发酵杂粕型饲粮添加小肽对肉牛生长性能、养分表观消化率及血清生化指标的影响

2022-03-10张康林彭忠利肖伟伟于星宇吴华卓

动物营养学报 2022年2期

曾钰刘垚* 张康林彭忠利** 肖伟伟于星宇吴华卓

(1.西南民族大学畜牧兽医学院，青藏高原动物遗传资源保护与利用重点实验室，成都610041；2.四川省甘孜藏族自治州畜牧科学研究所，康定626000；3.成都美溢德生物技术有限公司，成都610000)

我国肉牛业正逐步从传统的养殖方式向现代化畜牧业转变，成为仅次于美国、巴西的世界第三大牛肉生产国，但头均产肉量远低于美国等发达国家，“小群体、大规模”仍是我国肉牛养殖的主要模式，养殖成本高、产品质量差等生产实际问题较为突出。同时，随着我国饲料工业的迅猛发展，蛋白质饲料资源的匮乏、成本较高已逐渐成为制约我国饲料工业发展的主要因素[1-2]，然而豆粕、鱼粉等优质蛋白质原料主要依赖进口。因此，探寻安全、有效的新型饲料添加剂，提高饲料原料的利用效率，促进饲粮中营养物质的吸收利用就显得尤为重要；不仅有效地缓解蛋白质饲料资源的匮乏，还有利于减少氮的排放和保护生态环境。小肽一般是指含有2～3氨基酸，能以二肽、三肽的形式直接被动物机体吸收的小分子肽[3]。研究表明，饲粮中蛋白质进入瘤胃后，在瘤胃微生物和多种酶的协同作用下，水解为小肽、多肽或游离氨基酸等小分子物质，一部分会被瘤胃微生物摄取用于微生物蛋白的合成，一部分会被瘤胃上皮直接吸收，剩下部分可直接进入后肠道被机体吸收利用[4]。Volden等[5]研究发现，小肽过瘤胃率高于游离氨基酸和长链肽，与游离氨基酸相比，小肽具有转运快、耗能低、不易饱和等特点[6]。张智安等[7]在育肥湖羊饲粮中添加蜜蜂肽可增加瘤胃微生物菌群丰富度和多样性，增加降解纤维菌属(瘤胃球菌属、琥珀酸菌属)的丰度。研究表明，饲粮中添加小肽能促进瘤胃微生物的生长，改善瘤胃发酵环境，提高饲粮的消化率，增强机体免疫力，更好地发挥动物的生产潜力[8-12]。目前，小肽在改善动物生产性能中的应用已经趋于成熟，主要集中在玉米-豆粕型饲粮中，在发酵型饲粮中添加小肽的研究还未见报道。鉴于此，本试验在发酵杂粕型饲粮中添加不同水平的小肽，对肉牛生长性能、养分表观消化率及血清生化指标进行研究，以期为小肽在发酵杂粕型肉牛饲粮中的合理利用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

本试验于2018年12月至2019年3月在四川省宜宾市长宁县九牛肉牛养殖有限责任公司进行。试验期牛舍温度为7～20 ℃。

1.2 试验材料

小肽以棉籽蛋白质为原料经液态酶解制得，主要成分及含量如下：酸溶蛋白(<3 000 ku)≥28.0%，水分≤8.0%，粗蛋白质(CP)≥45.0%，粗灰分(Ash)≤15.0%，粗纤维(CF)≥7.0%，粗脂肪(EE)2.5%，游离棉酚≤400 mg/kg，黄曲霉毒素B1≤15 μg/kg。

发酵杂粕是以菜籽粕和棉籽粕按1∶1混合作为固态发酵基质，在温度为(35±2) ℃，料水比1∶1的条件下，接种黑曲霉、米曲霉和枯草芽孢杆菌经过4 d发酵制得。其主要成分及含量[实测值，干物质(DM)基础]如下：DM 94.53%、CP 49.60%、中性洗涤纤维(NDF)38.86%、酸性洗涤纤维(ADF)22.61%、Ash 8.42%、钙(Ca)0.39%、总磷(TP)1.31%、黄曲霉毒素B13.15 μg/kg、玉米赤霉烯酮40.65 μg/kg、游离棉酚255.17 mg/kg，脱氧雪腐镰刀菌烯醇未检出。

1.3 试验设计

试验选取28头体重[(481.43±36.36) kg]相近、健康状况良好的西门塔尔杂交肉牛(西门塔尔牛×本地黄牛)，采用单因素随机试验设计，将试验牛分为4组，每组7个重复，每个重复1头牛，对照组(Ⅰ组)饲喂发酵杂粕型饲粮，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组饲喂在发酵杂粕型饲粮中分别添加0.5%、1.0%、1.5%小肽的全混合日粮(TMR)。试验共85 d，其中预试期25 d，正试期60 d。

1.4 试验饲粮

试验饲粮参考中国《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)[13]，体重500 kg，平均日增重(ADG)为1 000 g/d的营养需要量设计，由精料和粗料按50∶50混合配制成TMR，其组成及营养水平见表1。发酵酒糟购至四川新通达生物饲料科技有限公司，一次性备齐试验所需量，统一存放备用。粗料为发酵酒糟和皇竹草。皇竹草现割现用，饲喂前切断为1～3 cm的长度。

表1 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础)

续表1项目 Items组别 GroupsⅠⅡⅢⅣ营养水平 Nutrient levels2)干物质 DM62.4663.0763.2463.19总能 GE/(MJ/kg)17.1317.1717.2017.14粗蛋白质 CP13.9313.8413.8913.91中性洗涤纤维 NDF45.9546.9145.3947.43酸性洗涤纤维 ADF27.2025.6128.0825.54粗灰分 Ash8.438.698.388.43钙 Ca0.950.940.940.97总磷 TP0.510.500.520.51

1.5 饲养管理

试验牛进场前，做好圈舍清洁和消毒等准备工作，进场后每头牛采用分栏栓系饲养，统一驱虫，每7 d消毒1次，由专人管理，保证牛舍清洁卫生。每天按预估采食量提供TMR，分2次饲喂(08:30和15:30)，自由采食，自由饮水。

1.6 样品采集及测定

1.6.1 生长性能

正式试验前后对每头牛进行空腹称重，记录初重和末重，用于计算ADG。试验期间每2 d记录1次采食量，根据饲粮投喂量和剩余量计算平均日采食量(ADFI)。然后根据ADG和ADFI计算料重比(F/G)。计算公式如下：

ADG=(末重-初重)/饲喂天数；
ADFI=每日投料量-每日剩料量；
F/G=ADFI/ADG。

1.6.2 养分表观消化率

试验结束前3天，每天采集粪便100 g，加20 mL 10%的硫酸固氮，3 d收粪结束后，将同一头牛的粪便混合，随机取150 g于-20 ℃保存待测。同时，每天采用四分法收集饲粮1 kg，将同一组3 d采集的饲粮混合均匀用于养分分析。采用盐酸不溶灰分(AIA)作指示剂，测定饲粮养分表观消化率。样品中DM、CP、Ash、Ca和P含量的测定参照张丽英[14]的方法，NDF、ADF含量的测定参照Van Soest等[15]方法，有机物(OM)含量通过计算得出。AIA含量的测定参照GB/T 23742—2009[16]中灼烧和酸处理法，某养分表观消化率的计算公式如下：

某养分表观消化率(%)=100×
[1-(RAIA/MAIA)×(Mn/Rn)]。

式中：RAIA和MAIA分别表示饲粮和粪中AIA含量；Rn和Mn分别表示饲粮和粪中某养分含量。

1.6.3 血清生化指标

试验第60天，每组选取5头体重接近平均体重的试验牛进行静脉采血20 mL，置于采血管中，采血完成后立即进行离心(GENIUS 6K-C, 4 ℃, 2 245×g, 5 min)，取上清液分装于2 mL小管中，-80 ℃保存待测。采用兽用全自动生化分析仪(BC-240VET)测定血清中的总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素氮(UN)、总胆固醇(TC)、葡萄糖(GLU)、甘油三酯(TG)含量及碱性磷酸酶(ALP)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)活性。球蛋白(GLB)含量根据TP和ALB含量计算得出。

1.7 数据分析

数据通过Excel 2016整理后，使用SPSS 24.0进行单因素方差分析，采用Duncan氏法进行多重比较，随后对小肽添加水平进行线性(linear)和二次函数(quadratic)的回归分析。结果用平均值表示，各组的变异程度用平均值的标准误(SEM)表示。P<0.05表示差异显著，0.05

2 结果与分析

2.1 发酵杂粕型饲粮添加小肽对肉牛生长性能的影响

由表2可知，随着小肽添加水平的增加，ADG先升高后降低，有二次曲线变化的趋势(P=0.062)，Ⅲ组ADG有显著高于Ⅳ组的趋势(P=0.059)；F/G先降低后升高，呈二次曲线变化(P<0.05)，Ⅳ组的F/G显著高于其余组(P<0.05)；以Ⅲ组的生长性能最优。

表2 发酵杂粕型饲粮添加小肽对肉牛生长性能的影响

2.2 发酵杂粕型饲粮添加小肽对肉牛养分表观消化率的影响

由表3可知，随着小肽添加水平的增加，OM表观消化率先升高后降低，呈二次曲线变化(P<0.05)，其中Ⅲ组显著高于对照组和Ⅳ组(P<0.05)；Ⅲ组CP表观消化率显著高于Ⅳ组(P<0.05)，与对照组和Ⅱ组间显著差异(P>0.05)；NDF表观消化率有二次曲线变化的趋势(P=0.087)。

表3 发酵杂粕型饲粮添加小肽对肉牛养分表观消化率的影响

2.3 发酵杂粕型饲粮添加小肽对肉牛血清生化指标的影响

由表4可知，随着小肽添加水平的增加，血清ALT、AST活性和UN含量呈二次曲线变化(P<0.05)，血清T-CHO和GLU含量有差异显著的趋势(P=0.096，P=0.055)。Ⅲ组血清ALT活性显著低于其余组(P<0.05)，Ⅳ组血清AST活性显著高于对照组、Ⅱ组和Ⅲ组(P<0.05)，且对照组和Ⅱ组显著高于Ⅲ组(P<0.05)。

表4 发酵杂粕型饲粮添加小肽对肉牛血清生化指标的影响

3 讨论

3.1 发酵杂粕型饲粮添加小肽对肉牛生长性能的影响

目前，小肽不仅广泛应用于单胃动物中，在反刍动物中的应用也取得了较为理想的效果，反刍动物饲粮中添加小肽对其生长性能和产奶量、乳成分均有一定的改善作用[9]。司燕玲等[17]研究发现，在舍饲牦牛饲粮中添加0.75%小肽后较对照组可显著增加干物质采食量(6.51%)及ADG(10.74%)，降低F/G(5.39%)。宋增廷[18]研究发现，在肉羊饲粮中添加500和800 mg/kg的谷胱甘肽，ADG分别较对照组提高了14.6%和11.4%，F/G分别降低了11.0%和8.1%，还能改善羊肉的嫩度和系水力。刘麟等[19]发现，在生长猪饲粮中添加0.2%的小肽复合剂，可增加猪的采食量，提高ADG和饲料转化效率，降低腹泻率和F/G。本试验中，在发酵杂粕型饲粮中添加小肽，肉牛的ADG先升高后降低，有差异显著的趋势，F/G显著降低呈二次曲线变化，与上述研究结果相似。课题组前期研究表明，在牦牛饲粮中添加0.75%、1.50%、2.25%的小肽，能显著提高牦牛的ADG，降低F/G，以2.25%的添加水平生长性能最优[12]，与本试验结果相似；本研究还发现在发酵杂粕型饲粮中添加1.5%的小肽，肉牛的ADG降低，F/G升高。涂瑞等[20]在体外研究中也得到相似的结论，既小肽添加水平超过2.25%时会出现负面效应。推测可能是杂粕经微生物发酵后产生一定量的小肽，在此基础上添加1.5%的小肽会降低瘤胃微生物的生长速度，限制瘤胃微生物蛋白的合成，导致肉牛的生长性能降低。本课题组在瘤胃微生物区系研究分析中发现，拟杆菌门的丰度随小肽添加水平的升高先降低后升高，厚壁菌门的丰度先升高后降低，拟杆菌门主要降解非纤维物质的蛋白质产生丙酸，厚壁菌门主要降解纤维物质产生乙酸，而乙酸与丙酸的产量和反刍动物的生长性能密切相关[21-22]，推测添加1.5%的小肽生长性能降低可能与此有关。

3.2 发酵杂粕型饲粮添加小肽对肉牛养分表观消化率的影响

肽作为影响瘤胃微生物生长达到最大效率的关键因子，与微生物蛋白的合成、小肠内氨基酸组成、微生物对粗饲料的降解及饲粮的消化率等密切相关[23]。小肽通过刺激瘤胃微生物的生长，加速对CP、淀粉、纤维物质的降解，提高养分的消化率[12]。王文娟[4]研究黄牛瘤胃灌注大豆小肽的结果表明，大豆小肽能显著提高DM、OM、NDF和氮的消化率，增加氮的沉积。本试验中，随着小肽添加水平的增加，OM和NDF的表观消化率先升高后降低，与前人报道结果全一致。而本课题组前期通过瘤胃体外发酵研究发现，在不同精粗比饲粮中添加小肽各养分降解率先升高后降低，瘤胃中肽含量存在适度范围，过高会产生负面影响[22]，与本试验结果相呼应。有研究指出，高含量的肽会降低部分蛋白分解菌的数量，抑制蛋白质的消化和氨的产生[24-25]，从而降低CP的消化率，DM和粗纤维的消化也会受到影响。本试验中，添加1.0%小肽CP表观消化率显著提高，而添加水平为1.5%时出现显著下降。推测可能与发酵杂粕中含有一定量的小肽有关，发酵杂粕型饲粮中添加1.5%的小肽导致瘤胃中肽含量过高，降低瘤胃微生物的生长速度，大量可溶性氮不能及时被微生物摄取从瘤胃逸出进入血液中[26]，降低氮的利用率，从而使得CP的消化率降低。

3.3 发酵杂粕型饲粮添加小肽对肉牛血清生化指标的影响

血清生化指标能反映机体组织器官的功能和生理状态、营养物质的代谢及免疫水平等。AST和ALT在机体蛋白质合成和代谢中发挥转氨基的作用，其活性是准确反映心肌细胞和肝脏功能的重要指标。ALP与骨骼的生长密切相关，也可以反映机体蛋白质和脂肪代谢的效率[27]。孙海元[28]研究表明，在生长猪饲粮中添加小肽能降低血清AST和ALT活性，改善肝脏功能，降低肝脏损伤。本试验发现，随着小肽添加水平的增加，血清AST和ALT活性先降低后升高，血清ALP活性无显著变化。与苗建军等[12]在牦牛饲粮中添加小肽，血清AST和ALT活性线性降低，ALP活性无显著变化的结果不完全一致。这表明发酵杂粕型饲粮中添加适宜水平的小肽有利于改善肝脏的功能，饲粮中高水平的肽会造成氮代谢的负担，进而损伤肝脏。

GLU是机体代谢直接的能量来源，能反映机体能量水平的高低、糖生成与消耗的动态平衡[29]。TG是机体体脂的重要组成部分，其含量可作为脂肪肝诊断的依据[30]。T-CHO能反映机体脂肪代谢的情况，也是临床上诊断和预防疾病的重要指标。本试验中，Ⅳ组血清GLU含量有高于其余组的趋势，而血清TG和T-CHO含量无显著变化，刘双[9]在奶牛饲粮中添加“富力肽”也得到类似的结果。这表明发酵杂粕型饲粮添加小肽能在一定范围内增强机体代谢能力。

TP包括ALB和GLB，是反映机体蛋白质合成代谢的重要指标，TP含量的提高可促进机体蛋白质的沉积和免疫力的加强等，ALB用于修补组织和提高能量，还可以维持血液渗透压[31]，而GLB与机体的抗体水平密切相关。本试验中，在发酵杂粕型饲粮中添加小肽对血清TP、ALB和GLB含量均无显著影响。UN含量准确反映机体蛋白质代谢和饲粮氨基酸平衡状况，UN含量越低氨基酸平衡性越好，蛋白质的合成效率也越高[32]，本试验中，随着小肽添加水平的增加,血清UN含量呈先降低后升高的二次曲线变化，且Ⅳ组血清UN含量有显著高于对照组、Ⅱ组、Ⅲ组的趋势，与王文娟[4]瘤胃灌注小肽肉牛血浆UN含量随小肽添加的增加而升高的结果相似。此外，瘤胃内氨态氮的含量过高会降低微生物生长的速度，抑制微生物合成微生物蛋白，导致血液中UN含量升高，加重机体氮代谢的负担[33-34]。这表明在发酵杂粕型饲粮添加1.5%的小肽会加重动物机体氮代谢的负担，降低蛋白质的利用效率。