酶活力(U/mL)

1 5

1 600

1 200

800

400

0 10 15 20

黄豆饼粉浓度(g/L)

（b）

图3 氮源对酶活力的影响

无机盐不仅参与构成微生物细胞和酶的组成成

分，还具有维持渗透压和 pH 稳定的作用[22]

。如图 4

（a）所示，不同无机盐对酶活力的影响较为显著（P<

0.05）。 当 无 机 盐 为 MgSO4 ·7H2O 时 ，酶 活 力 最 高

（1 247.06 U/mL），这可能是因为Mg2+

能作为激活剂促

进降解酶的合成[20]

。周雨亭[26]

发现Mg2+

能够显著提高

贝莱斯芽孢杆菌的纤溶酶活性；冒鑫哲等[27]

研究表明

添加Mg2+

促进了枯草芽孢杆菌中角蛋白酶的合成与分

98

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

泌。由此推断，Mg2+

可能对大多数芽孢杆菌产酶具有促

进作用。因此选择MgSO4

·7H2O作为最适无机盐。

MgSO4·7H2O 浓度对酶活力的影响如图 4（b）所

示，酶活力随着其浓度的增加而升高，当浓度为15 g/L

时酶活力最高，超过 15 g/L 之后酶活力开始下降，培

养 基 中 Mg2+浓 度 过 高 或 过 低 均 会 抑 制 芽 孢 杆 菌

AFJ-3 的产酶能力，因此以 15 g/L 为 MgSO4·7H2O 的

最适添加量进行后续优化。

酶活力(U/mL)

CaCO3

KH2PO4·3H2O

Na2HPO4·12H2O

KH2PO4

1 600

1 200

800

400

0

NaCl

CaCl2

MgSO4·7H2O

无机盐

（a）

酶活力(U/mL)

1 5

1 600

1 200

800

400

0 10 15 20

MgSO4·7H2O浓度(g/L)

（b）

图4 无机盐对酶活力的影响

2.1.5 最适培养条件

培养基pH是影响细胞生长、酶活力以及各种成分

跨膜运输的关键环境参数[28]

。初始pH对酶活力的影

响如图5（a）所示，pH在5~7范围内时酶活力较高，pH小

于5时酶活力大幅降低，培养基过酸可能会使酶蛋白变

性失活。当pH等于5时酶活力最高（1 207.40 U/mL），

因此最适初始 pH 为 5，偏弱酸性和中性环境更适合

T-2毒素降解酶的产生。

温度影响酶的合成速率与代谢产物的稳定性[29]

。

不同温度对酶活力的影响如图5（b）所示，随着温度升

高，酶活力呈现先升高后降低的趋势，说明低温不适

合该菌的生长产酶，而温度过高则可能使酶变性失

活。当温度为 37 ℃时酶活力最高（1 083.85 U/mL），

故选择 37 ℃作为最适培养温度，该结果与大多数芽

孢杆菌的最佳产酶温度一致[17，27，30]

。

接种量影响微生物的生长规律及代谢产物的积

累[31]

。不同接种量对酶活力的影响如图5（c）所示，较小

的接种量更适合Bacillus sp.AFJ-3产酶，随着接种量的

增大，酶活力略微升高后降低，接种量过高时发酵前期营

养物质消耗过快，导致后期营养不足影响酶的产生[31]

。

当接种量为 0.5% 时酶活力最大（1 193.01 U/mL），因

此选择0.5%作为最适接种量。

摇瓶转速影响培养基的溶氧量，进而影响微生

物的生长情况[32]

。不同转速对酶活力的影响如图 5d

所示，随着转速的升高，酶活力缓慢增大，当转速为

200 r/min时酶活力最大（1 084.12 U/mL），超过200 r/min

后酶活力开始下降，因此最适转速为200 r/min。转速

低时溶氧量小，无法满足细胞生长需求；转速升高剪

切力增大，会对菌体产生一定伤害[32]

。

2.2 Plackett-Burman试验

根据单因素试验结果，通过PB试验筛选显著影响

酶活力的关键因子，结果见表 3。利用 Design Expert

8.0.6软件对表3中的试验数据进行方差分析，结果如

表4所示，模型是显著的（P=0.02<0.05），说明模型拟合

较好。X（3 MgSO4·7H2O）、X（4 pH）、X（6 温度）的P值小于

0.05，表明对酶活力具有显著影响，因此选择这三个因

素进行响应面试验设计。为降低发酵成本，对酶活力

影响不显著的因素X（1 酵母提取物）、X（2 黄豆饼粉）的

添加量均调整为5 g/L进行后续优化。

2.3 响应面分析

2.3.1 Box-Behnken试验结果与方差分析

将MgSO4

·7H2O添加量（A）、pH（B）、温度（C）三个因

素作为变量，以酶活力（Y）为响应值，进行Box-Behnken试

验，结果如表5所示。通过软件Design Expert 8.0.6对上述

数据进行多元回归拟合，得到二次回归方程。

Y=1 662.77+41.87×A-55.90×B-31.13×C+5.67×AB+

29.64×AC-44.35×BC-109.92×A2

-119.83×B2

-81.01×C2

对回归方程进行方差分析，结果见表 6。模型极

显著（P<0.01），失拟项不显著（P>0.05），决定系数 R2

为0.965 0，调整R2

为0.920 1，以上数据说明模型拟合

性较好，该模型能够解释数据的变化趋势。表中一次

项系数A、B、C对酶活力影响极显著（P<0.01）；交互项

99

生 物 技 术 2023年第44卷第19期 总第688期

BC 对酶活力影响显著（P<0.05），AB、AC 不显著；二次

项系数 A2

、B2

、C2

影响极显著（P<0.01）。基于以上分

析，该模型与实际情况拟合较好，可用该模型对酶活

力进行分析和预测。

表3 Plackett-Burman试验结果

试验号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

X1

-1

-1

-1

-1

1

-1

1

1

-1

1

1

1

X2

-1

1

-1

1

1

1

-1

-1

-1

1

-1

1

X3

-1

-1

1

1

1

1

1

-1

-1

-1

1

-1

X4

1

1

-1

1

-1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

X5

-1

1

1

-1

-1

1

-1

1

-1

1

1

-1

X6

1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

-1

1

X7

1

1

-1

-1

1

1

1

1

-1

-1

-1

-1

X8

-1

1

1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

-1

1

X9

1

1

1

-1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

1

酶活力（U/mL）

1 206.08

1 150.26

1 205.69

1 243.02

1 086.54

1 439.10

1 454.97

894.78

465.00

1 540.74

1 139.34

860.86

2.3.2 各因素交互作用分析

由回归方程得到的响应曲面图和等高线图如图6

所示，反映了 MgSO4·7H2O 浓度（A）、初始 pH（B）和温

度（C）两两之间的交互作用对酶活力的影响。响应曲

面图均开口朝下，说明酶活力存在最大值。响应曲面

坡度越陡，表明两因素交互作用对酶活力影响越

大[29]

。等高线呈椭圆形表示二者交互作用对酶活力

影响显著，呈圆形则影响不显著[22]

。

表4 Plackett-Burman试验方差分析

来源

模型

X1

X2

X3

X4

X5

X6

误差

合计

自由度

6

1

1

1

1

1

1

5

11

平方和

863 600

5 988

75 949

175 400

264 800

92 479

249 000

101 600

965 200

均方和

143 900

5 988

75 949

175 400

264 800

92 479

249 000

20 322

F值

7.08

0.29

3.74

8.63

13.03

4.55

12.25

P值

0.02

0.61

0.11

0.03

0.02

0.09

0.02

MgSO4·7H2O浓度和 pH、温度交互的响应曲面坡

度较平缓且等高线呈圆形（图 6a、6b、6c、6d）,温度和

pH交互作用的等高线呈椭圆形且响应曲面坡度较陡

（图 6e、6f），因此，3 组交互项对酶活力影响的显著性

顺序为：BC>AC>AB，与方差分析结果一致。随着

MgSO4·7H2O 浓度、pH 和温度的增大，酶活力均呈现

先增大后下降的趋势，与单因素结果保持一致。

2.3.3 模型预测与验证

利用回归方程求得酶活力最高时各因素的最优

初始pH

（a）

酶活力(U/mL)

4 5

1 600

1 200

800

400

0 6 7 8 9

酶活力(U/mL)

25 29

1 600

1 200

800

400

0 33 37 41

温度(℃)

（b）

接种量(%)

（c）

酶活力(U/mL)

0.25 0.5

1 600

1 200

800

400

0 1 2 3 4 5

酶活力(U/mL)

140 160

1 600

1 200

800

400

0 180 200 220 240

转速(r/min)

（d）

图5 不同发酵条件对酶活力的影响

100

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

值：MgSO4·7H2O 15.86 g/L，初始 pH 5.79，反应温度

36.59 ℃，在此条件下酶活力最大值为1 673.84 U/mL。

考虑实际情况后作出适当调整：MgSO4·7H2O 16 g/L，

初始pH 5.8，反应温度36.5 ℃。其余条件为酵母提取

物5 g/L，黄豆饼粉5 g/L，接种量0.5%，转速200 r/min。

使用上述参数，独立重复 3 次试验，得到最大酶活力

平均值 1 674.68 U/mL，与模型预测值基本吻合，说明

此模型可靠，能够有效预测 T-2 毒素降解酶的酶活

力。与初始酶活力（1 136.19 U/mL）相比，优化后酶活

力提升了47.39%。

表5 Box-Behnken试验结果

试验号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

A

1

0

0

0

1

-1

1

1

-1

0

0

-1

-1

0

0

0

0

B

-1

0

1

1

0

0

1

0

0

0

-1

-1

1

0

0

-1

0

C

0

0

1

-1

1

1

0

-1

-1

0

1

0

0

0

0

-1

0

酶活力（U/mL）

1 530.96

1 655.95

1 345.55

1 464.55

1 489.43

1 360.05

1 432.47

1 524.35

1 513.55

1 699.10

1 548.00

1 444.91

1 323.73

1 658.69

1 692.45

1 489.62

1 607.68

表6 Box-Behnken试验方差分析

来源

模型

A-A

B-B

C-C

AB

AC

BC

A²

B²

C²

残差

失拟值

净误差

总和

平方和

213 000

14 026

24 998

7 753

129

3 515

7 866

50 876

60 465

27 630

7 721

2 422

5 299

220 800

自由度

9

1

1

1

1

1

1

1

1

1

7

3

4

16

均方和

23 670

14 026

24 998

7 753

129

3 515

7 866

50 876

60 465

27 630

1 103

807

1 325

F值

21.46

12.72

22.66

7.03

0.1167

3.19

7.13

46.13

54.82

25.05

0.609 4

P值

0.000 3

0.009 1

0.002 1

0.032 9

0.742 6

0.117 4

0.032 0

0.000 3

0.000 1

0.001 6

0.643 4

显著性

**

**

**

**

不显著

不显著

*

**

**

**

不显著

注：**表示极显著水平（P<0.01），*表示显著水平（P<0.05）。

3 讨论

T-2毒素具有高毒性和污染广泛性，给粮食与畜

牧业造成了巨大的经济损失，严重威胁着人畜的健康

和社会的发展。生物脱毒法因其高效、绿色、环保等

优点而展现出强大优势，从自然环境中筛选降解微生

物并挖掘其中的降解酶是当前研究的主要方向。而

野生菌产酶水平低与酶活性不稳定等问题，限制了降

解酶的分离纯化与酶制剂的开发应用。利用基因工

程或发酵工程技术提高酶的产量和催化活性，使微生

物中的降解酶能够进行大规模生产，真正地从“实验”

走向“实际”，具有广阔的发展前景。

T-2 毒素降解酶的挖掘仍停留在初级阶段。吴

娱[14]

对黑曲霉中的 T-2降解酶进行分离纯化，仅推断

出该酶分子量为50 ku左右，此外，Mg2+

能激活该酶的

活性，这与本研究结果一致。向雨珂[13]

对氧化微杆菌

产生的 T-2 毒素降解酶进行纯化，仅得出该酶能在

pH=8.0、10.00% 的盐浓度条件下，通过阴离子柱在

AKTA上被分离出来的结论。Ueno等[12]

、Beeton等[16]

、

Fuchs 等[33]

、施崎[15]

发现了多种 T-2 毒素降解微生物，

但未对其产生的降解酶进行深入研究。本试验在获

得 T-2 毒素降解菌的基础上，通过优化其发酵工艺，

成功地提高了 T-2 毒素降解酶的产量。后续还将进

行发酵罐放大优化，进一步提高其产量，为该酶的分

离纯化提供一定技术支撑。

响应面法具有试验次数少、周期短、考虑多个因

素交互作用的优点。迄今为止，该方法已成功应用于

优化一系列微生物降解真菌毒素的研究中。熊科

等[34]

通过响应面法优化米曲霉降解赭曲霉毒素的条

件，优化后降解率达 94%，产酶周期缩短 62.5%；张

铭[35]

利用该法建立了短黄杆菌 3J2MO 降解花生粕中

黄曲霉毒素固态发酵的工艺条件；孙标等[36]

通过该法

使枯草芽孢杆菌 QR-015 对黄曲霉毒素 B1 的降解率

提升至97.5%。本试验同样通过该法使T-2毒素降解

酶酶活力提升了 47.39%，进一步证明利用响应面法

优化微生物产真菌毒素降解酶是一种科学合理、行之

有效的优化方法。

4 结论

本研究对 Bacillus sp. AFJ-3 产 T-2 毒素降解酶

的发酵工艺进行优化，以酶活力为考察指标，首先通

过单因素试验确定了最适碳源、氮源、无机盐、初始

pH、温度、接种量和转速；再利用 Plackett-Burman 试

验筛选出MgSO4·7H2O浓度、初始pH和温度三个因素

对酶活力影响显著（P<0.05）；最后通过响应面设计确

101

生 物 技 术 2023年第44卷第19期 总第688期

定了最佳产酶条件为：酵母提取物5 g/L，MgSO4·7H2O

16 g/L，黄豆饼粉 5 g/L，初始 pH 5.8，温度 36.5 ℃，接

种量 0.5%，转速 200 r/min。在此条件下，酶活力达到

最大值1 674.68 U/mL，较优化前提升47.39%，大幅提

高了T-2毒素降解酶的产量，并在一定程度上降低了

发酵生产成本，对T-2毒素脱毒酶制剂的开发应用具

有重要借鉴意义。

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图6 各因素交互作用对酶活力的影响

B：pH

10.00 12.00 14.00 16.00 20.00

7.00

6.50

6.00

5.50

5.00

酶活力(U/mL)

18.00

A：MgSO4·7H2O(g/L)

（b）

6.50

1 700

酶活力(U/mL)

10.00

1 800

1 600

1 500

1 400

1 300

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00 5.00

6.00

5.50

7.00

A：MgSO4·7H2O(g/L) B：pH

（a）

C：温度(℃)

10.00 12.00 14.00 16.00 20.00

33.00

35.00

37.00

39.00

41.00

酶活力(U/mL)

18.00

A：MgSO4·7H2O(g/L)

（d）

39.00

1 700

酶活力(U/mL)

10.00

1 800

1 600

1 500

1 400

1 300

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00 33.00

37.00

35.00

41.00

A：MgSO4·7H2O(g/L) C：温度(℃)

（c）

C：温度(℃)

5.00 5.50 6.00 6.50 7.00

33.00

35.00

37.00

39.00

41.00

酶活力(U/mL)

B：pH

（f）

39.00

1 700

酶活力(U/mL)

5.00

1 800

1 600

1 500

1 400

1 300

5.50 6.00

6.50 7.00 33.00

37.00 35.00

41.00

B：pH C：温度(℃)

（e）

102

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

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（编辑：王博瑶，wangboyaowby@qq.com）

103

特 种 养 殖 2023年第44卷第19期 总第688期

ω-3 多不饱和脂肪酸改善宠物毛发的应用及机理

■ 李雪娇 俞剑鑫 王 鹏 冯 杰*

（浙江大学饲料科学研究所，浙江省动物营养重点实验室，浙江杭州 310058）

摘 要：ω-3多不饱和脂肪酸是动物体内不能合成但生命活动不可或缺的一类脂肪酸。在宠物

健康领域，越来越多的研究发现 ω-3多不饱和脂肪酸可用于改善宠物毛发，但相关机制尚未完全明

确。文章综述了ω-3多不饱和脂肪酸用于改善宠物犬和兔毛发的相关研究，并梳理了ω-3多不饱和

脂肪酸改善毛发的可能机制，旨在为ω-3多不饱和脂肪酸应用于宠物行业改善宠物毛发提供参考。

关键词：ω-3多不饱和脂肪酸；宠物；生长因子；抗氧化；表皮屏障

doi:10.13302/j.cnki.fi.2023.19.017

中图分类号：S816.7 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2023）19-0104-04

Application and Mechanism of ω-3 Polyunsaturated Fatty Acids to Improve Pet Hair

LI Xuejiao YU Jianxin WANG Peng FENG Jie*

(Key laboratory Animal Nutrition of Zhejiang Province, Institute of Feed Science, Zhejiang University,

Zhejiang Hangzhou 310058, China)

Abstract：ω-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) are essential fatty acids that cannot be synthesized

by animals but are indispensable for their life activities. In the field of pet health, an increasing number

of studies have found that ω-3 PUFAs can be used to improve pet hair coat, but the underlying mecha‐

nisms have not been fully elucidated. The relevant research on the use of ω-3 PUFAs to improve the

hair coat of dogs and rabbits has been reviewed, and the possible mechanisms by which ω-3 PUFAs

improve hair coat has been summarized. The aim is to provide a reference for the application of ω-3

PUFAs in the pet industry to improve pet hair coat.

Key words：ω-3 polyunsaturated fatty acids; pet; growth factor; antioxidant; epidermal barrier

在物质需求逐渐得到满足的当下，人们越来越重

视精神层面的需要。随着宠物进入越来越多的家庭，

成为很多人的伙伴和家人，宠物行业迅速崛起。2022

年城镇宠物行业市场规模已达到 2 706亿元[1]

。宠物

毛发的柔软度、顺滑度、光泽度可以反映宠物的健康

状况，同时还会影响人宠关系。因此，改善宠物毛发

对于促进宠物健康、增强人宠和谐有着重要的作用。

ω-3 多不饱和脂肪酸具有抗氧化[2]

、抗癌[3]

、改善动物

免疫功能[4]

、预防心血管疾病[5]

等多种功能，同时已被

证实能够改善宠物毛发[6]

。本文综述了ω-3多不饱和

脂肪酸在改善宠物毛发方面的应用及其改善机制，为

ω-3多不饱和脂肪酸用于改善宠物毛发提供参考。

1 ω-3多不饱和脂肪酸在改善宠物毛发上的应用

1.1 ω-3多不饱和脂肪酸简介

Hansen 等[7]

在 1963 年第一次发现了动物需要摄

入一类自身无法合成、必须从饮食中获取的多不饱和

脂肪酸，这些多不饱和脂肪酸被称为必需脂肪酸。必

需脂肪酸可以分为ω-6和ω-3型。其中，ω-6多不饱

和脂肪酸包括亚油酸（Linoleic acid，LA）和花生四烯酸

（Arachidonic acid，AA），ω-3 多不饱和脂肪酸包括 α亚麻酸（α-linolenic acid，ALA）、二十碳五烯酸（Eicosa‐

pentaenoic acid，EPA）以及二十二碳六烯酸（Docosa‐

hexaenoic acid，DHA），这些必需脂肪酸对于机体健康

至关重要。因ω-3多不饱和脂肪酸在碳链甲基端的第

三个位置处有一个双链，被称为ω-3多不饱和脂肪酸。

ω-3多不饱和脂肪酸存在于多种海产品中，其中鱼油

和藻油是ω-3多不饱和脂肪酸的重要来源，一些植物

油中也含有一定量的ω-3多不饱和脂肪酸。ω-3多不

饱和脂肪酸的主要来源及含量见表1。

作者简介：李雪娇，硕士，研究方向为动物营养与饲料科学。

*通讯作者：冯杰，教授，博士生导师。

收稿日期：2023-07-07

104

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

表1 ω-3多不饱和脂肪酸主要来源及含量

来源

紫苏油

亚麻籽油

核桃油

鱼油

绿藻

ω-3多不饱和脂肪酸种类

ALA

ALA

ALA

DHA、EPA

ALA

含量(%)

60.75[8]

53.36~65.84[9]

10.2~16.8[10]

12.4~16.0[11]

49.2[12]

1.2 ω-3多不饱和脂肪酸在改善宠物毛发上的应用

随着宠物行业的快速发展，人们已由过去仅满足

宠物基本需求的饲喂方式转变为注重宠物健康和营

养的饲养模式。拥有漂亮、柔软、顺滑、有光泽毛发的

健康宠物成为更多宠物主人的追求。研究表明，ω-3

多不饱和脂肪酸可以提高宠物毛发质量，改善宠物毛

发品质。

1.2.1 ω-3多不饱和脂肪酸改善犬的毛发

犬的毛发常作为主人判断其健康和营养状况的

指标，膳食中补充多不饱和脂肪酸可以改善犬类的毛

发，如果膳食中缺乏必需脂肪酸，犬的毛发会失去光

泽，变得蓬乱无序[13]

。张明秀[6]

研究表明，与未添加亚

麻籽日粮的对照组相比，用添加亚麻籽的日粮（ALA

含量为 1.23%）饲喂比格犬 28 d 和 63 d 后，毛发质量

得到改善。研究还表明，添加亚麻籽的日粮饲喂 7~

28 d 毛发质量评分明显提高，而饲喂 28~63 d 毛发质

量评分增长速度减缓。Rees等[14]

研究结果与此相似，

用含有亚麻籽的基础日粮饲喂比格犬28 d后，其毛发

状况评分显著升高，毛发质量得到改善。其研究还发

现，饲喂含有亚麻籽的基础日粮改善毛发效果在整个

试验的84 d内并没有得到持续，补充28 d毛发改善效

果最佳，这可能与宠物犬对含有亚麻籽的饮食出现适

应有关。Combarros 等[15]

研究也证明，膳食补充鱼油

商业制剂（20.4 mg/kg 的 EPA 和 DHA）一个月可以改

善狗的毛发和皮肤质量，且连续补充鱼油商业制剂

2 个月，达到最佳的改善效果。上述研究表明，膳食中

补充ω-3多不饱和脂肪酸对犬的毛发有积极的影响，

但长时间连续补充 ω-3 多不饱和脂肪酸宠物会出现

饮食适应，改善毛发效果会有所下降。

1.2.2 ω-3多不饱和脂肪酸改善兔的毛发

宠物兔是许多家庭的重要成员之一，兔毛的漂亮

程度是影响宠物兔与宠物主人关系的一大因素。兔

的皮肤毛发问题已成为兽医治疗实践中存在的第三

大问题。一些研究表明，局部治疗或者膳食补充ω-3

多不饱和脂肪酸可以提高兔子毛发质量。Roman

等[16]

研究发现，膳食补充亚麻籽油对兔毛的脂肪酸谱

有积极影响，与对照组相比，亚麻籽油补充组兔毛的

皮脂中 ALA 含量增加 71%，而 EPA 和 DHA 分别增加

了约425%和736%。同时其研究还发现，亚麻籽油饲

喂组中兔子绒毛的鳞片层更加光滑，从角质层的组织

学图像可以发现亚麻籽饲喂组兔子的角质层边缘更

加光滑，且角质层细胞病变数量较少。Waisburd等[17]

使用一种含有必需脂肪酸的天然植物油治疗兔子局

部皮肤，与对照组相比，精油治疗组表现为兔子毛发

更加具有光泽，毛发脱落减少，气味减弱，毛发评分显

著升高。膳食补充和治疗涂抹 ω-3 多不饱和脂肪酸

均可以改善兔的毛发。

2 ω-3多不饱和脂肪酸改善宠物毛发的可能机制

2.1 调节生长因子促进毛发生长

生长因子是调节细胞增殖、分化和转移等过程的

多 肽 。 血 管 内 皮 生 长 因 子（vascular endothelial

growth factor, VEGF）和成纤维细胞生长因子（fibro‐

blast growth factor, FGF）已被证明对调节毛发周期和

促进毛发生长至关重要[18-19]

。VEGF在介导血管生成

和增强血管通透性方面起着重要作用，研究证实，

VEGF可以通过刺激血管内皮细胞和平滑肌来改善血

液循环进而促进毛发生长[18]

。李晓月等[20]

研究发现，

膳食补充 DHA 或 EPA 的小鼠皮肤中 VEGF 表达量明

显升高，补充 DHA 或 EPA 对小鼠毛发再生具有促进

作用。FGF家族在毛囊中发挥重要作用，在时间和空

间上精确地调控毛囊发育[21]

。有研究表明，FGF18是

皮肤和毛发形成的重要信号通路 Wnt/β-catenin 的靶

基因[19, 22]

。因此，FGF18可能是皮肤和毛发形成的重

要调节剂。有研究指出，含 DHA 与 EPA 的提取物可

以促进FGF18在毛囊中高表达，进而诱导毛囊从休止

期进入生长期，促进毛发再生[23-24]

。这说明 ω-3多不

饱和脂肪酸改善毛发的可能机制为通过促进生长因

子 VEGF 和 FGF 高表达进而改善血液循环为毛发生

长提供充足的营养物质，促使毛囊发育，促进毛发生

长，改善毛发质量。

2.2 防止毛囊氧化衰老

毛发的生长依赖于毛囊结构干细胞的分裂、增

殖、分化，因此毛发生长取决于毛囊结构的生长发育

情况[25]

。毛囊衰老后会出现毛发脱落、枯燥、无光泽、

脆性增加等现象[26-27]

，根据自由基学说，毛囊氧化是

其衰老的直接原因，在毛囊衰老的过程中，氧自由基

发挥着重要作用，所以减少自由基的产生和提高自身

抗自由基的能力是减缓毛囊损伤衰老和提高毛发质

量的重要途径[28-29]

。在减少自由基产生方面，安晓

羽[30]

研究发现，ω-3多不饱和脂肪酸可以通过下调烟

酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶 2（NOX2）蛋白的表

105

特 种 养 殖 2023年第44卷第19期 总第688期

达水平以减少活性氧（Reactive oxygen species, ROS）

的生成，进而降低氧化应激。在提高自身抗自由基的

能力方面，孙妍[31]

证实，60 μmol/L EPA 和 DHA 可以

显著抑制 500 μmol/L 过氧化氢处理后导致的细胞内

谷胱甘肽（Glutathione, GSH）下降（P<0.05）。此外，其

研究还发现，60 μmol/L EPA和DHA处理的过氧化氢

组与对照组相比，随着处理时间的延长，超氧化物歧

化酶（Superoxide dismutase, SOD）活性显著增加，EPA

和 DHA 可以提高 SOD 活性进而提高机体抗氧化能

力。因此，ω-3多不饱和脂肪酸改善毛发的可能机制

为其作为有效的抗氧化损伤成分，下调 NOX2蛋白水

平和上调 GSH 和 SOD 水平来减少 ROS 产生、提高自

身的抗氧化能力，防止毛囊氧化衰老，提高毛发质量。

2.3 促进表皮屏障修复

毛发光泽度、顺滑度和柔软度可能受到皮脂腺产

生的脂质类型和分布的影响[32]

。局部治疗或饮食补

充多不饱和脂肪酸可以刺激内源性脂类的改变，进而

可以促进表皮屏障的形成[33]

并减少炎症介质的产生、

抑制细胞免疫[34]

。皮肤屏障与角质层产生的神经酰

胺、胆固醇两种脂质密切相关[35-36]

。有研究指出，犬

皮肤表面胆固醇的水平可用于毛发光泽度、柔软度和

整体状况的评估[32, 37]

，毛发表面脂质中胆固醇水平越

高，宠物毛发质量越好。Kirby等[32]

研究发现，当喂食

高 不 饱 和 脂 肪 酸 饮 食（33.02 g/kg LA+11.72 g/kg

ALA）时，皮肤表面脂质胆固醇增加，同时犬的毛发和

皮肤评估分数也有所改善。也有研究指出，神经酰胺

水平与皮肤屏障受损程度呈现负相关[38-39]

。Cerrato

等[40]

研究发现，当犬皮肤等效模型用多不饱和脂肪酸

（22 μmol/L）处理时，其神经酰胺百分比（[ 51.7±1.3)%]

明显高于对照组（[ 41.6±1.4)%]，因此多不饱和脂肪酸

可以提高皮肤中神经酰胺水平，预防和修复皮肤屏障

受损。多不饱和脂肪酸改善毛发可以促进皮脂腺合

成胆固醇和神经酰胺，改变皮肤的脂质组成，促进表

皮屏障修复。此外，多不饱和脂肪酸可以通过调节前

列腺素和白三烯的产生来减少过敏性炎症反应[41]

，促

进表皮脂质屏障的组成和功能的改变。

3 小结

在宠物健康领域，ω-3多不饱和脂肪酸可用于提

高宠物毛发质量，改变宠物毛发毛躁、无光泽状况，促

进人与宠物的和谐相处。ω-3 多不饱和脂肪酸改善

宠物毛发的可能机制为通过促进 VEGF 高表达为毛

发生长提供所需的营养物质，促进FGF18高表达促进

毛囊从静止期向生长期过渡，进而促进毛发生长；下

调 NOX2 蛋白水平和上调 GSH 和 SOD 水平来减少

ROS产生和提高自身的抗氧化能力，进而防止氧化应

激引起的毛囊衰老，防止毛发出现脱落、枯燥、无光泽

等情况；促进皮肤表面胆固醇、神经酰胺两种脂质的

生成，促进表皮屏障修复，防止表皮屏障受损。

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（编辑：沈桂宇，guiyush@126.com）

107

疫 病 防 控 2023年第44卷第19期 总第688期

牛肉是人们特别喜爱的肉类食物之一，由于牛肉

具有独特鲜美的口感，含有充足的蛋白质，分解出的

氨基酸与人体的需求比较接近，对人体有很好的促进

康复和保健的功效，在日常生活中深受大家的青睐。

若病牛的肉和血清被当作食物和生物辅料，会严重威

胁到人类健康。

牛病毒性腹泻（bovine viral diarrhea, BVD）是通过

一种牛病毒性腹泻病毒(bovine viral diarrhea virus,

BVDV)感染的传染性疾病，也是妨碍母牛正常繁殖，

感染各年龄阶段牛的呼吸消化系统并造成损伤的一

种免疫抑制疾病[1]

。该病最早发生于美国，典型症状

是腹泻，其他症状有高热、萎靡不振、厌食、流鼻涕和

唾液增多等。作为牛或其他动物的常见疾病，BVDV

的传染方式种类繁多，可通过接触病牛而被感染，也

可通过环境污染，使牛或者其他动物的呼吸道和消

化道被感染[2]

。BVDV 不是只存在牛群中，它还可以

感染猪[3]

、骆驼及其他反刍动物[4]

。牛病毒性腹泻病呈

世界流行性分布，一旦发病会给牛场带来极大的经

济损失。

牛病毒性腹泻的病原也可称为牛病毒性腹泻-黏

膜 病 病 毒（bovine viral diarrhea-mucosal disease，

BVD-MD）[5]

。该病毒为直径 40~65 nm 的粒状球形，

摘 要：目前牛病毒性腹泻在我国普遍流行，严重阻碍了养牛业的发展。此病是由牛病毒性腹

泻病毒引起的，患病牛的主要症状为腹泻，还会伴随着发热、流鼻涕等其他症状，严重威胁着牛群的

健康，同时病牛也对人类身体健康也会产生直接或间接的影响，给生活带来了一定的隐患。文章综

述了牛病毒性腹泻病毒的流行特点、检测方法及预防措施，以使牛场能够更好地采取预防措施防止

该病的传播。

关键词：牛病毒性腹泻；流行特点；检测方法；预防措施；临床症状

doi:10.13302/j.cnki.fi.2023.19.018

中图分类号：S858.23 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2023）19-0108-05

Study on Epidemic Characteristics, Diagnosis and Prevention of Bovine Viral Diarrhea Virus

LIU Jianhui1

MA Siwen1

ZHANG Yongming1,2*

WANG Qian1

ZHAO Xuecheng2

ZHANG Kaikai2

HU Wei2

(1. Inner Mongolia Normal University, Inner Mongolia Huhhot 010000, China; 2. Inner Mongolia Daxi

Biotech Co., Ltd., Inner Mongolia Huhhot 010000, China)

Abstract：At present, bovine viral diarrhea is prevalent in China, which seriously hinders the develop‐

ment of cattle industry. This disease is caused by bovine viral diarrhea virus. The main symptoms of sick

cattle are diarrhea, accompanied by fever, runny nose and other symptoms, which seriously threaten the

health of cattle. At the same time, sick cattle also have a direct or indirect impact on people's health and

bring some hidden dangers to life. In this paper, the epidemiological characteristics, detection methods

and preventive measures of bovine viral diarrhea virus were reviewed, so that preventive measures could

be taken to prevent the spread of the disease in cattle farms.

Key words：bovine viral diarrhea; popular characteristics; detection method; preventive measure; clinical

signs and symptoms

作者简介：刘建慧，硕士，研究方向为生物化学与分子生

物学。

*通讯作者：张永明，博士，副教授，硕士生导师。

收稿日期：2023-05-30

牛病毒性腹泻病毒流行特点与诊断预防措施研究

■ 刘建慧1 马思雯1 张永明1，2* 王 茜1 赵雪城2 张凯凯2 胡 伟2

（1.内蒙古师范大学，内蒙古呼和浩特 010000；2.内蒙古大溪生物科技有限公司，内蒙古呼和浩特 010000）

108

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

且 只 有 一 个 病 毒 髓 核 ，髓 核 的 直 径 为 24~30 nm。

BVDV属于基因组长12.3~12.5 kb的单股正链RNA病

毒，由一个开放阅读框（ORF），5’-UTR和 3’-UTR构

成。不同BVDV毒株的5’-UTR基因序列有高度的保

守性，根据其基因序列的不同 BVDV 可分为 1 型和 2

型，到现在为止，1 型 BVDV 已有 22 个基因亚型（1a~

1v），2 型 BVDV 有 4 个基因亚型（2a~2d）[6]

。BVDV 对

外部环境抵抗力很弱，但在低温的条件下仍具有一

定的稳定性，在真空且冻干后放于-60~-70 ℃可以

保留数年，在 26~37 ℃能够保存 24 h，但是大部分病

毒都丧失了活性，在 56 ℃下几分钟内就能完全丧失

活性[7]

。

BVDV有两种生物型，分别是致细胞病变型（CP）

和非致细胞病变型（NCP）。BVD-MD 的持续性感染

主要是由非致细胞病变性毒株引起的，且致细胞病变

毒株一般不会引起持续感染，目前的 BVD-MD 疫苗

株大部分都是致细胞病变株。

1 牛病毒性腹泻的流行病学特点

1.1 传染源和传播途径

牛病毒性腹泻病的传染源是病畜和带毒的动物，

其排出的粪、尿等排泄物及精液等均可致病，其他致

病因素还有血液、流产胎儿等[8]

，如果不及时发现并采

取措施，可能会造成畜牧场病毒大面积暴发。该病还

可以经过牛的口、呼吸道和消化道感染，病畜通过咳

嗽使空气中带病毒，使其他动物被传染。病毒还可以

通过牛的胎盘发生垂直式感染[9]

，此时胎儿没有任何

免疫能力，导致病毒在体内繁殖，携带病毒直至死亡，

且死亡后需要立即进行无害化处理以切断传播途径。

也可由带毒者的排泄物等引起水平式传播感染。本

病的传播方法有直接和间接两种，一般自然潜伏 2~

14 d，分为急性感染和慢性感染两种。病毒也存在于

雄性牛的精液中，以自然或人工受精两种方式向母牛

传播。

1.2 容易感染的群体

该病易感染不同品种、不同年龄的牛，而且肉牛

相对于奶牛更易被感染；除在牛群里传播外，也会感

染绵羊、山羊、羊驼和猪等家畜及骆驼等反刍动物、鹿

和袋鼠等其他野生动物。

1.3 流行特点

BVDV 现已在世界各地存在并传播，呈现一种全

球化的趋势，一般流行方式有地方性和季节性。地方

性表现在：在畜牧业发达的国家较易发生，也会在封

闭式的养殖场突然暴发，一般多呈现隐性感染的状

况。季节性表现在：一年四季都实际存在，以春秋两

季多见。BVDV 自然感染的情况每年都会发生[10]

，各

个年龄阶段牛的易感率和患病率不同，6个月以下的

小牛患病率低，是因为母源抗体的存在；8~24月龄患

病最常见；3~18个月龄的牛犊具有很高的易感性，临

床表现也较好；其他年龄阶段的牛感染一般为隐性感

染。此病的发病率约为5%，死亡率超过90%。

1.4 流行状况

BVD 第一次出现于 1946 年的北美洲地区，且于

1971年被正式命名。我国出现BVD是由于1980年自

国外引进牛并将病毒带入，由于管控不当对家畜和其

他野生动物造成了不同程度的感染[11]

。我国学者随

后开始对该病毒的研究，李佑民等[12]

在1983首次分离

并且鉴定到毒株。紧接着大量研究人员开始调查研

究发现，感染BVDV的省市有20多个[13]

。到现在为止

BVDV感染情况日益扩大。

2 临床症状

该病的临床表现有腹泻、发热、黏膜糜烂、萎靡不

振、厌食、免疫力低、白细胞数量下降和母牛繁殖受阻

等，其严重程度与病程、发病时长和是否继发感染密

切相关，一般1~14 d为牛群自然感染潜伏期，14~21 d

是牛群人工感染潜伏期[14]

。可将 BVDV 感染后分为

亚临床感染、急性感染、持续性感染和黏膜病等类

型[15]

。

2.1 亚临床感染

亚临床感染为自然情况下的一般类型。通过研

究发现，人工感染牛身后出现发热现象，但持续时间

不超过 2 d，在感染后的第 13 天，淋巴组织未检测到

抗原[16]

。该感染类型也从侧面解释了畜牧场的牛群

虽然未接种疫苗，但仍能从体内检测到 BVDV 抗体。

总之，该类型感染后临床症状并不明显，但奶牛有特

殊的症状，其产奶量会有下降趋势。

2.2 急性感染

大多数BVDV感染后的类型为急性感染。BVDV

的两种生物类型即 NCP 型和 CP 型均会引起急性感

染，其NCP型在感染中占主导地位[17]

。急性感染牛表

现为高热、腹泻、黏膜溃烂、免疫系统受到抑制、血小

板和白细胞减少和繁殖障碍等症状[18]

。感染牛症状

的轻重由病毒毒力决定，与病牛自身的免疫系统状态

109

疫 病 防 控 2023年第44卷第19期 总第688期

相关，也会受到环境因素的影响。急性型大部分是被

同一种BVDV反复感染所致，犊牛和免疫系统健全的

育成牛急性感染率较高[19]

。

2.3 持续性感染

持续感染（PI）是最特别的一类，在妊娠期（第45~

130天）母牛接触并感染NCP型BVDV，病毒越过母体

胎盘的保护屏障使腹中的胎儿致病[20]

，期间可能有流

产等征兆。这类胎儿出生后就成了终生带毒和散播

病毒的牛[21]

，简称为持续感染牛（PI牛）。引起PI牛感

染的原因是小牛胎儿免疫系统没有发育完全，病毒在

胎儿体内不断传播感染，形成持续感染的BVDV[22]

，导

致体内不能有效识别和清除病毒。CP 型和 NCP 型

BVDV 均可透过胎盘渠道感染新生胎儿，但是前者可

由胎儿免疫系统清除，后者则在体内持续感染[23]

，且

两者之间可互相转换。由于体质独特，PI牛在饲养场

中里成为了很大的致病源。因此，对于PI牛的发现和

及时清除可降低BVDV感染率。

2.4 黏膜病

黏膜病是临床上最可怕的一种类型，发病率约为

5%，一旦发病死亡机率趋近于 100%[24]

。病牛症状表

现为体温较高、呼吸急促、粪便带血、呼出的气味极

臭、胃黏膜和肠黏膜大面积溃疡糜烂等[25]

。另外，黏

膜病还会造成血液中白细胞数量和血小板均会减少，

引起免疫抑制，从而极易被其他病原感染。

3 科学的诊断

初步诊断可以根据临床表现和流行病学来判断，

如果想要进一步确诊，可以采用血清学试验、病毒分

离和 PCR 技术等手段。这些检测方法各有各的优缺

点，可根据试验条件和成本考虑，从中选择最优的检

测方法。

3.1 血清学试验检测

研究牛BVD，血清学试验是一项十分重要的检测

方法与手段。常用的方法有中和试验、酶联免疫吸附

试验（ELISA）、免疫琼脂扩散、免疫过氧化物酶技术

（IPT）和蛋白A胶体免疫电镜技术。其中中和试验是

实验室常规使用的方法之一，但是有部分局限性，即

疑似牛不能确诊，达不到完全清除病牛的目的。

ELISA是经典的测试方法，也是一种主要的诊断

方法。此方法简单快速，特异性良好，但是在制备抗

原中存在较大的困难和挑战，并且在检测抗体时对于

PI牛等各种因素都很难被检测到，有时还会出现假阳

性等问题，这些方面需进一步改进[26]

。免疫琼脂扩散

法一般常用于兽医部门检测，有简单方便、具有群特

异性等优点，但是准确性不高，敏感性低于中和试验。

IPT 现在被应用于抗原的总体分布检测和抗体检测，

实验期间可以用显微镜观察细胞的颜色进行判断，是

诊断 BVDV 比较准确的方法之一。蛋白 A 胶体免疫

电镜技术是采用电镜观察法，观察病毒的形态，这种

方法的缺点是寻找病毒颗粒时会受到相似形态颗粒

的干扰，不适合大量样本的筛选。

3.2 病毒分离

病毒分离法可以应用于胎牛肾（MDBK）细胞、肺

原代细胞的检验，小犊牛的睾丸细胞也很容易被病毒

感染[27]

，最常用细胞 MDBK 细胞分离病毒[28]

。根据病

毒分离选择的结构组织，把动物的组织病料进行研磨

和无菌处理后，再接种到对BVDV敏感的细胞上，70 h

后观察是否有BVDV的特征性病变，从而判断此牛是

否患有该病[29]

。但是这种方法既耗时又耗费精力，有些

病毒的分离率也比较低，对于大规模的检测并不适用。

3.3 PCR技术检测

聚合酶链式反应（PCR）是生物体外进行的 DNA

扩增反应，具有快速、特异性强、敏感度高、模板取材、

可扩增 mRNA 等特点，可使需要的基因片段大量扩

增。PCR 技术检验是核酸对病毒病原体进行检测和

鉴定的一种方法，操作简单方便，反应快速灵敏，但实

验过程中存在样品污染导致假阳性的出现，也有突变

率较高的病毒易出现假阴性的情况[30]

。近年来不断

发展的荧光定量PCR技术是一种新检验技术，其将传

统的PCR与荧光检测方法进行结合检测，这种方法是

对需检测的样品中的特定 DNA 序列处理，然后对其

进行荧光定量分析。陈其兵等[32]

根据BVDV的5'UTR

保守序列设计特异性引物和探针，从而去优化建立了

荧光定量PCR检测方法。与RT-PCR检测方法相比，

它具有操作简单方便、自动化程度高、高灵敏度、特异

性更强、结果可观、重复性好等优点，而且还能有效降

低污染风险，对 BVDV 也能进行早期的诊断与判

断[31]

，及时发现病原，并能快速准确地实施检测，现已

成为检测病原的重要手段。但这种方法对机器要求

高。还有一种 LAMP检测方法，是应用核酸新型检测

技术，主要观察反应过程中生成的白色沉淀焦磷酸

镁。此方法简单方便、反应快速、灵敏度高、特异性

强、实验结果显著，但是对引物要求比较高和严格[33]

。

110

SILIAO GONGYE 2023年第44卷第19期 总第688期

4 预防措施和防控建议

牛病毒性腹泻病与牛群的环境卫生以及养殖户

的饲养管理密切相关，因此，为了预防这种疾病的蔓

延，必须采用综合性预防与治疗措施，包括消毒与卫

生管理、疫苗接种、严格的检疫，以及提高饲养管理水

平及淘汰持续性感染牛等。

4.1 消毒与卫生管理

在日常饲养中应定期清扫牛棚，并选择合适的消

毒药剂与消毒药品进行消毒处理，从而切断感染和传

播途径[34]

。同时也要及时消灭、驱除养殖场的蚊、鼠

及其他有害动物，以预防中间宿主的感染。

4.2 疫苗接种

临床试验表明，根据本地区养殖场牛病毒性腹泻

流行病学的实际情况，针对性接种牛病毒性弱毒疫苗

和猪瘟兔化弱毒疫苗等，可以高效地预防 BVDV 感

染。其中 6~8 个月犊牛期是牛病毒性腹泻极易感染

的时期，这时犊牛的抵抗力比较差，并且牛乳中所含

母源抗体含量下降，应当根据要求及时进行安全、高

效的减毒或弱毒性疫苗的接种[35]

。

4.3 检疫预防

牛场必须建立健全卫生检疫体系，定期监测牛群

的病毒性腹泻病毒，规范养殖户的引种行为，避免不

同来源的动物在同一个圈舍中饲养[36]

，一旦发现

BVDV 感染牛，立刻进行隔离处理，要进行无害化处

理，避免疾病在牛群中的传播与感染。严禁从疫区进

口牛，且牛只买卖、运输时要加强隔离，防止该病毒的

扩散与传播。对于进口肉类、乳制品、生物制品也要

严格隔离，进一步阻断传染[37]

。

4.4 提高饲养管理水平

养殖户在饲养中要增强对饲料的管控，各年龄段

的奶牛都要供应平衡的营养饲料，禁止喂食霉变的饲

料，也要注意维生素的补充，提高牛群的身体免疫力，

同时要强化养殖场的卫生和水源管理，定期清除水体

中的细菌，减少BVDV感染的可能性。

4.5 淘汰持续性感染牛

PI牛是BVDV最大的传染源，在诊治过程中要早

期筛查发现并淘汰，这一措施对本病的防控具有重要

的意义。这是对 BVDV 进行有效地控制与净化的最

佳办法，是保障牛群长期安全的重要手段。

4.6 研发疫苗

疫苗也是很重要的一环，要积极鼓励，研究院所

和科研单位、牛场进行BVDV疫苗的研制工作。现疫

苗有两类，分别为 BVDV 弱毒疫苗和 BVDV 灭活疫

苗。前者能够产生较强的免疫力，但个别疫苗株对后

代有不良影响及疾病缺陷；后者的安全性高，但效力

不如前者。近年来，生物信息技术迅猛发展，出现了

一种新的疫苗研发手段，即多表位基因疫苗，与其他

疫苗相比，此疫苗具有稳定性高、生物安全性高、过敏

率低和方便合成等特点[38]

。灭活疫苗的制备一般是

通过悬浮培养工艺完成，同时发现反应器规模化制备

可以作为未来疫苗发展的主要方向[39]

。

5 小结

总之，BVD是一种常见的传染性疾病。在防控牛

BVD 时要遵守防大于治的原则，从源头上遏制其蔓

延，一旦发现可疑病例，应马上进行隔离。另外，在对

该疾病进行诊断的过程中，要根据临床表现和流行病

学特点制订相应的对策，以提高治疗效果。养殖户必

须高度重视对该病的诊断和治疗，做好后续的预防工

作，制订科学的免疫计划，并采取相应的预防和治疗

措施以降低患病率。

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（编辑：王博瑶，wangboyaowby@qq.com）

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