不同谷物日粮对晋南牛瘤胃发酵、养分消化及血液指标的影响

杨佳佳，霍文婕，郭刚，杨致玲，裴彩霞

(山西农业大学 动物科学技术学院, 山西 太谷 030801)

谷物类饲料是反刍动物生产中重要的能量饲料，谷物中含有的大量淀粉是其能量的主要贮存形式。不同的谷物饲料中淀粉含量及其组成结构存在差异，依据分子的化学结构特点可将淀粉分为直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉中葡萄糖间的键能较强，不易被反刍动物体内的消化酶消化[1]，因此，不同的谷物具有各自的营养特性。玉米、小麦和高粱是我国北方地区主要种植作物，也是主要的能量饲料来源。本试验选用山西省特有牛种晋南牛作为研究对象，旨在探究不同谷物饲喂时瘤胃发酵、日粮养分表观消化率及血液指标的差异，从而揭示不同谷物营养特性，使有限的谷物饲料资源得到合理的利用。玉米、小麦和高粱中淀粉含量分别约为72%、77%、72%[2]，谷物物种和品种不同，直链淀粉和支链淀粉含量不同，淀粉消化率也不同，如高直链小麦品种的消化率低于高支链小麦品种[3]。淀粉来源不同，小肠消化率也不同，豆类淀粉在瘤胃和小肠中的消化率低于大麦和小麦等谷物[4]。淀粉在小肠中的消化也受消化酶不足、肠道pH不适宜淀粉酶活等因素限制[4]。高粱中含有多酚、植酸、单宁等抗营养物质，前两者能与矿物质结合，影响矿物质的消化吸收，而单宁能与体内消化酶结合，影响蛋白质和淀粉的消化吸收，因而，高粱的生物有效利用率偏低[5]。目前的研究多以高粱、小麦部分替代玉米组成多谷物日粮探究不同谷物在反刍动物生产中的应用，本试验采用单一谷物作为能量饲料研究谷物营养特性。旨在比较玉米、小麦和高粱3种不同谷物日粮饲喂时晋南牛瘤胃发酵、日粮表观消化率和血液指标的差异，从而对玉米、小麦和高粱进行饲料营养价值评定，为其在饲料生产和反刍动物中的利用提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验选用3头装有永久性瘤胃瘘管，年龄1.5岁，体重(448±25) kg的晋南牛阉牛，采用3×3拉丁方设计，试验日粮为玉米日粮、小麦日粮和高粱日粮。试验前2 d于早饲前空腹称重，根据2 d体重的平均值确定各头牛的营养水平。试验分3阶段，每阶段预试期7 d，正试期5 d。基础日粮依照肉牛营养需要和饲养标准[6]配制，由不同谷物饲料混合精料、玉米青贮和苜蓿干草组成且等能等氮等淀粉，精粗比为5∶5，其组成及营养水平见表1。单槽饲养，每日07:00和19:00饲喂，自由饮水。

表1试验基础日粮组成和营养水平/g·kg-1DM

Table1 Ingredient and chemical composition of the basal diet

项目Items玉米Corn小麦Wheat高粱Sorghum日粮组成 玉米秸秆青贮450450450 苜蓿干草505050 谷物245260250 麸皮606333 米糠305055 豆粕401346 棉粕1009090 石粉565 磷酸氢钙536 食盐555 小苏打555 预混料1)555日粮营养水平 有机物质936931934 综合净能2)5.605.565.48 粗蛋白质127127127 淀粉182182182 中性洗涤纤维538522529 酸性洗涤纤维261269275 钙Ca4.84.74.8 磷P3.23.13.2

注：1)每千克预混料包括：钴42 mg，铜3 500 mg，铁20 000 mg，锰12 000 mg，锌12 000 mg，碘1 200 mg，硒600 mg，维生素A 3 000 000国际单位；维生素D 500,000国际单位；维生素E 15 000国际单位；2)综合净能根据原料组成计算所得，其余为实测值。

Note：1)Contained 42 mg·kg-1Co, 3 500 mg·kg-1Cu, 20 000 mg·kg-1Fe, 12 000 mg·kg-1Mn, 12 000 mg·kg-1Zn, 1 200 mg·kg-1I, 600 mg·kg-1Se, 3 000 000 IU of vitamin A, 500 000 IU of vitamin D, and 15 000 mg of vitamin E per kg premix；2)NEmfis calculated value. Other nutrient levels are measured values.

1.2 日粮养分表观消化率

试验期间逐日记录采食量和剩料量，每阶段正试期开始前采集苜蓿干草200 g和精料样品100 g，测定初水含量，制成风干样品，密封袋保存以备测定其他养分；正试期连续5 d每天采集玉米秸秆青贮样品200 g，放置于搪瓷盘中，于65～70 ℃烘箱中烘干，然后回潮12 h并称重，混合烘干后的每天采集的样品，密封袋保存以备测定其他养分；正试期每天早7:00连续5 d收集剩料，称重后按1%比例放入同一搪瓷盘中，于65～70 ℃烘箱中烘干，然后回潮12 h并称重，密封袋保存以备测定其他养分。采用全收粪法，正式期逐日收集每头牛每天的粪，于每日早8:00称量并记录日排泄粪量，然后按10%比例采集粪样，加入10%酒石酸溶液，放置于搪瓷盘中，混合均匀，于65～70 ℃烘箱中烘干，然后回潮12 h并称重，混合烘干后每天采集的样品，密封袋保存以备测定其他养分。采用实验室常规方法测定饲料样品和粪样中的初水分、DM、OM、CP和EE的含量[7]，而饲料样品和粪样中的NDF和ADF采用Van Soest方法测定[8]。

1.3 挥发性脂肪酸的测定

每阶段的第10天，分别在饲喂前(0 h)，饲喂后3、6、9 h使用自制的瘤胃液采集器通过晋南牛瘤胃瘘管采集瘤胃液，经纱布过滤，装入塑料密封瓶，于-40 ℃冷冻保存以备测定挥发性脂肪酸。选用高效气相色谱法测定瘤胃液中挥发性脂肪酸浓度。

1.4 血液指标测定

每阶段的第11天，早饲前颈静脉采集血样，1 500 r·min-1离心15 min制备血清，于-20 ℃低温冰柜保存备用，用于测定血糖、总蛋白、白蛋白和甘油三酯。所测指标使用UV-2100型分光光度计，按照南京建成生物工程研究所试剂盒的说明测定。

1.5 数据处理

日粮养分消化率及血液各项指标数据采用混合模型PROC MIXED程序(SAS, 1999)进行分析。日粮为固定效应，牛、阶段、牛×阶段、牛×阶段×日粮为随机效应，样品采集时间点为重复效应。采用Tukey’s多重比较法对处理组平均值进行比较，显著水平置于0.05。

2 结果与分析

2.1 不同谷物日粮养分表观消化率

由表2可见，不同谷物日粮组DM、OM、CP、EE的表观消化率差异不显著(P>0.05)，但玉米组和高粱组NDF和ADF的表观消化率显著高于小麦组(P<0.05)，玉米组和小麦组NFE的表观消化率显著高于高粱组(P<0.05)。

表2不同谷物日粮对晋南牛日粮养分表观消化率的影响/%

Table2 Effects of different grain diet on nutrient apparent digestibility in Jinnan cattle

项目Items日粮类型Dietarytypes玉米Corn小麦Wheat高粱Sorghum干物质71.3±0.7070.7±0.7769.5±0.98有机物质71.2±1.1970.9±0.3869.3±1.06粗蛋白68.7±0.5967.8±3.2366.7±2.28粗脂肪49.2±7.2646.4±8.2948.8±0.21无氮浸出物88.4±2.49a88.3±2.10a83.1±1.91b中性洗涤纤维70.0±1.35a66.8±1.17b69.8±0.64a酸性洗涤纤维55.2±1.42a51.1±1.11b56.3±1.44a

注：同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note: Different small letters indicate significant difference at the 0.05 level in the same row.

2.2 不同谷物日粮条件下瘤胃挥发性脂肪酸浓度

由表3可见，不同谷物日粮饲喂晋南牛，不同时间点总挥发性脂肪酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸浓度差异都不显著(P>0.05)，但乙酸和丙酸浓度及乙丙酸比差异显著(P<0.05)。高粱组瘤胃乙酸浓度显著高于玉米和小麦组(P<0.05)，小麦组瘤胃丙酸浓度显著高于高粱组(P<0.05)，瘤胃乙丙酸比高粱组最高(P<0.05)。饲喂后3 h和6 h，高粱组乙酸浓度显著高于玉米组和小麦组(P<0.05)，饲喂后9 h，高粱组乙酸浓度显著高于小麦组(P<0.05)；饲喂后3 h，玉米组和小麦组丙酸浓度显著高于高粱组(P<0.05)，饲喂后6 h，小麦组丙酸浓度显著高于玉米组和高粱组，饲喂后9 h，小麦组丙酸浓度显著高于高粱组(P<0.05)；饲喂后3 h，高粱组乙丙酸比显著高于玉米组和小麦组(P<0.05)，饲喂后6 h和9 h，高粱组乙丙酸比最高，玉米组其次，小麦组最低(P<0.05)。

2.3 不同谷物日粮血液指标分析

由表4可见，虽然玉米、小麦和高粱日粮对晋南牛血糖、白蛋白、总胆固醇和甘油三酯血液生化指标的影响差异不显著(P>0.05)，但玉米组总蛋白含量显著低于小麦组和高粱组(P<0.05)。

表3不同谷物日粮对晋南牛瘤胃挥发性脂肪酸浓度的影响/mmol·L-1

Table3 Effects of different grain diet on ruminal volatile fatty acid concentration in Jinnan cattle

项目Items日粮类型Dietarytypes玉米Corn小麦Wheat高粱Sorghum总挥发性脂肪酸TVFA0h97.3±1.3298.0±1.54102.1±1.363h139.0±1.28138.7±2.05144.8±2.696h115.0±2.36124.7±4.56128.2±3.269h105.6±2.33100.6±3.26108.8±2.69乙酸Acetate(A)0h69.1±1.5170.0±0.9871.7±1.233h92.8±1.02b90.5±2.01b102.4±2.33a6h81.0±2.03b80.0±3.55b90.5±3.02a9h73.1±2.01ab62.3±3.00b78.2±2.65a丙酸Propionate(P)0h14.9±0.5614.0±0.7515.0±0.363h26.2±1.21a27.0±1.22a21.1±1.36b6h19.3±1.25b24.4±1.33a19.5±1.63b9h17.3±1.36ab19.6±1.02a15.7±1.56b丁酸Butyrate0h9.80±0.6510.6±0.9811.4±0.653h15.1±0.3316.3±0.9516.8±0.746h11.7±1.0315.9±1.7514.3±2.019h12.0±1.5214.7±1.7711.7±1.22异丁酸Isobutyrate0h1.04±0.210.98±0.311.17±0.183h1.16±0.221.09±0.111.09±0.236h0.80±0.311.10±0.121.02±0.229h0.94±0.191.06±0.150.93±0.21戊酸Valerate0h0.92±0.131.00±0.161.03±0.153h2.06±0.152.32±0.561.85±0.196h1.20±0.391.84±0.441.52±0.219h1.08±0.351.30±0.211.03±0.31异戊酸Isovalerate0h1.46±0.261.33±0.251.77±0.333h1.66±0.211.61±0.191.59±0.326h1.00±0.111.58±0.431.39±0.289h1.19±0.261.43±0.251.22±0.16乙酸:丙酸A:P0h4.63±0.185.01±0.124.80±0.213h3.56±0.32ab3.37±0.11b4.88±0.56a6h4.22±0.21b3.29±0.56c4.64±0.45a9h4.24±0.31b3.21±0.33c4.98±0.28a

注：同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note: Different small letters indicate significant difference at the 0.05 level in the same row.

表4不同谷物日粮对晋南牛血液生化指标的影响

Table4 Effects of different grain diet on serum parameter in Jinnan cattle

项目Items日粮类型Dietarytypes玉米Corn小麦Wheat高粱Sorghum血糖/g·100L-151.2±2.8350.8±1.9148.4±1.34总蛋白/g·L-177.0±3.48b101.8±6.69a101.9±4.97a白蛋白/g·L-149.3±1.3051.8±1.5753.0±3.09总胆固醇/mmol·L-11.67±0.262.31±0.292.05±0.06甘油三酯/mmol·L-10.427±0.0910.443±0.0580.447±0.054

注：同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note: Different small letters indicate significant difference at the 0.05 level in the same row.

3 讨论

3.1 不同谷物日粮对养分表观消化率的影响

日粮营养物质表观消化率是反映日粮组成是否合理以及各种营养物质是否均衡的重要指标，然而动物对营养物质的消化利用情况受许多因素影响，如试验动物、采食量、饲喂次数，日粮来源和组成及加工方式等。动物采食饲料的目的在于满足其对能量和营养成分的需要，动物需要能量以维持其生理活动，而蛋白质则是动物机体的重要组成成分。本试验中，饲喂晋南牛玉米、小麦和高粱日粮，虽然不同谷物日粮的DM、OM、CP和EE的表观消化率差异不显著，但玉米组和高粱组NDF和ADF的表观消化率显著高于小麦组，这主要可能是由于小麦组玉米秸秆的有效降解率显著低于玉米组和高粱组，从而使小麦组NDF和ADF的表观消化率显著低于玉米组和高粱组[2,9]。本试验中，玉米、小麦和高粱日粮对晋南牛NFE的表观消化率的影响差异显著，玉米组和小麦组NFE的表观消化率显著高于高粱组，这可能是由于高粱中含有单宁，单宁酸能与体内消化酶结合，影响淀粉的消化吸收[5]。

3.2 不同谷物日粮对晋南牛瘤胃挥发性脂肪酸的影响

日粮中碳水化合物的组成和含量直接影响瘤胃挥发性脂肪酸的产生速率、浓度和组成[10]。本试验中，高粱组乙酸含量显著高于玉米组和小麦组，小麦组丙酸含量显著高于玉米组和高粱组，乙丙酸比高粱组显著最高，玉米组其次，小麦组最低，这主要可能是由于玉米、小麦和高粱中淀粉快速可降解部分和慢速可降解部分的组成和含量不同所引起的。据报道，小麦淀粉中快速可降解部分最高，玉米其次，高粱最低，小麦淀粉慢速可降解部分的降解速度常速高于玉米和高粱[2,11]。

3.3 不同谷物日粮对晋南牛血液指标的影响

血液中的各种生化物质是动物体内生命活动的物质基础，其含量及其变化规律是动物体重要的生物学特征。血糖可反映机体碳水化合物代谢和葡萄糖平衡状况，血糖含量与机体对葡萄糖的吸收速度有关，在一定程度上反映了动物对葡萄糖的消化吸收能力。血糖含量由于肝脏的调节作用，一般情况下是恒定的，只在一定的范围内进行变化。本试验中，血糖的影响差异不显著，这表明玉米日粮、小麦日粮和高粱日粮对晋南牛血糖浓度没有大的影响。有研究发现，反刍动物动脉血糖浓度与皱胃中淀粉的含量成正相关关系[12]，这表明，本试验谷物淀粉基本上都在瘤胃中进行的降解。血清总蛋白和白蛋白在一定程度上可反映日粮对动物机体含氮化合物的供应情况，是机体对日粮含氮化合物消化吸收程度的重要指标。以不同淀粉添加量补饲湖羊发现，提高淀粉补饲量可提高总蛋白含量[13]。本试验中，血清总蛋白含量差异显著，小麦组和高粱组总蛋白显著高于玉米组，这表明小麦组和高粱组含氮化合物消化吸收程度较高。甘油三酯和胆固醇在一定程度上可反映反刍动物机体脂类代谢状况，甘油三酯与动物体内能量代谢有关，若动物所摄入的能量未完全消耗，会转化为脂肪形式存储起来，而胆固醇是反刍动物体内构成血脂的主要前提物质。本试验中，甘油三酯和胆固醇差异不显著，这表明玉米日粮、小麦日粮和高粱日粮对反刍动物机体的能量供应没有显著影响。

4 结论

不同的谷物具有各自不同的营养特性。玉米中无氮浸出物和纤维物质的消化率都较高，小麦中无氮浸出物消化率较高，而纤维物质消化率较低，高粱谷物则正好相反。不同谷物日粮乙酸丙酸浓度不同，其比例也不同，小麦日粮丙酸浓度较高，高粱日粮乙酸浓度较高，且乙丙酸比高粱日粮最高，小麦组和高粱组血清总蛋白含量较高。

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