體外法比較谷草和燕麥草的營養價值

邵麗瑋，劉 澤，王亞男，谷粟琨，王曉芳★，安永?！?/p>

（1.河北省畜牧獸醫研究所 071000；2.保定市農業局 071000；3.承德市農林科學院 067000；4.河北省奶源管理辦公室 050000）

“張雜谷”是高產谷子雜交品種，以產量高和抗旱為顯著特征，相繼育成“張雜谷”系列近20 個雜交種[1]。我國谷子栽培面積及產量均位居世界第一，但張雜谷秸稈卻沒有得到充分利用，反而被隨意丟棄或焚燒，處于一種污染浪費狀態。 研究“張雜谷”秸稈在奶牛養殖中高效利用已成為發展奶牛養殖和提高“張雜谷”綜合效益的有效途徑。 張雜谷秸稈即谷草中所含的粗蛋白質為6.22%～7.35%，尤其是在蠟熟期其含量更高[2]，可以和苜蓿、燕麥草相媲美，完全可以作為一個飼草資源來開發。 孫茂紅[3、4]（2015）研究發現用張雜谷谷草替代苜蓿干草、羊草飼喂奶牛是可行的。

李妍[5、6]、李蓓蓓[6]（2017）開展了體外法評價玉米秸稈、谷草和玉米秸稈青貯飼料組合效應研究。 另外，一些專家學者也在谷草發酵等其他方面開展了研究[7、8]。 但是未見體外法評價谷草與燕麥草營養價值及谷草替代燕麥草飼喂奶牛的試驗研究。 所以本試驗用體外法評價谷草和燕麥草營養價值， 為以后進一步評價谷草營養價值及利用途徑奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

谷草（張雜谷2 號，產地張家口，河北巡天農業科技有限公司提供,谷子成熟后收割其谷草秸稈部分）；燕麥草（購自內蒙豐禾草業）。 飼料制成風干樣品粉碎過20 目篩，密封保存備用。 參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》[9]進行常規營養成分測定，經測定兩種粗飼料營養成分見表1。

1.2 試驗用瘤胃液供體動物

試驗牛選擇健康、 體重約550kg 左右的裝有永久性瘤胃瘺管的閹牛3 頭，1.3 倍飼養標準水平，日飼喂3 次TMR 日糧，自由飲水。

1.3 試驗設計

采用單因素試驗設計，將1g 谷草和燕麥草分別進行體外發酵，每組設4 個重復，測定和分析兩種粗飼料對體外產氣量、產氣參數、揮發性脂肪酸、營養物質降解率、pH、微生物蛋白、氨態氮的影響，進行營養價值比較。

1.4 人工瘤胃

1.4.1 人工瘤胃裝置及瘤胃緩沖液的配制

人工瘤胃裝置為美國ANKOM RFS 氣體測量系統。 人工瘤胃緩沖液具體配制方法參照Goering[8]等（1970）的方法進行配制。

1.4.2 瘤胃液的采集及體外培養程序

瘤胃液的采集： 在試驗當天晨飼前采集供體閹牛瘤胃液1000mL，置于預先通有CO2的保溫瓶中，立即蓋嚴瓶口，迅速帶回實驗室。 把供體閹牛的瘤胃液混合均勻后經4 層紗布擠壓過濾于接收瓶中，置于39℃水浴中保存，并持續充入CO2以確保瘤胃液處于厭氧環境。

體外培養程序： 準確稱量試驗用谷草和燕麥草1g， 放入250mL 玻璃產氣瓶中。 在試驗當天，首先將其裝有發酵底物的產氣瓶39℃培養60min，然后取過濾后的瘤胃液與提前配制好的人工瘤胃緩沖液以體積比1∶4 混合均勻后，準確置于每個產氣瓶中150mL 邊操作邊通入CO2，最后向每個產氣瓶中再持續通入CO22min 以保證厭氧環境，立刻蓋上橡膠塞，擰緊聚乙烯蓋。 將接種好的培養瓶放于（39.0±0.5）℃的水浴搖床中體外培養72h，同時做空白試驗。

1.5 測定指標及方法

1.5.1 產氣量（GP）、理論最大產氣量（B）、產氣速率（c）及延擱時間（Lag）的測定

ANKOM RFS 氣體測量系統可以自動記錄產氣發酵瓶發酵產生的壓力，因氣壓能轉換成氣體體積，累積產氣量可按照如下公式計算得出：

式中：Vx為39℃產氣體積（mL）；Vj為產氣瓶頂部空間體積（mL）；Ppsi為氣體測量系統自動記錄的壓力。

記錄培養2h、4h、8h、16h、32h、48h、72h 的產氣量，由各自產氣量以及氣壓進行校正， 除去空白發酵瓶產氣量即為累積產氣量。

根據不同時間的產氣量，用SPSS 非線性回歸模型計算理論最大產氣量（B）、產氣速率（c）及延擱時間（Lag）。 參數表達式為：

式中：GP 表示t 時刻1g（DM）底物的累計產氣量（mL）；B 表示1g（DM）底物理論最大產氣量（mL）；c 表示產氣速率常數（mL/h）;t 表示發酵時間（h）；Lag 表示體外發酵產氣延滯時間（h）。

1.5.2 營養物質降解率的測定

在體外72h 發酵結束后，迅速放置碎冰中終止發酵，立即測定以下指標：

用已編號并稱重的尼龍布過濾后， 再經蒸餾水沖洗產氣瓶數次直至干凈，以確保產氣瓶內無殘留干物質，待瘤胃液過濾置于接受瓶中， 然后將尼龍布小心無損的轉移到烘箱中以65℃烘48h 至恒重，用于干物質降解率(DMD)、粗蛋白質降解率(CPD)、中性洗滌纖維降解率(NDFD)和酸性洗滌纖維降解率（ADFD）的測定。

DM(CP ,NDF，ADF) 降解率(%)=[樣品中DM(CP ,NDF，ADF)量(g)-降解后殘渣中DM(CP ,NDF，ADF)量(g)]／樣品中DM CP ,NDF，ADF)量(g)×100%

1.5.3 pH 測定

采用UB-7 型酸度計測定瘤胃液pH。

1.5.4 氨態氮（NH3-N）測定

參照馮宗慈等（1993）的比色法進行測定。

1.5.5 微生物蛋白（MCP）測定

菌體蛋白質的分離采用差速離心法。 參照Cotta 等（1982）闡述的方法。

1.5.6 揮發性脂肪酸（VFA）測定

參照王加啟的氣相色譜法 （安捷倫7890A 氣相色譜儀，美國）進行測定乙酸（AC）、丙酸（PC）、乙酸/丙酸（AC/PC）、丁 酸（BC）及總揮發性脂肪酸（TVFA）濃度。

1.6 數據處理與分析

先用Excel2007 初步整理試驗數據， 再用SPSS17.0 軟件比較均值（單因素分析）進行方差分析，并進行DUN-CAN 氏SSR法多重比較。 結果均以“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 對產氣量及產氣參數的影響

由表2 得知， 谷草和燕麥草的產氣量隨著發酵時間的延長而增加， 谷草4h、8h、16h、24h、36h、48h、72h 的產氣量及B 均極顯著小于燕麥草的 （P<0.01）；c 及Lag 兩者差異均不顯著 （P>0.05）。

表2 對產氣量及產氣參數的影響

2.2 對體外發酵72h 揮發性脂肪酸濃度的影響

由表3 可知，體外發酵72h 后，谷草產生的丙酸、總揮發性脂肪酸濃度及乙酸/丙酸的值均極顯著小于燕麥草的 （P<0.01）；乙酸和丁酸濃度均顯著小于燕麥草（P<0.05）；異戊酸濃度兩者差異不顯著（P>0.05）。

表3 對體外發酵72h 揮發性脂肪酸濃度的影響

表4 谷草和燕麥草對體外發酵72h 營養物質降解率、pH、微生物蛋白質產量及NH3-N 濃度的影響

2.3 對體外發酵72h 營養物質降解率、pH、微生物蛋白質產量及NH3-N 濃度的影響

由表4 得知， 體外發酵72h 后， 谷草的干物質降解率(DMD)、粗蛋白質降解率(CPD)、中性洗滌纖維降解率(NDFD)和酸性洗滌纖維降解率（ADFD）均極顯著小于燕麥草（P<0.01）；pH 極顯著大于燕麥草 （P＜0.01）； 微生物蛋白質產量顯著小于燕麥草（P＜0.05），NH3-N 濃度兩者差異不顯著（P＞0.05）。

3 討論

3.1 對產氣量及產氣參數的影響

人工瘤胃產氣法是Menke 提出的體外評定反芻動物飼料營養價值的方法，該法具有簡單易行，可重復性、易于標準化、批量操作和測試等優點[10]。飼料在瘤胃中產生的氣體主要來源于微生物對飼料中碳水化合物和蛋白質含碳部分的分解， 體外產氣量可反映瘤胃中微生物的降解活性和飼料降解率[11]，能有效預測體內干物質的代謝能及降解率，相關系數達0.98[12]。 從表2 數據可知，與燕麥草相比，谷草在瘤胃中的降解特性比較差，由此可以預測谷草在奶牛體內干物質的代謝能及降解率比燕麥草的低，這可能跟谷草的收獲時間晚，導致纖維化程度比較高有關。

3.2 對體外發酵72h 揮發性脂肪酸濃度的影響

VFA 濃度是瘤胃發酵的主要指標之一， 主要反映瘤胃內碳水化合物的消化和瘤胃微生物活力。 VFA 主要包括乙酸、丙酸和丁酸，約占TVFA 的95%[13]。本試驗中谷草、燕麥草發酵72h 以后均表現出乙酸＞丙酸，與李蓓蓓[14]（2017）得出結論：粗飼料因其中的纖維類物質如纖維素、半纖維素和木質素含量高，在瘤胃中發酵產生較多的乙酸，較少丙酸一致。 雖然谷草產生的各揮發性脂肪酸含量均低于于燕麥草，但乙酸/丙酸值卻顯著高于燕麥草，具體原因有待研究。

3.3 對體外發酵72h 營養物質消失率、pH、MCP 及NH3-N濃度的影響

DMD 是反映飼料被動物利用程度大小的重要指標，降解率越高，飼料的可利用程度就越高[15]。 DCP 是反芻動物蛋白質新體系的基本參數，并已逐漸被用到生產實踐中。 DNDF 和DADF 也是評價飼料營養價值的一個重要指標， 其降解率受飼料中纖維組成的影響。 本試驗中谷草的DMD、CPD、NDFD、ADFD 均極顯著低于燕麥草，李巖[5]用體外發評價玉米秸稈、谷草不同比例組合效益的時候，也表現出，玉米秸稈與谷草分別在100∶0 和0∶100的比例組合下，谷草干物質消失率低于玉米秸稈，但玉米秸稈與谷草在60∶40 時，正組合效益達到最高。 可見張雜谷秸稈單獨在瘤胃中的降解特性不是很好，與燕麥草組合效應有待研究。

瘤胃pH 正常范圍為6.0～7.0， 本試驗中谷草和燕麥草pH分別為6.57 和6.48，均在正常范圍內，但谷草組極顯著高于燕麥草組（P＜0.01）。 Depeters[16]等報道，最適宜纖維素消化分解的pH為6.60～6.81 ， 這就說明本試驗兩組的pH 環境能為微生物提供正常的生長條件，但谷草組pH 更接近于6.60，更有利于纖維分解菌對秸稈類纖維素的消化。

MCP 是反芻動物氮源的主要供應者，為其提供蛋白質需要量的40%～80%。 MCP 的合成效率主要受日糧中蛋白的組成及水平、碳水化合物的含量和種類、碳水化合物和蛋白質降解的同步性等多重因素的影響。在氮源提供充足的情況下，MCP 的合成主要受碳水化合物降解時所提供能量的影響[17]。NH3-N 是瘤胃發酵過程中蛋白質代謝的重要產物及微生物蛋白合成的主要原料。瘤胃液中NH3-N 濃度一般在1～76mg/dL 范圍內變化[18]。 本試驗中谷草和燕麥草的NH3-N 含量差異不顯著， 分別為23.45mg/dL和23.70mg/dL，說明兩者氮源充足，谷草的微生物蛋白含量顯著低于燕麥草（P＜0.05）主要受谷草中碳水化合物降解時所提供能量的影響。

4 結論

綜上所述，本試驗條件下，谷草體外發酵特性次于燕麥草，即表現出較差的營養價值，可能與谷草纖維化程度較高有關，具體原因及替代燕麥草飼喂奶牛實際應用效果有待研究。