大蒜不同部位副产物与奶牛常规粗饲料瘤胃降解特性对比研究

2021-11-05王敬林魏源浩武小娇赵国琦

动物营养学报 2021年10期

王敬林魏源浩武小娇赵国琦,2,3*

(1.扬州大学动物科学与技术学院，扬州 225009；2.扬州大学农业科技发展研究院，扬州 225009；3.扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室,扬州 225009)

近年来，随着人民对畜产品需求量的增加导致畜牧业发展快速，我国常规饲料的短缺严重限制了畜牧业发展[1]。林祥金等[2]报道，我国每年产生的非常规饲料高达10.87亿t以上，如何合理开发新型非常规饲料产品成为缓解畜牧业饲料紧缺压力的可行措施[3]。

大蒜为百合科，葱属，是著名的食药两用植物[4]。此外，大蒜及其副产物中含有丰富的蛋白质、脂质、矿物质、糖类物质和多方面的生物活性物质，长期食用可起到防病保健作用[5-6]。因此大蒜逐步成为人们保健品之一。我国大蒜种植面积达80万hm2,产量约2 000万t，是世界上最大的大蒜种植国和出口国[7]。据报道，仅山东临沂一家创新食品有限公司每年产生的大蒜副产物就达到800 t[8]。因此，我国具有很大的大蒜副产物的资源。大蒜及其副产物中含有充足的大蒜素，大蒜素是天然广谱抗菌药。目前关于大蒜副产物作为饲料资源在动物生产中替代抗生素的研究较多[9]，而关于大蒜副产物部分替代反刍动物常规粗饲料的研究较少。尼龙袋技术是国内外评定反刍动物饲料瘤胃降解率的常用方法[10]。因此，本试验以大蒜不同部位副产物(大蒜皮、大蒜杆叶、大蒜梗)与奶牛常规粗饲料(燕麦干草、苜蓿干草)为研究对象，采用尼龙袋法评价其瘤胃降解特性的差异，以期为大蒜副产物作为反刍动物粗饲料的利用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验原料

试验所用的大蒜副产物(大蒜皮、大蒜杆叶、大蒜梗)均来自山东省济宁市金县乡，其中大蒜皮为大蒜蒜头表皮部位，大蒜杆叶为大蒜枝杆和叶子部位，大蒜梗为大蒜花茎部位。燕麦干草与苜蓿干草来自扬州大学草学研究所。5种粗饲料样本均于7月中旬足量采集，于65 ℃烘干后制成风干样本，粉碎后备用。

1.2 试验动物及基础饲粮

试验以3头处于产奶中后期、栓系饲养、体况良好、体重(600±25) kg的装有永久性瘤胃瘘管中国荷斯坦奶牛为研究对象，于扬州大学农牧场饲养。试验牛基础饲粮按精粗比为4∶6饲喂，饲粮营养水平参照NRC(2001)，基础饲粮组成及营养水平见表1。试验期间，早晚各喂料1次，自由饮水。

表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)

1.3 试验方法

尼龙袋(长×宽为8 cm×16 cm)选用孔径为48 μm的尼龙布并且用涤纶线缝制而成，使用前清洗干净并65 ℃烘干,编号称重后备用。每种粗饲料选用3头牛，每头牛每种粗饲料每个时间点设3个重复样本，每个样本称取5 g左右放入尼龙袋底部，每根塑料软管上固定6个尼龙袋。于晨饲后2 h开启瘤胃瘘管放入奶牛瘤胃腹腔内，按照同时放入、依次取出的原则，于4、8、12、16、24、36、48、72 h后依次取出，尼龙袋取出后浸泡并立即用自来水冲洗，可用手轻轻抚动袋子进行冲洗(勿搓洗)，直至水清为止。冲洗后的尼龙袋于65 ℃烘箱中烘干48 h，称重，记录，保存备测。

1.4 指标测定方法

按照GB/T 6435—2014的方法测定干物质(DM)含量，按照GB/T 6432—1994的方法测定粗蛋白质(CP)含量，按照GB/T 6434—2006的方法测定粗纤维(CF)含量，按照GB/T 6433—2006的方法测定粗脂肪(EE)含量，按照GB/T 6438—2007的方法测定粗灰分(Ash)含量，按照GB/T 6436—2002的方法测定钙(Ca)含量，按照GB/T 6437—2002的方法测定磷(P)含量；按照Van Soest等[11]的方法，采用ANKOM-2000I纤维分析仪测定中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)含量。

1.5 计算公式

产奶净能根据冯仰廉等[12]提出的我国奶牛饲料净能值计算模型所得。产奶净能和营养物质瘤胃降解率计算公式如下：

产奶净能(MJ/kg)=0.550 1×消化能(MJ/kg)-
0.094 6 (r=0.917 2，P<0.01)。

某时间点营养物质瘤胃降解率=100×降解后该营养物质含量/降解前该营养物质的含量。

瘤胃降解参数和瘤胃有效降解率根据Ørskov等[13]提出的模型计算，计算公式如下：

P=a+b(1-e-ct)；ED(%)=a+bc/(k+c)。

式中：t为瘤胃中营养物质的停留的时间(h)；a为快速降解部分(%)；b为慢速降解部分(%)；c为慢速降解部分的降解速率(%)；a+b为潜在可降解部分(%)；ED为饲料中营养物质的有效降解率(%)；k为饲料中营养物质的瘤胃外流速率(%/h)，参考颜品勋等[14]取k值为0.031%/h。

1.6 统计分析

采用SPSS 22.0统计软件对试验数据进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，再用Duncan氏法进行多重比较。P<0.05为差异显著，P<0.01为差异极显著。

2 结果

2.1 5种粗饲料的常规营养成分含量

由表2可知，苜蓿干草的CP含量显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)，大蒜皮、大蒜杆叶的CP含量显著高于燕麦干草和大蒜梗(P<0.05)，大蒜梗的CP含量最低。大蒜皮、大蒜杆叶的CF含量显著低于其他3种粗饲料(P<0.05)，燕麦干草的CF含量最高，大蒜皮的CF含量最低。大蒜皮、大蒜杆叶的NDF、ADF含量显著低于其他3种粗饲料(P<0.05)，大蒜杆叶的NDF、ADF含量最低。燕麦干草和苜蓿干草的ADL含量高于其他3种粗饲料(P<0.05)，大蒜皮的ADL含量显著低于其他4种粗饲料(P<0.05)。大蒜杆叶的Ash含量显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)，燕麦干草的Ash含量显著低于其他4种粗饲料(P<0.05)。

表2 5种粗饲料的常规营养成分含量(干物质基础)

2.2 5种粗饲料的DM瘤胃降解率及瘤胃降解参数

由表3可知，大蒜杆叶在4、8、12、16、24 h的DM瘤胃降解率显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)，大蒜皮、大蒜杆叶在36、48、72 h的DM瘤胃降解率显著高于其他3种粗饲料(P<0.05)。大蒜皮在4、8 h时的DM瘤胃降解率最低,燕麦干草在16、24、36、48、72 h时的DM瘤胃降解率最低。

在5种粗饲料DM瘤胃降解参数中，大蒜杆叶、燕麦干草的DM快速降解部分显著高于其他3种粗饲料(P<0.05)，大蒜皮的DM慢速降解部分显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)，大蒜杆叶的DM有效降解率显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)。

表3 5种粗饲料的DM瘤胃降解率及瘤胃降解参数

续表3项目Items大蒜皮Garlic peel大蒜杆叶Garlic leaf大蒜梗Garlic stem燕麦干草Oat hay苜蓿干草Alfalfa hay36 h75.09±4.93a75.90±3.54a54.84±3.96b44.67±2.78c53.87±6.67b48 h77.51±6.78a79.14±1.52a64.38±9.76b49.36±7.12c59.40±8.82b72 h83.32±3.30a85.27±3.71a74.80±3.87b61.94±4.12c70.82±6.43b瘤胃降解参数 Rumen degradation parametersa4.10±1.48b21.92±2.29a11.01±1.87b23.16±1.95a10.69±3.64bb83.54±2.32a67.69±2.34b67.61±5.68b47.61±1.58c62.44±1.15cc0.04±0.00a0.04±0.00a0.03±0.01b0.01±0.01b0.04±0.01aa+b87.64±2.21a89.61±2.07a78.62±3.22b70.77±2.98b73.13±1.44b有效降解率 ED51.10±1.78b60.05±2.02a44.26±3.12b34.77±1.01b45.87±2.11b

2.3 5种粗饲料的CP瘤胃降解率及瘤胃降解参数

由表4可知，苜蓿干草在4、8、12 h时的CP瘤胃降解率显著高于其他粗饲料(P<0.05)。大蒜杆叶、苜蓿干草在16、24、36、48、72 h时的CP瘤胃降解率高于其他3种粗饲料(P<0.05)。大蒜梗在各时间点的CP瘤胃降解率均最低。

在5种粗饲料CP瘤胃降解参数中，苜蓿干草的CP快速降解部分显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)，大蒜梗的CP快速降解部分最低。大蒜皮的CP慢速降解部分显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)。苜蓿干草的CP有效降解率显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)；大蒜杆叶的CP有效降解率高于燕麦干草(P>0.05)，但显著低于苜蓿干草(P<0.05)。

表4 5种粗饲料的CP瘤胃降解率及瘤胃降解参数

2.4 5种粗饲料的NDF瘤胃降解率及瘤胃降解参数

由表5可知，大蒜梗在4、8、12、16、24 h时的NDF瘤胃降解率显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)，苜蓿干草在36 h时的NDF瘤胃降解率显著低于其他4种粗饲料(P<0.05)，大蒜杆叶在48 h时的NDF瘤胃降解率显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)，燕麦干草、苜蓿干草在72 h时的NDF瘤胃降解率显著高于其他3种粗饲料(P<0.05)。大蒜杆叶在36、48、72 h时的NDF瘤胃降解率最高。

在5种粗饲料NDF瘤胃降解参数中,大蒜梗的NDF快速降解部分显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)，大蒜杆叶的NDF快速降解部分最低。大蒜皮的NDF慢速降解部分显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)，大蒜梗的NDF慢速降解部分最低。大蒜梗的NDF有效降解率显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)。

表5 5种粗饲料的NDF瘤胃降解率及瘤胃降解参数

2.5 5种粗饲料的ADF瘤胃降解率及瘤胃降解参数

由表6可知，大蒜梗在4、8、12 h时的ADF瘤胃降解率显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)，大蒜皮在4、8、12 h时的ADF瘤胃降解率显著低于其他4种粗饲料(P<0.05)。燕麦干草、苜蓿干草在16 h时的NDF瘤胃降解率显著低于其他3种粗饲料(P<0.05)。大蒜皮在24 h时的ADF瘤胃降解率显著高于燕麦干草、苜蓿干草(P<0.05)。苜蓿干草在36、48 h时的ADF瘤胃降解率显著低于其他4种粗饲料(P<0.05)。大蒜杆叶在72 h时的ADF瘤胃降解率显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)。

在5种粗饲料ADF瘤胃降解参数中,大蒜梗的ADF快速降解部分显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)。大蒜杆叶的ADF慢速降解部分显著高于燕麦干草、苜蓿干草(P<0.05)。大蒜梗的ADF有效降解率显著高于其他4种粗饲料(P<0.05)。

3 讨论

3.1 5种粗饲料的常规营养成分含量

本试验所用5种粗饲料在常规营养成分含量方面存在一定的差异，其中大蒜皮各营养成分含量与王顺伟等[15]报道结果相近。大蒜杆叶各营养成分含量与李红光等[16]报道结果相近。大蒜梗各营养成分含量与管文波[8]报道结果相近。与优质粗饲料相比，大蒜皮，大蒜杆叶的CP含量接近苜蓿干草，而大蒜梗的CP含量接近燕麦干草，这说明大蒜不同部位副产物的CP含量可以达到常规粗饲料的CP水平。大蒜皮和大蒜杆叶的CF含量略低于18%，这可能与大蒜生长的时间、地理条件及气候有关[17]，而大蒜梗的CF含量远高于18%。大蒜皮、大蒜杆叶、大蒜梗的ADL含量低，说明其木质化程度较低，更助于动物消化吸收。另外，这5种粗饲料的Ash含量较接近。

表6 5种粗饲料的ADF瘤胃降解率及瘤胃降解参数

3.2 5种粗饲料的DM瘤胃降解率

DM是衡量干物质采食量(DMI)的重要指标，二者呈正相关。不同粗饲料的DM瘤胃降解率差异较大，其中燕麦干草降解趋势与萨其仍贵等[18]研究结果一致。苜蓿干草降解趋势与王立明等[19]研究结果相近。大蒜杆叶各时间点的DM瘤胃降解率均最高，说明大蒜杆叶最易于奶牛消化吸收。其他4种粗饲料在4～16 h时DM瘤胃降解率呈一定的相似性，后期表现出较大的差异，且大蒜皮和大蒜梗DM瘤胃降解率上升幅度较燕麦干草和苜蓿干草大，其中大蒜皮在24～36 h时间段内DM瘤胃降解率增长幅度最大，说明大蒜皮DM在此时间段快速降解，奶牛快速消化吸收。在DM有效降解率方面，大蒜皮、大蒜杆叶、大蒜梗均高于燕麦干草和苜蓿干草，这说明这3种非常规粗饲料比常规粗饲料更利于奶牛的吸收利用。从上述数据可推测，大蒜皮、大蒜杆叶、大蒜梗的DMI高于燕麦干草和苜蓿干草。

3.3 5种粗饲料的CP瘤胃降解率

冯仰廉[20]指出，饲料蛋白质含量、组成及瘤胃滞留时间是影响CP瘤胃降解率的主要因素。苜蓿干草和燕麦干草的CP有效降解率与侯玉洁等[21]研究结果相近。在5种粗饲料中大蒜杆叶CP含量丰富，与苜蓿干草接近，且2种粗饲料的CP有效降解率较接近，说明大蒜杆叶达到了优质牧草的营养水平，这与2种粗饲料中的可消化蛋白质部分降解较快、营养价值较高有关[21]。大蒜皮、大蒜梗的CP瘤胃降解率与燕麦干草接近，但有效降解率却低于燕麦干草，这可能与燕麦干草的快速降解部分较高有关。这说明大蒜皮与大蒜梗的CP不利于被奶牛消化吸收。Satter[22]研究指出，不同粗饲料中快速降解部分、慢速降解部分和不易降解部分所占比例不同。大蒜皮、大蒜杆叶与苜蓿干草CP含量接近，但快速降解部分、慢速降解部分与苜蓿干草差异较大，这说明CP瘤胃降解率受饲料蛋白质含量、组成及瘤胃滞留时间等主要因素的影响，单从饲料化学分析无法准确评定饲料的营养价值。

3.4 5种粗饲料的NDF和ADF瘤胃降解率

饲料中NDF、ADF含量是决定动物消化难易程度的重要指标，NDF主要包括植物细胞壁的大部分成分，例如纤维素、半纤维素、木质素等，ADF主要包括木质素与纤维素[23]。饲料中NDF和ADF含量是决定NDF和ADF瘤胃降解率的关键因素[24]。在本试验中，5种粗饲料的NDF和ADF瘤胃降解率快速降解部分均处于较低水平，这说明NDF和ADF在瘤胃中不能够被快速降解。不同时间点时大蒜皮、大蒜杆叶、大蒜梗的NDF和ADF瘤胃降解率和有效降解率明显高于燕麦干草和苜蓿干草，这说明大蒜不同部位副产物内的纤维类物质更利于瘤胃内微生物的降解，这可能与饲料本身的ADL含量有关[23]，如燕麦干草和苜蓿干草ADL含量较其他3种粗饲料高。总体来说，大蒜不同部位副产物内的NDF和ADF瘤胃降解率可满足奶牛营养需要。