日粮添加甜菜碱对锦江黄牛瘤胃体外发酵特性的影响

2020-06-19李美发辛均平丁鹏举王世辉王江北汪弯弯瞿明仁许兰娇

饲料工业 2020年11期

■李美发辛均平丁鹏举王世辉王江北汪弯弯瞿明仁许兰娇

（江西农业大学江西省动物营养重点实验室/饲料工程研究中心，江西南昌330045）

甜菜碱最早在欧洲被发现，主要存在于甜菜的糖蜜中，普遍存在于动植物体内，其化学结构与氨基酸相似，又被称作三甲基甘氨酸，属于季胺碱类物质[1]。微生物中有许多种甜菜碱的代谢分解途径，最常见的代谢途径是将甜菜碱转化为甘氨酸，并且甜菜碱可以作为应激保护剂或细胞中的酶稳定剂，用以抵抗外界的不良影响[2-3]。有报道称，甜菜碱可以提升畜禽动物对热应激的潜力，从而提高畜禽动物的生产力及免疫力[4-5]。甜菜碱还可以作为甲基供体、能够促进动物脂肪代谢、改善机体蛋白质的利用率，在物质代谢中起着重要的作用，添加适量的甜菜碱对生物以及环境不会产生危害[1，6]。研究表明，在猪及禽类日粮中添加甜菜碱改善了酮体的质量，并且显著提高了其生长速率及对饲料的利用效率[7-10]。但是，由于瘤胃动物生理上独特的性质，导致甜菜碱在反刍动物中的应用区别于猪和禽类动物[11]。甜菜碱对于瘤胃微生物及其发酵功能的影响相关报道较少，因此，本试验的目的在于探究甜菜碱对锦江黄牛瘤胃体外各发酵参数的影响，为甜菜碱在锦江黄牛的饲养方面的应用提供基础理论依据。

1 材料与方法

1.1 甜菜碱

甜菜碱购买于山东某公司，纯度≥99%。

1.2 缓冲液

参照Menke等(1988)[12]瘤胃体外发酵技术，0.1 ml微量元素（A），208.1 ml 缓冲液（B），205.1 ml 常量元素溶液（C），1.0 ml 刃天青溶液（D），520.2 ml 蒸馏水中通入CO2气体使其达到饱和状态，维持温度在39 ℃稳定，加入62.4 ml 还原液（E，现配现用），持续通入CO2气体至溶液由淡蓝色转为无色。

A、B、C、D、E各溶液按照表1进行配制。

表1 缓冲液组成

1.3 试验动物及其饲养管理

锦江黄牛3 头（体重大约为350 kg），都装有瘤胃瘘管。采用单栏饲养，日饲喂两次（8:00和18:00），自由饮水，基础日粮配方及营养水平见表2。

1.4 试验设计

1.4.1 试验方法

试验采用单因素设计，共5组，每组3个重复。甜菜碱在日粮中的添加水平为0(对照组)、4、8、12、16 mg/g。

1.4.2 瘤胃液的采集

在晨饲前，将瘤胃液采集装置放入瘤胃瘘管，在瘤胃上下前后4个部位分别采集等量的瘤胃液，混合均匀。将刚采集的瘤胃液快速装入已预热至39 ℃、充满CO2、且经过灭菌处理的保温瓶中，装满采集液后立即盖上保温瓶盖，迅速带回实验室。将刚采集的瘤胃液在使用4层纱布过滤后，持续通入二氧化碳5 min，即刻分装到已经预热至39 ℃，并且装有培养物底物（基础日粮0.5 g）和缓冲液（40 ml）的培养瓶中，每个培养瓶中加20 ml瘤胃液，打开振荡开关，进行培养。

表2 基础日粮配方及营养水平

1.4.3 样品预处理

培养24 h 后，用冰块停止发酵0.5 h，随后测定瘤胃液pH 值，接着将培养物用尼龙布进行过滤，滤液-20 ℃保存，用于瘤胃发酵参数：挥发性脂肪酸（VFA）和微生物蛋白（MCP）及氨态氮（NH3-N）的测定。将滤渣和尼龙布置于65℃烘箱中，烘干至恒重，测定干物质消化率。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 发酵pH值的测定

瘤胃液pH 值采用上海雷磁PHS—3C 型pH 计进行测定，在测定之前要使用pH 值4.01 和pH 值6.8 的标准缓冲液进行校正。

1.5.2 挥发性脂肪酸（VFA）

采用GC-1690气相色谱仪(杭州科晓化工仪器设备有限公司)FID检验器测定VFA，色谱柱：Nukol毛细管柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm)；进样口温度220 ℃；检测器250 ℃；柱温升温程序：起始温度60 ℃，然后以20 ℃/min的升温速率升至190 ℃，保持3 min，进样口压力：100 kPa；SPL分流比：20∶1；气体流速：载气氮气（N2）75 ml/min；氢气（H2）70 ml/min；空气50 ml/min；进样量：1 μl。

1.5.3 氨态氮（NH3-N）

氨态氮的含量按照冯宗慈等（1993）[13]的改进方法，采用752紫外可见分光光度计测定。

1.5.4 微生物蛋白（MCP）

微生物蛋白采用考马斯亮蓝法，用752紫外可见分光光度计来测定培养液中微生物蛋白的含量。

1.5.5 干物质消化率（IVDMD）

干物质消化率（%）=（m1-m2）/m1×100

式中：m1——样品的重量；

m2——体外消化后残渣的重量。

1.6 数据统计与分析

试验数据用Excel 2003软件进行初步的处理，统计分析采用SPSS 17.0 程序进行分析，多重比较采用Duncan's法。

2 试验结果

2.1 甜菜碱对发酵液VFA的影响（见表3）

表3 甜菜碱对发酵液VFA的影响

由表3 可知，8、12、16 mg/g 添加组总挥发性脂肪酸、丙酸含量较对照组有所提高，但差异不显著（P＞0.05）。添加量为8、12、16 mg/g 组的乙酸含量显著高于对照组（P＜0.05），各试验组的丁酸含量与对照组相比，均有提高，而乙酸/丙酸比例随着添加水平的增加，有降低的趋势，但差异不显著（P＞0.05）。

2.2 甜菜碱对发酵液NH3-N、MCP、IVDMD、pH 值的影响（见表4）

从表4可以知道，各试验组中NH3-N和MCP的含量相比于对照组有所提高，但是差异不显著（P＞0.05）。添加量为8、12、16 mg/g 组的干物质消化率均高于对照组，而各组的pH值无显著差异（P＞0.05）。

表4 甜菜碱对发酵液NH3-N、MCP、IVDMD、pH值的影响

3 讨论

3.1 甜菜碱对发酵液VFA的影响

挥发性脂肪酸（VFA）能促进反刍动物肠胃运动，抑制肠胃中病原微生物的生长，在反刍动物中常作为能源供体[14-15]，提高VFA 的含量有利于反刍动物的生产。在本试验中，添加8、12、16 mg/g 的甜菜碱，其总挥发性脂肪酸、乙酸、丁酸含量相比于对照组有提高，这与前人的研究一致[16]。

3.2 甜菜碱对发酵液NH3-N、MCP、IVDMD、pH 值的影响

干物质消化率反映的是动物对饲料的利用率，研究表明，在湖羊日粮中，添加甜菜碱在一定程度上可以提高干物质消化率[17]。在本试验中，添加甜菜碱有提升干物质消化率的趋势，这与前人的研究一致[18]。反刍动物瘤胃pH值正常范围一般为6～7，其反映了瘤胃的发酵情况，对于饲料的消化有着重要的影响[19]。本试验中，试验组pH值与对照组相比差异不显著（P＞0.05）。各试验组pH值均处于正常范围内，未对人工瘤胃内环境产生不良影响。瘤胃内的氨态氮是合成微生物蛋白（MCP）的主要氮源，而微生物蛋白（MCP）是反刍动物重要的蛋白质来源[20-21]。本试验中，添加甜菜碱提高了NH3-N、MCP 的含量，这与前人的研究一致[22],说明添加一定水平的甜菜碱可以提高瘤胃NH3-N、MCP的含量。