微生物值酵素對泌乳牛的影響

微生物值酵素對泌乳牛的影響

一、前言

為促使反芻動物生產量的提高，在早期常用飼料中抗生素的添加或合成荷爾蒙的埋植。但因其效果的不彰或其所造成的殘留，歐洲國家已使用法令嚴禁肉畜利用促進生長荷爾蒙之埋植。使用細菌、黴菌和酵母菌的直接餵飼微生物(direct fed microbia； DFM)，其在胃腸道中的可能作用機制非常複雜。而黴菌能產生多種酵素，例如纖維素鋛(cellulase)可水解纖維素成為可溶性糖類，作為微生物生長的碳源，和分解其本身孢子的細胞壁，才能完成孢子的萌發。所以，採用黴菌的DFM，是利用其分泌的酵素，以提高飼料的利用效率。因此可以飼料經酵素作用，飼料中直接添加酵素(例如黴菌的醱酵抽出物)或微生物以取代抗生素或荷爾蒙的使用。

二、酵素和微生物的關係

一般酵素的取得，可來自於動物、植物和微生物體。但是，從動、植物體所能取得的酵素量有限，由微生物生產酵素乃為另一具潛力的酵素來源。牛屬於草食動物，配合其攝食特性，能有效分解纖維素相對的重要許多。可由細菌或黴菌取得纖維素鋛，本篇報告乃針對黴菌類詳加探討。

黴菌遍存於地球中，在分類學上的位置，屬於植物界－Thallophyta門－Fungi亞門－Fumycetes綱。常做為飼料添加之用的Aspergillus菌株，為其Fumycetes綱下分四類的Ascomycetes之類。黴菌屬於真核生物，具有細胞壁(成分包括有幾丁質、纖維素、半纖維素)，其生長時須要有機物當做其碳源。在黴菌自然的生長週期中，孢子會掉落，在適當的環境下萌芽。孢子萌芽時，因為黴菌本身具有厚實的細胞壁，須有酵素分解以協助其突破細胞壁而萌發，且須有纖維素鋛分解其纖維素當做生長所需的碳源。在此階段收集黴菌的醱酵抽出物，就能取得所分泌的酵素。

三、直接餵飼微生物的概念(direct-fed microbial,DFM)

在生產性動物的胃腸消化道中，正常情況下有兩種形式的菌相：(1)為有益的微生物，在宿主成互共生的情況，寄居在胃腸道的表面。(2)為不被喜好的微生物，常為潛在性的病原菌。在正常的情況下，有益的微生物是較佔優勢，且執行正常的生理功能－協助消化營養分、供應營養給宿主且有對抗潛在性病原菌的功能。在動物生理改變的情況下，例如下痢、緊迫，會使腸道內的菌相改變，餵飼大量有益的微生物，來和不利的因子對抗，拮抗有害的微生物，就是使用微生物的利生素(Probiotic)。

現今利用遺傳工程技術選殖優良菌種，再採用DFM，其在胃腸道中的作用機制，可能如下：(1)生產抗微生物的物質。(2)增加與病原菌對抗的能力。(3)消化酵素的生產。(4)刺激免疫反應。(5)去除病原菌的毒性。本篇報告針對消化酵素和微生物的給予，是加強消化酵素的作用。

四、飼料經酵素過後，再用以餵飼乳牛所造成的影響

Ramamurthy et al.,在1987年做了一項試驗將燕麥稈用酵素處理過後，拿來餵飼乳牛，視其泌乳量的影響。飼料經酵素處理，是用溶解在pH 4.5，0.01M醋酸緩衝液之Trichoderma viride所生產的纖維素鋛，用噴霧法預先處理燕麥稈，在室內適溫下放置二天之後，於光照下曬乾形成部分已被分解的麥稈。試驗處理如表一所示。

表一泌乳牛日糧處理及每日餵料量
餵飼量 ( 公斤／頭 )	處理1	處理2	處理3	處理4
1.A.未處理之麥稈(主要對照組) B.醋酸緩衝液處理(對照組) C.100IU 纖維素鋛／公斤 D.200IU纖維素鋛／公斤 2.商業飼糧 3.玉米	5 －－－ 4.5 30	－ 5 －－ 4.5 30	－－ 5 － 4.5 30	－－－ 5 4.5 30
Ramamurthy et al., 1987

由試驗結果顯示，在試驗剛開始15天，醋酸緩衝液處理，就己經影響了產乳量。而牧草素的處理，對乳量的影響是緩慢的，但仍能明顯的提高產乳量。並且在現場餵飼時，發現受酵素處理的日糧是比單就緩衝液處理的日糧較快被牛隻所接受。評估其經濟效益，仍能合要求，所以印度當地政府提倡此措施。

另一個試驗是以黴菌的酵素處理粉碎稻殼，分別測量體內和體外的消化率。此試驗乃因當地每年有過剩的粉碎粉殼，無法再做其他加工之用，用以餵飼動物，其可利用率亦低，因此採用酵素先行分解，期望提高消化率。表三是分別使用不同濃度的酵素處理粉碎的稻殼，測定體外乾物質的消化率IVDMD (In vitro dry matter digestibility)。添加酵素的處理，是有顯著的改善趨勢。

表二每一處理組有三頭牛之每日平均產乳量 (公升／天)

天數

處理 1

處理 2

處理 3

處理 4

1-5

6-10

11-15

*16-20

21-25

26-30

31-35

36-40

41-45

4.44

4.56

4.62

4.68

4.94

5.00

5.06

5.40

5.48

4.86

5.00

5.26

5.50

5.70

5.80

5.86

6.08

6.06

5.20

5.38

5.40

5.10

5.12

5.42

5.44

5.66

5.80

5.70

5.74

6.40

7.34

6.60

6.68

7.76

8.04

7.96

7.14

7.64

8.00

9.14

6.98

8.20

8.60

8.54

8.48

6.40

6.68

7.06

7.10

7.20

6.84

6.28

6.50

6.20

4.94

5.02

5.04

5.16

6.08

4.80

5.56

5.76

6.08

5.30

5.32

5.54

5.70

5.88

4.98

6.62

6.74

7.08

5.44

5.66

5.80

6.02

6.76

5.70

6.48

6.62

6.98

5.58

6.08

6.20

6.54

6.96

5.20

6.10

6.84

7.74

5.84

6.36

6.64

6.92

7.00

6.30

7.12

7.86

8.42

6.24

6.54

6.96

7.02

7.16

6.22

7.64

8.34

9.02

*從第16天開始餵給纖維素鋛／緩衝液處理的麥稈 Ramamurthy et al., 1987

表三以各種不同量的黴菌纖維酵素處理粉碎稻殼其體外乾物質消化率的變化
酵素量 (毫克／公斤)	體外乾物質消化率IVDMD，百分率
0 125 250 375 500 625 750 875 1000 1125 1250 SE	17.29^c 16.90^c 21.56^b 30.60^a 15.82^c 21.53^b 21.17^b 24.29^b 24.97^b 17.41^c 17.68^c 4.48
註：1.用黴菌的纖維分解酵素，採噴霧法處理粉碎稻殼 2.IVDMD代表In vitro dry matter digestibility，採用Tilley和Terry法分析 Daniels and Hashim，1977

體內消化率的試驗是以不同量的酵素處理粉碎稻殼，其餘50％為玉米、豆粉。表四即為餵飼荷蘭牛公牛對牛隻乾物質消化率的影響。當使用低濃度的酵素處理(250～375mg／Kg)時，乾物質消化率很高；而用中濃度酵素處理(500～750mg／Kg)時，乾物質消化率會下降；用高度酵素處理(1000～2000mg／Kg)時，乾物質消化率又會再次升高，呈現兩高峰的現象。但是作者對此現象也無法解釋，只指出代謝產物的堆積，可能會抑制、減少酵素活性或瘤胃內微生物的活動。對能量和蛋白質的消化率，其添加了酵素流理組亦比未添加者有提高的現象。並且在這種呈現兩個高峰的情況下，以採用250～375mg／Kg較經濟。

表四以各種不同濃度的黴菌纖維酵素處理日糧對體內乾物質、能量和蛋白質消化率的影響
日糧組成	酵素 (每公斤日糧添加毫克數)
	0	250	375	500	750	1000	2000
	───────── 消　化　率 ─────────
乾物質能量蛋白質	54.4^b 52.8^b 74.6^b	63.5^a 61.7^a 77.8^a	60.6^a 58.4^a 74.8^b	57.1^b 57.8^b 80.0^a	57.4^b 56.1^b 73.5^b	62.7^a 60.6^a 76.5^b	60.8^a 60.7^a 79.0^a
同列中標有相同字母(a，b)表示無顯著差異(P＞0.05) Daniels and Hashim, 1977

表五在甘蔗的青貯過程中添加 Aspergillus oryzae 的醱酵抽出物，日糧尚包括玉米、棉仔殼，用以餵飼乳牛
	乾物質採食量	產乳量	乳脂率	乳脂肪產量	3.5％脂肪校正乳	體重	體增重
	─(公斤／天)─		百分率	─(公斤／天)─		公斤	(公斤／天)
對照組 56.7公克／天抽出物	22.8 24.3	24.7 25.3	3.55 3.66^b	0.87 0.93^c	24.7 26.0^c	631 641	0.52 0.62
同行中b表P＜0.01，C表P＜0.05 Harris et al., 1983

Harris et al., 在1983年做了一項試驗。在甘蔗的青貯過程中，添加了Aspergillus oryzae的醱酵抽出物，使之與甘蔗青貯過程一起作用，形成部分分解的甘蔗。用以餵飼乳牛，對於乳脂率，產乳量(3.5％FCM)都有改善的趨勢。

五、飼料中添加酵素對泌乳牛的影響

Wiedmeier et al.,在1987年做了一項試驗。使用Aspergillus oryzae的醱酵抽出物，添加在飼料中，餵飼不懷孕不泌乳的荷蘭牛。測定瘤胃內總菌數，發現瘤胃內菌相會隨酵素添加之有無而改變，且以纖維分解菌之菌內消化率試驗，酵素的添加在乾物質，粗蛋白和半纖維素的消化率都有提高的現象(表七)。

表六酵素添加對瘤胃微生物的影響
項目	日糧
	基礎日糧	酵素處理
總菌數，×108／毫升纖維分解菌菌數，×108／毫升纖維分解菌所佔百分率，％	196.2 25.0^a 12.9^a	223.5 39.1^b 17.5^b
同列中不同字母表顯著差異(P＜0.05) Wiedmeier et al., 1987

表七酵素添加對腸道內營養分消化率的影響
項目	日糧
	基礎日糧	酵素處理
	──── 百分率 ─────
乾物質粗蛋白酸洗纖維半纖維素	77.0^a 79.5^c 69.3 76.3^a	79.8^b 81.6^d 71.0 80.8^b
同列中a，b不同字母表顯著差異(P＜0.05) 同列中c，d不同字母表極顯著差異(P＜0.05)

Gomez et al.,在1988年做了一項試驗。以Aspergillus oryzae的醱酵抽出物添加到飼糧內餵飼荷蘭牛，可提高產乳量，並且作者亦做了一推斷，酵素的添加會增加飼料利用率。

六、飼料中直接添加微生物對泌牛之影響

Kellems et al.,在1987年做了一項試驗，以Aspergillus oryzae的菌體直接餵飼乳牛，在不同泌乳階段，產乳量都有提高的現象(表八)。

Owen and Appleman在1971年做了一項試驗，Asprgilus oryzae的菌體餵飼乳牛，其乳脂率和乾物質採食量上，都有顯著改進的現象。

七、結論

1.纖維分解鋛可將飼料先行部分分解。

(1)提高乾物質消化率。

(2)纖維素的部分分解，可提高蛋白質和能量的消化率。

(3)經處理後之麥稈餵牛，可顯著提高產乳量。

(4)甘蔗青貯時，經Aspergilus oryzae所生產之酵素處理後餵牛，可顯著提高乳脂率、乳脂量和產乳量。

2.飼料中直接添加Aspergillus oryzae extract，因其在瘤胃中可協助分解飼料。

(1)可提供較多微生物生長所須的C源、N源和能量。

(2)提高纖維分解菌的菌數。

(4)提高產乳量。

3.採用Aspergillus oryzae的直接餵飼微生物。

(1)可提高產乳量。

(2)提高乳脂率。

(3)減少乾物質採食量。

飼料營養雜誌(50~57)－陳乃菁．九三年七期