利用体外三步法研究绒山羊常用粗饲料原料的营养物质降解率

赵浩翔 杜 霞 闫素梅 赵艳丽 郭晓宇 郭咏梅

（内蒙古农业大学动物科学学院 动物营养与饲料科学自治区高等学校重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010018）

阿尔巴斯白绒山羊是基于内蒙古的自然环境和地理位置，在长期的自然选择下培育出的绒肉兼用型山羊品种[1]。由于我国“退牧还草”等政策的出台，绒山羊的养殖逐渐向集约化方向发展，对于饲料资源的供给提出了更高的要求。同时，我国绒山羊饲养管理中配套的饲养标准和饲料营养价值数据库也有待进一步完善。

王立明等[2]研究表明，奶牛粗饲料苜蓿的DM、CP的瘤胃有效降解率最高，玉米青贮、羊草和全株玉米青贮的ADF 有效降解率较高。张颖等[3]比较了科尔沁肉牛对苜蓿草块、苜蓿干草、稻草、羊草、玉米青贮和玉米秸秆5 种常用粗饲料的瘤胃降解率，表明苜蓿干草的营养价值最高，稻草的营养价值最低。但目前尚未系统地对绒山羊常用粗饲料资源的营养价值进行研究。反刍动物饲料营养价值的评定方法主要包括体内法、半体内法和体外法。体外法因不受试验动物的限制，能够在常规实验室条件下进行研究，因此得到了越来越广泛的应用。本研究利用体外三步法研究绒山羊常用粗饲料原料的体外降解率，评价绒山羊常用粗饲料原料的营养价值，为建立绒山羊饲料营养价值数据库、提高饲料的利用效率、降低饲养成本、提高养殖效益提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

粗饲料（玉米秸秆、谷草、苜蓿、玉米青贮、燕麦草、羊草）均采自内蒙古优然牧业有限责任公司，所有原料65 ℃干燥并粉碎，过40目筛，密封保存。

1.2 试验动物和试验设计

选择体况相近、年龄为5 岁的健康绒山羊羯羊（品系为内蒙古阿尔巴斯白绒山羊）作为瘤胃液供体动物，每天8：00 和15：00 饲喂基础日粮，自由饮水。基础日粮参照中国肉羊饲养标准[4]进行配制，其组成及营养水平见表1。本试验采用单因素完全随机试验设计，通过体外三步法，测定粗饲料原料的体外营养物质降解率，培养48 h。每个处理设6个重复。

表1 基础日粮组成及营养水平（风干基础）

1.3 测定指标及方法

1.3.1 常规营养成分

参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[5]测定饲料的干物质（DM）、有机质（OM）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、半纤维素（HCL）、粗灰分（Ash）和总能（GE）。

1.3.2 粗饲料常规营养物质的体外瘤胃降解率

采集瘤胃液，配制Kansas缓冲液[6-7]。使用Ankom公司DaisyⅡ型体外模拟培养装置进行体外批次培养。准确称取2 g饲料样品放入已编好序号的尼龙袋内，使用细线封口，置于DaisyⅡ型体外模拟培养装置发酵罐中。每个发酵罐放置6个饲料样品及1个空白尼龙袋。

在每个发酵罐中加入266 mL缓冲溶液B和1 330 mL缓冲溶液A，调节pH值约6.8。将盛有样品和缓冲溶液的发酵罐放置于DaisyⅡ型体外模拟培养箱中，平衡温度20～30 min。每个发酵罐中加入400 mL瘤胃液于缓冲溶液和样品中，通入气体30 s，盖紧盖子，该操作过程全程通入CO2气体。培养箱温度（39.0±0.5）℃。培养完成后，冰浴终止发酵，取出尼龙袋，使用大量自来水清洗，直至水澄清为止。将洗干净的尼龙袋65 ℃烘干至恒重，测定饲料DM、OM、CP、EE、NDF、ADF和HCL。

体外瘤胃营养物质的降解率=100%×(降解前该营养物质的量－经瘤胃降解后的饲料残渣中该营养物质的量)/降解前该营养物质的量(1)

1.3.3 粗饲料常规营养物质的体外胃-小肠降解率

称取一定量的经瘤胃培养结束后的残渣装入尼龙袋封口，将尼龙袋装入DaisyⅡ培养瓶中，进行体外批次培养，39 ℃旋转培养1 h。培养瓶中溶液为2 L含有2 g胃蛋白酶（P110928，Aladdin）的pH值为1.9的盐酸溶液。将尼龙袋取出，冲洗干净，加入2 L 含有胰酶（P110505，Aladdin）的体外小肠培养液。体外小肠培养液的配制方法为：将2 mL 的细菌生长抑制剂（0.5%氯霉素）和6 g的胰酶溶于2 L磷酸盐缓冲液（pH值7.75），生长抑制剂浓度1 ml/L，胰酶浓度3 g/L，39 ℃旋转培养24 h，取出尼龙袋冲洗干净，65 ℃恒重，测定DM、CP、EE、NDF、ADF、HCL，计算OM。

体外胃-小肠营养物质的降解率=100%×(经瘤胃降解后的饲料残渣中营养物质的量-经胃和小肠降解后该营养物质的量)/经瘤胃降解后的饲料残渣中营养物质的量 (2)

1.3.4 粗饲料常规营养物质的体外瘤胃-胃-小肠降解率

体外瘤胃-胃-小肠营养物质降解率=100%×(降解前饲料该营养物质的量-经瘤胃-胃-小肠降解后的饲料残渣中该营养物质的量)/降解前饲料中该营养物质的量(3)

饲料消化能（DE）=饲料GE×饲料DM 的体外瘤胃-胃-小肠降解率(4)

1.4 数据统计与分析

试验数据采用SAS 8.2 软件进行单因素方差分析，Duncan's法进行多重比较，结果以平均值和标准误表示。P＜0.05 表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同粗饲料原料常规营养成分分析

不同粗饲料原料的DM、OM、CP、NDF、ADF、HCL和GE含量测定结果见表2。

表2 不同粗饲料原料常规营养成分分析

2.2 不同粗饲料营养物质的体外瘤胃降解率（见表3）

表3 不同粗饲料营养物质的体外瘤胃降解率 单位：%

由表3可知，苜蓿和玉米青贮的DM降解率显著高于其他饲料原料（P＜0.05），谷草显著低于其他饲料原料（P＜0.05）。羊草的CP 降解率显著高于其他饲料原料（P＜0.05），谷草和玉米秸秆显著低于其他饲料原料（P＜0.05）。苜蓿的NDF 降解率显著高于除玉米青贮外的其他饲料原料（P＜0.05）；谷草、玉米秸秆、燕麦草和羊草较低，燕麦草的NDF降解率最低。苜蓿的ADF降解率显著高于其他饲料原料（P＜0.05），燕麦草的ADF降解率最低。苜蓿、玉米青贮和玉米秸秆的EE降解率显著高于其他饲料原料（P＜0.05），谷草、燕麦草显著低于其他饲料原料（P＜0.05）。苜蓿、玉米秸秆的HCL 降解率较高，其中苜蓿的HCL降解率显著高于玉米秸秆之外的其他饲料原料（P＜0.05）；谷草和燕麦草较低。苜蓿和玉米青贮的OM 降解率显著高于其他处理组（P＜0.05），谷草和燕麦草较低。

2.3 不同粗饲料营养物质的体外胃-小肠降解率（见表4）

表4 不同粗饲料营养物质的体外胃-小肠降解率 单位：%

由表4 可知，苜蓿DM 降解率显著高于其他粗饲料（P＜0.05）；谷草、玉米秸秆和燕麦草较低，显著低于其他饲料原料（P＜0.05），尤以玉米秸秆最低，为9.72%。饲料的CP 降解率以苜蓿最高，显著高于其他粗饲料（P＜0.05）；谷草最低，显著低于其他饲料原料（P＜0.05）。苜蓿和玉米青贮的EE降解率较高，显著高于其他饲料原料（P＜0.05），尤以玉米青贮最高，为72.35%；燕麦草最低，显著低于其他饲料原料（P＜0.05）。苜蓿的OM 降解率显著高于其他饲料原料（P＜0.05），羊草最低。

2.4 不同粗饲料营养物质的体外瘤胃-胃-小肠降解率（见表5）

表5 不同粗饲料营养物质的体外瘤胃-胃-小肠降解率

由表5可知，苜蓿和玉米青贮DM降解率显著高于其他饲料原料（P＜0.05）；玉米秸秆、谷草和燕麦草均低于60%，显著低于其他饲料原料（P＜0.05）；苜蓿、玉米青贮、燕麦草、羊草的CP降解率均高于95%，显著高于玉米秸秆和谷草（P＜0.05）。苜蓿和玉米青贮的EE 降解率显著高于玉米秸秆之外的其他饲料原料（P＜0.05），尤以玉米青贮最高，为92.20%；谷草和燕麦草较低，显著低于其他饲料原料（P＜0.05）。苜蓿的OM 降解率最高，为95.69%；苜蓿、玉米青贮的OM 降解率显著高于其他饲料原料（P＜0.05）；羊草最低，显著低于其他饲料原料（P＜0.05）。饲料的DE 以苜蓿和玉米青贮较高，均高于16 MJ/kg，显著高于其他饲料原料（P＜0.05）；玉米秸秆、谷草和燕麦草均低于10 MJ/kg，显著低于其他饲料原料（P＜0.05）。

2.5 不同粗饲料营养物质的体外瘤胃降解贡献率（见表6）

表6 不同粗饲料营养物质的体外瘤胃降解贡献率 单位：%

由表6可知，饲料DM在瘤胃中的体外降解贡献率以谷草、苜蓿、燕麦草和羊草较高，尤以羊草最高，为90.12%；玉米秸秆最低，显著低于其他处理组（P＜0.05）。饲料OM在瘤胃中的体外降解贡献率以玉米青贮最高，为80.75%，显著高于其他处理组（P＜0.05）；谷草最低，为54.08%。谷草CP在瘤胃中的体外降解贡献率最高，为97.30%，显著高于其他处理组（P＜0.05）；玉米秸秆最低，为57.84%。苜蓿和玉米青贮EE在瘤胃中的体外降解贡献率显著高于其他处理组（P＜0.05）；玉米秸秆最低，为53.21%。

3 讨论

3.1 不同粗饲料营养物质的体外瘤胃降解率分析

饲料营养物质的瘤胃降解率反映了营养物质在瘤胃内的降解情况，是评价反刍动物饲料营养价值的主要指标之一。目前，相关研究中针对奶牛、绵羊等研究较多，但在绒山羊上的研究甚少。尼龙袋法是测定反刍动物营养物质瘤胃降解率的主要方法之一，但受尼龙袋的尺寸、材质、孔径及饲料样品粉碎程度、日粮精粗比等因素的影响，其试验结果会产生一定误差[8]。尼龙袋每次放入的样品质量少，无法进行大量样品的常规分析，而且对瘘管动物的要求极高，因此较体外法相比成本较高[9]。为此，本研究采用体外批次培养法对绒山羊主要粗饲料资源的体外营养物质降解率进行了测定研究。

饲料DM 降解率是反映瘤胃内微生物转化能力的关键指标。饲料降解率越高，瘤胃的发酵效果越好，瘤胃微生物的活性越强。饲料DM 降解率也会因饲料品种的不同而产生一定的差异。粗饲料CP在瘤胃内降解率是新蛋白质体系的重要参数，瘤胃内微生物通过降解饲料中粗蛋白质，合成菌体蛋白[10]。影响CP降解率的因素包括瘤胃微生物对饲料的侵染程度、相关物质对蛋白的保护作用、蛋白质的含量、物理和化学组成等[11]。粗脂肪瘤胃降解率也是评价饲料营养价值的主要指标之一。饲料中的纤维物质有利于绒山羊瘤胃正常发酵，对维持反刍动物瘤胃内环境稳定具有重要作用，因此，瘤胃中NDF和ADF 降解率是评定粗饲料营养价值的重要指标[12]。NDF主要成分由纤维素、HCL和木质素构成，影响NDF降解率的主要因素是木质素比例，不同饲料来源的NDF在瘤胃内降解存在差异[13]。不同饲料原料纤维素和木质素的因其组成和比例不同，其体外降解率也各不相同。因没有HCL，ADF的瘤胃降解率一般小于NDF的瘤胃降解率。HCL 是植物细胞壁的重要组成成分，其含量仅次于纤维素。但与纤维素相比，HCL的成分复杂[14]。

本研究得出，不同粗饲料中，苜蓿和玉米青贮DM、OM、CP、EE、NDF、ADF、HCL 的体外瘤胃降解率较高；谷草的DM、OM、CP、EE、NDF、ADF、HCL 降解率多数较低，燕麦草、羊草的CP体外瘤胃降解率高于玉米秸秆。上述结果表明绒山羊瘤胃对苜蓿、玉米青贮的碳水化合物和蛋白质具有较强的降解效果，营养价值较高；对谷草和玉米秸秆中营养物质的降解效果较差，营养价值较低。王吉东等[15]研究发现，荷斯坦牛对苜蓿、羊草和玉米青贮24 h体内的CP和NDF瘤胃降解率分别为80.96%、58.21%、70.48%和47.80%、54.67%、42.64%。曹善勇[16]研究表明，杂交阉牛对苜蓿和羊草48 h 体内的ADF 降解率为63.45%、38.88%。戚竞文[9]研究表明，与燕麦草、玉米青贮相比，绒山羊对玉米秸秆48 h 的体外DM瘤胃降解率最低。不同结论之间存在差异，可能与试验动物的种类、研究方法和采集的饲料品质有关。

3.2 不同粗饲料营养物质的体外胃-小肠降解率分析

饲料经瘤胃降解后的残渣进入胃-小肠内，其降解过程主要靠酶完成。进入胃和小肠的营养物质主要包括过瘤胃的非降解营养物质过瘤胃蛋白、过瘤胃淀粉等以及菌体蛋白等。本试验采用体外法将饲料在体外瘤胃培养液中降解后，其未降解的残渣继续在胃和小肠的体外培养液中进行降解。结果显示，饲料DM残渣在胃-小肠的体外降解率低于CP小肠降解率，这是由于粗纤维的消化过程主要发生在瘤胃内，小肠分泌的消化酶主要是蛋白酶，不能消化粗纤维成分，由此DM胃-小肠降解率低于CP胃-小肠降解，与么学博等[17]、李洋等[18]和王慧娟[19]的研究结果一致。本研究得出，在胃-小肠中，苜蓿、玉米青贮的DM、CP、OM、EE 的降解率普遍较高，均在70%以上，玉米青贮的EE降解率在65%以上；但玉米秸秆、谷草的DM、CP 的降解率较低，说明苜蓿、玉米青贮残渣在胃-小肠具有较好的消化特性，玉米秸秆、谷草的消化特性较差。

3.3 不同粗饲料营养物质的体外瘤胃-胃-小肠降解率分析

本研究得出，苜蓿和玉米青贮的DM、OM、CP、EE在体外瘤胃-胃-小肠的降解率普遍较高，均在90%以上，DE均在16 MJ/kg以上；玉米秸秆、谷草的DM、CP的降解率较低。因此，苜蓿、玉米青贮的营养价值较高，玉米秸秆和谷草的营养价值较低。

3.4 不同粗饲料营养物质的体外瘤胃降解贡献率分析

反刍动物对饲料中的纤维物质主要在瘤胃降解，其他营养物质在瘤胃和小肠中均存在不同程度的降解。本研究发现，不同粗饲料在瘤胃体外DM、OM、CP、EE的降解贡献率以苜蓿、玉米青贮较高；玉米秸秆和谷草较低，尤以玉米秸秆最低。结果表明，绒山羊瘤胃对苜蓿和玉米青贮的纤维类物质具有较强的降解能力，但对玉米秸秆、谷草的纤维物质降解较差。因此，本试验利用体外三步法对绒山羊粗饲料营养价值进行了初步评价，为通过体内试验深入研究其营养价值、丰富绒山羊的营养价值数据库提供了参考。

4 结论

本研究结果表明，绒山羊对苜蓿和玉米青贮的瘤胃-胃-小肠体外多种营养物质降解率与DE 均不同程度高于玉米秸秆、谷草、燕麦草和羊草。苜蓿、玉米青贮的DM、OM、CP 和EE 在绒山羊体外瘤胃的降解贡献率多数在70%以上，玉米秸秆最低，谷草的OM和EE降解贡献率低于60%。