日糧ADF/CP對奶牛瘤胃內環境的影響

青島農業大學動物科技學院 呂永艷 崔海凈 蔡李逢 孫國強＊

粗飼料是反芻動物日糧的主要組成部分，但是由于其粗纖維含量豐富，粗蛋白質含量較少，導致采食量和消化率都比較低。因此，在低質量粗飼料中添加蛋白質飼料，可以提高反芻動物對粗飼料的利用率，從而提高生產性能。但過量添加蛋白質飼料不經濟，而且易造成環境污染，還會影響纖維消化率，導致乳脂率下降，并引起代謝疾病（史良，2008）。因此，確定合適的纖維蛋白質比例非常重要。本試驗旨在研究日糧中不同酸性洗滌纖維粗蛋白質比（ADF/CP）對奶牛瘤胃內環境的影響，探索最佳瘤胃內環境，為奶牛日糧的合理配制提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 玉米、麩皮、豆粕、棉籽粕、全株玉米青貯、干玉米秸等6種飼料均來自威海市，苜蓿、羊草、啤酒糟等3種飼料均來自青島市，制成風干樣、粉碎、過40目篩，然后烘干至恒重密封備用。9種飼料原料的主要成分見表1。

1.2 試驗用瘤胃液供體動物與日糧 選用2頭健康、體重相近的成年荷斯坦奶牛，作為試驗用瘤胃液供體動物。試驗期間每天每頭飼喂精飼料4 kg，精飼料分3次飼喂，同時供給充足的羊草。自由飲水。精料配方：玉米58.5%，麩皮9%，豆粕12%，棉籽粕6%，花生粕8%，磷酸氫鈣2.5%，碳酸氫鈉1.5%，貝殼粉0.5%，預混料1%，食鹽1%。

表1 飼料原料主要成分

1.3 試驗設計 用9種飼料中的幾種或全部按不同比例配制成5種日糧，即5個處理，每個處理3個重復。5種日糧配方及其ADF/CP見表2。

表2 日糧配方及ADF/CP

1.4 人工瘤胃

1.4.1 人工瘤胃裝置 人工瘤胃裝置主體為電熱恒溫水浴鍋及作發酵培養管之用的玻璃注射器（可計量容積為100 mL）。注射器每次使用之前洗凈晾干，然后用少量凡士林涂在活塞筒四周，用來減少摩擦和防止漏氣（孫獻忠，2007）。

1.4.2 培養液的制備 培養液的制備參照郭冬生（2004）的培養液配制法進行配制。

1.4.3 瘤胃液的采集 在早晨飼喂前抽取瘤胃液。令牛站立將其保定于六柱欄，戴上開口器，取液器從開口器經口腔緩慢插入食道再進入進入瘤胃，在瘤胃中不斷變換方位，取液器另一端與真空抽濾瓶相連，真空抽慮瓶接真空泵，開動真空泵抽取足量瘤胃液，灌入經預熱達39℃并通有CO2氣體的保溫瓶中，立即蓋嚴瓶口，迅速返回實驗室，兩頭牛的瘤胃液混合，經四層紗布過濾于接收瓶中，置于39℃水浴中保存，持續通入CO2氣體。

1.4.4 人工瘤胃液的制備 將250 mL預先配制好并在39℃水浴中預熱的培養液與1000 mL在39℃水浴中預熱的蒸餾水混合之后再加入312.5 mL過濾后并持續通入CO2氣體的瘤胃液，混合，攪拌均勻置于39℃恒溫水浴鍋中保存，人工瘤胃液始終用CO2氣體飽和，待用。

1.4.5 操作步驟 準確稱取飼料樣品200.0 mg，置于玻璃注射器的前端，取30 mL始終用CO2氣體飽和的人工瘤胃液加到每一個注射器中，排凈注射器中的空氣，保持真空狀態，并封閉注射器，然后在39℃的水浴鍋中培養24 h。

1.5 測定指標與方法 體外培養24 h后，將注射器取出，迅速放入冷水浴中終止發酵，并將注射器中發酵液排出至離心管中，立刻測定瘤胃液pH，然后將瘤胃液離心（4000 r/min離心15 min），上清液制樣以備測定瘤胃液氨態氮 （NH3-N）濃度、微生物蛋白 （MCP）產量和揮發性脂肪酸（VFA）濃度。在進行批次培養時每個樣品設3個重復，另設置3個空白樣品，分別排列于培養框架的前位與后位，以消除試驗誤差。

1.5.1 瘤胃液pH 采用25型酸度計測定 （北京哈納科儀科技有限公司）。

1.5.2 瘤胃液氨氮（NH3-N）濃度 參照馮宗慈和高民（1993）的比色法進行測定。

1.5.3 瘤胃液微生物蛋白（MCP）產量 MCP產量測定采用差速離心法。參照Cotta和Russll（1982）和 Broderick 等（1980）闡述的方法。

1.5.4 瘤胃液揮發性脂肪酸（VFA）濃度 按照曹慶云等（2006）的氣相色譜法進行瘤胃液VFA測定。

1.6 數據處理 數據基本處理采用Excel 2003進行，采用SPSS 17.0軟件對試驗數據進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同ADF/CP比對瘤胃液pH、NH3-N濃度和MCP產量的影響

由表3可見，不同ADF/CP對瘤胃液pH影響不顯著；但對氨氮NH3-N濃度和MCP產量有不同程度的影響。在氨氮NH3-N濃度方面，ADF/CP為1.5和1.7組極顯著高于其他三組 （P＜0.01），ADF/CP為1.9組顯著高于1.3和1.4組 （P＜0.05）；在MCP產量方面，ADF/CP為1.4和 1.5組極顯著高于其他三組 （P＜0.01），1.4和1.5組兩組之間差異不顯著 （P＞0.05），ADF/CP為1.3和1.7組顯著高于1.9組（P＜0.05）。

表3 不同ADF/CP對瘤胃液pH、NH3-N濃度和MCP產量的影響

2.2 不同ADF/CP對瘤胃液VFA濃度的影響由表4可見，在乙酸濃度、丙酸濃度及三種揮發性脂肪酸總濃度上，ADF/CP為1.4組極顯著高于ADF/CP為 1.5和 1.9組（P＜0.01），顯著高于其他兩組（P＜0.05）；在丁酸濃度上ADF/CP為1.4組顯著高于ADF/CP為1.5和1.9組 （P＜0.05），與其他兩組間差異不顯著（P＞0.05）；乙酸/丙酸各組間均差異不顯著（P＞0.05）。

表4 ADF/CP對VFA的影響

3 討論

3.1 不同ADF/CP對瘤胃液pH、NH3-N濃度和MCP產量的影響

3.1.1 不同ADF/CP對瘤胃液pH影響 pH是反映瘤胃內環境最重要的指標之一，維持正常范圍內的pH是保證瘤胃正常內環境的前提條件之一，瘤胃液pH變化主要是由于日糧中碳水化合物被微生物分解產生揮發性脂肪酸的結果，其次還與飼料組成、加工方式、飼喂方法、飼喂時間 ，瘤胃內容物的外流速度、飼料顆粒的大小等也有很大的關系。因此，瘤胃pH是多種因素相互作用的結果。一般而言，瘤胃pH隨采食時間而呈周期性變化，有資料顯示，瘤胃正常pH變動范圍為5.5～7.5，低于5.5或高于7.5均影響瘤胃微生物正常發酵（Nocek，1992）。瘤胃對 NDF、ADF 的消化主要依賴于纖維分解菌，而纖維分解菌對瘤胃pH十分敏感，當pH值為6.5時纖維分解菌活性最大。本試驗5種不同ADF/CP日糧在發酵結束后的pH為6.87～6.95，均在正常范圍內，說明不同ADF/CP對瘤胃液pH無明顯影響。

3.1.2 不同ADF/CP對瘤胃液NH3-N濃度的影響 瘤胃中NH3-N是飼料中的蛋白質及非蛋白氮在瘤胃中的降解產物，是微生物合成菌體蛋白的原料，其濃度能動態反映飼料蛋白質和含氮物的降解與MCP合成的平衡關系，氨氮濃度的高低主要由瘤胃微生物分解蛋白質（含氮物）和利用氨合成MCP的速度決定的，瘤胃液氨氮濃度因不同的飼料變動較大，受飼料蛋白質含量、飼料蛋白質的可溶性和降解特性、瘤胃壁吸收和食糜排空速度以及營養成分平衡程度等因素的影響。ADF/CP為1.5和1.7組NH3-N濃度高于其他各組，說明在該ADF/CP時瘤胃微生物分解蛋白質（含氮物）的能力最強。

瘤胃液NH3-N濃度過高或者過低均會影響微生物生長繁殖，進而影響MCP的產量（Bandle和Gupta 1997）。因此保持瘤胃液最適NH3-N濃度是保證MCP合成的首要條件。有試驗表明，瘤胃液最適NH3-N濃度為8～10 mg/100 mL，但6.3～27.5 mg/100 mL時也屬正常變動范圍，不影響微生物的活性。NH3-N濃度過高會造成氮源浪費，NH3-N濃度過低將影響瘤胃能氮平衡、降低瘤胃微生物活性、降低MCP的合成和纖維類物質的降解（劉哲等，2005）。本試驗的5種不同ADF/CP的日糧發酵后瘤胃液NH3-N濃度為6.81～9.12 mg/100mL，均在正常變動范圍，說明沒有影響瘤胃微生物的正常發酵。

3.1.3 不同ADF/CP瘤胃液MCP產量的影響從表3可以看出，本試驗中ADF/CP為1.4組和1.5組MCP產量極顯著高于其他組，這可能與日糧能氮平衡有關系，MCP產量主要取決于瘤胃能氮平衡，飼料中代表能量的碳水化合物在瘤胃中降解為VFA同時釋放能量，飼料中的蛋白質和含氮化合物在瘤胃中被微生物降解為NH3和CO2，瘤胃中的微生物利用能量和NH3合成MCP，因此，MCP的合成數量主要取決于碳水化合物和蛋白質（含氮化合物）降解的數量和速度是否協調和匹配（Liu等，2002），當二者降解的數量和速度越協調就可能產生更多的MCP。本試驗結果說明，ADF/CP為1.3組能量偏高，但缺乏足夠的NH3-N造成MCP產量較低；而1.7組和1.9組能量偏低，不能為合成MCP的微生物提供相應的能量，致使其活性降低，MCP產量減少；因此這三個組的能氮平衡程度都差，所以MCP的產量都低。

3.2 不同ADF/CP對瘤胃液VFA濃度的影響

VFA是日糧碳水化合物在瘤胃中發酵的主要產物，它們是反芻動物主要的能量來源，瘤胃中VFA濃度是衡量瘤胃微生物活力的重要指標，也是瘤胃內環境的主要指標之一。從表4可以看出，在VFA濃度方面ADF/CP為1.4組均高于其他4個組，說明該組的能量與蛋白比例使瘤胃微生物生長的速度與其對碳水化合物的分解速度最為協調，最有利于瘤胃微生物對粗飼料中纖維物質的發酵與降解。瘤胃微生物將飼料轉化為VFA和MCP，這兩種瘤胃發酵的主要產物在很大程度上取決于所提供日糧的營養素平衡，其中一個最重要的平衡關系是日糧的能氮比。從上述結果顯示，ADF/CP為1.4組的乙酸、丙酸、丁酸和三種揮發性脂肪酸總濃度都顯著或極顯著高于其他各組（P＜0.01），而且在乙酸丙酸比例上與其他組無顯著差異（P＞0.05），說明ADF/CP為1.4組能氮平衡程度好于其他各組。

本試驗中，除ADF/CP為1.5組外，乙酸、丁酸、丙酸和三種揮發性脂肪酸總濃度隨著ADF/CP的增大先增加后減小，說明只有當能量與蛋白質在合適的比例使瘤胃微生物生長的速度與其對碳水化合物的分解速度協調一致的時候才對瘤胃內環境最有利。本試驗中，ADF/CP為1.5組MCP產量為1.10 mg/mL與1.4組的1.06 mg/mL差異不顯著，但是VFA濃度顯著低于1.4組 （P＜0.05），其中在乙酸濃度、丙酸濃度及三種揮發性脂肪酸總濃度上極顯著低于1.4組（P＜0.01），這與布同良（2006）的研究結果有相同之處但又不完全一致，究竟是試驗誤差還是其他原因有待進一步研究確定。

此試驗首次研究ADF/CP對奶牛瘤胃內環境的影響，該指標能更加便捷地反映奶牛瘤胃的能氮平衡。

4 結論

4.1 日糧不同ADF/CP間瘤胃液pH差異不顯著，而在瘤胃液NH3-N濃度、MCP產量和VFA濃度等三方面不同ADF/CP間差異顯著或極顯著。

4.2 綜合考慮上述指標，在本試驗設計條件下，日糧酸性洗滌纖維粗蛋白比為1.4時最有利于奶牛瘤胃內環境。

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