不同組合飼糧對綿羊瘤胃代謝參數的影響

李勇,郝正里,李發(fā)弟,3＊ ,鄭琛,張曉慶,4,吳秋玨,5,葉得河

(1.甘肅農業(yè)大學動物科學技術學院,甘肅 蘭州730070;2.周口職業(yè)技術學院,河南周口 466001;3.甘肅省飼料工程技術研究中心,甘肅蘭州 730070;4.中國農業(yè)科學院草原研究所,內蒙古呼和浩特010010;5.河南科技大學動物科學技術學院,河南 洛陽471003;6.甘肅農業(yè)大學動物醫(yī)學院,甘肅蘭州 730070)

甜菜渣和蘋果渣是我國北方地區(qū)制糖或制果汁后的主要副產品。據報道,我國年產甜菜渣和蘋果渣約分別為700萬t和180多萬t,它們含有大量畜禽可利用的營養(yǎng)成分,是不可忽視的飼料資源[1,2]。但鮮甜菜渣、蘋果渣含水分較高,并含有豐富的單糖、還原糖、果膠和半纖維素等物質,很容易被微生物利用進而發(fā)霉、變質,造成環(huán)境的極大污染和資源的浪費[3,4]。合理利用甜菜渣、蘋果渣等農副產品作為畜禽飼糧組分,既可充分利用資源,降低飼料成本,緩解人畜爭糧的矛盾,并有利于保護生態(tài)環(huán)境[5]。本試驗以玉米(Zea mays)、小麥麩、大豆粕、秸稈與苜蓿(Medicago sativa)、甜菜渣、蘋果渣等富含果膠飼料為原料,配制不同組合的飼糧,研究其對綿羊瘤胃代謝參數的影響,期望篩選出能充分發(fā)揮飼料間正組合效應的飼料配方,為充分利用各種副產品飼料資源發(fā)展肉羊生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

選用3只安裝永久性瘤胃瘺管的甘肅高山細毛羯羊(平均體重22.5 kg),采用3×3無重復拉丁方試驗設計,比較3種飼糧,即對照飼糧(Ⅰ)、8%甜菜渣飼糧(Ⅱ)、8%蘋果渣飼糧(Ⅲ)對綿羊瘤胃代謝參數的影響。試驗的3個飼糧循環(huán)均為預試期10 d,正試期9 d。

1.2 試驗飼糧

參照中國美利奴育成公羊維持需要量的1.5倍設計飼糧配方;各飼料原料的干物質(dry matter,DM)、有機物質(organic matter,OM)、粗蛋白質(crude protein,CP)、鈣(calcium,Ca)和磷(phosphorus,P)含量用實測值,消化能(digest energy,DE)用表列值。用揉草機將玉米秸、小麥秸揉搓與鍘短(2～3cm);苜蓿顆粒、甜菜渣、玉米(整粒)、大豆粕、小麥麩、蘋果渣均以購入的狀態(tài)飼喂。試驗飼糧配方見表1。

表1 試驗飼糧組成與營養(yǎng)水平(飼喂基礎)Table 1 Composition and nutritive level of diets(as-fed basis)

1.3 飼養(yǎng)管理

試羊被養(yǎng)育在個體消化代謝籠中;試驗前10 d進籠,使其適應試驗條件。預試期逐漸過渡到飼喂試驗飼糧,并摸索每只羊的采食量;正試期準確記錄試羊的食入量。將日喂量分兩等份,于8:30和17:00飼喂玉米秸和小麥秸,9:00和17:30投喂其他飼料;每次飼喂后飲水0.5 h。

1.4 樣品采集與預處理

正試期的第6天,分別于食前1 h及食后1,3,5,7 h,通過瘺管采集瘤胃液約50 mL。隨即測定pH值,然后用4層紗布過濾,濾液中加入2滴10%HgCl2溶液,使酶鈍化;將濾液分裝入3個小瓶中,冷凍(-20℃)保存,備測總氮、氨氮、尿素氮、揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)。

正試期的第7～9天,分別按下述時間采集瘤胃液。第7天:7:00,11:30,16:00,20:30;第8天:1:00,5:30,10:00,14:30,19:00,23:30;第 9 天:4:00,8:30,13:00,17:30,22:00,2:30。

采集后,隨即將瘤胃液于1 200 r/min離心15 min,棄去殘渣(原蟲和植物大顆粒),將上清液冷凍保存。測定前取出上清液,回溫;將各時間點的上清液等量混合為一個試樣,在4 000 r/min下離心20 min,棄去上清液;用0.85%生理鹽水沖洗沉淀,再于4 000 r/min離心20 min,棄去上清液(共進行2次);將沉淀物(細菌細胞)冷凍干燥,供測微生物氮。

1.5 測定指標與方法

用鐳磁PHS-2F型酸度計測定瘤胃液pH(上海鐳磁儀器廠);按馮宗慈[6]改進的比色法測定瘤胃液中NH3-N濃度;采用二乙酰-肟法測定瘤胃液中尿素氮(南京建成生物工程研究所試劑盒);用凱氏半微量法測定瘤胃液總氮和細菌氮。從總氮中扣除氨氮與尿素氮,得到蛋白氮[7];用安捷倫6890N氣相色譜儀測定揮發(fā)性脂肪酸含量,色譜柱為19091N-213。測定條件為:進樣口溫度220℃,載氣(N2)流量2.0 mL/min,分流比 40∶1,進樣量0.6 μ L;程序升溫:120℃保持3 min,而后升高10℃/min,180℃保持1 min;FID溫度為250℃;氫氣40 mL/min,空氣450 mL/min,尾吹氣45 mL/min[8]。

1.6 統(tǒng)計分析

采用SPSS 10.0軟件包對試驗數據進行拉丁方方差分析,差異顯著時用LSR法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同組合飼糧對瘤胃液pH值與VFAs濃度的影響

各處理試羊的瘤胃液pH均值較相近(P>0.05)(表2);處理間TVFA濃度、各種酸的摩爾比均無顯著差異(P>0.05),但處理Ⅱ丙酸摩爾比較低(P=0.109);處理Ⅱ的乙酸/丙酸顯著高于Ⅰ(P<0.05),與Ⅲ的差異不顯著(P>0.05)。然而,乙酸、丙酸、丁酸的摩爾比及乙酸/丙酸顯示,3種飼糧均屬乙酸發(fā)酵類型范疇。只有飼糧Ⅱ的TVFA時段變化近似典型的拋物線(圖1),處理Ⅰ、Ⅲ的TVFA峰值分別出現在食后3與5 h;食前各處理的TVFA濃度極相近,而乙、丙、丁酸摩爾比值差異較明顯(圖1～4);食后1 h草料稀釋導致處理間3種酸摩爾比均趨近,隨發(fā)酵時間推進差異漸趨明顯。

表2 瘤胃液 pH和VFAs濃度(5個時間點測定的平均值)Table 2 Concentration of VFAs in rumen fluid(mean of the values for five phase)

圖1 瘤胃液中TVFA濃度動態(tài)變化Fig.1 Changs of concentration of TVFA in rumen liquid

圖2 瘤胃液中乙酸摩爾比動態(tài)變化Fig.2 Changes of concentration of acetic in rumen liquid

2.2 不同組合飼糧對瘤胃各氮餾分的影響

處理間瘤胃液總氮、蛋白氮、氨氮、尿素氮的均值及細菌氮濃度的差異均不顯著(P>0.05)(表3)。處理Ⅱ總氮始終較高,于食后3和5 h形成2個峰,Ⅰ、Ⅲ均在食后7 h達到最高值(圖5)。各處理氨氮時態(tài)的變化與總氮不同,處理Ⅱ氨氮較低,食后1 h出現峰值,隨后下降,食后3 h后變化甚微(圖6);Ⅰ未出現峰值,且食后5 h有一明顯下降;Ⅲ在食后1與7 h出現2個峰。

圖3 瘤胃液中丙酸摩爾比動態(tài)變化Fig.3 Changes of concentrate of propionic in rumen liquid

圖4 瘤胃液中丁酸摩爾比動態(tài)變化Fig.4 Changes of concentrate of butyric inrumen luquid

表3 瘤胃液各氮餾分的濃度Table 3 Concentration of nitrogen fractions in rumen fluid mg/100 mL

圖5 瘤胃液總氮濃度動態(tài)變化Fig.5 Changes of concentration of total N in rumen liquid

圖6 瘤胃液氨氮濃度動態(tài)變化Fig.6 Changes of concentration of NH3-N in rumen liquid

3 討論

3.1 飼糧組合與瘤胃液pH值和VFAs濃度

瘤胃液pH值是反映瘤胃內發(fā)酵狀況的一項綜合指標[9]。韓正康和陳杰[10]及Murphy和Kennelly[11]等指出,瘤胃內pH值變動范圍為5.0～7.5,取決于飼糧性質和攝食后時間,一般于飼喂后2～6 h達到最低值。與一些試驗(包括以高比例秸稈飼糧進行的)不同,本試驗各處理試羊的瘤胃液pH的變動范圍都不會嚴重抑制纖維分解菌的活性,可能與3種飼糧都含較高份額的苜蓿顆粒有關。苜蓿是高果膠(5%～10%)飼料,且富鈣、鉀等堿性元素,具有較強的緩沖能力。但瘤胃液pH達最低值的時間不同,飼糧Ⅰ、Ⅱ為食后3 h,飼糧Ⅲ為食后5 h,與TVFA呈最高值的時間一致;表明3種飼糧組合的碳水化合物特性導致瘤胃發(fā)酵產生一定程度的差異,盡管它們的精粗比與DE、CP濃度一致。飼糧Ⅰ富谷實淀粉而貧果膠(0.99%),飼糧Ⅱ的果膠含量高于Ⅲ(2.76%和2.30%);淀粉與果膠都可被瘤胃微生物快速降解產生揮發(fā)性脂肪酸(VFAs),故Ⅰ、Ⅱ的pH下降較快;飼糧Ⅱ試羊瘤胃液pH變化幅度小,而Ⅱ、ⅢpH回升快,這與果膠的較強緩沖力有關。果膠雖在瘤胃中降解快,但發(fā)酵產物是半乳糖醛酸,抑制了酸性乳酸菌發(fā)酵,使瘤胃液pH值保持穩(wěn)定;同時,果膠與金屬離子(Ca2+、Na+、K+和Mg2+等)有較強的親和力和離子交換能力,當pH值下降時,纖維物質把帶電陽離子釋放到瘤胃液中,起到緩沖作用[12]。

一般來說,飼糧精粗比是左右瘤胃發(fā)酵類型的重要因素[13]。本試驗采食3種糧精粗比均為45∶55,盡管處理間羊瘤胃液的乙、丙、丁酸摩爾比時態(tài)變化有所不同,但各時段測值及平均值仍屬乙酸發(fā)酵類型。然而,處理Ⅱ丙酸摩爾比呈較低的趨勢(P=0.109),其乙酸/丙酸高于Ⅰ(P<0.05)與Ⅲ(P>0.05)。這說明飼糧精料占45%時,苜蓿顆粒提供的緩沖力不足,以8%甜菜渣代替相近比例的玉米和小麥麩(飼糧Ⅱ)可較好地穩(wěn)定瘤胃環(huán)境,保持纖維分解菌處于活性狀態(tài);以蘋果渣取代近似比例玉米與小麥麩的飼糧Ⅲ,穩(wěn)定瘤胃發(fā)酵的作用有限。看來除果膠含量外,果膠來源的其他特性也可能對發(fā)酵產生部分影響,甜菜渣的纖維屬非木質化的蔬菜纖維,易被微生物降解,而蘋果渣干制過程中可能添加了燕麥殼等稿秕飼料,其中含有難被分解的木質化纖維。作者在兩級離體消化試驗中測出(未發(fā)表資料),含8%甜菜渣或8%蘋果渣飼糧的果膠含量分別為2.43%和1.98%,ADF相應為30.79%和31.65%,前者的有機物質消化率(56.31%)高于后者(50.50%)。

3.2 飼糧組合與瘤胃液氮餾分的變化

飼糧蛋白質含量及降解率對瘤胃液總氮濃度有直接影響[14],飼糧在瘤胃中的滯留時間也與此有關。本試驗采食各飼糧試羊不同時間點瘤胃液總氮、蛋白氮、氨氮、尿素氮濃度及其平均值均無顯著差異(P>0.05),處理間細菌氮濃度也無顯著差異(P>0.05)。這可能是3種飼糧的粗蛋白水平、降解特性和飼養(yǎng)水平相近之故。各飼糧瘤胃液總氮濃度的動態(tài)變化略有不同,反襯出飼糧組合仍使其氮的降解特性間產生一定差異,但變化幅度均不大。

瘤胃液NH3-N濃度一定程度上反映了瘤胃中蛋白質降解與合成之間的平衡關系,其濃度的動態(tài)變化除受飼糧蛋白質含量及降解率制約外,還在較大程度上與碳水化合物特性及能量釋放特點有關[15,16]。微生物生長對氨氮濃度耐受的臨界范圍為6～30 mg/100 mL,其最佳NH3-N濃度為6.3～27.5 mg/100 mL[17]。如果以適宜消化率和采食量為指標,NH3-N的適宜值應大于20 mg/100 mL[18]。本試驗各組綿羊瘤胃液氨氮濃度為18.22～25.67 mg/100 mL,處于Preston[18]提出的最佳范圍內,說明試驗飼糧結構、蛋白質含量與降解特性、能氮比等均基本合理。但進一步比較可看出,飼糧Ⅱ的氨氮濃度始終較低,表明在測定時間內能量與氨氮釋放較為同步,氨氮被有效地利用而積累較少;飼糧Ⅲ在食后3與5 h能量釋放較快,氨氮積累較少,但食后7 h氨氮濃度明顯提高,表明此時能量釋放不足;飼糧Ⅰ以玉米淀粉為主要速效能源,其釋放能量比果膠與糖慢,雖然食后未產生氨峰,但其氨氮濃度在食后3 h較低,食后5和7 h明顯低。這種情況與Preston[18]、史清河等[19]試驗有一定相似性。史清河等[19]給羔羊喂含60%粗料的全混合飼糧,食后2 h內瘤胃液氨氮含量呈上升趨勢,隨后逐漸下降[19]。本試驗中以8%甜菜渣替代相近比例玉米的飼糧,其碳水化合物組成特性與能量釋放更有利于瘤胃微生物利用飼糧可降解氮,提高蛋白質的利用效率。

瘤胃液細菌氮和蛋白氮濃度可一定程度上反映瘤胃液中氨被瘤胃微生物利用的狀況[20,21]。3種飼糧處理間兩指標無顯著差異,可說明微生物蛋白質合成效率基本一致。雖然飼糧Ⅱ的能氮釋放更趨同步,但其改善程度尚不足以對微生物蛋白質合成作用產生顯著影響。

4 小結

1)本試驗飼糧不同組合對綿羊瘤胃液pH及總氮、氨氮、尿素氮、蛋白氮、細菌氮濃度沒有顯著影響。采食含8%甜菜渣飼糧綿羊瘤胃液丙酸摩爾比呈較低趨勢,其乙酸/丙酸高于對照飼糧(P<0.05)與含8%蘋果渣的飼糧(P>0.05)。

2)綜合各項參數可認為,8%甜菜渣飼糧效果最好;雖然8%蘋果渣飼糧的某些參數略遜,但從資源利用和環(huán)保角度考慮還是可接受的。可見,用8%的甜菜渣或蘋果渣代替飼糧中相近比例的玉米和小麥麩,是合理與可行的。

[1］賀克勇,楊帆,薛泉宏,等.鮮蘋果渣蛋白飼料發(fā)酵工藝研究[J].西北農林科技大學學報,2007,35(11):90-94.

[2］李勇,郝正里,李發(fā)弟,等.不同組合飼糧對綿羊消化代謝的影響[J].草業(yè)學報,2009,18(1):112-117.

[3］孫攀峰,高騰云,肖杰.蘋果渣飼用價值的研究進展[J].中國畜牧獸醫(yī),2004,31(6):13-16.

[4］李靜,玉柱,孫啟忠,等.尿素對甜菜渣青貯品質的影響[J].飼料研究,2009,2:39-41.

[5］山本朱美.減少豬尿氮排泄量及糞尿產氨量的技術[J].潘雪男,譯.國外畜牧學——豬與禽,2005,(3):29-33.

[6］馮宗慈.通過比色法測定瘤胃液氨氮含量方法的改進[J].內蒙古畜牧科學,1993,(4):40-41.

[7］胡明.苜蓿皂甙對綿羊瘤胃發(fā)酵及其它生理功能影響的研究[D].呼和浩特:內蒙古農業(yè)大學,2006.

[8］秦為琳.應用氣相色譜測定瘤胃揮發(fā)性脂肪酸方法的研究改進[J].南京農學院學報,1982,(4):110-114.

[9］張昌吉,劉哲,郝正里.含不同秸稈的全飼糧顆粒料對綿羊瘤胃代謝參數的影響[J].草業(yè)科學,2008,25(1):82-86.

[10］韓正康,陳杰.反芻動物瘤胃的消化和代謝[M].北京:科學出版社,1988.

[11］M urphy J J,Kennelly J J.Effect of protein concentrate and protein source on the degradability of dry matter and protein in situ[J].Dairy Science,1987,70:1841-1849.

[12］Allison M N,Smith R H.Biosynthesis of amino acids by ruminal microgranisms[J].Animal Science,1967,29:797-807.

[13］劉曉牧,王中華,李福昌,等.精料補飼水平對綿羊飼料利用效率和氮平衡的影響[J].畜牧獸醫(yī)學報,2004,35(3):266-269.

[14］甘伯中,程勝利,郝正里,等.全飼糧顆粒料對羔羊瘤胃代謝產物濃度變化的影響[J].中國草食動物,2003,23(4):10-12.

[15］Harrison D G.Manipulation of rumen fermentation in sheep by increasing the rate of flow of water from the rumen[J].Agricultural Science Camb,1975,(8):85-93.

[16］王聰,劉強,董群,等.日糧補充蘋果酸對牛瘤胃發(fā)酵和養(yǎng)分消化代謝的影響[J].草業(yè)學報,2009,18(3):224-231.

[17］Ortega M E,Stern M D,Satter L D.The effect of rumen ammonia concentrate on dry matter disappearance in situ[J].Dairy Science,1979,62(Suppl 1):76.

[18］Preston R R.Trapieal animal feeding:A man for research workers No 126 FAO fechuical papers[J].Animal Production and Health Papel,1995,23(4):101-102.

[19］史清河,韓友文,劉麗梅,等.全收糞法與尼龍袋法測定幼羊全混合日糧養(yǎng)分消化率的相關性研究[J].東北農業(yè)大學學報,2000,31(3):270-274.

[20］孫海洲.反芻動物瘤胃微生物的生長與維持[J].內蒙古畜牧科學,2001,3:15.

[21］陽伏林,王虎成,郭旭生,等.用尿中嘌呤衍生物估測瘤胃微生物蛋白產量的研究進展[J].草業(yè)學報,2008,17(1):121-129.