高精料饲粮中添加5,6-二甲基苯并咪唑和钴对绵羊生长性能及消化代谢的影响

2022-11-15熊素玉臧长江成志强焦毅灵余英英李晓斌李凤鸣雒秋江

动物营养学报 2022年10期

张瑞阮超熊素玉臧长江* 成志强焦毅灵余英英李晓斌李凤鸣雒秋江

(1.新疆农业大学动物科学学院，新疆肉乳用草食动物营养实验室，乌鲁木齐 830052；2.新疆昌吉回族自治州药品检验所，昌吉 831100)

维生素B12作为辅酶参与机体碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢，在反刍动物生长发育和能量代谢过程中发挥着重要作用[1-2]。正常情况下，瘤胃微生物合成维生素B12的含量能够满足反刍动物自身营养需要，但在高产奶牛、育肥羊饲粮中，随着非结构性碳水化合物比例升高，反刍动物对维生素B12的需求也逐渐增加，微生物合成的维生素B12含量不能满足机体的需要，导致机体丙酸代谢发生障碍[3]。维生素B12是动物体内重要的水溶性维生素，其结构中咕啉核通过2个位置与其附属结构结合，其中之一就是钴原子与5,6-二甲基苯并咪唑(5,6-DMB)的1个氮以配位键的方式结合[4]。钴是反刍动物所必需的微量元素，是维生素B12结构中的必要活性成分，主要通过维生素B12参与机体的造血和营养物质的消化、代谢等过程，能够促进动物生长，提高生长性能[5]。Keady等[6]研究表明，饲粮中添加钴和维生素B12有利于羔羊的生长发育，提高了羔羊的平均日增重。Scholljegerdes等[7]研究发现，在生长育肥阶段的饲粮中添加钴可以提高动物的平均日采食量、平均日增重和营养物质消化率。此外，5,6-DMB是合成维生素B12的重要前体物质，同样对合成维生素B12以满足机体需要有着重要的作用。5,6-DMB缺乏会导致维生素B12合成受阻[8]。Wang等[9]研究表明，饲粮中添加1.5 g/d 5,6-DMB奶牛的干物质采食量比对照组提高了8.4%。近年来关于单独添加5,6-DMB或钴来提高反刍动物生长性能的报道已屡见不鲜，但同时添加5,6-DMB和钴的研究甚少。本研究拟从合成维生素B12前体物质的角度出发，调控瘤胃微生物合成维生素B12，探讨其对反刍动物碳水化合物的代谢效率。因此，本试验旨在研究在精粗比为7∶3的基础饲粮中同时添加不同水平的5,6-DMB和钴对绵羊生长性能及消化代谢的影响，为5,6-DMB和钴在反刍动物实际生产应用中提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

本试验于2021年7月至2021年8月在新疆昌吉市惠康畜牧种羊场进行。

1.2 试验设计及饲粮组成

本试验选用24只8月龄左右、体重(39.23±2.61) kg、体况相近、健康的哈萨克羊公羊，随机分为4组，每组6只。对照组饲喂精粗比为7∶3的基础饲粮，试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组在基础饲粮中分别添加80 mg/d 5,6-DMB+0.25 mg/kg钴、100 mg/d 5,6-DMB+0.50 mg/kg钴和120 mg/d 5,6-DMB+0.75 mg/kg钴(钴以氯化钴的形式添加，沸石粉作为载体)。5,6-DMB为分析纯，纯度≥99%。氯化钴中钴含量≥1%。试验期共22 d，其中预试期14 d，正试期8 d。

基础饲粮参照《肉羊饲养标准》(NY/T 816—2004)的1.2倍水平进行配制，其组成及营养水平见表1。

表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) %

1.3 饲养管理

试验动物均单圈饲养，安装固定采食槽，自由采食，自由饮水。以试验开始当天晨饲前体重作为初始体重，试验结束当天晨饲前体重作为终末体重。每天分别于07:30、19:30各饲喂1次，每次饲喂量为当日总量的1/2。5,6-DMB和钴提前称好混于25 g精料中，确认试验羊全部采食后，再饲喂其他饲粮，饲喂时先精后粗，少喂多添，以保证饲粮精粗比不变。每日饲喂量根据前1天的采食量进行增减，以使每日的剩料量为饲喂量的2%～4%。

1.4 样品的采集与保存

1.4.1 饲料原料和剩料的采集

试验正试期内每天采集饲料原料及剩料样品，称重后放入已编号的样品袋中，常温保存。

1.4.2 粪和尿的收集

消化代谢试验正试期采用全收粪尿法，使用粪袋、尿袋对所有试验羊的粪便和尿液进行收集。于每天07:00分别收集所有试验羊的全部鲜粪并称重，取10%粪样，用10%稀硫酸进行喷洒固氮，标号后放置干燥阴暗处，进行自然阴干，再次称重后放入已编号的样品袋中，常温下保存。动物试验结束后在实验室将样品过40目筛粉碎，备测。

在收粪的同时收集全部尿液，样品瓶上下摇晃混匀后称重，取5%尿样，倒入已编号的加有2 mL 10%稀盐酸的样品瓶中，于-20 ℃保存。

1.5 指标测定

1.5.1 样品的测定与分析

粪样、饲料样品以及剩料中的干物质、有机物、粗蛋白质、粗脂肪、磷含量和能量参考《饲料分析及饲料质量检测技术》[10]中的方法测定，钙含量采用邻甲酚酞比色法[11]测定，纤维素、半纤维素、木质素含量采用Van Soest等[12]的方法测定。

1.5.2 计算公式

1.6 统计分析

试验数据采用Excel 2021进行初步整理，统计分析采用SPSS 26.0软件中的ANOVA程序进行单因素方差分析，多重比较采用Duncan氏法进行，同时对5,6-DMB和钴添加水平的线性和二次效应进行分析。结果用平均值表示，各组的变异程度用均值标准误(SEM)表示。P<0.01表示差异极显著，P<0.05表示差异显著，P>0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 不同添加水平5,6-DMB和钴对绵羊生长性能的影响

由表2所示，与对照组相比，试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组的干物质采食量和平均日增重均极显著提高(P<0.01)；试验Ⅱ组的干物质采食量极显著高于试验Ⅰ、Ⅲ组(P<0.01)，试验Ⅱ组的平均日增重显著高于试验Ⅰ、Ⅲ组(P<0.05)；试验Ⅰ、Ⅲ组之间干物质采食量和平均日增重均无显著差异(P>0.05)。各组之间末重无显著差异(P>0.05)，但呈线性变化(P<0.05)。

表2 不同添加水平5,6-DMB和钴对绵羊生长性能的影响Table 2 Effects of different supplemental levels of 5,6-DMB and cobalt on growth performance of sheep (n=6)

2.2 不同添加水平5,6-DMB和钴对绵羊消化代谢的影响

2.2.1 不同添加水平5,6-DMB和钴对绵羊营养物质消化的影响

由表3可知，与对照组相比，试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组干物质、有机物、粗蛋白质、粗脂肪、纤维素、半纤维素、木质素、钙、磷和总能的摄入量均极显著提高(P<0.01)，且试验Ⅱ组极显著高于试验Ⅰ、Ⅲ组(P<0.01)，试验Ⅰ、Ⅲ组之间差异不显著(P>0.05)。与对照组相比，试验Ⅱ组半纤维素的粪排出量显著降低(P<0.05)，试验Ⅱ、Ⅲ组木质素的粪排出量极显著提高(P<0.01)，试验Ⅰ、Ⅱ组磷的粪排出量显著降低(P<0.05)。各组之间有机物、纤维素的粪排出量无显著差异(P>0.05)，但呈二次曲线变化(P<0.05)。各组之间干物质、粗蛋白质、粗脂肪、钙、总能的粪排出量均无显著差异(P>0.05)。

与对照组相比，试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组干物质、有机物、粗蛋白质、粗脂肪、纤维素、半纤维素、钙、磷、总能的表观消化量和表观消化率均极显著升高(P<0.01)。试验Ⅱ组干物质、有机物、纤维素、半纤维素、钙、磷、总能的表观消化量和表观消化率极显著高于试验Ⅰ、Ⅲ组(P<0.01)；试验Ⅰ、Ⅲ组之间差异不显著(P>0.05)。试验Ⅱ组粗蛋白质、粗脂肪的表观消化量极显著高于试验Ⅰ、Ⅲ组(P<0.01)，试验Ⅰ、Ⅲ组之间无显著差异(P>0.05)；试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组之间粗蛋白质、粗脂肪的表观消化率无显著差异(P>0.05)。各组之间木质素的表观消化量和表观消化率无显著差异(P>0.05)。

表3 不同添加水平5,6-DMB和钴对绵羊营养物质消化的影响Table 3 Effects of different supplemental levels of 5,6-DMB and cobalt on nutrient digestion of sheep (n=6)

续表3项目Items对照组Controlgroup试验Ⅰ组TrialgroupⅠ试验Ⅱ组TrialgroupⅡ试验Ⅲ组TrialgroupⅢSEMP值P-value总体Total线性Linear二次Quadratic粗蛋白质CP摄入量Intake/(g/d)226.69Cc245.42Bb260.85Aa246.03Bb2.69<0.001<0.001<0.001粪排出量Fecaloutput/(g/d)94.5689.4389.1088.691.100.1980.0720.483表观消化量Apparentdigestionamount/(g/d)132.13Cc155.99Bb171.75Aa157.34Bb3.14<0.001<0.001<0.001表观消化率Apparentdigestibility/%58.29Bb63.56Aa65.84Aa63.95Aa0.69<0.001<0.001<0.001粗脂肪EE摄入量Intake/(g/d)25.43Cc27.47Bb29.15Aa27.53Bb0.29<0.001<0.001<0.001粪排出量Fecaloutput/(g/d)10.8110.2910.0110.320.140.2450.1680.139表观消化量Apparentdigestionamount/(g/d)14.62Cc17.18Bb19.14Aa17.21Bb0.36<0.001<0.001<0.001表观消化率Apparentdigestibility/%57.49Bb62.54Aa65.66Aa62.51Aa0.76<0.0010.001<0.001纤维素CEL摄入量Intake/(g/d)183.52Cc195.09Bb206.17Aa195.12Bb1.94<0.001<0.001<0.001粪排出量Fecaloutput/(g/d)72.4668.6865.0769.680.990.0560.1470.028表观消化量Apparentdigestionamount/(g/d)111.06Cc126.41Bb141.10Aa125.44Bb2.53<0.001<0.001<0.001表观消化率Apparentdigestibility/%60.52Cc64.80Bb68.44Aa64.29Bb0.73<0.0010.002<0.001半纤维素HC摄入量Intake/(g/d)130.26Cc139.20Bb147.56Aa139.34Bb1.41<0.001<0.001<0.001粪排出量Fecaloutput/(g/d)52.52a48.62ab47.27b49.89ab0.630.0130.0600.005表观消化量Apparentdigestionamount/(g/d)77.74Cc90.58Bb100.29Aa89.45Bb1.82<0.001<0.001<0.001表观消化率Apparentdigestibility/%59.68Cc65.07Bb67.97Aa64.20Bb0.71<0.001<0.001<0.001

续表3项目Items对照组Controlgroup试验Ⅰ组TrialgroupⅠ试验Ⅱ组TrialgroupⅡ试验Ⅲ组TrialgroupⅢSEMP值P-value总体Total线性Linear二次Quadratic木质素Lignin摄入量Intake/(g/d)44.65Cc47.58Bb50.26Aa47.59Bb0.46<0.001<0.001<0.001粪排出量Fecaloutput/(g/d)42.08Cc43.95BCbc46.93Aa45.05ABab0.480.0010.0010.011表观消化量Apparentdigestionamount/(g/d)2.573.633.332.540.530.1930.8420.158表观消化率Apparentdigestibility/%5.767.636.635.340.460.3120.5760.197钙Ca摄入量Intake/(g/d)13.83Cc14.94Bb15.86Aa14.97Bb0.16<0.001<0.001<0.001粪排出量Fecaloutput/(g/d)10.269.909.8010.170.100.2890.6770.066表观消化量Apparentdigestionamount/(g/d)3.57Cc5.04Bb6.06Aa4.80Bb0.21<0.001<0.001<0.001表观消化率Apparentdigestibility/%25.81Cc33.73Bb38.21Aa32.06Bb1.13<0.0010.001<0.001磷P摄入量Intake/(g/d)7.26Cc7.86Bb8.35Aa7.88Bb0.09<0.001<0.001<0.001粪排出量Fecaloutput/(g/d)4.79a4.53b4.49b4.65ab0.040.0120.1110.003表观消化量Apparentdigestionamount/(g/d)2.47Cc3.33Bb3.86Aa3.23Bb0.11<0.001<0.001<0.001表观消化率Apparentdigestibility/%34.02Cc42.37Bb46.23Aa40.99Bb0.99<0.001<0.001<0.001总能GE摄入量Intake/(MJ/d)25.41Cc27.40Bb29.10Aa27.46Bb0.29<0.001<0.001<0.001粪排出量Fecaloutput/(MJ/d)7.917.657.537.640.070.2740.1400.194表观消化量Apparentdigestionamount/(MJ/d)17.50Cc19.75Bb21.57Aa19.82Bb0.31<0.001<0.001<0.001表观消化率Apparentdigestibility/%68.87Cc72.08Bb74.12Aa72.18Bb0.25<0.001<0.001<0.001

2.2.2 不同添加水平5,6-DMB和钴对绵羊氮、钙、磷、能量代谢的影响

由表4可知，与对照组相比，试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组氮、钙、磷、能量的摄入量均极显著提高(P<0.01)，且试验Ⅱ组极显著高于试验Ⅰ、Ⅲ组(P<0.01)，试验Ⅰ、Ⅲ组之间无显著差异(P>0.05)。试验Ⅰ、Ⅱ组磷的粪排出量显著低于对照组(P<0.05)；试验Ⅰ组磷的尿排出量极显著低于对照组(P<0.01)；试验Ⅱ、Ⅲ组显著低于对照组(P<0.05)；试验Ⅱ、Ⅲ组之间磷的粪、尿排出量无显著差异(P>0.05)。各组之间能量、氮、钙的粪、尿排出量均无显著差异(P>0.05)。

与对照组相比，试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组氮、钙、磷、能量的保留量和保留率极显著提高(P<0.01)。试验Ⅱ组钙、磷的保留率极显著高于试验Ⅲ组(P<0.01)，显著高于试验Ⅰ组(P<0.05)，试验Ⅰ、Ⅲ组之间差异不显著(P>0.05)。试验Ⅱ组氮、能量的保留率和氮、钙、磷、能量的保留量均极显著高于试验Ⅰ、Ⅲ组(P<0.01)，试验Ⅰ、Ⅲ组之间差异不显著(P>0.05)。

表4 不同添加水平5,6-DMB和钴对绵羊氮、钙、磷、能量代谢的影响Table 4 Effects of different supplemental levels of 5,6-DMB and cobalt on metabolism of nitrogen, calcium, phosphorus and energy of sheep (n=6)

续表4项目Items对照组Controlgroup试验Ⅰ组TrialgroupⅠ试验Ⅱ组TrialgroupⅡ试验Ⅲ组TrialgroupⅢSEMP值P-value总体Total线性Linear二次Quadratic能量Energy摄入量Intake/(MJ/d)25.41Cc27.40Bb29.10Aa27.46Bb0.29<0.001<0.001<0.001粪排出量Fecaloutput/(MJ/d)7.917.657.537.640.070.2740.1400.194尿排出量Urinaryoutput/(MJ/d)0.720.600.560.720.040.2240.8970.044保留量Retention/(MJ/d)16.78Cc19.15Bb21.01Aa19.10Bb0.33<0.001<0.001<0.001保留率Retentionrate/%66.04Cc69.89Bb72.20Aa69.56Bb0.31<0.001<0.001<0.001

3 讨论

3.1 不同添加水平5,6-DMB和钴对绵羊生长性能的影响

动物通过采食饲粮来摄入营养物质，采食量是衡量动物营养物质摄入量的尺度。消化道、肝脏及神经系统是调节采食量的主要内源调控系统。环境因素(温湿度、有害气体、光照、声音等)、饲料类型(精粗比、颗粒大小等)、饲粮营养水平(碳水化合物、蛋白质、功能氨基酸、脂肪等含量)、微量元素及维生素含量等因素均对采食量产生影响。反刍动物在饲喂高精料饲粮时，经瘤胃微生物发酵产生大量的VFA，其中丙酸含量也相应增加；丙酸除通过三羧酸循环氧化为机体提供能量外，也是糖异生重要的前体物质，因此丙酸是反刍动物采食量调控的重要因素。研究发现，饲粮中添加B族维生素对反刍动物的瘤胃发酵参数、采食量和生长性能均具有重要的调控作用[13]。5,6-DMB和钴是生物合成维生素B12的前体物质，维生素B12作为动物体内丙酸代谢途径中的重要辅酶，能有效促进反刍动物生长发育，提高动物生长性能。饲粮中添加5,6-DMB和钴均可提高维生素B12合成量，进而对机体消化代谢产生促进作用[14]。

本试验中，绵羊干物质采食量随着5,6-DMB和钴添加水平的增加呈先上升而后下降趋势，其中试验Ⅱ组干物质采食量最高，并与对照组有极显著差异。这可能与基础饲粮中合成维生素B12的前体物质5,6-DMB和钴含量偏低，不能满足瘤胃微生物合成维生素B12的需要，进而影响机体丙酸的代谢有关；而试验Ⅰ组干物质采食量与对照组相比有显著差异的原因，主要是5,6-DMB和钴协同因素造成的，因为相关报道证实了在饲粮中钴含量达0.30 mg/kg以上时，能够提高微生物合成维生素B12的含量[15]。试验Ⅰ组钴添加水平为0.25 mg/kg，因此同时添加5,6-DMB可能提升了维生素B12的合成量进而提升了绵羊采食量。Singh等[16]在绵羊的研究中发现，在一定范围内，绵羊维生素B12合成量随着饲粮中钴含量的增加而增加，然而高添加水平的钴会阻碍绵羊瘤胃细菌和原虫的生长，这可能是试验Ⅲ组绵羊干物质采食量显著低于试验Ⅱ组的原因。研究表明，在饲粮中添加100 mg/d 5,6-DMB可使绵羊瘤胃中维生素B12合成量增加1 817 μg/d[17]。王宇[18]研究认为钴的适宜添加水平为0.50 mg/kg，本试验结果证实了这一观点，在添加100 mg/d 5,6-DMB和0.50 mg/kg钴时干物质采食量和平均日增重最高。

3.2 不同添加水平5,6-DMB和钴对绵羊消化代谢的影响

表观消化量和表观消化率可反映营养物质在动物机体内消化利用的状态。Haddad[19]研究发现，在精粗比为7∶3时绵羊干物质采食量达到最大，随后呈下降趋势；有机物的表观消化率随着精粗比的增加而增加[20]。维生素B12作为甲基丙二酰辅酶A变位酶和蛋氨酸合成酶的辅助因子，在碳水化合物、蛋白质和能量代谢中发挥重要的作用[21]。在基础饲粮中添加合成维生素B12的前体物质5,6-DMB和钴可在微生物的作用下提高维生素B12的合成量，进而提高能量的利用率。钴作为维生素B12的重要组成成分，参与其代谢反应；研究表明，在动物饲粮中添加钴能够提高氮代谢程度，促进蛋白质的合成[22]。钴对动物干物质、有机物、粗蛋白质等营养物质表观消化率影响的研究结果不尽一致。林淼等[23]研究了不同添加水平碳酸钴对泌乳奶牛生长性能的影响，结果表明，添加0.75 mg/kg钴可显著提高粗蛋白质和酸性洗涤纤维的表观消化率，但对粗脂肪和中性洗涤纤维的表观消化率无显著影响。而本试验研究发现，绵羊各营养物质表观消化率随钴添加水平升高呈上升趋势，在添加水平为0.50 mg/kg时最高，后逐步下降。这与Bishehsari等[24]研究结果一致，即在饲粮中添加0.50 mg/kg钴显著提高了绵羊粗蛋白质、有机物的表观消化率。也有体外试验研究表明，钴和维生素B12有利于瘤胃微生物生长并在一定程度上提高了微生物对纤维的降解，进而提高了有机物的表观消化率，有利于营养物质的消化代谢[25]。瘤胃微生物合成的维生素B12与胃壁细胞分泌的糖蛋白结合，随食糜沿消化道进入回肠，与钙离子结合，进入回肠黏膜的刷状缘，在回肠黏膜中所含的一种特殊释放酶的作用下，维生素B12与钙离子分离，被回肠黏膜吸收进入血液转运至各个组织器官发挥生理功能[26]。在维生素B12吸收转运过程中，需要机体钙离子的参与，因此维生素B12对钙的吸收具有一定的促进作用。微量元素钴和磷具有协同作用，饲粮中钴的含量会影响磷的吸收，同时钙、磷含量及比例也是影响机体钙、磷代谢的重要因素。在本研究中，饲粮中添加5,6-DMB和钴增强了机体钙、磷的代谢。

4 结论

在高精料饲粮中添加不同水平的5,6-DMB和钴增加了绵羊干物质采食量和平均日增重，提高了干物质、有机物、粗蛋白质等营养物质的表观消化率，增强了氮、钙、磷和能量的代谢；且在添加100 mg/d 5,6-DMB和0.50 mg/kg钴时效果最好。因此，在实际生产中建议5,6-DMB的添加水平为100 mg/d、钴的添加水平为0.50 mg/kg。