塔里木马鹿、卡拉库尔羊和新疆褐牛对高纤维日粮的消化特性比较研究

2022-01-14李运杰贾梦可钱文熙

塔里木大学学报 2021年4期

李运杰，贾梦可，钱文熙*

（1塔里木大学动物科学学院，新疆阿拉尔 843300）

（2塔里木畜牧科技兵团重点实验室，新疆阿拉尔 843300)

塔里木马鹿是迄今为止新疆驯养且繁殖规模最大的一种野生动物，也是唯一栖息在荒漠生境中的马鹿亚种［1］，由于长期生活在干旱少雨的塔里木盆地中，促使塔里木马鹿能够采食高纤维和木质化程度较高的植物，形成了耐粗饲等优良特性［2］。研究发现大多数粗饲料因纤维素含量过高使大部分反刍动物无法消化吸收［3］，而卡拉库尔羊和新疆褐牛对粗饲料有较强的消化能力，但由于卡拉库尔羊和新疆褐牛瘤胃内环境和瘤胃菌群结构略有不同，导致对粗饲料的消化能力存在一定的差异［4-5］。也有研究发现塔里木马鹿表现出对粗饲料较强的适应能力［6］，但目前有关塔里木马鹿对粗饲料的消化机理研究较少。因此，本试验通过对塔里木马鹿、卡拉库尔羊及新疆褐牛饲喂同一高纤维日粮并分别测定OM、CP、NDF和ADF的消化率以及瘤胃纤维降解酶的活力、酶浓度，旨在研究塔里木马鹿与其他反刍动物的消化率及消化酶特性的异同，为塔里木马鹿对高纤维粗饲料的高效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物与饲养管理

试验选取体况相近的雌性空怀塔里木马鹿、新疆褐牛各3头和卡拉库尔羊3只，试验前驱虫，饲喂于塔里木大学动物科学学院试验站。试验日粮配方组成一致，精粗比均为3∶7，本次试验中卡拉库尔羊、塔里木马鹿和新疆褐牛均为自由采食。

依据《茸鹿生产学》［7］、《动物营养参数与饲养标准》［8］设计日粮，其组成与营养水平见表1。

表1 日粮组成及营养水平（风干基础）

1.2 试验设计

试验采用单因素试验设计，选择体况良好、雌性、品种内体重差异不显著的塔里木马鹿3头（年龄：5岁，体重：180 kg±3.0 kg）、卡拉库尔羊3只（年龄：3岁，体重：40 kg±1.0 kg）和新疆褐牛3头（年龄：4岁，体重：400 kg±5.0 kg），试验动物均安装有瘤胃瘘管，卡拉库尔羊和新疆褐牛单圈饲养，塔里木马鹿单笼饲养，自由采食、自由饮水，每日8：00和20：00饲喂，预试期14 d，正试期6 d。

1.3 样品采集

正试期开始前5 d采用全收粪法收集粪便，每日饲喂前收集剩料，将试验期收集的剩余饲料混合称重后取部分样品粉碎备用。将每日收集的鲜粪样称重混合后，收集每日混合粪样的10%，每100 g鲜粪中加10%的盐酸10 mL，以避免粪中氮的损失。将5 d收集的混合粪便再次混匀，65℃烘24 h，回潮24 h后粉碎过40目网筛，以备粪样分析。于正试期第6 d试验动物晨饲2 h后，将其保定，用无菌插管在瘤胃上、中、下层采集固形物和液体等量并混合均匀，使用4层纱布过滤后，迅速装入5 mL无菌离心管，低温保存（4℃）进行前处理。

1.4 指标测定

根据《动物营养与饲料学实践教程》［9］测定饲喂日粮和粪便中的OM、CP、NDF和ADF的含量，NDF、ADF、CP和OM的消化率参照张忠远等［10］的方法进行测定，计算公式如下：

瘤胃液置于50 mL离心管中2000～3000 r/min离心20 min，收集上清液，液氮反复冻融3次，以使细胞破碎并放出细胞内成分，继续放置离心机中2000～3000 r/min低温离心20 min，收集上清样，迅速使用GO型酶标仪（美国Thermo Multiskan）在450 nm波长下测定吸光度（OD值），通过标准曲线计算样品酶活性和浓度。

酶的活力是指酶催化一定化学反应的能力，这个能力的高低是用反应速率来测定的，其反应快，活力就高。国际酶学会规定，1个酶活力单位（IU）是指在特定条件（25℃）下，1 min内能转化1 μmol底物的酶量。酶活力和酶浓度含量均采用酶联免疫法进行测定。参照汪水平等［11］的方法分别测定纤维素酶、淀粉酶、羧甲基纤维素酶和纤维二糖酶的酶活性和酶含量，所用酶联免疫分析试剂盒均购自于上海江莱生物科技有限公司。

1.5 数据统计分析

使用Microsoft Office Excel 2016整理数据，SPSS 17.0统计软件进行方差分析和多重比较，试验数据为平均数（x）附均数标准误(SEM)。

2 结果与分析

2.1 饲喂高纤维日粮后塔里木马鹿、卡拉库尔羊、新疆褐牛的ADF、NDF和CP的消化率

如表2所示，塔里木马鹿、卡拉库尔羊及新疆褐牛粪中NDF分别为51.49%、61.12%和54.87%，塔里木马鹿粪中NDF含量分别比卡拉库尔羊和新疆褐牛低9.63%和3.38%，极显著低于卡拉库尔羊（P＜0.01），但和新疆褐牛粪中NDF含量差异不显著（P＞0.05）。塔里木马鹿、卡拉库尔羊及新疆褐牛粪中ADF含量分别为41.07%、46.56%和43.99%，塔里木马鹿粪中ADF含量最低，极显著低于卡拉库尔羊和新疆褐牛（P＜0.01）。塔里木马鹿NDF消化率最高，达到了68.71%，极显著高于卡拉库尔羊（P＜0.01），和新疆褐牛差异不显著（P＞0.05）。塔里木马鹿ADF消化率均极显著高于卡拉库尔羊和新疆褐牛（P＜0.01）。塔里木马鹿CP消化率最高，为72.59%，分别比新疆褐牛和卡拉库尔羊高出2.04%和6.88%，极显著高于卡拉库尔羊（P＜0.01）。塔里木马鹿、卡拉库尔羊及新疆褐牛粪中CP含量分别为10.10%、12.88%和12.11%，塔里木马鹿粪中CP含量比卡拉库尔羊和新疆褐牛分别低2.78%、2.01%，均极显著低于卡拉库尔羊和新疆褐牛（P＜0.01）。塔里木马鹿 CP消化率最高，为72.59%，比新疆褐牛、卡拉库尔羊分别高2.04%和6.88%，极显著高于卡拉库尔羊（P＜0.01）。塔里木马鹿、卡拉库尔羊和新疆褐牛对日粮中OM的消化率分别为64.24%、55.71%和60.48%，塔里木马鹿比卡拉库尔羊高8.53%，极显著高于卡拉库尔羊和新疆褐牛（P＜0.01）。

表2 塔里木马鹿、新疆褐牛和卡拉库尔羊粪中各养分含量与养分消化率

2.2 饲喂高纤维日粮后塔里木马鹿、卡拉库尔羊和新疆褐牛瘤胃液中纤维降解酶活力和酶浓度

如表3所示，除纤维二糖酶外，微晶纤维素酶、羧甲基纤维素酶和木聚糖酶活力均以塔里木马鹿瘤胃液的酶活性最高，并且塔里木马鹿的微晶纤维素酶和木聚糖酶活力显著高于卡拉库尔羊和新疆褐牛（P＜0.05）。微晶纤维素酶、羧甲基纤维素酶、纤维二糖酶和木聚糖酶均以塔里木马鹿瘤胃液的酶浓度最高，塔里木马鹿瘤胃液中羧甲基纤维素酶浓度极显著高于卡拉库尔羊和新疆褐牛（P＜0.01），木聚糖酶浓度显著高于新疆褐牛和卡拉库尔羊（P＜0.05），塔里木马鹿瘤胃液中微晶纤维素酶和纤维二糖酶浓度与卡拉库尔羊和新疆褐牛相比差异不显著（P＞0.05）。α-淀粉酶活力和酶浓度均以新疆褐牛瘤胃液最高，塔里木马鹿瘤胃液中α-淀粉酶酶活力和酶浓度均显著低于新疆褐牛和卡拉库尔羊（P＜0.05），但卡拉库尔羊和新疆褐牛瘤胃液中α-淀粉酶酶活力和酶浓度差异不显著（P＞0.05）。

表3 塔里木马鹿、新疆褐牛和卡拉库尔羊瘤胃纤维降解酶和淀粉酶活力、酶浓度

3 讨论

3.1 塔里木马鹿、卡拉库尔羊、新疆褐牛ADF、NDF和CP消化率比较

塔里木马鹿主要分布于塔里木盆地北部及南部平原的荒漠地带，是新疆特有的亚种，也是马鹿22个亚种中唯一栖息在荒漠生境中的亚种。荒漠生境中的植物粗纤维和盐分含量高、水分含量低，长此以往，使塔里木马鹿逐渐形成了对盐碱性植物的适应，对木质化植物和具有浓烈气味植物的适应，属于高度适应生境的特殊马鹿亚种。塔里木马鹿经过漫长驯化由野生转为了舍饲，虽然生活环境变化很大，但由于长期进化过程中形成了特定的消化特性，对粗纤维含量高的荒漠饲草消化利用率普遍较高［12］。邱美珍等［13］对荷斯坦奶牛的消化特性进行研究，结果表明粪中CP、ADF和NDF含量分别为12.14%、64.18%和43.90%，与本试验中新疆褐牛的测定结果相似。普宣宣等［14］的研究表明饲料中非纤维性碳水化合物/中性洗涤纤维（NFC/NDF）是1.90时，卡拉库尔羊对日粮中的OM、NDF、ADF消化率分别达到52.99%、46.70%和36.74%，与本试验中卡拉库尔羊的测定结果相似。贺明艳［15］认为棉籽壳作为绵羊饲料会降低瘤胃对饲料的利用率。瘤胃是反刍动物消化吸收的主要场所，决定了反刍动物对饲料的利用率。在本试验中发现塔里木马鹿对高纤维日粮中CP、ADF、NDF和OM的消化率，均极显著高于卡拉库尔羊，ADF和OM消化率极显著高于新疆褐牛，而塔里木马鹿粪中CP、ADF和NDF含量均低于卡拉库尔羊和新疆褐牛。这可能与塔里木马鹿长期以来采食低质粗饲料有关，使其瘤胃具有更强的纤维降解能力。塔里木马鹿有可能比卡拉库尔羊和新疆褐牛有更强的消化高纤维饲料的能力。

3.2 塔里木马鹿、卡拉库尔羊和新疆褐牛瘤胃纤维降解酶活力和酶浓度比较

反刍动物能够利用各种粗饲料，主要是依靠其瘤胃或盲肠微生物分泌的纤维降解酶来分解饲料中的纤维性成分。FONDEVILA M 等［16］、黄庆生等［17］认为瘤胃液中酶的活性与瘤胃微生物的数量和代谢密切相关。羧甲基纤维素酶、纤维二糖酶和木聚糖酶的活力能够反映瘤胃纤维分解菌的数量和活力，淀粉酶的活性反映瘤胃中淀粉分解菌的数量和活力。纤维素酶主要由内切β-葡聚糖酶（如羧甲基纤维素酶）、外切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成（如微晶纤维素酶、纤维二糖水解酶），在纤维酶活性一致的情况下，酶浓度越高，催化的底物量就应越多，瘤胃纤维素酶来源于瘤胃微生物。焦平林等［18］用阉牛试验，在日粮中按每头每日添加纤维素酶40 g，饲喂60 d后发现添加纤维素酶组日增重达到892.78 g，对照组日增重 746.8 g。付连胜等［19］的研究表明，在瘤胃功能正常状态下，成年奶牛及育成牛饲喂纤维素酶5 d后，氨含量下降70%左右，粗饲料采食量提高8%～10%，对蛋白粗饲料采食量提高，饲料消化率也有所提高。由本试验可见，α-淀粉酶酶活性和酶浓度均以新疆褐牛瘤胃内最高，但卡拉库尔羊和新疆褐牛α-淀粉酶酶活性和酶浓度差异不显著。塔里木马鹿α-淀粉酶酶活性和酶浓度最低,这可能是由于塔里木马鹿长期采食低质粗饲料对高纤维饲料的适应，因此机体分泌淀粉酶较低。

ÁLVAREZ G等［20］报道在奶山羊日粮中添加纤维素酶，提高了日粮DM和CP的消化率以及ADF和NDF的降解率。姜桂侠等［21］将纤维素酶添加到饲料中，使牦牛的DM、ADF和CP消化率以及表观消化率都有所提高。本试验中，除纤维二糖酶外，微晶纤维素酶、羧甲基纤维素酶和木聚糖酶均以塔里木马鹿瘤胃内活性最高，其中，塔里木马鹿的微晶纤维素酶和木聚糖酶活性显著高于卡拉库尔羊和新疆褐牛，这表明相同的酶量，活性越高，纤维降解能力越强，这和塔里木马鹿对NDF和ADF消化率较高结果一致。塔里木马鹿能降解更多的纤维性底物，进一步证实塔里木马鹿相较于卡拉库尔羊和新疆褐牛有更强的消化高纤维粗饲料的能力。