不同组合饲粮对绵羊瘤胃代谢参数的影响

李勇,郝正里,李发弟,3＊ ,郑琛,张晓庆,4,吴秋珏,5,叶得河

(1.甘肃农业大学动物科学技术学院,甘肃 兰州730070;2.周口职业技术学院,河南周口 466001;3.甘肃省饲料工程技术研究中心,甘肃兰州 730070;4.中国农业科学院草原研究所,内蒙古呼和浩特010010;5.河南科技大学动物科学技术学院,河南 洛阳471003;6.甘肃农业大学动物医学院,甘肃兰州 730070)

甜菜渣和苹果渣是我国北方地区制糖或制果汁后的主要副产品。据报道,我国年产甜菜渣和苹果渣约分别为700万t和180多万t,它们含有大量畜禽可利用的营养成分,是不可忽视的饲料资源[1,2]。但鲜甜菜渣、苹果渣含水分较高,并含有丰富的单糖、还原糖、果胶和半纤维素等物质,很容易被微生物利用进而发霉、变质,造成环境的极大污染和资源的浪费[3,4]。合理利用甜菜渣、苹果渣等农副产品作为畜禽饲粮组分,既可充分利用资源,降低饲料成本,缓解人畜争粮的矛盾,并有利于保护生态环境[5]。本试验以玉米(Zea mays)、小麦麸、大豆粕、秸秆与苜蓿(Medicago sativa)、甜菜渣、苹果渣等富含果胶饲料为原料,配制不同组合的饲粮,研究其对绵羊瘤胃代谢参数的影响,期望筛选出能充分发挥饲料间正组合效应的饲料配方,为充分利用各种副产品饲料资源发展肉羊生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

选用3只安装永久性瘤胃瘘管的甘肃高山细毛羯羊(平均体重22.5 kg),采用3×3无重复拉丁方试验设计,比较3种饲粮,即对照饲粮(Ⅰ)、8%甜菜渣饲粮(Ⅱ)、8%苹果渣饲粮(Ⅲ)对绵羊瘤胃代谢参数的影响。试验的3个饲粮循环均为预试期10 d,正试期9 d。

1.2 试验饲粮

参照中国美利奴育成公羊维持需要量的1.5倍设计饲粮配方;各饲料原料的干物质(dry matter,DM)、有机物质(organic matter,OM)、粗蛋白质(crude protein,CP)、钙(calcium,Ca)和磷(phosphorus,P)含量用实测值,消化能(digest energy,DE)用表列值。用揉草机将玉米秸、小麦秸揉搓与铡短(2～3cm);苜蓿颗粒、甜菜渣、玉米(整粒)、大豆粕、小麦麸、苹果渣均以购入的状态饲喂。试验饲粮配方见表1。

表1 试验饲粮组成与营养水平(饲喂基础)Table 1 Composition and nutritive level of diets(as-fed basis)

1.3 饲养管理

试羊被养育在个体消化代谢笼中;试验前10 d进笼,使其适应试验条件。预试期逐渐过渡到饲喂试验饲粮,并摸索每只羊的采食量;正试期准确记录试羊的食入量。将日喂量分两等份,于8:30和17:00饲喂玉米秸和小麦秸,9:00和17:30投喂其他饲料;每次饲喂后饮水0.5 h。

1.4 样品采集与预处理

正试期的第6天,分别于食前1 h及食后1,3,5,7 h,通过瘘管采集瘤胃液约50 mL。随即测定pH值,然后用4层纱布过滤,滤液中加入2滴10%HgCl2溶液,使酶钝化;将滤液分装入3个小瓶中,冷冻(-20℃)保存,备测总氮、氨氮、尿素氮、挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)。

正试期的第7～9天,分别按下述时间采集瘤胃液。第7天:7:00,11:30,16:00,20:30;第8天:1:00,5:30,10:00,14:30,19:00,23:30;第 9 天:4:00,8:30,13:00,17:30,22:00,2:30。

采集后,随即将瘤胃液于1 200 r/min离心15 min,弃去残渣(原虫和植物大颗粒),将上清液冷冻保存。测定前取出上清液,回温;将各时间点的上清液等量混合为一个试样,在4 000 r/min下离心20 min,弃去上清液;用0.85%生理盐水冲洗沉淀,再于4 000 r/min离心20 min,弃去上清液(共进行2次);将沉淀物(细菌细胞)冷冻干燥,供测微生物氮。

1.5 测定指标与方法

用镭磁PHS-2F型酸度计测定瘤胃液pH(上海镭磁仪器厂);按冯宗慈[6]改进的比色法测定瘤胃液中NH3-N浓度;采用二乙酰-肟法测定瘤胃液中尿素氮(南京建成生物工程研究所试剂盒);用凯氏半微量法测定瘤胃液总氮和细菌氮。从总氮中扣除氨氮与尿素氮,得到蛋白氮[7];用安捷伦6890N气相色谱仪测定挥发性脂肪酸含量,色谱柱为19091N-213。测定条件为:进样口温度220℃,载气(N2)流量2.0 mL/min,分流比 40∶1,进样量0.6 μ L;程序升温:120℃保持3 min,而后升高10℃/min,180℃保持1 min;FID温度为250℃;氢气40 mL/min,空气450 mL/min,尾吹气45 mL/min[8]。

1.6 统计分析

采用SPSS 10.0软件包对试验数据进行拉丁方方差分析,差异显著时用LSR法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同组合饲粮对瘤胃液pH值与VFAs浓度的影响

各处理试羊的瘤胃液pH均值较相近(P>0.05)(表2);处理间TVFA浓度、各种酸的摩尔比均无显著差异(P>0.05),但处理Ⅱ丙酸摩尔比较低(P=0.109);处理Ⅱ的乙酸/丙酸显著高于Ⅰ(P<0.05),与Ⅲ的差异不显著(P>0.05)。然而,乙酸、丙酸、丁酸的摩尔比及乙酸/丙酸显示,3种饲粮均属乙酸发酵类型范畴。只有饲粮Ⅱ的TVFA时段变化近似典型的抛物线(图1),处理Ⅰ、Ⅲ的TVFA峰值分别出现在食后3与5 h;食前各处理的TVFA浓度极相近,而乙、丙、丁酸摩尔比值差异较明显(图1～4);食后1 h草料稀释导致处理间3种酸摩尔比均趋近,随发酵时间推进差异渐趋明显。

表2 瘤胃液 pH和VFAs浓度(5个时间点测定的平均值)Table 2 Concentration of VFAs in rumen fluid(mean of the values for five phase)

图1 瘤胃液中TVFA浓度动态变化Fig.1 Changs of concentration of TVFA in rumen liquid

图2 瘤胃液中乙酸摩尔比动态变化Fig.2 Changes of concentration of acetic in rumen liquid

2.2 不同组合饲粮对瘤胃各氮馏分的影响

处理间瘤胃液总氮、蛋白氮、氨氮、尿素氮的均值及细菌氮浓度的差异均不显著(P>0.05)(表3)。处理Ⅱ总氮始终较高,于食后3和5 h形成2个峰,Ⅰ、Ⅲ均在食后7 h达到最高值(图5)。各处理氨氮时态的变化与总氮不同,处理Ⅱ氨氮较低,食后1 h出现峰值,随后下降,食后3 h后变化甚微(图6);Ⅰ未出现峰值,且食后5 h有一明显下降;Ⅲ在食后1与7 h出现2个峰。

图3 瘤胃液中丙酸摩尔比动态变化Fig.3 Changes of concentrate of propionic in rumen liquid

图4 瘤胃液中丁酸摩尔比动态变化Fig.4 Changes of concentrate of butyric inrumen luquid

表3 瘤胃液各氮馏分的浓度Table 3 Concentration of nitrogen fractions in rumen fluid mg/100 mL

图5 瘤胃液总氮浓度动态变化Fig.5 Changes of concentration of total N in rumen liquid

图6 瘤胃液氨氮浓度动态变化Fig.6 Changes of concentration of NH3-N in rumen liquid

3 讨论

3.1 饲粮组合与瘤胃液pH值和VFAs浓度

瘤胃液pH值是反映瘤胃内发酵状况的一项综合指标[9]。韩正康和陈杰[10]及Murphy和Kennelly[11]等指出,瘤胃内pH值变动范围为5.0～7.5,取决于饲粮性质和摄食后时间,一般于饲喂后2～6 h达到最低值。与一些试验(包括以高比例秸秆饲粮进行的)不同,本试验各处理试羊的瘤胃液pH的变动范围都不会严重抑制纤维分解菌的活性,可能与3种饲粮都含较高份额的苜蓿颗粒有关。苜蓿是高果胶(5%～10%)饲料,且富钙、钾等碱性元素,具有较强的缓冲能力。但瘤胃液pH达最低值的时间不同,饲粮Ⅰ、Ⅱ为食后3 h,饲粮Ⅲ为食后5 h,与TVFA呈最高值的时间一致;表明3种饲粮组合的碳水化合物特性导致瘤胃发酵产生一定程度的差异,尽管它们的精粗比与DE、CP浓度一致。饲粮Ⅰ富谷实淀粉而贫果胶(0.99%),饲粮Ⅱ的果胶含量高于Ⅲ(2.76%和2.30%);淀粉与果胶都可被瘤胃微生物快速降解产生挥发性脂肪酸(VFAs),故Ⅰ、Ⅱ的pH下降较快;饲粮Ⅱ试羊瘤胃液pH变化幅度小,而Ⅱ、ⅢpH回升快,这与果胶的较强缓冲力有关。果胶虽在瘤胃中降解快,但发酵产物是半乳糖醛酸,抑制了酸性乳酸菌发酵,使瘤胃液pH值保持稳定;同时,果胶与金属离子(Ca2+、Na+、K+和Mg2+等)有较强的亲和力和离子交换能力,当pH值下降时,纤维物质把带电阳离子释放到瘤胃液中,起到缓冲作用[12]。

一般来说,饲粮精粗比是左右瘤胃发酵类型的重要因素[13]。本试验采食3种粮精粗比均为45∶55,尽管处理间羊瘤胃液的乙、丙、丁酸摩尔比时态变化有所不同,但各时段测值及平均值仍属乙酸发酵类型。然而,处理Ⅱ丙酸摩尔比呈较低的趋势(P=0.109),其乙酸/丙酸高于Ⅰ(P<0.05)与Ⅲ(P>0.05)。这说明饲粮精料占45%时,苜蓿颗粒提供的缓冲力不足,以8%甜菜渣代替相近比例的玉米和小麦麸(饲粮Ⅱ)可较好地稳定瘤胃环境,保持纤维分解菌处于活性状态;以苹果渣取代近似比例玉米与小麦麸的饲粮Ⅲ,稳定瘤胃发酵的作用有限。看来除果胶含量外,果胶来源的其他特性也可能对发酵产生部分影响,甜菜渣的纤维属非木质化的蔬菜纤维,易被微生物降解,而苹果渣干制过程中可能添加了燕麦壳等稿秕饲料,其中含有难被分解的木质化纤维。作者在两级离体消化试验中测出(未发表资料),含8%甜菜渣或8%苹果渣饲粮的果胶含量分别为2.43%和1.98%,ADF相应为30.79%和31.65%,前者的有机物质消化率(56.31%)高于后者(50.50%)。

3.2 饲粮组合与瘤胃液氮馏分的变化

饲粮蛋白质含量及降解率对瘤胃液总氮浓度有直接影响[14],饲粮在瘤胃中的滞留时间也与此有关。本试验采食各饲粮试羊不同时间点瘤胃液总氮、蛋白氮、氨氮、尿素氮浓度及其平均值均无显著差异(P>0.05),处理间细菌氮浓度也无显著差异(P>0.05)。这可能是3种饲粮的粗蛋白水平、降解特性和饲养水平相近之故。各饲粮瘤胃液总氮浓度的动态变化略有不同,反衬出饲粮组合仍使其氮的降解特性间产生一定差异,但变化幅度均不大。

瘤胃液NH3-N浓度一定程度上反映了瘤胃中蛋白质降解与合成之间的平衡关系,其浓度的动态变化除受饲粮蛋白质含量及降解率制约外,还在较大程度上与碳水化合物特性及能量释放特点有关[15,16]。微生物生长对氨氮浓度耐受的临界范围为6～30 mg/100 mL,其最佳NH3-N浓度为6.3～27.5 mg/100 mL[17]。如果以适宜消化率和采食量为指标,NH3-N的适宜值应大于20 mg/100 mL[18]。本试验各组绵羊瘤胃液氨氮浓度为18.22～25.67 mg/100 mL,处于Preston[18]提出的最佳范围内,说明试验饲粮结构、蛋白质含量与降解特性、能氮比等均基本合理。但进一步比较可看出,饲粮Ⅱ的氨氮浓度始终较低,表明在测定时间内能量与氨氮释放较为同步,氨氮被有效地利用而积累较少;饲粮Ⅲ在食后3与5 h能量释放较快,氨氮积累较少,但食后7 h氨氮浓度明显提高,表明此时能量释放不足;饲粮Ⅰ以玉米淀粉为主要速效能源,其释放能量比果胶与糖慢,虽然食后未产生氨峰,但其氨氮浓度在食后3 h较低,食后5和7 h明显低。这种情况与Preston[18]、史清河等[19]试验有一定相似性。史清河等[19]给羔羊喂含60%粗料的全混合饲粮,食后2 h内瘤胃液氨氮含量呈上升趋势,随后逐渐下降[19]。本试验中以8%甜菜渣替代相近比例玉米的饲粮,其碳水化合物组成特性与能量释放更有利于瘤胃微生物利用饲粮可降解氮,提高蛋白质的利用效率。

瘤胃液细菌氮和蛋白氮浓度可一定程度上反映瘤胃液中氨被瘤胃微生物利用的状况[20,21]。3种饲粮处理间两指标无显著差异,可说明微生物蛋白质合成效率基本一致。虽然饲粮Ⅱ的能氮释放更趋同步,但其改善程度尚不足以对微生物蛋白质合成作用产生显著影响。

4 小结

1)本试验饲粮不同组合对绵羊瘤胃液pH及总氮、氨氮、尿素氮、蛋白氮、细菌氮浓度没有显著影响。采食含8%甜菜渣饲粮绵羊瘤胃液丙酸摩尔比呈较低趋势,其乙酸/丙酸高于对照饲粮(P<0.05)与含8%苹果渣的饲粮(P>0.05)。

2)综合各项参数可认为,8%甜菜渣饲粮效果最好;虽然8%苹果渣饲粮的某些参数略逊,但从资源利用和环保角度考虑还是可接受的。可见,用8%的甜菜渣或苹果渣代替饲粮中相近比例的玉米和小麦麸,是合理与可行的。

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