饲粮添加姜粉对肉牛营养物质消化吸收的影响

刘明杰 万发春 杨维仁 宋恩亮 杨在宾*

(1.山东农业大学动物科技学院，泰安 271018;2.山东省农业科学院畜牧兽医研究所，济南 250100)

饲粮添加姜粉对肉牛营养物质消化吸收的影响

刘明杰1万发春2*杨维仁1宋恩亮2杨在宾1*

(1.山东农业大学动物科技学院，泰安 271018;2.山东省农业科学院畜牧兽医研究所，济南 250100)

本试验旨在研究饲粮添加姜粉对肉牛营养物质消化吸收的影响。选择年龄、体重［(400±20)kg］相近，安装有永久性瘤胃、十二指肠近端和回肠末端瘘管的鲁西黄牛阉公牛4头，采用4×4拉丁方设计，对照组饲喂基础饲粮，3个试验组分别饲喂在基础饲粮中添加0.5、1.0和1.5 g/kg生姜粉的试验饲粮。试验分4期完成，每期21 d，其中预试期15 d，正试期6 d。结果表明:1)饲粮添加0.5、1.0和1.5 g/kg的姜粉显著降低了回肠和直肠中性洗涤纤维(NDF)含量(P＜0.05)，十二指肠NDF含量有降低的趋势(P=0.079);与对照组相比，添加1.0和1.5 g/kg姜粉显著降低了瘤胃和直肠的酸性洗涤纤维(ADF)含量(P＜0.05)。2)饲粮添加1.0 g/kg姜粉显著提高了干物质(DM)、NDF、ADF、有机物(OM)和粗蛋白质(CP)在各消化道段的流通量(P＜0.05);饲粮添加1.5 g/kg姜粉显著降低了粗脂肪(EE)在直肠和回肠中的流通量(P＜0.05)。3)饲粮添加1.5 g/kg姜粉的组DM、NDF、ADF和EE消失率显著高于添加1.0 g/kg姜粉的组(P＜0.05)。总之，低剂量(0.5和1.0 g/kg)的姜粉可提高营养物质的流通量，降低营养物质的消化吸收;高剂量(1.5 g/kg)的姜粉可以降低营养物质的流通量，提高营养物质的消化吸收。

姜粉;肉牛;流通量;消化道;消失率

随着养殖业和饲料工业的迅猛发展，饲料添加剂的安全、高效、环保等问题越来越受到人们关注。中草药等植物源性饲料添加剂，由于其具有天然性、多功能性、毒副作用小、无残留等独特优势，已成为当前研究的热点。姜粉作为一种膳食调味品，具有发汗、解热、调节肠胃、促进食物消化的作用。在动物上，可以增强食欲，提高饲料转化率［1－2］，具有增强机体免疫功能和抗氧化能力、抗菌、抗肿瘤等多种生物学功能［3－4］。已有研究证明，添加姜粉可以提高蛋鸡的日均产蛋量和平均蛋重，降低料蛋比，提高蛋鸡禽流感H9和H5Re-5抗体效价以及血液粒细胞数，且以1%的姜粉添加量效果最佳［5］;饲粮中添加 0.5%、1.0%姜粉有增加肉仔鸡体重和日增重、降低料重比的趋势，添加姜粉增加了肉仔鸡血清和肝脏总抗氧化能力(TAOC)及总超氧化物歧化酶(T-SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活力［6］。姜粉在反刍动物上的应用尚未见报道。本研究旨在研究肉牛饲粮中添加不同水平姜粉对瘤胃代谢和营养物质消化吸收规律的影响，探明姜粉在肉牛中应用的可行性及其理论依据。

1 材料与方法

1.1 生姜粉

新鲜生姜(产地为山东省莱芜市)用水洗净、切片、40℃烘干、粉碎(粒度300μm，50目)，置于塑料袋密封，21～24℃保存于避光干燥处。

1.2 试验动物和设计

选择年龄、体重［(400±20)kg］相近，安装有永久性瘤胃、十二指肠近端和回肠末端瘘管的鲁西黄牛阉公牛4头，采用4×4拉丁方设计，对照组饲喂基础饲粮，3个试验组分别饲喂在基础饲粮中添加0.5、1.0 和1.5 g/kg 生姜粉的试验饲粮。试验分4期完成，每期21 d，其中预试期15 d，正试期6 d。

试验牛拴系饲养，单饲定饲，每天07:00和19:00分2次饲喂，精粗料混合喂给，自由饮水。饲粮参考中华人民共和国农业行业标准(NY/T 815—2004)配制，能量和粗蛋白质(CP)水平按维持需要量的110%供给，其他营养物质水平略高于维持需要。基础饲粮组成及营养水平见表1。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis)

1.3 食糜流通量的测定

1.3.1 食糜标记物

采用三氧化二铬(Cr2O3)为食糜标记物测定食糜流通量，在采样前4 d(预试期第12天)开始从瘤胃瘘管分4次投放，连续投7 d。每隔6 h投放1次(每次剂量为4 g)，日投放总剂量为16 g。

1.3.2 采样方法

从瘤胃投放Cr2O3的第4天(正试期第1天)开始，由试牛采集瘤胃、十二指肠、回肠和直肠食糜样本。每天每隔6 h采瘤胃食糜50 m L、十二指肠食糜30 m L、回肠食糜30 m L和直肠食糜30 g，每天的采样点交替变化，每天采4次，连续采3 d。3 d的采样点分布为:第 1天，01:00、07:00、13:00、19: 00;第2 天，03:00、09:00、15:00、21: 00;第3 天，05:00、11:00、17:00、23:00。在第8 天停止投入Cr2O3，将前3 d不同时间内采集的食糜按等量混合分别制成混合样本，干燥粉碎后备测［7］。

1.4 样品常规营养成分的测定

粗灰分采用550℃灰化法测定;干物质(DM)采用105℃烘箱干燥法测定;CP采用凯氏定氮法测定;粗脂肪(EE)采用残余法测定;中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)采用Van Soest法测定;有机物(OM)为DM和粗灰分含量之差;钙采用高锰酸钾法测定;磷采用比色法测定;总能(GE)采用氧弹热量计法测定。Cr2O3含量按Christian等［8］的方法进行测定。

1.5 计算和统计分析方法

1.5.1 食糜流通量的计算

计算方法参照文献［9］。瘤胃食糜标记物Cr2O3的浓度与采样时间拟合的递降曲线为:

式中:C为采样时间为t时瘤胃食糜Cr2O3浓度，C0为食糜样中Cr2O3的初始浓度，e为常数，k为瘤胃食糜流通速度常数，t为采样时间。

原子吸收法计算投标记物时(t=0 h)瘤胃食糜中Cr2O3起始浓度C0。

用每天Cr2O3灌注剂量(CT)除以瘤胃食糜中Cr2O3起始浓度(C0)得到为瘤胃食糜流通量(Qr)，即:

十二指肠或回肠食糜流通量(Qd或Qi)可用CT与Cr的回收率(0.96)之积除以十二指肠或回肠食糜中Cr2O3的浓度(Cd或Ci)，即:

NDF、ADF、OM、CP和 EE的流通量为食糜中中NDF、ADF、OM、CP和EE的含量乘以各消化道段的流通量。

1.5.2 统计分析

试验数据经Excel 2007初步整理后采用SAS 9.1软件中单因素方差分析(One-way ANOVA)进行统计，均值的多重比较采用Duncan氏法进行分析。

2 结果

2.1 NDF、ADF 含量

由表 2 可知，饲粮添加 0.5、1.0 和 1.5 g/kg的姜粉显著降低了回肠和直肠NDF含量(P＜0.05)，随添加量增加，NDF含量呈二次降低(P＜0.05);饲粮添加姜粉有降低十二指肠NDF含量的趋势(P=0.079)。与对照组相比，添加 1.0和1.5 g/kg姜粉显著降低了瘤胃和直肠的ADF含量(P＜0.05)。

表2 饲粮添加姜粉对各消化道段食糜NDF、ADF含量的影响(干物质基础)Table 2 Effects of dietary ginger pow der on NDF and ADF contents of chymus in various digestive tracts(DM basis) %

2.2 各消化道段养分流通量

由表3可知，饲粮添加姜粉对十二指肠DM流通量有显著影响(P＜0.05);饲粮添加1.0 g/kg姜粉显著提高了DM、NDF、ADF、OM 和 CP在各消化道段的流通量(P＜0.05);饲粮添加1.5 g/kg姜粉显著降低了EE在直肠和回肠中的流通量(P＜0.05)。

2.3 各消化道段和全消化道的养分消失率

由表4可知，各养分的消失率均为瘤胃中最高;瘤胃中各养分消失率以姜粉添加量0.5 g/kg为最高，小肠中以添加量1.5 g/kg为最高，合计以添加量1.5 g/kg 为最高、1.0 g/kg 为最低;与对照组相比，饲粮添加0.5和1.0 g/kg姜粉降低了各种营养成分的总消失率(除添加量0.5 g/kg的EE消失率)(P＞0.05)，添加1.5 g/kg姜粉提高了各养分的总消失率(P＞0.05);饲粮添加1.5 g/kg姜粉的组DM、NDF、ADF和EE总消失率显著高于添加1.0 g/kg组(P＜0.05)。

3 讨论

3.1 姜粉对各消化道段NDF和ADF含量的影响

本试验结果表明:饲粮添加姜粉能够影响瘤胃对NDF和ADF的消化吸收，提高了 NDF和ADF的消化率。可能的原因是:与粗饲料紧密结合的瘤胃微生物在对粗纤维的降解过程中发挥着重要的作用，姜粉中的有效物质(挥发油、姜辣素等)改变了瘤胃微生物的生长条件，促进了瘤胃内纤维分解菌的生长和繁殖［13］，从而加强了其对NDF和ADF的降解。李清宏等［10］研究表明，复方中草药添加剂可显著提高断奶仔猪CP和ADF的表观消化率;李琦华等［11］研究表明，在生长肥育猪的饲粮中加入中药，可显著提高粗纤维的消化率;徐岩［12］研究表明，在绵羊饲粮中加入300和500 mg/kg的女贞子提取物可以提高瘤胃对DM、NDF和ADF的降解率，这都与本试验结果是一致的。姜粉中的有效物质影响瘤胃内纤维分解菌生长和繁殖的机理有待进一步地研究。

表3 饲粮添加姜粉对各消化道段流通量的影响Table 3 Effects of dietary ginger powder on the flow flux in various digestive tracts

3.2 姜粉对各消化道段营养成分的流通量和消失率变化的影响

饲粮发生改变能够影响瘤胃微生物，特别是纤毛虫的生长和繁殖，而经过长期的适应和选择，瘤胃微生物和宿主之间、微生物和微生物之间处于一种相互依赖、相互制约的动态平衡系统中。一方面，宿主动物为微生物提供生长环境，瘤胃植物性饲料和代谢物为微生物提供生长所需的各种养分;另一方面，瘤胃微生物帮助消化宿主自身不能消化的植物物质，如纤维素、半纤维素等，为宿主提供能量和养分。瘤胃微生物之间也存在着协同和拮抗作用。当某种原因破坏了肠道微生物平衡时，会引起饲料消化率的降低。原虫对纤维素的降解有正负2个方面的作用:一方面，原虫通过对植物组织的物理性裂解作用，促进植物细胞间的分离，使细胞壁破裂成碎片，还可以分泌分解纤维素、半纤维素和果胶的酶类。另一方面，反刍动物瘤胃内原虫不能利用氨态氮合成自身蛋白质，只能以微生物、饲料中的蛋白质作为其主要氮源，主要依靠对细菌、真菌的吞噬作用合成氨基酸。Lu等［14］研究发现，绵羊瘤胃灌注占饲粮2%和4%(干物质基础)的苜蓿皂素以后，原虫数量分别降低34%和47%。叶均安等［15］报道，在培养液中加入茶皂素提取物，培养3 h后原虫成活数显著下降。

余珍等［16］研究表明生姜挥发油的单萜醛类中，紫苏醛、橙花醛和香味醛具有很强的抗真菌活性。本试验结果表明，添加0.5和1.0 g/kg姜粉降低了各种营养成分的消化吸收，与对照组的消化率相比分别降低了2.2%和9.2%，原因可能是在饲粮中加入较低剂量的姜粉后，在15 d预试期内，肠道微生物还未完全适应姜粉的刺激，姜粉中的有效物质，如姜辣素、挥发油等，加强了瘤胃原虫的负作用，使其对参与饲料消化的有益菌的吞噬作用加强，而且抑制了细菌的生长和繁殖，从而导致了营养消化率的下降。

表4 干物质、中性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、有机物、粗蛋白质和粗脂肪的消失率Table 4 Disappearance ratios of DM，NDF，ADF，OM，CP and EE %

张美英等［17］研究表明，在肉鸡饲粮中加入山楂提取物，在一定的添加量范围内，山楂在试验初期肉鸡因需要适应而不表现出作用，但超过一定范围后，则也会出现相反的效果，可能与山楂的适口性及药理性有关。随着山楂使用时间的延长，才可以在体内发挥作用，且在适宜量的范围内，随着添加量的增加效果越来越显著。蒋惠等［18］也做过类似报道。这说明肠胃微生物适应新的添加剂需要一定的时间，而且适应时间的长短受到添加量的影响，而中草药作为预防性与治疗性集于一身的添加剂，本身的缺陷就是疗效发挥速度慢，随着姜粉的添加，较高的添加水平(1.5 g/kg)可能使瘤胃肠道微生物能够更快地适应，从而提高了营养成分的消化吸收。张元庆等［19］研究也表明，毛茛科植物提取物对瘤胃微生物生长或酶活具有一定的抑制作用，随着发酵时间的延长，提取物的抑制作用逐渐减弱甚至对微生物发酵具有一定的促进作用，分析其原因可能是:1)瘤胃微生物能够降解植物提取物;2)发酵前期提取物对瘤胃微生物的抑制为后期发酵创造了相对适宜的条件。这与本试验结果是一致的。

本试验中添加1.5 g/kg姜粉组，相对于对照组DM的消失率提高了 6.3%，NDF提高了3.0%，ADF 提高了 4.3%，OM 提高了 4.0%，CP提高了5.1%，EE提高了5.7%，总计可以提高营养物质消失率达4.7%。另有研究也表明，姜粉等植物源性饲料添加剂富含多种营养因素和活性成分，能兴奋动物胃肠道、促进消化腺分泌消化酶、提高饲料利用率［20］。姜粉作为中草药的一种，含有多种天然营养成分和多种生物活性物质，既能促进机体糖类代谢、蛋白质合成，又可刺激性腺发育、增膘复壮、促进生长、增强抗病力［21］，因此促进了厌氧微生物的发酵，显著降低了瘤胃原虫的数量，从而减少了原虫对瘤胃细菌、真菌等其他微生物的吞噬作用，有利于微生物的增殖，提高瘤胃菌体蛋白的排出量，增加进入真胃和小肠的菌体蛋白数量，因而，可以提高蛋白质等营养物质的代谢率［22］。李琦华等［11］的研究表明，在生长肥育猪的饲粮中加入中药，CP、CF、EE、粗灰分、钙的消化率都较高，西药组次之，不添加任何药物的对照组最低，表明添加中草药添加剂能明显提高生长育肥猪饲粮营养物质的消化率。Gastillejos等［23］研究表明，添加丁香酚并没有影响DM、OM、NDF和ADF，说明丁香酚没有改变饲粮成分的可发酵性，这与本试验结果是不一致的。王友明等［24］等报道，复方中草药添加剂能提高饲粮中CP、EE、粗灰分、钙、磷等营养物质的表观消化率，从而起到促进猪生长发育的作用。方热军等［25］研究表明，与抗生素相比，1%的中草药添加剂可提高DM消化率2.28%，表观氮存留率提高6.32%。徐岩［12］研究表明，随着女贞子提取物的添加水平增加瘤胃降解率有上升的趋势。与刘春龙［26］丝兰提取物的结果不一致，300、500 mg/kg组的 DM、NDF和ADF降解率均高于对照组，100 mg/kg组的DM低于对照组。左晓磊等［27］试验表明，添加中草药能够提高小尾寒羊的饲粮CP、DM、ADF和NDF等表观消化率。由于时间和条件的限制，本试验没有确定肉牛瘤胃微生物完全适应姜粉的时间，这有待在以后的试验中进一步地研究。

本试验结果同时说明瘤胃是消化吸收营养物质的最主要部位，大约可以消化吸收进入瘤胃45.8% 的 DM、55.8% 的 NDF、45.3% 的 ADF、52.0%的 OM、26.6%的 CP 和 34.4%的 EE，总吸收率达到43.3%;小肠是仅次于瘤胃消化营养物质的重要部位，大约可以消化吸收营养物质的16.6%，而且由于瘤胃微生物蛋白质和饲料未降解蛋白质进入十二指肠被消化吸收，所以小肠是蛋白质消化利用的主要部位［28］，本试验CP在小肠的消失率达到49.9%，与上述结果是一致的。直肠对营养物质的消化能力比较差，大约只能吸收营养物质的5.8%。其中EE的消失率最高，达70.7% ～81.4%，与其他营养成分总消失率差异显著，其余营养成分的消失率差异并不明显。

4 结论

①饲粮添加姜粉能够影响消化道对NDF和ADF的消化吸收，提高消化道中NDF和ADF的消失率。

② 饲粮添加低剂量(0.5和1.0 g/kg)的姜粉，可以提高营养物质的流通量，降低营养物质的消化吸收，而高剂量(1.5 g/kg)的姜粉可以降低营养物质的流通量，提高营养物质的消化吸收。

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*Corresponding author，WAN Fachun，professor，E-mail:wanfc@sina.com.cn;YANG Zaibin，professor，E-mail:yangzb@sdau.edu.cn

(编辑 王智航)

Dietary Ginger Powder A ffects Digestion and Absorption of Nutrients in Beef Cattle

LIU Mingjie1WAN Fachun2*YANGWeiren1SONG Enliang2YANG Zaibin1*
(1.College of Animal Science and Technology，Shandong Agricultural University，Tai＇an，Shandong271018，China;2.Institute of Animal Science and Veterinary Medicine，Shandong Academy of
Agricultural Sciences，Jinan，250100，China)

The trialwas designed to investigate the effects of ginger powder supplementation on digestion and absorption of nutrients in beef cattle.FourLuxicattlewith sim ilar age and body weight［(400 ±20)kg］fitted with permanent rumen，duodenum and term inal ileum fistula were used in a 4×4 Latin square.Cattle in the control group were fed basal diet，and those in experimental groupswere fed basal diet supplemented with 0.5，1.0 and 1.5 g/kg ginger pow der，respectively.The trial consisted of 4 periodswith 21 d per period(prelim inary trial period lasted for 15 d，trial period lasted for 6 d).The results showed as follows:1)dietary ginger powder by 0.5，1.0 and 1.5 g/kg significantly reduced the neutral detergent fiber(NDF)content in the ileum and rectum(P＜0.05)and tended to reduce the NDF content in the duodenum(P=0.079);compared with the control group，dietary ginger powder by 1.0 and 1.5 g/kg significantly decreased the acid detergent fiber(ADF)content in the rumen and rectum(P＜0.05).2)Dietary ginger powder by 1.0 g/kg significantly increased the flow flux of dry mattet(DM)，NDF，ADF，organicmatter(OM)and crude protein(CP)in different segments of digestive tract(P＜0.05);dietary ginger powder by 1.5 g/kg significantly reduced the flow flux of EE in the rectum and ileum(P＜0.05).3)Compared with dietary ginger power by 1.5 g/kg，the disappearance ratio of DM，NDF，ADF and ether extract(EE)in digestive tract of dietary ginger power by 1.5 g/kg were significantly higher(P＜0.05).In conclusion，low doses(0.5 and 1.0 g/kg)of ginger powder can improve the flow flux of nutrients and reduce the digestion and absorption of nutrients，while high doses(1.5 g/kg)of ginger powder can decrease nutrients flow flux and improve digestion and absorption of nutrients in beef cattle.［Chinese Journal of Animal Nutrition，2011，23(9):1569-1576］

ginger;beef cattle;flow flux;digestive tract;disappearance ratio

S 823;S816.7

A

1006-267X(2011)09-1569-08

10.3969/j.issn.1006-267x.2011.09.016

2011－03－28

现代农业(肉牛)产业体系专项经费、公益性行业农业科研专项经费课题(20090300608)

刘明杰(1985—)，男，山东潍坊人，硕士研究生，从事动物营养与饲料科学研究。E-mail:lium ingjie27@163.com

*通讯作者:万发春，研究员，E-mail:wanfc@sina.com.cn;杨在宾，教授，博士生导师，E-mail:yangzb@sdau.edu.cn