不同精粗比飼糧對(duì)綿羊瘤胃體外發(fā)酵和共軛亞油酸產(chǎn)量的影響

田希雅，孫 陽(yáng)，鈕慧晶，于天力，何振蓮，夏呈強(qiáng)，裴彩霞

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，太谷 030800)

粗飼料有利于維持瘤胃正常pH、促進(jìn)瘤胃發(fā)酵和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，但粗飼料能刺激乙酸發(fā)酵，使氫氣產(chǎn)量增加，促進(jìn)甲烷(methane，CH4)產(chǎn)生[1-2]。CH4是溫室氣體的主要來(lái)源，同時(shí)它的產(chǎn)生會(huì)造成動(dòng)物能量損失[3]。提高精料水平可以促進(jìn)丙酸發(fā)酵，使氫氣利用增加，CH4產(chǎn)量降低，但高精料水平通常會(huì)引起瘤胃酸中毒。適宜飼糧精粗比對(duì)提高瘤胃發(fā)酵、維持瘤胃穩(wěn)態(tài)及降低CH4排放具有重要意義。

添加植物油可以減少動(dòng)物機(jī)體CH4產(chǎn)生，提高飼糧能量水平、瘤胃pH和共軛亞油酸(conjugated linoleic acid，CLA)產(chǎn)量，且適宜添加量的植物油對(duì)瘤胃發(fā)酵及纖維降解影響不顯著[4-6]。CLA是瘤胃微生物氫化的產(chǎn)物，在瘤胃微生物異構(gòu)化作用下由飼糧中的亞油酸轉(zhuǎn)變合成[7]，具有抗癌和抗動(dòng)脈粥樣硬化的特性[8]。于伽等[9]研究結(jié)果表明，高精料飼糧可以降低CH4，提高瘤胃pH。Nudda等[8]研究表明，添加適量大豆油能提高乳脂率和CLA產(chǎn)量，降低動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)，且不影響奶山羊采食量和產(chǎn)奶量。大豆油含有豐富的亞油酸，在瘤胃微生物異構(gòu)酶作用下可直接轉(zhuǎn)化為CLA[10]。飼糧中補(bǔ)充2%大豆油可以顯著增加CLA產(chǎn)量，提高飼糧能量水平和飼料消化率[5-6,11]。因此，本試驗(yàn)在補(bǔ)充2%大豆油條件下研究不同精粗比飼糧對(duì)瘤胃體外發(fā)酵及共軛亞油酸的影響，旨在探究提高瘤胃發(fā)酵、飼料效率和共軛亞油酸并減少CH4排放的飼糧最適精粗比，為生產(chǎn)實(shí)踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物及飼糧

試驗(yàn)動(dòng)物為8月齡雄性湖羊。本試驗(yàn)設(shè)7種不同精粗比飼糧組，以玉米、豆粕、麥麩、苜蓿干草、鴨茅干草、2%大豆油為底物原料，按照精粗比分別為2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2配制，具體飼糧配制見(jiàn)表1。每組4個(gè)平行，重復(fù)2次體外發(fā)酵試驗(yàn)。

表1 不同精粗比飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平

續(xù)表

1.2 體外發(fā)酵試驗(yàn)

以8月齡雄性湖羊作為瘤胃液供體動(dòng)物，根據(jù)綿羊營(yíng)養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)飼喂，每日7：00和19：00各飼喂一次，自由飲水。晨飼前隨機(jī)選取4只體況良好的綿羊，使用口腔采樣器采集瘤胃液，用4層紗布過(guò)濾，裝入充滿CO2的保溫瓶，與人工唾液(采用Menke等[13]方法配制)1∶2混勻作為培養(yǎng)液。飼糧65 ℃烘干后粉碎并過(guò)2 mm篩作為發(fā)酵底物，稱取300 mg于3 cm×6 cm的尼龍袋中，置于玻璃注射器，并加入30 mL培養(yǎng)液于39 ℃恒溫水浴震蕩培養(yǎng)箱培養(yǎng)，每組4個(gè)重復(fù)，在3、6、9、12、20、28、36、48 h讀產(chǎn)氣數(shù)值并用集氣袋收集氣體。

1.3 樣品采集與測(cè)定

體外發(fā)酵48 h結(jié)束后立即放入冰水浴終止反應(yīng)，使用酸度計(jì)(EC-pH510標(biāo)準(zhǔn)智能型臺(tái)式pH計(jì)(上海五久自動(dòng)化設(shè)備有限公司)測(cè)量pH。采用TRACE-1300氣相色譜儀(TRACE 1300 Series，America THERMO FISHER)測(cè)定發(fā)酵液中揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acid，VFA)濃度和CH4含量[14]；1 mL瘤胃液加0.2 mL 20 g/L硫酸，使用苯酚-氯仿酸鈉比色法[15](分光光度計(jì)UV759，上海精密科學(xué)儀器有限公司)測(cè)定氨態(tài)氮(ammonia nitrogen，NH3-N)含量；微生物蛋白(microbial crude protein，MCP)含量采用考馬斯亮藍(lán)比色法[16]測(cè)定；CLA含量送上海爾炳生物公司采用氣相色譜儀測(cè)定[17]；將發(fā)酵后的尼龍袋反復(fù)沖洗，65 ℃烘干用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)方法測(cè)定干物質(zhì)(dry matter，DM)降解率。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 26.0軟件統(tǒng)計(jì)進(jìn)行單因素方差分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較。P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié) 果

2.1 飼糧精粗比對(duì)體外發(fā)酵參數(shù)的影響

由表2可知，4∶6組乙酸濃度極顯著高于其他各組(P<0.01)；戊酸濃度隨精粗比增加先增加后降低，4∶6組戊酸濃度最高，顯著高于6∶4和7∶3組(P<0.05)；TVFA濃度隨精粗比增加先增加后降低，4∶6組顯著高于2∶8、3∶7、6∶4和7∶3組(P<0.05)；8∶2組pH顯著高于2∶8組(P<0.05)，其余各組間無(wú)顯著差異(P>0.05)。丙酸、丁酸、異丁酸、異戊酸濃度和乙酸/丙酸比值各組間差異均不顯著(P>0.05)。

2.2 飼糧精粗比對(duì)DM降解率、CH4產(chǎn)量、產(chǎn)氣量的影響

由表3可知，4∶6組DM降解率顯著高于3∶7和5∶5組(P<0.05)。4∶6組CH4產(chǎn)量最低，且極顯著低于6∶4組(P<0.01)。6∶4組總產(chǎn)氣量顯著高于2∶8、3∶7和5∶5組(P<0.05)，但與4∶6組之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。

2.3 飼糧精粗比對(duì)體外發(fā)酵NH3-N、MCP濃度的影響

由表4可知，NH3-N濃度隨精粗比增加先增加后降低，4∶6組NH3-N濃度最高，極顯著高于2∶8和8∶2組(P<0.01)，顯著高于3∶7和6∶4組(P<0.05)。MCP濃度隨精粗比增加先增加后降低，4∶6組MCP濃度最高且極顯著高于其他各組(P<0.01)，3∶7和8∶2組MCP濃度極顯著高于7∶3組(P<0.01)。

2.4 飼糧精粗比對(duì)體外發(fā)酵CLA含量的影響

由表5可知，各組間CLA及其異構(gòu)體(c9,t11-CLA和t10,c12-CLA)均無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表3 各組體外發(fā)酵DM降解率、CH4產(chǎn)量和產(chǎn)氣量的測(cè)定結(jié)果

表4 各組體外發(fā)酵NH3-N和MCP濃度的測(cè)定結(jié)果

表5 各組體外發(fā)酵CLA含量的測(cè)定結(jié)果

3 討 論

豆油可以提高飼糧能量水平[4-5]，為保持飼糧能氮平衡，各組均添加了2%豆油，并在設(shè)計(jì)飼糧配方時(shí)進(jìn)行了調(diào)整，使不同飼糧精粗比組間能量和蛋白質(zhì)水平基本保持不變。瘤胃pH是反映瘤胃消化代謝和生理狀態(tài)的重要指標(biāo)，適宜的pH可提高瘤胃微生物活性[18]，促進(jìn)瘤胃發(fā)酵。飼糧精料增加，碳水化合物快速發(fā)酵產(chǎn)生大量VFA，VFA積累會(huì)導(dǎo)致pH降低，不利于瘤胃微生物生長(zhǎng)[18-19]。大量研究表明，添加豆油會(huì)使瘤胃液pH提高，且與添加量呈正相關(guān)，但豆油對(duì)瘤胃微生物發(fā)酵和纖維降解的抑制程度也隨豆油增加而增加[6,8,18]。纖維降解菌的最適pH為6.2～6.8[20]，本試驗(yàn)中pH為6.71～6.86，有利于纖維降解菌生長(zhǎng)、分解飼糧纖維素和VFA合成。

瘤胃微生物發(fā)酵飼糧纖維素和淀粉等碳水化合物能產(chǎn)生VFA和氣體，VFA濃度和產(chǎn)氣量可作為評(píng)價(jià)瘤胃微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用效率的重要指標(biāo)[21]。本試驗(yàn)中，隨著精粗比在一定范圍內(nèi)增加，乙酸、戊酸和TVFA濃度增加，當(dāng)精粗比增加到4∶6時(shí)乙酸、戊酸和TVFA濃度達(dá)到最高。Lettat等[22]研究表明，隨日糧碳水化合物增加，荷斯坦奶牛瘤胃內(nèi)淀粉分解菌的數(shù)量增多、活性增強(qiáng)，丙酸和丁酸的合成增加。非纖維性碳水化合物可提高飼料可降解性，促進(jìn)瘤胃微生物生長(zhǎng)，增強(qiáng)微生物活性，提高VFA濃度[19-20]。精粗比>4∶6時(shí)，瘤胃發(fā)酵從乙酸型轉(zhuǎn)為丙酸型，乙酸濃度下降，且高亞油酸含量對(duì)瘤胃細(xì)菌生長(zhǎng)有抑制作用[23]，VFA濃度下降。適量提高飼糧精料比例能為瘤胃微生物提供更多有機(jī)質(zhì)和能量，提高纖維利用率，促進(jìn)乙酸合成[24]。

體外發(fā)酵DM降解率和產(chǎn)氣量是評(píng)價(jià)瘤胃微生物對(duì)飼料底物發(fā)酵程度的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中，精粗比從2∶8增加到4∶6時(shí)，產(chǎn)氣量顯著增加。這與王志敬等[19]研究飼糧精粗比在0∶100～40∶60范圍隨精料比例增加，體外發(fā)酵DM降解率呈升高趨勢(shì)，且與產(chǎn)氣量呈顯著正相關(guān)的研究結(jié)果一致。飼糧中的非纖維性碳水化合物增加，底物快速發(fā)酵，導(dǎo)致DM降解率提高并產(chǎn)生大量氣體。另有研究表明，亞油酸和不飽和脂肪酸具有抑菌功能[25]，本試驗(yàn)精粗比>5∶5時(shí)，DM降解率組間差異不顯著，可能精料增加，瘤胃微生物的生長(zhǎng)受到亞油酸抑制。本試驗(yàn)產(chǎn)氣量偏低猜測(cè)也與亞油酸抑菌作用有關(guān)。甲烷菌利用其他瘤胃微生物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的氫和CO2合成CH4，合成過(guò)程與丙酸相互競(jìng)爭(zhēng)氫[2]。本試驗(yàn)CH4產(chǎn)量隨精粗比增加呈降低趨勢(shì)。飼糧精料增多，促進(jìn)丙酸產(chǎn)生，減少CH4產(chǎn)量[18]。亞油酸通過(guò)抑制瘤胃液原蟲和甲烷菌生長(zhǎng)也可降低CH4產(chǎn)量[26]。

瘤胃NH3-N是瘤胃微生物降解飼料蛋白質(zhì)的主要產(chǎn)物，也是微生物合成菌體蛋白的原料和評(píng)價(jià)瘤胃發(fā)酵的重要指標(biāo)[27]。本試驗(yàn)中，NH3-N和MCP濃度與DM降解率變化一致，隨精料比例增加而增加，精粗比為4∶6時(shí)濃度最高。Phesatcha等[28]研究表明，隨飼糧精料比例增加，粗蛋白質(zhì)降解率增加，NH3-N濃度升高，當(dāng)NH3-N缺乏時(shí)細(xì)菌的生長(zhǎng)速率受到抑制。本試驗(yàn)與其研究一致，隨著飼糧精粗比增加，非纖維性碳水化合物增加，微生物快速發(fā)酵飼料底物，DM降解率提高，各種揮發(fā)酸濃度增加，為細(xì)菌提供大量能量，促進(jìn)NH3-N和MCP生成。當(dāng)精粗比>4∶6時(shí)，NH3-N濃度差異不顯著，推測(cè)可能是由于不同試驗(yàn)飼糧蛋白質(zhì)含量相同。MCP的合成效率是由瘤胃內(nèi)氮含量和飼糧碳水化合物發(fā)酵產(chǎn)生的能量共同決定的[29]，當(dāng)精粗比>4∶6時(shí)，MCP濃度極顯著降低。

亞油酸在瘤胃微生物分泌的異構(gòu)酶異構(gòu)作用下合成c9,t11-CLA和t10,c12-CLA 2種CLA，在瘤胃細(xì)菌產(chǎn)生的酶氫化作用下生成飽和脂肪酸，所需氫來(lái)源于瘤胃發(fā)酵[10,25]。于伽等[9]認(rèn)為粗料中的纖維素和半纖維素有益于纖維降解菌生長(zhǎng)繁殖，提高生物氫化效率，產(chǎn)生更多飽和脂肪酸。而Fuentes等[30]通過(guò)探討不同pH和飼糧精粗比對(duì)生物加氫中間代謝產(chǎn)物的影響，結(jié)果表明，低pH抑制生物氫化，但可通過(guò)提高纖維水平來(lái)緩解；當(dāng)pH為6.4時(shí)，飼糧精粗比對(duì)CLA的影響程度小。本試驗(yàn)2種CLA組間差異均不顯著，與Fuentes等[30]的研究結(jié)果一致，精粗比主要通過(guò)改變瘤胃pH影響CLA產(chǎn)量，本試驗(yàn)pH適宜瘤胃微生物生長(zhǎng)。因此，在添加2%大豆油條件下，飼糧精粗比為4∶6時(shí)最有利于瘤胃發(fā)酵和DM降解。

4 結(jié) 論

在添加2%豆油條件下，飼糧精粗比為4∶6時(shí)最有利于瘤胃發(fā)酵和DM降解。