利用体外产气法评定麻疯树种仁粕的营养价值

张春强 杨开伦 刁其玉 屠 焰

麻疯树为大戟科（Euphorbiacea）麻疯树属（Jatropha）植物，约有175个种。麻疯树（Jatropha curcas L.）,原产热带美洲、非洲、中南美洲、澳大利亚、东南亚、印度和我国热带、亚热带及干热河谷地区，是一种抗旱耐瘠的速生、具有很高经济价值的多功能用途的生态型经济林树种。目前全世界面临着蛋白质饲料资源日趋紧缺的现实,如何最大限度地开发和合理利用蛋白质饲料资源显得尤为重要。作为一种新型的蛋白质饲料资源,榨油后的麻疯树饼粕蛋白质含量高达60%，氨基酸组成平衡（除赖氨酸和含硫氨基酸外，必需氨基酸与豆粕相似，并高于蓖麻）,脱毒后将是一种优质的蛋白质饲料，我国麻疯树产量世界第一,因此麻疯树资源的开发是解决我国蛋白质饲料短缺的有效途径之一[1-2]。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理方法

本试验选取了5种试验原料，脱毒麻疯树种仁粕（德国）、豆粕（黑龙江）、棉粕（新疆），江苏麻疯树籽粕经65℃干燥，粉碎，过40目筛；四川麻疯树种仁经初步手工去壳、粉碎，然后用研钵磨碎制备成风干样品。样品皆以塑料袋密闭后于室温下保存备用。常规成分分析与方法参照《饲料分析及饲料质量检测技术》（张丽英，2002）[3]。

1.2 试验动物与饲养管理

肉牛为西门塔尔与鲁西黄牛的杂交体，来自中国农业大学小牧场，拴系式饲养，早晚各饲喂一次，日粮精粗质量比为30：70，每次饲喂羊草3 kg，玉米粉1.25 kg。每天饲喂 2 次（5：30，17：30）,自由饮水,专人管理。日粮营养水平见表1。

表1 试验牛日粮营养水平（%）

1.3 体外发酵操作

1.3.1 称量试验样品

称量样品0.4 g（以干物质为基础），装入150 ml发酵瓶中，每个样品3个重复。

1.3.2 瘤胃微生物培养液的配制（提前1 d配制）

试验接种的前1 d按照Menke和Steingas[4]的方法制备培养液，蒸馏水(400 ml)+微量元素溶液(0.1 ml)+缓冲液(200 ml)+常量元素溶液(200 ml)+刃天青溶液(1 ml)+还原剂溶液 (40 ml)。制备好的培养液需注入CO2气体直至pH值为6.8，瘤胃液pH值5.5～7.5，用注射器抽取50 ml注入发酵瓶中，塞上胶塞39℃恒温培养箱放置以备第2 d接种时使用。

1.3.3 发酵装置

SPX智能型生化培养箱、AGRS-1型体外发酵产气自动记录系统，自动记录[5]。短期发酵72 h，接入发酵瓶前要将装置设定好。

1.3.4 瘤胃液采集

于上午6:00晨饲前，人工由瘘管采集瘤胃液，用2层脱脂医用纱布过滤后装于三口收集瓶子，盖上塞子放入39℃保温箱，迅速带回试验室。

1.3.5 接种

将收集瓶中的瘤胃液再用4层脱脂医用纱布在1 L大烧杯中过滤，过滤时在烧杯中持续注入CO2，减少微生物与O2的接触机会，过滤好的瘤胃液在39℃恒温水浴锅中保温，然后打开发酵瓶，往发酵瓶中持续注入CO2，排出其中的O2，再抽取25 ml瘤胃液注入其中，将装好的发酵瓶一批接入产气发酵装置。

1.4 样品处理

培养72 h后，立即取出产气瓶，用搅拌器将产气瓶中培养液混匀，然后转移至50 ml离心管中,用Sartorius PB-20型pH计测定培养液pH值，测定前，pH计先用缓冲液进行校正。氨态氮采用靛酚比色法，利用酶标仪测定（RT-6100 Plus）。干物质降解率测定是将发酵液离心后，剩余残渣，65℃烘干48 h取出称重。产气量利用AGRS-1型体外发酵产气自动记录系统自动记录。

1.5 数据处理

所有数据均采用SAS8.2软件进行数据处理，然后用SAS软件GLM程序过程进行方差分析和Duncan's法多重比较，显著水平设定为P＜0.05。

2 结果与讨论

2.1 结果

本试验麻疯树产品和豆粕、棉粕按实验室常规方法测定其营养成分，见表2。

表2 样品营养成分(以干物质为基础)

试验样品72 h后的产气量、pH值、NH3-N浓度及体外干物质降解率见表3。

表3 72 h体外发酵参数及干物质降解率

2.2 讨论

2.2.1 试验样品营养成分

脱毒麻疯树种仁粕蛋白高达65%，远高于豆粕（48%）和棉粕（50%）。麻疯树籽粕由于是带壳榨油后的副产品，所含不消化的木质素壳，因此蛋白水平仅20%,结果与Harinder一致[6]。麻疯树种仁由于含有将近60%的脂肪，蛋白含量也在20%左右。另外，脱毒麻疯树种仁粕的钙、磷含量远高于豆粕。通过化学分析可以看出麻脱毒疯树种仁粕是一种潜力巨大的蛋白饲料资源。

2.2.2 pH值

瘤胃pH值影响日粮蛋白质在瘤胃的降解率。研究表明，蛋白质分解和脱氨基作用的最适pH值在6.0～7.0，在此范围内大多数饲料蛋白质都能得到有效的降解[7]。此次试验中各组的瘤胃液pH值在6.43～6.61变动，均处在正常生理范围内。

2.2.3 产气量

产气量是一个综合反映饲料可发酵程度的指标，表现了瘤胃微生物活动的总体趋势，是反映饲料蛋白价值的综合指标。饲料中的碳水化合物和蛋白质被瘤胃微生物所分泌的各种酶分解成挥发性脂肪酸、NH3等物质，同时产生 CH4、CO2、H2、O2、N2等气体，通过嗳气排除体外。麻疯树种仁粕产气量仅为45 ml/g,远小于Makkar等[1]体外产气试验中的180 ml/g,原因是本试验瘤胃液晨饲前采取，加上没有添加可发酵碳源，提供能量不足，微生物活性较低，因此产气量少。麻疯树种仁粕产气量与棉粕相当，但远低于豆粕的73 ml/g。蛋白质在发酵过程中主要为微生物生长提供氮源。Makkar等[1]体外试验中发现豆粕可降解蛋白高达80%，而麻疯树种仁粕则不足50%。这就是瘤胃中豆粕发酵速度快，为微生物提供的氮源多，微生物活性大，产气量就越大的原因。麻疯树种仁由于油脂高可供产气的物质少，因此产气量低，而麻疯树籽饼则是由于含有约30%不可降解的木质素壳[2]。

2.2.4 NH3-N浓度

反刍动物瘤胃液NH3-N是瘤胃氮代谢中外源蛋白质和内源含氮物质降解的重要产物，它同时也是瘤胃微生物合成菌体蛋白的原料。NH3-N浓度在一定程度上反映了瘤胃微生物分解含氮物质产NH3的速度及其对NH3的摄取利用情况,当能量供应充足时，氨浓度的大小直接影响着蛋白质的合成。一般来说，保证微生物正常生长的瘤胃液最低NH3-N浓度为2～5mg/dl。

Preston等[8]研究微生物生长对氨耐受临界范围是6～30mg/dl。本试验中NH3-N浓度从大到小依次是麻疯树种仁粕＞豆粕＞棉粕＞麻疯树籽饼＞麻疯树种仁,在3～24mg/dl范围，不影响瘤胃微生物的生长。虽然麻疯树种仁粕NH3-N浓度大于豆粕和棉粕，并不代表麻疯树种仁粕在瘤胃中的蛋白降解率就高，造成其NH3-N浓度高的原因是相同质量下总蛋白量远大于豆粕和棉粕。

2.2.5 体外干物质降解率

体外干物质消化率的测定广泛用于饲料营养的评价,是饲料营养物质消化降解的综合指标，与体内消化率呈高度相关。本试验豆粕的干物质降解率最高为86%，高于麻疯树种仁粕的79%，这与Makkar等[1]试验结果一致（豆粕，88%；麻疯树种仁粕，78%）。棉粕干物质降解率为64%，则是由于其含有约30%不易降解的中性洗涤纤维。麻疯树种仁干物质降解率低可能是含有毒素因子（佛波醇）不利于微生物的生长[9]。麻疯树籽饼干物质降解率低则由于含有不可降解的木质素壳。

3 小结

通过试验室常规分析和体外产气法评价麻疯树产品的营养价值。从化学分析上看，麻疯树种仁粕蛋白含量高达65%，蛋白质量要优于豆粕和棉粕。参试样品中，氨态氮浓度麻疯树种仁粕大于豆粕与棉粕。麻疯树种仁粕在产气量，干物质降解率均低于豆粕，总的来看，经过脱毒脱脂的麻疯树种仁粕作为新饲料资源均可以被反刍动物利用，尤其可以提供更多优质的过瘤胃蛋白，而且利用体外产气法评定反刍动物饲料的营养价值是可行的。反刍动物对麻疯树种仁粕的综合利用效率还有待进一步验证。

[1]Makkar H P S,Aderibigbe A O,Becker K.Comparative evaluation of a non-toxic and toxic varieties of Jatropha curcas for chemical composition,digestibility,protein degradability and toxic factors.Food Chemistry,1998(62):207-215.

[2]Aderibigbe A O,Johnson C O L E,Makkar H P S,et al.Chemical composition and effect of heat on organic matter and nitrogen degradability and some antinutritional components of Jatropha meal.Animal Feed Science Technology,1997(67):223-243.

[3]张丽英.饲料分析及饲料质量检测技术[M].北京:中国农业大学出版社,2002：45-79.

[4]Menke K H，Steingass H.Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen flued[J].Animal Research and Devel opment,1988(28):755.

[5]沈英,宋正河,杨红建,等.基于虚拟仪器技术的饲料体外发酵产气自动记录系统的研制[J].农业工程学报,2006,22(12):159-163.

[6]Harinder P S,Makkar Klaus Becker.Challenges and Opportunities for Using Byproducts from the Production biodiesel from Jatropha Oil as Livestock Feed.Proceedings of Animal Nutrition Association World Conference,14-17 Feb 2009.New Delhi.India:168-170.

[7]夏楠,赵国琦.不同蛋白质组成的日粮对瘤胃发酵及微生物蛋白合成的影响[J].中国畜牧兽医,2009(7):11-14.

[8]Preston T R,Leng K A.Matching ruminant production system with available resources in the tropics and sub-tropics[M].Armidale:Penambul Books,1987.

[9]Gunjan Goel,Harinder P S.Makkar,George Francis,and Klaus Becker.Phorbol Esters:Structure,Biological Activity,and Toxicity in Animals[J].International Journal of Toxicology,2007,26:279-288.