山东省羊常用粗饲料的粗蛋白瘤胃降解率和小肠消化率研究

袁翠林，王利华，于子洋，王文丹，李斌，林英庭*

（1.青岛农业大学动物科技学院，山东青岛266109；2.山东省饲料质量检验所，山东济南250022）

山东省羊常用粗饲料的粗蛋白瘤胃降解率和小肠消化率研究

袁翠林1，王利华1，于子洋1，王文丹1，李斌2，林英庭1*

（1.青岛农业大学动物科技学院，山东青岛266109；2.山东省饲料质量检验所，山东济南250022）

试验旨在研究山东省羊常用粗饲料中粗蛋白的瘤胃降解特性和小肠降解特性。测定山东省17个地市10种羊常用粗饲料109个样本的常规养分含量，运用尼龙袋法测定粗饲料干物质（DM）、粗蛋白（CP）的48 h瘤胃降解率和瘤胃非降解蛋白（RUP），用改进体外三步法测定DM和RUP小肠消化率及小肠可消化蛋白（uCP）。最终建立山东省羊常用粗饲料瘤胃降解率、小肠消化率、RUP及u CP与常规养分间的预测模型。结果表明：苜蓿和黑麦草（冬牧70）的瘤胃降解率和小肠消化率均较高，除地瓜秧和花生秧外，秸秆类饲料的瘤胃降解率和小肠消化率普遍较低，粗饲料DM、CP的瘤胃降解率和瘤胃降解残渣的DM、RUP小肠消化率及RUP和uCP含量均受到饲料中粗蛋白和纤维物质含量的影响，即与CP含量呈正相关，与中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量呈负相关；粗饲料原料的DM瘤胃降解率与CP瘤胃降解率间存在正相关关系。由此可见，利用粗饲料的常规养分可预测其DM和CP的瘤胃降解率、DM和RUP小肠消化率、RUP和uCP含量。

粗饲料；粗蛋白；瘤胃降解率；小肠消化率；预测模型；羊

反刍动物独有的消化特点使得粗蛋白质体系不能真实反映出饲料蛋白质在瘤胃中的降解利用情况和瘤胃微生物蛋白质的合成量。因此,国内外普遍改用反刍动物蛋白质评价新体系,新评价体系的核心是饲料粗蛋白的瘤胃降解率和小肠消化率。目前,对饲料养分降解率的测定普遍采用瘤胃尼龙袋法,其操作简单,能够较好反映瘤胃的实际生理状况。Hvelplund［1］用体内法和尼龙袋法同时测定了饲料中蛋白质的瘤胃降解率,发现两者有较高的相关性。小肠消化率的体内法测定易受操作和动物体况等多种因素影响,因此宜采用体外法进行。Calsamiglia等［2］表明,移动尼龙袋法和体内法测定小肠消化率的结果具有很高相关性。Gargallo等［3］研究,在移动尼龙袋法的基础上提出了改进体外三步法以更简便有效地测定营养物质的小肠消化率。山东省是我国的养羊大省,为了合理利用粗饲料资源,本试验采用尼龙袋法和改进体外三步法对10种山东省羊常用粗饲料瘤胃降解和小肠内消化规律进行评价。通过测定粗饲料干物质和粗蛋白的瘤胃降解率,得出瘤胃非降解蛋白(RUP),进而测定RUP小肠消化率,得到小肠可消化蛋白(uCP),并与常规养分建立预测模型,比较10种常用粗饲料在反刍动物体内的消化、利用特点。

1 材料与方法

1.1 试验材料试验所用10种109个粗饲料样品采自于山东省17个地市,其中包括青贮玉米秸样品13个、羊草样品8个、苜蓿干草样品9个、焦麦草(冬牧70)样品7个、豆秸样品11个、干玉米秸样品12个、麦秸样品10个、地瓜秧样品9个、花生秧样品21个、水稻秸样品9个。各样品均经65℃烘干制成风干样,粉碎过18目筛,避光阱凉处贮存待用。

1.2 试验动物及饲养管理试验选择体重相近(58.7±3.17)kg、体况良好、安装永久性瘤胃瘘管的成年崂山奶山羊去势公羊3只,供试羊按常规饲养,每日于06：00、11：00、15：00、20：00饲喂4次,自由饮水。其日粮组成见表1。

表1 日粮组成及其营养成分

1.3 测试指标与方法

1.3.1 粗饲料常规养分的测定干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)的测定分别按照GB/T 6435-2006、GB/T 6432-1994、GB 6434-2006、GB/T 20806-2006、ISO 13906-2008的方法进行。每个样品设3个重复。

1.3.2 粗饲料DM和CP瘤胃降解率的测定根据Hvelplund［1］所用方法,称取3～4 g待测饲料装入尼龙袋(10 cm×7 cm)中,用尼龙绳系紧袋口,于晨饲前送入瘤胃中,延长一端尼龙绳固定于瘤胃瘘管盖上。48 h后取出尼龙袋,自来水冲洗干净,置于65℃烘干至恒重,称重。经凯氏定氮法测定残渣粗蛋白含量。计算瘤胃干物质降解率、粗蛋白降解率、瘤胃非降解蛋白质(RUP)。

瘤胃养分降解率(%)=(1-瘤胃降解后养分含量/瘤胃降解前养分含量)×100

RUP(%)=CP含量(%)×(1-瘤胃CP降解率)

1.3.3 粗饲料瘤胃降解残渣小肠消化率的测定应用改进三步体外法［3］测定小肠消化率。称取0.5 g经瘤胃48 h降解后的饲料残渣风干样,装入小肠尼龙袋(4 cm×2 cm),封口机封口。培养瓶中加入预培养的盐酸胃蛋白酶溶液[pH1.90,每升溶液中含1 g胃蛋白酶(Sigma,P-7000,活力800～2500 U/mg,效价1∶10000)],39℃水浴锅中振荡培养1 h后,用水洗净尼龙袋,再于培养瓶中加入预热的胰酶制剂溶液IpH 7.75,KH2PO4缓冲液,每升溶液中含百里香酚50 μg及3 g胰蛋白酶制剂(Sigma,P-7545),39℃水浴培养24 h后用水洗净尼龙袋,65℃烘干至恒重,称重,测定残渣粗蛋白含量。计算出RUP小肠消化率及小肠可消化蛋白(uCP)

RUP小肠消化率(%)=(RUP含量-残渣中蛋白质含量)/ RUP含量×100

uCP(%)=RDP×0.9×0.7+RUP×RUP小肠消化率

1.3.4 相关线性方程的建立以试验所测得的粗饲料DM和CP瘤胃降解率、RUP及瘤胃降解残渣的养分小肠消化率和uCP为因变量,与粗饲料各常规养分间进行逐一的相关性与显著性分析,然后以相关性及显著性较高的指标作为自变量确立预测模型。

1.4 统计分析试验数据采用Excel 2003初步处理后,再采用SPSS 19.0软件的一般线性模型(GLM)程序进行方差分析,并进行Duncan′ssR法多重比较,对相关变量进行Pearson相关性分析和线性回归分析。结果均以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 各粗饲料常规营养成分结果本试验所测得的10种粗饲料常规养分含量的结果见表2。苜蓿CP含量为10种粗饲料中最高,其次依次为冬牧70、地瓜秧、花生秧、青贮玉米秸、羊草、玉米秸、水稻秸、豆秸,麦秸CP含量则为最低。冬牧70的NDF、ADF含量为10种粗饲料中最低,而其EE含量为最高；苜蓿、地瓜秧和花生蔓的NDF、ADF含量均处于较低水平。

2.2 各粗饲料的干物质、粗蛋白瘤胃降解率和瘤胃非降解蛋白测定结果由表3可知,10种粗饲料的干物质和粗蛋白的48 h瘤胃降解率差异显著(P＜0.05)。其中,苜蓿的DM和CP瘤胃降解率均为10种粗饲料中最高值,达到60%以上,冬牧70与其差异不显著(P＞0.05),其DM和CP瘤胃降解率也处于较高水平,两者均显著高于其他粗饲料(P＜0.05)；青贮玉米秸与花生秸的DM和CP瘤胃降解率均无显著差异(P＞0.05)。苜蓿、冬牧70及地瓜秧的RUP含量均大于5%,其中苜蓿RUP最高；麦秸RUP含量最低,与豆秸、水稻秸的RUP含量差异不显著(P＞0.05)。

表2 羊常用粗饲料原料常规养分%/DM

表3 粗饲料的DM、CP瘤胃降解率和RUP%

2.3 各粗饲料瘤胃降解残渣的干物质、RUP小肠消化率和小肠可消化蛋白测定结果由表4可知,在小肠消化过程中,各饲料瘤胃降解残渣的RUP小肠消化率均高于DM消化率。苜蓿的小肠DM消化率、uCP含量和冬牧70的RUP小肠消化率分别显著高于其他粗饲料(P＜0.05)；豆秸、麦秸、水稻秸和玉米秸的各指标值则处于相对较低的水平,其中,豆秸的DM小肠消化率、水稻秸的RUP小肠消化率、麦秸的uCP含量分别为粗饲料中最低。

表4 瘤胃48 h降解后残渣的小肠DM和RUP消化率及uCP%

2.4 利用常规养分建立预测模型由表5可知,饲料的瘤胃降解率和小肠消化率受到饲料中CP、NDF与ADF的影响,均与饲料中CP呈正相关,而与NDF或ADF呈负相关关系。RUP、uCP与CP间均呈正相关, RUP还与NDF间存在负相关关系。粗饲料的DM和CP在瘤胃中的降解率具相关性,呈正相关关系。

3 讨论

3.1 粗饲料的瘤胃干物质和粗蛋白降解率饲料的降解性与其本身结构有很大关系。McDonald等［4］研究表明饲料中蛋白质的物理和化学特性,以及瘤胃微生物对饲料侵袭的有效面积和某些成分的保护性对瘤胃CP降解率均有所影响。冷静等［5］研究几种牧草在云南黄牛瘤胃中的降解特性,发现高CP含量能够为瘤胃微生物提供充足氮源,利于微生物生长,加快微生物对牧草其他养分的降解。靳玲品［6］在研究粗饲料营养成分在山羊瘤胃中的降解规律中发现,粗饲料的DM瘤胃降解率与其CP含量呈正相关,与NDF、ADF含量则呈负相关。张永根等［7］对奶牛常用饲料进行干物质和蛋白质瘤胃降解特性的研究中发现,饲料DM和CP降解率均与NDF和ADF呈显著负相关。本试验中,豆秸、麦秸及水稻秸的CP含量较低而NDF、ADF含量较高,影响了其在瘤胃中的降解效果。然而,同为秸秆类饲料的地瓜秧和花生秧则由于其营养特点而具较高的DM和CP降解率,可以作为优质秸秆饲料被家畜有效利用。郑向丽等［8］研究表明,花生秧营养成分能够与优质豆科牧草相比。青贮玉米秸的瘤胃降解率显著高于玉米秸,说明玉米秸青贮后更利于饲料营养成分的降解与利用。牧草类的苜蓿、冬牧70由于其高蛋白低纤维的营养特点,其降解率均高于秸秆类饲料,但羊草由于其较高的纤维水平而降解率较低。根据本试验所做回归方程,粗饲料的DM、CP瘤胃降解率与CP、NDF及ADF含量间也呈现出与相关研究［5-7］相似的相关性。另外,瘤胃DM降解率与CP降解率之间存在着线性关系。这与刘海霞等［9］和González等［10］对粗饲料干物质和粗蛋白的瘤胃降解特性的相关研究时所得结论相似,但由于所用饲料种类、试验条件等差异,造成所做预测模型参数并不一致。

3.2 粗饲料瘤胃降解残渣的小肠消化率饲料在小肠中的消化主要是由酶来完成的。本试验中,饲料瘤胃降解残渣的小肠RUP消化率均高于DM消化率,这可能是由于小肠自身消化特点,小肠能够分泌大量可消化蛋白的酶,而这些酶并不能够消化纤维类物质,故而影响了干物质的消化率。羊草、麦秸、豆秸、玉米秸及水稻秸的瘤胃降解残渣DM小肠消化率均低于10%,RUP小肠消化率均低于40%,这可能是由于其较高的NDF和ADF含量,而RUP含量则较低。苜蓿、冬牧70、青贮玉米秸、花生秧、地瓜秧的瘤胃降解残渣在小肠中有较高的消化率,说明其RUP部分能够被小肠很好的消化。其中,苜蓿与冬牧70突显了优质牧草的优点,其DM小肠消化率高于20%, RUP小肠消化率在60%以上。青贮玉米秸与羊草的CP含量差距并不大,但小肠消化率均有较高差距,这可能是由于其蛋白质结构不同所致,青贮后的玉米秸中的蛋白结构发生变化,更易于被小肠消化；也可能是由于青贮玉米秸与羊草在瘤胃内的降解改变了纤维的结构和降解特性。岳群等［11］研究表明,相对于低蛋白高纤维饲料而言,高蛋白低纤维饲料的蛋白质更易于被小肠消化利用。

3.3 粗饲料的瘤胃非降解蛋白(RUP)与小肠可消化蛋白(uCP)饲料中瘤胃可降解蛋白(RDP)主要用来满足瘤胃微生物需要,而RUP和微生物蛋白质(MCP)是uCP的良好来源,在一定程度上可反映饲料为小肠消化提供氮源的潜力,可用于反刍动物生产需要［12］。NRC(2001)研究指出,奶牛的产奶量会随饲粮中RUP的增加而线性增加。姚浪群等［13］研究表明,饲料蛋白质中RUP约占30%～50%,本试验所测RUP数据均在此范匣内。根据本试验所做回归方程,RUP与CP、NDF间呈现出一定的相关性,可说明粗饲料的RUP含量特点。试验发现,RUP较高的粗饲料的uCP也较高,主要是由于RUP是uCP的重要来源。苜蓿和冬牧70的RUP和uCP均较高,这可能与其较高的粗蛋白含量有关,说明苜蓿和冬牧70均能够作为优质牧草被反刍动物有效利用。地瓜秧、花生秧、青贮玉米秸的uCP含量均处于较高水平,而麦秸、豆秸、玉米秸、水稻秸的uCP均较低,通过线性回归方程可以看出uCP与饲料本身的CP呈显著正相关。关于具体RUP及uCP含量值的大小,相关研究的结果并不十分一致,这主要是由于饲料原料受到环境因素影响,其营养特性也有所差异,并且试验方法也会对结果造成较大的影响。目前关于粗饲料养分小肠消化率预测模型的研究甚少,无法进行与前人相关成果的对比分析,对此仍需进行深入研究。

表5 各相关指标与常规养分间的预测模型

4 结论

10种粗饲料中,苜蓿和冬牧70在瘤胃中和小肠中均有较高的降解率；除地瓜秧、花生秧和青贮玉米秸外,秸秆类饲料的瘤胃降解率和小肠消化率普遍较低。

可利用常规养分预测瘤胃降解率、小肠消化率、RUP和uCP。粗饲料DM、CP的瘤胃降解率和小肠消化率及RUP、uCP含量均受到饲料中粗蛋白和纤维物质含量的影响,即与CP呈正相关,与NDF、ADF呈负相关；粗饲料的DM瘤胃降解率与CP瘤胃降解率间存在正相关关系。

［1］Hvelplund T.Digestibility of rumen microbial protein and undegraded dietary protein estimated in the small intestine of sheep and by in sacco procedure:nylon bag technique,amino acids absorbable in the small intestine（AAT）［J］.Acta Agric Scand Suppl（Sweden）,1985,25:132-144.

［2］Calsamiglia S,Stern M D.A three-step in vitro procedure for estimating intestinal digestion of protein in ruminants［J］.J Anim Sci,1995,73（5）:1459-1465.

［3］Gargallo S,Calsamiglia S,Ferret A.Technical note:A modified three-step in vitro procedure to determine intestinal digestion of proteins［J］.J Anim Sci,2006,84（8）:2163-2166.

［4］Mcdonald,Edwards R A,Greenhalgh J F D,et al.Animal nutrition（Sixth Edition）［M］.London:Longman Scientific Technical, 2002:221-222.

［5］冷静,张颖,朱仁俊,等.6种牧草在云南黄牛瘤胃中的降解特性［J］.动物营养学报,2011,23（1）:53-60.

［6］靳玲品.反刍动物常用粗饲料营养价值评定方法的比较研究［D］.北京:中国农业科学院,2013.

［7］张永根,李春雷,王艳菲,等.奶牛常用饲料干物质和蛋白质刘炜降解特性及小肠消化率研究［J］.东北农业大学学报, 2013,44（9）:1-6.

［8］郑向丽,叶花兰,王俊宏,等.不同刈割时间对花生果,秧产量和品质的影响［J］.福建农业学报,2011,26（2）:234-237.

［9］刘海霞,刘大森,隋美霞,等.羊常用粗饲料干物质和粗蛋白的瘤胃降解特性研究［J］.中国畜牧杂志,2010,46（21）: 37-42.

［10］González J,Andrés S,Rordíguez C A,et al.In situ evaluation of the protein value of soybean meal and processed full fat soybeans for ruminants［J］.Anim Res,2002,51（6）:455-464.

［11］岳群,杨红建,谢春元,等.应用移动尼龙袋法和三步法评定反刍动物家畜常用饲料的蛋白质小肠消化率［J］.中国农业大学学报,2007,12（6）:62-66.

［12］赵天章.奶牛主要饲料原料蛋白质和纤维物质瘤胃降解规律的研究［D］.呼和浩特:内蒙古农业大学,2007.

［13］姚浪群,佟建明.饲料添加剂手册［M］.北京:中国农业大学出版社,2001.

Study on Ruminant Degradability Properties and Intestinal Digestion of Roughage Proteins

YUAN Cui-lin1,WANG Li-hua1,YU Zi-yang1,WANG Wen-dan1,LI Bin2,LIN Ying-ting1*
（1.College of Animal Science and Technology,Qingdao Agricultural University,Shandong Qingdao 266109,China；2.Shandong Feed Quality Inspection,Shandong Jinan 250022,China）

This experiment was conducted to study the ruminal degradation and small intestinal digestibility of common roughages.These roughage samples from 17 cities in Shandong Province were in total of 109 and categorized into 10 species.Based on the determination of the proximate nutrients in these rough samples,the ruminal degradation of dry matter（DM）and crude protein（CP）,and the ruminal undegradable protein（RUP）of roughages were determined by using the nylon bag technique.Then,the improved three-step in vitro procedure was used to measure the small intestinal digestibility of DM/RUP and small intestinal digestible protein（uCP）.Prediction equations for ruminal degradation,small intestinal digestibility,RUP and uCP were obtained.The results showed as follows:Alfalfa hay and secale cerale had higher degradation in both rumen and small intestine.Besides sweet potato vine and peanut stems, the degradation of soybean stem,corn stalk dried,wheat straw and rice straw were lower.Ruminal degradation and small intestinal digestibility of DM/CP,and RUP/uCP had positive correlation with CP,and negative correlation with NDF/ADF.Ruminal degradation of DM had positive correlation with CP ruminal degradation.Ruminal degradation of DM and CP,small intestinal digestibility of DM and RUP,RUP and uCP could be predicted by nutrients composition of the roughage.

crude protein；prediction equations；roughage；ruminal degradation；small intestinal digestibility；sheep

S827.5

A

0258-7033（2015）09-0037-05

2014-09-05；

2014-10-23

山东省现代农业产业技术体系羊产业创新团队（SDAIT-09-011-04）

袁翠林（1989-），女，内蒙古人，硕士研究生，主要从事反刍动物营养与饲料科学研究，E-mail：630679498@qq.com

*通讯作者：林英庭，教授，硕士研究生导师，E-mail：lyt0701@yahoo.com.cn