單寧酸對綿羊日糧養分消化利用及氮代謝的影響

潘發明,王彩蓮,刁其玉,宋淑珍,郎俠,宮旭胤,張軍成

(1.甘肅省農業科學院畜草與綠色農業研究所，甘肅 蘭州 730070；2.中國農業科學院飼料研究所，農業部飼料生物技術重點實驗室，北京 100081；3.紅古區動物疫病預防控制中心，甘肅 蘭州 730080)

單寧酸對綿羊日糧養分消化利用及氮代謝的影響

潘發明1,2,王彩蓮1,刁其玉2*,宋淑珍1,郎俠1,宮旭胤1,張軍成3

(1.甘肅省農業科學院畜草與綠色農業研究所，甘肅 蘭州 730070；2.中國農業科學院飼料研究所，農業部飼料生物技術重點實驗室，北京 100081；3.紅古區動物疫病預防控制中心，甘肅 蘭州 730080)

通過在飼料中添加不同比例的分析純單寧酸(鞣酸)，對綿羊營養物質消化利用及氮代謝參數的影響進行了研究，并探討分析純單寧酸在飼糧中的適宜添加量。試驗選用4只安裝永久性瘤胃瘺管的羯綿羊(2歲，平均體重為35±2.15 kg)作試畜，采用4×4拉丁方設計進行試驗，研究了飼糧單寧酸水平(A、B、C、D分別為0、10、15、20 g/kg DM)對綿羊養分消化利用與氮代謝參數的影響，16 d(預試期10 d，正試期6 d)為一個飼糧循環，全期共64 d。結果表明，高濃度單寧酸(20 g/kg DM)影響綿羊的采食量，進而影響綿羊對干物質(DM)、有機物(OM)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)的食入量(P<0.01)；但隨著單寧酸濃度的增加，綿羊對DM、OM、NDF、ADF、Ca、P的消化率并無顯著影響(P>0.05)；處理組A、B、C的N食入量與N消化量極顯著高于D(P<0.01)，N存留率隨單寧酸比例的增大而升高，僅C處理組顯著高于A(P<0.01)；N消化率、pH、總N濃度差異不顯著(P>0.05)；而瘤胃液NH3-N濃度和尿素氮(BUN)呈線性下降，A的NH3-N顯著高于D(P<0.05)，而其血漿尿素氮(BUN)高于C、D(P<0.01)。可見，單寧酸具有提高蛋白質在綿羊體內消化吸收的功效；飼糧中單寧酸含量小于15 g/kg DM時，能夠顯著提高氮存留率，對蛋白質保護的效果較好；故單寧酸在飼糧中的添加量不應該超過15 g/kg DM。

綿羊；單寧酸；營養；消化；氮代謝

單寧酸(tannic acid)又稱鞣酸，是一種多酚類化合物，存在于柿子、茶葉、咖啡、石榴、高粱籽粒等植物組織中，在植物尚未成熟時形成水溶性單寧，隨著籽實的成熟由水溶性轉為凝結性。單寧酸的結構非常復雜，屬于多羥基酚類化合物[1]。食品、飼料中的澀味，通常與單寧酸有關。而且，單寧酸能夠與蛋白質、生物堿、果膠等相結合形成沉淀，因此一直被認為是飼料中的抗營養因子[2]。然而，由于反芻動物特殊的生理結構和消化特點，飼糧中適量的單寧酸對反芻動物的蛋白質消化利用與環境保護具有一定的積極作用[3]，一方面是當瘤胃pH為5～7時，單寧可與植物性飼料中的蛋白質形成復合物，降低蛋白質在瘤胃中的溶解度和表面活性，避免被瘤胃微生物迅速降解，增加過瘤胃蛋白數量，從而提高蛋白質利用效率。當這種單寧-蛋白質復合物進入真胃(pH為2.5)和小腸(pH為8～9)時，經過胃蛋白酶和胰蛋白酶分解，形成易于吸收的小分子物質，從而達到過瘤胃蛋白保護的作用。有人在奶牛飼料中添加少量單寧酸，可提高牛奶中蛋白含量[4]，可見，單寧酸可以提高飼料蛋白在奶牛體內的消化吸收。張曉慶等[5]通過給綿羊飼喂單寧水平分別為0.00、1.70和3.40 g/kg干物質(dry matter,DM)的紅豆草飼糧，研究發現，飼糧中單寧含量為3.40 g/kg DM時對飼糧蛋白質的保護效果最好。目前，茶葉、高粱籽粒、灌木葉等富含單寧的物質對反芻動物過瘤胃蛋白質的保護效果，國內外已有大量研究報道；而對于化學純品單寧酸(C76H52O64)對蛋白質的保護效果鮮有研究報道。本試驗以綿羊為動物模型，旨在研究飼糧中添加分析純單寧酸(C76H52O64)對反芻動物營養物質消化利用和氮代謝的影響，探討分析純單寧酸在飼糧中的適宜添加量，為純品單寧酸作為反芻動物保護過瘤胃蛋白的一種新型飼料添加劑加以開發利用并為生產實踐提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

本試驗采用4×4拉丁方設計，選用4只安裝永久性瘤胃瘺管的羯綿羊(2歲，平均體重為35±2.15 kg)，飼糧循環周期為16 d(預試期10 d，正試期6 d)，全期共64 d。根據前期預試驗結果(影響綿羊采食量的單寧酸最大添加劑量≤20 g/kg DM)，本試驗分為A、B、C和D組，依次在基礎飼糧中添加純品單寧酸0、10、15、20 g/kg DM。

1.2 試驗飼糧與動物管理

試驗飼糧參照中國美利奴綿羊飼養標準，按日增重50 g/d育成公羊消化能(digestible energy，DE)、粗蛋白質(crude protein，CP)推薦量的1.5倍配制(表1)。分析純單寧酸(鞣酸)購自天津市凱通化學試劑有限公司。

安裝瘤胃瘺管前，對試驗羊進行免疫，瘺管術后恢復一個月再進行試驗；試驗前與試驗期間保持羊舍及用具清潔，并定期消毒。將試驗羊置于個體消化代謝籠中飼養，試驗前一周逐漸過渡為試驗飼糧，精料和粗料均粉碎后，按日糧配方制備成全混合日糧進行飼喂，日投喂量約為體重的3%(平均1.0 kg DM)，分3次等量飼喂(07:00、14:00、21:00)，每天準確稱量與記錄投料量和剩料量，且晨飼前清理剩料，自由飲水。

表 1 試驗基礎飼糧的組成及營養水平Table 1 Composition and nutrient levels of the diets

預混料每kg日糧提供的元素 Composition of premix(mg/kg飼糧 Diet)：Zn 60，Fe 60，Mn 40，Cu 12，I 1，Se 0.2，Co 0.3。

1.3 樣品采集與測定方法

1.3.1消化代謝試驗 用全收糞尿法進行消化代謝試驗[6]，收集期5 d中，逐日準確稱量與記錄投料量和剩料量，并采集有代表性的樣品；分別混勻、縮分、粉碎(過1 mm孔篩)后，備測DM、CP、鈣(calcium，Ca)、磷(phosphorus，P)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)與酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)。每天定時(06:30)收集糞、尿樣品。按日排糞量的一定比例取糞樣，在65 ℃烘干至恒重、回潮、再稱重后制成半干樣，供測DM、Ca、P、ADF與NDF；另取日排糞量的2%置廣口瓶中，加10%硫酸(H2SO4)溶液浸沒糞樣，冷藏，備測糞中氮。在收尿容器中加濃H2SO4數mL，以固定氨氮；按日排尿量的10%～20%取尿樣(依排尿量確定)，置塑料瓶中，冷藏，備測尿中氮。按照《飼料分析及飼料質量檢測技術》[7]中方法，測定飼糧和糞樣中DM、CP、Ca、P、灰分(Ash)、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維及尿氮(nitrogen，N)含量。

1.3.2瘤胃液樣品 收集期第6天，分別在6:00(食前1 h)、8:00(食后1 h)、10:00(食后3 h)、12:00(食后5 h)、14:00(食后7 h)，經每只試羊瘤胃瘺管從腹囊中抽取瘤胃液約50 mL，用雷磁PHS-2F型酸度計(上海雷磁儀器廠)立即測定pH值；而后用4層紗布過濾，收集濾液于采樣瓶，加入飽和HgCl2溶液2滴(使酶滅活)后，于-20 ℃保存，備測瘤胃液總氮(total nitrogen，TN)、氨氮(NH3-N)。瘤胃液NH3-N濃度的測定，按馮宗慈[8]改進的比色法進行。

1.3.3血漿樣品 在正試期第6天9:00(食后2 h)，每只羊頸靜脈采血10 mL(肝素抗凝)，立即搖勻，而后以5000 r/min離心10 min，制取血漿，-20 ℃保存，備測尿素氮(blood urea nitrogen，BUN)。采用二乙酰—肟法(試劑盒由南京建成生物工程研究所提供)進行血漿尿素氮的測定。

1.4 數據處理與統計分析

采用SPSS 20.0軟件進行拉丁方方差分析，差異顯著時均用Turkey法做多重比較，試驗結果表示為Mean±SD。

2 結果與分析

2.1 飼料中單寧酸含量對瘤胃代謝參數的影響

由表2看出，各處理組單寧酸含量對瘤胃液pH和總N量均值無顯著影響(P>0.05)；但隨著單寧酸的增加，瘤胃液NH3-N均值和血漿尿素氮均呈線性下降，處理組A的NH3-N濃度顯著高于D(P<0.05)，且其血漿BUN極顯著高于C、D(P<0.01)。

表 2 瘤胃氮代謝參數與血漿尿素氮Table 2 The average of rumen metabolic parameters and plasma blood urea nitrogen (BUN)

注：同列不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note：Means with different lowercase letters for the 0.05 level，different capital letters for the 0.01 level within the same column represent differ significantly， the same below.

2.2 飼糧中單寧酸含量對綿羊養分消化與氮利用的影響

2.2.1干物質、有機物質與纖維物質的表觀消化率 處理組A、B、C的DM與有機質(organic matter,OM)采食量、消化量極顯著高于D(P<0.01)；各處理組DM與OM的糞中排出量、消化率差異均不顯著(P>0.05)，但處理組A、B、C的DM、OM消化率均呈高于D的趨勢(表3)；還可看出，處理組A、B的NDF與ADF食入量、消化量極顯著高于C、D(P<0.01)，處理組C的NDF與ADF食入量、消化量極顯著高于D(P<0.01)；各處理間NDF與ADF的糞排出量、消化率差異均不顯著(P>0.05)。

表 3 處理對干物質、有機質、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維表觀消化的影響Table 3 Effects of treatments on apparent digestion of dry matter, organic matter, neutral detergent fiber and acid detergent fiber

2.2.2氮的表觀消化和存留 處理組A、B、C的N食入量與N消化量極顯著高于D(P<0.01)；各處理間尿N排出量與N的消化率差異不顯著(P>0.05)；各處理間糞N排出量隨單寧酸比例的增大而下降，處理組A顯著高于處理組C、D，處理組B顯著高于處理組D(表4)；處理組C的N存留量顯著高于A、D(P<0.01)；各處理間N存留率隨單寧酸比例的增大呈上升的趨勢，僅C處理組顯著高于A(P<0.01)，其他各處理間差異不顯著(P>0.05)。

表 4 試驗處理對N表觀消化和存留的影響Table 4 Effects of treatments on apparent digestion and retention of N

2.2.3鈣、磷的表觀消化 由表5看出，處理組A的Ca食入量與處理組B差異不顯著，但顯著高于C、D(P<0.01)；處理組C的Ca食入量也極顯著高于D(P<0.01)；處理組A、B、C的糞Ca排出量極顯著高于D(P<0.01)；各處理組間Ca消化量、消化率無顯著差異(P>0.05)；處理組A、B、C的P食入量極顯著高于D(P<0.01)；各處理組間P糞排出量、消化量、消化率的差異均不顯著(P>0.05)。

表5 試驗處理對Ca、P表觀消化的影響Table 5 Effects of treatments on apparent digestion of Ca and P

3 討論

3.1 飼糧單寧酸水平對綿羊DM、OM和纖維物質消化的影響

低濃度單寧酸含量不影響綿羊的采食量，高濃度單寧酸(20 g/kg DM)，明顯影響飼糧的適口性，從而降低綿羊的采食量，進而影響綿羊對DM、OM、NDF與ADF的攝入量。隨著單寧酸濃度的增加，綿羊對DM、OM、NDF與ADF的消化率并無顯著影響，這與前期許多研究報道相似[9-11]；張曉慶[12]給綿羊飼喂單寧水平分別為0.00、1.70和3.40 g/kg DM的紅豆草飼糧研究發現，各處理間DM、OM、NDF與ADF消化率差異不顯著。潘發明等[13]研究了飼糧茶渣單寧水平(A、B、C、D分別為0.00、0.77、1.53、2.30 g/kg DM)對綿羊養分消化利用的影響，結果表明，茶渣單寧水平對DM、OM、NDF與ADF消化率無顯著影響；Merkel等[14]研究表明，羯山羊采食富含單寧的水櫟樹(Quercusnigra)樹葉，與采食不含單寧的亮葉漆樹(Rhuscopallina)樹葉相比，其DM、OM、NDF與ADF消化率都顯著提高。

3.2 飼糧單寧酸水平對氮代謝參數及消化利用的影響

刁其玉[15]提出，單寧在瘤胃中可和蛋白質結合成單寧-蛋白質復合物，成為過瘤胃蛋白，當到達真胃和小腸后復合物可釋放出蛋白，這樣增加了小腸對氨基酸的吸收，或增加了瘤胃的氨基酸外流速度；另外還提出，在瘤胃蛋白質和單寧結合可以預防脫氨基作用，新鮮牧草含有大量的可溶性蛋白，采食后降解快，單寧能有效地阻止蛋白質的快速降解，客觀上增加了過瘤胃蛋白的數量。Yu等[16]報道，鞣酸(水解單寧)具有保護蛋白質免在瘤胃內降解、改善氮沉積的作用。反芻動物采食單寧含量低的飼草后，降低了可溶性蛋白質在瘤胃內的降解率，使過瘤胃蛋白數量增加，從而提高家畜利用蛋白質的效率[17-18]。本研究表明，在單寧酸低濃度時，隨著飼糧單寧酸濃度的增大，氮的存留量、存留率顯著提高，這與很多報道相一致；瘤胃液中CP降解率的降低，導致瘤胃中NH3-N濃度的下降，這與張曉慶[12]半體內法試驗呈現的規律一致；血漿尿素氮的變化趨勢與瘤胃液NH3-N相一致，且二者存在很高的相關性(r=0.999，P=0.001)，表明血漿尿素氮主要受瘤胃液NH3-N制約。飼糧單寧酸濃度主要通過降低尿氮排出量而提高了氮的存留率，糞氮排出量基本未受影響。

據報道，影響單寧酸對蛋白質作用的主要因素是單寧酸與蛋白質的結合能力，氮消化率與單寧對蛋白質結合能力呈負相關[19]。單寧—蛋白質復合物的結合強度取決于單寧和蛋白質的特性，即分子量、三級結構、等電點和結合位置的相容性[20]。張曉慶等[5]給綿羊飼喂單寧水平分別為0.00、1.70和3.40 g/kg DM的紅豆草飼糧研究發現，單寧水平為3.40 g/kg DM飼糧的尿氮排出量顯著低于其他處理組，而氮存留率極顯著高于其他各處理組。

3.3 飼糧單寧酸水平對鈣、磷消化的影響

本研究表明，各處理組間Ca、P消化量和消化率差異不顯著。Calixto等[21]研究發現，食物中單寧可以影響人體對鈣離子的吸收。Neto等[22]研究表明，Lotuspedunculatus的單寧降低硫在瘤胃中的降解和吸收，提高了磷與鋅的消化吸收，而對鈉、鈣、鎂、鐵、錳等的消化吸收影響不顯著。單寧酸(水解單寧)與細胞內或組織外的鈣離子結合，可拮抗平滑肌和心肌鈣誘導收縮，降低血壓[23]。而本試驗中單寧酸濃度對Ca、P表觀消化吸收也無顯著影響。

4 結論

本研究表明，單寧酸具有提高蛋白質體內消化吸收的功效；飼糧中單寧酸含量小于15 g/kg DM時，對綿羊采食影響很小，而顯著提高氮存留率，對蛋白質消化吸收的效果較好；而當飼糧中單寧酸含量為15～20 g/kg DM時，顯著影響綿羊的采食量；故單寧酸在飼糧中的添加量不應該超過15 g/kg DM。目前，蛋白質飼料資源相對缺乏，單寧含量高的飼料原料可以與其他飼料合理搭配，以提高飼料營養物質的生物學價值，也可以考慮添加適量的單寧酸作為飼料添加劑使用。

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Effectsoftannicacidondigestionandutilizationofnutrientsandthemetabolicparametersofnitrogeninsheep

PAN Fa-Ming1,2, WANG Cai-Lian1, DIAO Qi-Yu2*, SONG Shu-Zhen1, LANG Xia1, GONG Xu-Yin1, ZHANG Jun-Cheng3

1.InstituteofAnimal&PastureScienceandGreenAgricultureofGansuAcademyofAgriculturalScience,Lanzhou730070,China； 2.FeedResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,KeyLaboratoryofFeedBiotechnology,TheMinistryofAgricultureofChina,Beijing100081,China； 3.HongguAnimalDiseasePreventionandControlCenter,Lanzhou730080,China

An experiment was conducted to determine the effects of tannic acid on nutrient digestion and nitrogen metabolic parameters in sheep, in order to determine the appropriate amount of tannic acid in feed. Four fine-wool wethers (two years old and average live weight of 35±2.15 kg) fitted with permanent rumen fistula were selected and a 4×4 Latin square design with 10 d preliminary and 6 d sampling experiment was used to study the effects of 4 different tannic acid contents on nutrient digestion and nitrogen metabolic profiles. The contents of tannic acid in diets were 0 (A), 10 (B), 15 (C), and 20 (D) g/kg DM. The results indicated that both feed intake and the intake of DM, OM, NDF and ADF were affected by the tannic acid in treatment D (20 g/kg DM) (P>0.01), while the digestibility of DM, OM, NDF, ADF, Ca and P was unaffected by the acid contents (P>0.05). The intake and digestion of N were higher in the A, B and C treatments than in treatment D (P>0.01). N retention increased as the level of tannic acid increased (N retention in treatment C was higher than in treatment A). No differences were observed in N digestibility, pH and total nitrogen in rumen fluids (P>0.05), whereas the levels of NH3-N and BUN decreased linearly. The level of NH3-N for diet A was higher than for D (P<0.05) and BUN was higher in the C and D treatments (P>0.01). In conclusion, tannic acid increased rumen bypass proteins. N retention was improved when the ratio of tannic acid was less than 15 g/kg DM, suggesting that the optimal tannic acid content in diets is less than this ratio.

sheep； tannic acid； nutrients； digestion； utilization of nitrogen

10.11686/cyxb2017135http//cyxb.lzu.edu.cn

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2017-03-21；改回日期：2017-06-02

甘肅省農業科學院中青年

基金項目，甘肅省委組織部2016年隴原青年創新創業人才項目和甘肅省農業科學院中青年

基金項目(2015GAAS30)資助。

潘發明(1983-)，男，甘肅民勤人，助理研究員，碩士。E-mail：pan-faming@163.com*通信作者Corresponding author. E-mail: diao-qiyu@caas.cn