玉米品种及其玉米醇溶蛋白含量对山羊瘤胃淀粉降解率的影响

张 霞 孙海洲 赵存发 李胜利桑 丹 艳 城 王美秀

(1.内蒙古农业大学动物科学学院，呼和浩特 010018;2.内蒙古农牧业科学院动物营养与饲料研究所，呼和浩特 010031;3.内蒙古鄂尔多斯市饲料草种监督检验站，鄂尔多斯 017010)

饲用玉米中的淀粉是反刍动物饲粮中的主要供能物质［1］。影响反刍动物瘤胃或总消化道淀粉降解率的因素有玉米的品种、加工方式、刈割时间及其玉米醇溶蛋白(zein)含量等。其中，近年来在国际上，关于玉米中zein含量对反刍动物消化道淀粉降解率影响的研究备受关注。Firkins等［2］和Ferraretto等［3］研究发现，饲粮 zein含量每增加1%，将使奶牛总消化道淀粉降解率减少0.86%，并使产奶量直接减少23.58 kg/d。亦有研究表明，与zein含量较低的玉米相比，饲喂zein含量高的玉米能够显著减少奶牛体外或半体内的淀粉降解率，降低泌乳奶牛的产奶量［4-9］。

zein是胚乳中主要贮存的蛋白质，并与胚乳中的淀粉颗粒以结合体的形式存在。它既不溶于水，也不溶于瘤胃环境中固有的溶剂［10］。它的含量受玉米的品种、加工方式和收获时期的影响。

我国的畜禽养殖数量很大，是饲用玉米消费的大国，目前玉米的价格呈不断上涨的趋势，为了节约饲粮成本、提高动物生产性能和减少对环境的污染，探究zein对反刍动物瘤胃和总消化道淀粉降解率的影响是紧迫的，也是必要的。为此，本试验选择内蒙古地区具有代表性的8个不同品种的饲用玉米进行常规营养物质、zein、淀粉含量测定，在此基础上通过尼龙袋法和体外法测定山羊瘤胃淀粉降解率，分析zein含量与瘤胃淀粉降解率的关系，旨在分析不同品种饲用玉米及其zein含量对山羊瘤胃淀粉降解率的影响，为更加全面评价玉米的饲用价值和提高反刍动物生产性能，以及饲用玉米选育提供可靠的数据基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所选内蒙古地区有代表性的8个完熟期的饲用玉米品种为:久龙10号、久龙15号、登海3672、德丰359、京单58、丰田6号、种星2255、富尔306，由内蒙古农牧业科学院玉米研究所提供。

1.2 试验动物及饲粮

选取健康状况良好的、安装有瘤胃瘘管的内蒙古白绒山羊羯羊12只，按照体重相近的原则随机分成4组，每组3只。本试验采用单因素完全随机试验设计。基础饲粮参照我国《肉羊饲养标准》NY/T 816—2004配制，其组成及其营养水平见表1。

1.3 饲养管理

试验羊单笼饲养，每天2次分别于06:30和15:30饲喂等量饲粮，先喂粗料后喂精料，自由饮水。预试期为10 d，正试期为3 d。

1.4 试验方法与测定指标

1.4.1 常规营养成分

玉米中干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分、中性洗涤纤维(NDF)含量的测定均依据《饲料分析及饲料质量检测技术》［13］;淀粉含量的测定依据AOAC(2008，996.11和76.13)推荐的淀粉葡萄糖苷酶/α-淀粉酶法［14］;zein含量的测定采用Larson等［15］改进的比浊法。

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

1.4.2 尼龙袋测定瘤胃淀粉降解率的方案

本方案采用Tamminga等［16］推荐的方法，分2批进行。每批测定4个玉米品种淀粉有效降解率，2批次间间隔1 d。依照四分法，将 ＜1mm、1mm、(＞1)～(＜2)mm和2 mm的玉米碎粒混合均匀以备装袋，尼龙袋采用孔径为35～50 μm的尼龙布，长×宽为7 cm×10 cm。称取5 g玉米样品装于袋内，每个样品同一个时间点做3个重复，1只羊为1个重复，按照逐进全出的原则，在动物采食后2 h将尼龙袋放置于瘤胃的腹囊部，所系塑料管固定在瘘管上。尼龙袋取出后即放在冷水中用自来水冲洗，然后放入水中浸泡55 min，再在中等流速的自来水下漂洗1 min，至水的颜色不变为止。将冲洗后的尼龙袋放入烘箱中，65℃烘干48 h，称重，记录。然后将样品混合，粉碎过l mm标准筛孔，装入双层塑料袋中密封保存，待测常规营养成分。之后测定玉米原样及其不同时间点瘤胃降解残渣样中淀粉含量。被测样品在瘤胃内的消化时间为 0、2、6、12、24 h。

1.4.3 7 h体外淀粉降解率(7 h IVSD)的测定方案

本方案中的瘤胃液采集、缓冲液的配制、培养温度和培养时间均按照Lopes等［17］的方法执行。称取1 g待测样品，装入到纤维袋(6 cm×4 cm，孔径为30 μm，ANKOM)中，然后置于安装有塑料三通橡皮塞的玻璃瓶中，消化7 h，结束后将残渣取出按照淀粉含量的测定步骤完成测定，计算7 h体外淀粉降解率。

1.5 计算公式

不同时间点瘤胃淀粉降解率和7 h体外淀粉降解率计算公式如下:

式中:dpt为在t时间点的瘤胃淀粉降解率(%);S0为玉米原样淀粉含量(%);St为t时间点降解残渣淀粉含量(%)。

瘤胃淀粉有效降解率根据Φrskov等［18］提出的公式计算:

式中:Rt为t时间点的瘤胃淀粉残留率(%);U为不可降解部分(理论上认为这一值为0);S为快速降解部分(%);D为慢速降解部分(%，理论上认为D=100-S);Kd为慢速降解部分的降解速率常数(%/h);t为消化时间(h);P为瘤胃淀粉有效降解率(%);Kp为外流速率常数(%/h)。

1.6 数据统计与分析

数据处理采用SAS 9.0软件的ANOVA进行单因素方差分析，用Duncan氏法进行多重比较。试验结果均以平均值±标准差表示，以P＜0.05作为差异显著判断标准，以P＜0.01作为差异极显著判断标准。

2 结果

2.1 常规营养成分和zein含量

从表2可见，8个品种饲用玉米的DM含量范围介于81.25% ～89.50%，平均值为(87.15±2.90)%，品种间差异不显著(P＞0.05)。8个玉米样品CP含量的平均值为(6.48±0.12)%，但久龙15号、德丰359和富尔306 3个品种饲用玉米CP含量的平均值为(7.25±0.02)%，显著或极显著高于京单58、丰田6号、种星2255(P＜0.05或P＜0.01)。关于zein含量，京单58、丰田6号和种星2255显著或极显著低于其他5个品种(P＜0.05或P＜0.01)，分别为3.09%、3.47%和3.10%，而德丰359为6.04%，极显著高于以上3个品种(P＜0.01)。8个品种饲用玉米淀粉含量范围在53.42% ～62.08%，平均值为(56.97±4.30)%，其中富尔306淀粉含量最低，显著或极显著低于京单58、久龙15号和种星2255(P＜0.05或P＜0.01)，种星2255淀粉含量显著或极显著高于其他品种(P＜0.05或P＜0.01)。

2.2 瘤胃淀粉降解率

从表3可见，随着培养时间的增加，玉米瘤胃淀粉降解率亦随之增加。京单58、种星2255瘤胃淀粉有效降解率(当Kp分别设定为6%/h和4%/h时)显著高于丰田6号(P＜0.05)，极显著高于其余品种(P＜0.01)。

图1显示了德丰359和京单58瘤胃淀粉降解率和消化时间的拟合曲线。因营养成分含量不同，这2个品种饲用玉米的降解曲线也不相同(图1)，京单58在各时间点的瘤胃淀粉降解率都高于德丰359。

2.3 7 h体外淀粉降解率

从表3可见，京单58、丰田6号和种星2255的7 h体外淀粉降解率显著或极显著高于久龙15号、登海3672、德丰359和富尔306(P＜0.05或P＜0.01)，且京单58显著高于丰田6号(P＜0.05)，与种星2255差异不显著(P＞0.05)，德丰359和富尔306的7 h体外淀粉降解率显著或极显著低于其他6个品种(P＜0.05或P＜0.01)，而这2组间差异不显著(P＞0.05)。

3 讨论

3.1 内蒙古地区8个品种饲用玉米的常规营养成分和zein含量

将本试验得到的8个品种饲用玉米的DM、CP和淀粉含量同《美国2012年玉米收获质量报告》［19］和《中国饲料成分及营养价值表》［20］相应值进行对比发现，所选玉米品种的DM含量介于81.25% ～89.5%，平均值为(87.15±2.90)%，此值与《中国饲料成分及营养价值表》［20］中的含量接近，而与《美国2012年玉米收获质量报告》［19］中DM含量(84.7%)相比较高。本试验所选玉米CP和淀粉的含量分别介于5.32%～7.29%和52.42%～62.08%，平均值分别为(6.48±0.12)%和(56.97±4.30)%，这2个值与《中国饲料成分及营养价值表》［20］中的CP含量7.8%和淀粉含量62%比较接近，但比《美国2012年玉米收获质量报告》［19］中的CP含量低2.92%，比其淀粉含量低16.03%。

表2 内蒙古地区8个品种饲用玉米的常规营养成分和zein含量(干物质基础)Table 2 Regular nutrient composition and zein content of the 8 species of corn for feeding from Inner Mongolia region(DM basis) %

表3 内蒙古地区8个饲用玉米品种的瘤胃淀粉降解率和瘤胃淀粉降解参数Table 3 Ruminal starch degradation rate and parameters of the 8 species of corn for feeding from Inner Mongolia region

续表3

图1 德丰359和京单58的瘤胃淀粉降解率与消化时间的拟合曲线Fig.1 Fitting curves of ruminal starch degradation rate of Defeng 359 and Jingdan 58 and digestion time(Kp=4%/h)

越来越多的研究发现，玉米中zein含量对反刍动物消化道的淀粉降解率有负面影响。有鉴于此，美国已将zein的含量作为对谷物饲料品质评价指标之一。更值得一提的是，美国威斯康辛大学的饲料谷物评价系统(Feed Grain 2.0)将zein含量作为谷物饲料品质评价和反刍动物消化道淀粉降解率的预测指标之一。而我国在该研究方面还处于初级阶段。

3.2 不同品种饲用玉米及其zein含量对山羊瘤胃淀粉降解率的影响

尼龙袋法是测定饲粮在反刍动物瘤胃中降解特性的经典方法。客观地讲，一方面该方法可基本反映饲料中DM、CP、NDF和淀粉在动物瘤胃内的降解情况，另一方面，由于受尼龙袋孔径大小、样品粉碎粒度、样品称取量、试验动物和尼龙袋冲洗时间等操作复杂、步骤繁琐的影响，使得所测定的结果重复性和精确度偏低。体外法与尼龙袋法相比，因其操作简单，步骤简便，重现性好和精确度高等特点，已被广泛应用于测定反刍动物营养物质的消化［21-22］。

本试验采用尼龙袋法测定不同品种饲用玉米的瘤胃淀粉有效降解率，通过体外法来测定所选样品的7 h体外淀粉降解率，结果发现，8个不同品种饲用玉米的瘤胃淀粉有效降解率结果和7 h体外淀粉降解率结果变化趋势一致，但7 h体外淀粉降解率平均值比瘤胃淀粉有效降解率平均值高13.53%。当前，欧美国家更青睐采用7 h体外淀粉降解率来测定玉米等谷物饲料在反刍动物消化道的降解。Allen［8］、Lopes 等［17］和 Ferraretto 等［7］均报道了7 h体外淀粉降解率更能较好地代表淀粉在动物瘤胃的降解情况。表5汇总了2009年至2014年国内外研究者关于7 h体外淀粉降解率测定的结果。美国威斯康辛大学饲料谷物评价体系(Feed Grain 2.0)利用7 h体外淀粉降解率来估测反刍动物瘤胃内氨态氮浓度，从而更准确地估算了谷物饲料在动物瘤胃、小肠和总消化道的淀粉降解率。

表4 内蒙古地区8个品种饲用玉米的7 h体外淀粉降解率Table 4 The 7 h IVSD of the 8 species of corn for feeding from Inner Mongolia region %

通过对表2、表3和表4的数据进行相关性分析发现，zein含量和7 h体外淀粉降解率呈极显著的负相关关系(R2=0.89，P＜0.01);并与玉米瘤胃淀粉有效降解率亦呈极显著的负相关关系(Kp=6%/h时，R2=0.82，P ＜0.01;Kp=6%/h时，R2=0.83，P＜0.01)。本试验还发现，玉米中zein含量(A)和淀粉含量(B)与7 h体外淀粉降解率(Y)的回归关系极显著，公式为:Y(%)=58.73+0.19B-2.68A(R2=0.94，P ＜0.01);而与瘤胃淀粉有效降解率(Y＇)的回归关系显著，公式为:Y6＇(%)=47.84+0.04B-2.43A(Kp=6%/h 时，R2=0.82，P ＜ 0.05);Y4＇(%)=55.99+0.04B-3.29A(Kp=4%/h时，R2=0.83，P ＜0.05)。Ngonyama-Majee等［6］报道，zein含量与玉米DM有效降解率呈负相关关系(R2=0.72)，与本结果一致。

关于zein对反刍动物淀粉降解率影响的研究报道，绝大都集中反映在欧美国家的高产奶牛精确养殖上，我国鲜有相关方面的研究。为了我国奶牛、山羊、绵羊等草食家畜产业向集约化、标准化的养殖的目标迈进，十分必要从玉米的种植到饲喂动物整个链条来考虑品种、籽实加工方式、收获时间和zein含量对玉米在反刍动物消化道淀粉降解率的影响。

表5 2009—2014年7 h体外淀粉降解率测定值汇总Table 5 The summary of measured values of 7 h IVSD from the year of 2009 to 2014

续表5

4 结论

①8个品种饲用玉米的zein含量介于3.09% ～6.04%之间，平均值为4.46%。

②玉米中zein含量和7 h体外淀粉降解率呈极显著的负相关关系(R2=0.89，P＜0.01);与瘤胃淀粉有效降解率亦呈极显著的负相关关系(Kp=6%/h时，R2=0.82，P ＜0.01;Kp=6%/h时，R2=0.83，P ＜0.01)。

③玉米中zein含量(A)和淀粉含量(B)与7 h体外淀粉降解率(Y)的回归关系极显著，公式为:Y(%)=58.73+0.19B-2.68A(R2=0.94，P ＜0.01);而与瘤胃淀粉有效降解率(Y＇)的回归关系显著，公式为:Y6＇(%)=47.84+0.04B-2.43A(Kp=6%/h 时，R2=0.82，P ＜ 0.05)，Y4＇(%)=55.99+0.04B-3.29A(Kp=4%/h时，R2=0.83，P ＜0.05)。

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