体外法比较谷草和燕麦草的营养价值

邵丽玮，刘 泽，王亚男，谷粟琨，王晓芳★，安永福★

（1.河北省畜牧兽医研究所 071000；2.保定市农业局 071000；3.承德市农林科学院 067000；4.河北省奶源管理办公室 050000）

“张杂谷”是高产谷子杂交品种，以产量高和抗旱为显著特征，相继育成“张杂谷”系列近20 个杂交种[1]。我国谷子栽培面积及产量均位居世界第一，但张杂谷秸秆却没有得到充分利用，反而被随意丢弃或焚烧，处于一种污染浪费状态。 研究“张杂谷”秸秆在奶牛养殖中高效利用已成为发展奶牛养殖和提高“张杂谷”综合效益的有效途径。 张杂谷秸秆即谷草中所含的粗蛋白质为6.22%～7.35%，尤其是在蜡熟期其含量更高[2]，可以和苜蓿、燕麦草相媲美，完全可以作为一个饲草资源来开发。 孙茂红[3、4]（2015）研究发现用张杂谷谷草替代苜蓿干草、羊草饲喂奶牛是可行的。

李妍[5、6]、李蓓蓓[6]（2017）开展了体外法评价玉米秸秆、谷草和玉米秸秆青贮饲料组合效应研究。 另外，一些专家学者也在谷草发酵等其他方面开展了研究[7、8]。 但是未见体外法评价谷草与燕麦草营养价值及谷草替代燕麦草饲喂奶牛的试验研究。 所以本试验用体外法评价谷草和燕麦草营养价值， 为以后进一步评价谷草营养价值及利用途径奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

谷草（张杂谷2 号，产地张家口，河北巡天农业科技有限公司提供,谷子成熟后收割其谷草秸秆部分）；燕麦草（购自内蒙丰禾草业）。 饲料制成风干样品粉碎过20 目筛，密封保存备用。 参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[9]进行常规营养成分测定，经测定两种粗饲料营养成分见表1。

1.2 试验用瘤胃液供体动物

试验牛选择健康、 体重约550kg 左右的装有永久性瘤胃瘘管的阉牛3 头，1.3 倍饲养标准水平，日饲喂3 次TMR 日粮，自由饮水。

1.3 试验设计

采用单因素试验设计，将1g 谷草和燕麦草分别进行体外发酵，每组设4 个重复，测定和分析两种粗饲料对体外产气量、产气参数、挥发性脂肪酸、营养物质降解率、pH、微生物蛋白、氨态氮的影响，进行营养价值比较。

1.4 人工瘤胃

1.4.1 人工瘤胃装置及瘤胃缓冲液的配制

人工瘤胃装置为美国ANKOM RFS 气体测量系统。 人工瘤胃缓冲液具体配制方法参照Goering[8]等（1970）的方法进行配制。

1.4.2 瘤胃液的采集及体外培养程序

瘤胃液的采集： 在试验当天晨饲前采集供体阉牛瘤胃液1000mL，置于预先通有CO2的保温瓶中，立即盖严瓶口，迅速带回实验室。 把供体阉牛的瘤胃液混合均匀后经4 层纱布挤压过滤于接收瓶中，置于39℃水浴中保存，并持续充入CO2以确保瘤胃液处于厌氧环境。

体外培养程序： 准确称量试验用谷草和燕麦草1g， 放入250mL 玻璃产气瓶中。 在试验当天，首先将其装有发酵底物的产气瓶39℃培养60min，然后取过滤后的瘤胃液与提前配制好的人工瘤胃缓冲液以体积比1∶4 混合均匀后，准确置于每个产气瓶中150mL 边操作边通入CO2，最后向每个产气瓶中再持续通入CO22min 以保证厌氧环境，立刻盖上橡胶塞，拧紧聚乙烯盖。 将接种好的培养瓶放于（39.0±0.5）℃的水浴摇床中体外培养72h，同时做空白试验。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 产气量（GP）、理论最大产气量（B）、产气速率（c）及延搁时间（Lag）的测定

ANKOM RFS 气体测量系统可以自动记录产气发酵瓶发酵产生的压力，因气压能转换成气体体积，累积产气量可按照如下公式计算得出：

式中：Vx为39℃产气体积（mL）；Vj为产气瓶顶部空间体积（mL）；Ppsi为气体测量系统自动记录的压力。

记录培养2h、4h、8h、16h、32h、48h、72h 的产气量，由各自产气量以及气压进行校正， 除去空白发酵瓶产气量即为累积产气量。

根据不同时间的产气量，用SPSS 非线性回归模型计算理论最大产气量（B）、产气速率（c）及延搁时间（Lag）。 参数表达式为：

式中：GP 表示t 时刻1g（DM）底物的累计产气量（mL）；B 表示1g（DM）底物理论最大产气量（mL）；c 表示产气速率常数（mL/h）;t 表示发酵时间（h）；Lag 表示体外发酵产气延滞时间（h）。

1.5.2 营养物质降解率的测定

在体外72h 发酵结束后，迅速放置碎冰中终止发酵，立即测定以下指标：

用已编号并称重的尼龙布过滤后， 再经蒸馏水冲洗产气瓶数次直至干净，以确保产气瓶内无残留干物质，待瘤胃液过滤置于接受瓶中， 然后将尼龙布小心无损的转移到烘箱中以65℃烘48h 至恒重，用于干物质降解率(DMD)、粗蛋白质降解率(CPD)、中性洗涤纤维降解率(NDFD)和酸性洗涤纤维降解率（ADFD）的测定。

DM(CP ,NDF，ADF) 降解率(%)=[样品中DM(CP ,NDF，ADF)量(g)-降解后残渣中DM(CP ,NDF，ADF)量(g)]／样品中DM CP ,NDF，ADF)量(g)×100%

1.5.3 pH 测定

采用UB-7 型酸度计测定瘤胃液pH。

1.5.4 氨态氮（NH3-N）测定

参照冯宗慈等（1993）的比色法进行测定。

1.5.5 微生物蛋白（MCP）测定

菌体蛋白质的分离采用差速离心法。 参照Cotta 等（1982）阐述的方法。

1.5.6 挥发性脂肪酸（VFA）测定

参照王加启的气相色谱法 （安捷伦7890A 气相色谱仪，美国）进行测定乙酸（AC）、丙酸（PC）、乙酸/丙酸（AC/PC）、丁 酸（BC）及总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度。

1.6 数据处理与分析

先用Excel2007 初步整理试验数据， 再用SPSS17.0 软件比较均值（单因素分析）进行方差分析，并进行DUN-CAN 氏SSR法多重比较。 结果均以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 对产气量及产气参数的影响

由表2 得知， 谷草和燕麦草的产气量随着发酵时间的延长而增加， 谷草4h、8h、16h、24h、36h、48h、72h 的产气量及B 均极显著小于燕麦草的 （P<0.01）；c 及Lag 两者差异均不显著 （P>0.05）。

表2 对产气量及产气参数的影响

2.2 对体外发酵72h 挥发性脂肪酸浓度的影响

由表3 可知，体外发酵72h 后，谷草产生的丙酸、总挥发性脂肪酸浓度及乙酸/丙酸的值均极显著小于燕麦草的 （P<0.01）；乙酸和丁酸浓度均显著小于燕麦草（P<0.05）；异戊酸浓度两者差异不显著（P>0.05）。

表3 对体外发酵72h 挥发性脂肪酸浓度的影响

表4 谷草和燕麦草对体外发酵72h 营养物质降解率、pH、微生物蛋白质产量及NH3-N 浓度的影响

2.3 对体外发酵72h 营养物质降解率、pH、微生物蛋白质产量及NH3-N 浓度的影响

由表4 得知， 体外发酵72h 后， 谷草的干物质降解率(DMD)、粗蛋白质降解率(CPD)、中性洗涤纤维降解率(NDFD)和酸性洗涤纤维降解率（ADFD）均极显著小于燕麦草（P<0.01）；pH 极显著大于燕麦草 （P＜0.01）； 微生物蛋白质产量显著小于燕麦草（P＜0.05），NH3-N 浓度两者差异不显著（P＞0.05）。

3 讨论

3.1 对产气量及产气参数的影响

人工瘤胃产气法是Menke 提出的体外评定反刍动物饲料营养价值的方法，该法具有简单易行，可重复性、易于标准化、批量操作和测试等优点[10]。饲料在瘤胃中产生的气体主要来源于微生物对饲料中碳水化合物和蛋白质含碳部分的分解， 体外产气量可反映瘤胃中微生物的降解活性和饲料降解率[11]，能有效预测体内干物质的代谢能及降解率，相关系数达0.98[12]。 从表2 数据可知，与燕麦草相比，谷草在瘤胃中的降解特性比较差，由此可以预测谷草在奶牛体内干物质的代谢能及降解率比燕麦草的低，这可能跟谷草的收获时间晚，导致纤维化程度比较高有关。

3.2 对体外发酵72h 挥发性脂肪酸浓度的影响

VFA 浓度是瘤胃发酵的主要指标之一， 主要反映瘤胃内碳水化合物的消化和瘤胃微生物活力。 VFA 主要包括乙酸、丙酸和丁酸，约占TVFA 的95%[13]。本试验中谷草、燕麦草发酵72h 以后均表现出乙酸＞丙酸，与李蓓蓓[14]（2017）得出结论：粗饲料因其中的纤维类物质如纤维素、半纤维素和木质素含量高，在瘤胃中发酵产生较多的乙酸，较少丙酸一致。 虽然谷草产生的各挥发性脂肪酸含量均低于于燕麦草，但乙酸/丙酸值却显著高于燕麦草，具体原因有待研究。

3.3 对体外发酵72h 营养物质消失率、pH、MCP 及NH3-N浓度的影响

DMD 是反映饲料被动物利用程度大小的重要指标，降解率越高，饲料的可利用程度就越高[15]。 DCP 是反刍动物蛋白质新体系的基本参数，并已逐渐被用到生产实践中。 DNDF 和DADF 也是评价饲料营养价值的一个重要指标， 其降解率受饲料中纤维组成的影响。 本试验中谷草的DMD、CPD、NDFD、ADFD 均极显著低于燕麦草，李岩[5]用体外发评价玉米秸秆、谷草不同比例组合效益的时候，也表现出，玉米秸秆与谷草分别在100∶0 和0∶100的比例组合下，谷草干物质消失率低于玉米秸秆，但玉米秸秆与谷草在60∶40 时，正组合效益达到最高。 可见张杂谷秸秆单独在瘤胃中的降解特性不是很好，与燕麦草组合效应有待研究。

瘤胃pH 正常范围为6.0～7.0， 本试验中谷草和燕麦草pH分别为6.57 和6.48，均在正常范围内，但谷草组极显著高于燕麦草组（P＜0.01）。 Depeters[16]等报道，最适宜纤维素消化分解的pH为6.60～6.81 ， 这就说明本试验两组的pH 环境能为微生物提供正常的生长条件，但谷草组pH 更接近于6.60，更有利于纤维分解菌对秸秆类纤维素的消化。

MCP 是反刍动物氮源的主要供应者，为其提供蛋白质需要量的40%～80%。 MCP 的合成效率主要受日粮中蛋白的组成及水平、碳水化合物的含量和种类、碳水化合物和蛋白质降解的同步性等多重因素的影响。在氮源提供充足的情况下，MCP 的合成主要受碳水化合物降解时所提供能量的影响[17]。NH3-N 是瘤胃发酵过程中蛋白质代谢的重要产物及微生物蛋白合成的主要原料。瘤胃液中NH3-N 浓度一般在1～76mg/dL 范围内变化[18]。 本试验中谷草和燕麦草的NH3-N 含量差异不显著， 分别为23.45mg/dL和23.70mg/dL，说明两者氮源充足，谷草的微生物蛋白含量显著低于燕麦草（P＜0.05）主要受谷草中碳水化合物降解时所提供能量的影响。

4 结论

综上所述，本试验条件下，谷草体外发酵特性次于燕麦草，即表现出较差的营养价值，可能与谷草纤维化程度较高有关，具体原因及替代燕麦草饲喂奶牛实际应用效果有待研究。