不同蛋白質和碳水化合物飼料來源對牛瘤胃洗滌纖維降解和瘤胃液產物的定量研究

王星凌 趙紅波 黃德建 王秀芹 孫家林

反芻動物瘤胃微生物正常代謝以日糧碳水合化物和氮來源為基礎，瘤胃微生物對飼料碳水合化物代謝依賴于日糧中淀粉和纖維來源。大量研究集中在日糧不同蛋白質和碳水化合物來源影響飼料消化率、瘤胃液產物和動物生產性能（Hoover和Stokes，1991；Hussein 等，1991；López等，2003；Nombekala 和 Murphy，1995；Rotger等，2006；Shabi等,1998）。這些研究多采用點取樣或指示劑標記法，尤其是瘤胃取樣，研究內容多為定性測定。本試驗采用瘤胃掏空技術測定不同蛋白質和碳水化合物飼料對瘤胃內洗滌纖維降解和瘤胃液產物的定量影響，準確研究瘤胃微生物對日糧洗滌纖維的瘤胃降解和瘤胃微生物發酵的相關產物。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

試驗動物為3頭體重相近的青年母牛，試驗之前按歐洲兩步驟外科手術瘺管安裝法安裝大口徑瘤胃瘺管(王星凌等，1999)，手術后3頭母牛恢復正常，瘤胃密閉性良好。試驗地點為山東省農科院畜牧獸醫研究所奶牛場。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

試驗設計為3×3拉丁方，用3頭安裝永久性大口徑瘤胃瘺管的青年黃母牛飼喂3種不同精飼料的日糧，三種精飼料配方及營養水平見表1，分別為豆粕(SBM)+玉米（日糧 1），豬血粉(BM)+玉米（日糧 2）和豆粕+小麥（日糧3），精料日喂量按活牛體重的1%喂給，即三個周期依次為3、3.6和4 kg，干玉米秸等量配給，實行精粗料混合飼喂。飼喂時間分別為7:30和17:30，自由飲水。

1.2.2 試驗程序

試驗為3個試驗周期，每一周期為37 d，其中適應期26 d。在每一周期的第27 d，對三頭瘤胃瘺管牛同時實施瘤胃掏空技術。在早晨采食后2、4、8、16和24 h，分別5次掏空瘤胃內容物，其中2、4、8和24 h分別用2 d間隔，16 h用3 d間隔，內容物液體和固體分別放置稱取總重，然后按相同比例取液體和固體重量測定瘤胃內容物干物質（DM）重量。液體分離后，用尼龍布過濾置于兩個塑料瓶中，測定pH值、液體氨氮、揮發性脂肪酸（VFAs）。取固體內容物測定洗滌纖維（NDF和ADF）。

1.2.3 化學分析

將瘤胃固體內容物收集、烘干，測定干物質、洗滌纖維（AOAC,1990）。瘤胃液體測定NH3-N（Crook和Simpson，1977）和 VFA（Fussel和 McCalley,1987）。用電子pH儀測定液體pH值。所有測定數據用PROC GLM程序進行方差分析（ANOVA），處理各組平均值用最小顯著差異法比較（LSD）(SAS，2000)。

表1 瘤胃瘺管牛精料配方及營養水平

2 結果與討論

2.1 不同日糧瘤胃干物質和瘤胃液在采食后不同時間的瘤胃存留量

瘤胃內容物包括瘤胃固體和液體兩部分，瘤胃內容物存留量變化見表2。本文討論的瘤胃洗滌纖維降解存在于瘤胃固體內容物，瘤胃液氨氮和揮發性脂肪酸則存在于瘤胃液體內容物。在采食量相同的條件下，日糧1在采食后2～8 h瘤胃干物質和瘤胃液總存留量最低，與其他兩種日糧相比差異顯著（P＜0.05）。日糧1維持瘤胃內容物最低的存留量，這可能是由于日糧1形成這樣穩定的瘤胃環境，即促進瘤胃內容物降解和利用，提高纖維降解速率以及瘤胃內固相食糜和液相食糜的消失速率。

王星凌等（2002）測定了豆粕、血粉、小麥和玉米4種蛋白質和碳水化合物單一飼料不同培養時間的瘤胃消失率，結果是血粉消失率最低，豆粕和玉米在瘤胃內培養16 h消失率達到高峰，而小麥在瘤胃內培養8 h消失率達到高峰。豆粕和玉米相似的消失速率可能維持瘤胃微生物的最大降解和合成。由此，豆粕和玉米相似的消失速率導致日糧1內容物存留總量在采食后 2～8 h較低（P＜0.05），直到 16 h才與其它日糧沒有顯著差異。

2.2 不同日糧洗滌纖維在采食后不同時間的瘤胃存留量

瘤胃洗滌纖維存留量變化見表3。日糧1的瘤胃中性洗滌纖維（NDF）存留量在采食后2～16 h均低于其它兩種日糧（P＜0.05）；日糧1的瘤胃酸性洗滌纖維（ADF）存留量在采食后2～4 h與其它兩種日糧差異不顯著（P＞0.05），在采食后8～16 h均低于其它兩種日糧（P＜0.05）。這意味著日糧中性洗滌纖維（NDF）降解速率比日糧酸性洗滌纖維（ADF）快，酸性洗滌纖維可能受日糧組合的影響較小；而日糧2和日糧3對日糧洗滌纖維沒有影響（P＞0.05）。

采食后2 h和8 h相比，瘤胃中性洗滌纖維（NDF）存留量下降幅度最大的是日糧1，下降0.40 kg，而日糧2下降0.03 kg，日糧3下降0.32 kg。日糧3中性洗滌纖維（NDF）存留量下降幅度受到采食后2 h的存留量影響。采食后2和4 h相比，瘤胃酸性洗滌纖維（ADF）存留量下降幅度最大的是日糧1，下降0.09 kg；而日糧2下降0.03 kg，日糧3下降0.03 kg。

表2 不同日糧瘤胃干物質和瘤胃液在采食后不同時間的瘤胃存留量

表3 不同日糧洗滌纖維在采食后不同時間的瘤胃存留量

2.3 不同日糧瘤胃液pH值、氨氮和總VFA在采食后不同時間的瘤胃存留量

瘤胃液pH值、氨氮和總揮發性脂肪酸存留量變化見表4。瘤胃pH值是評價瘤胃發酵狀況的基本指標，反映瘤胃微生物對底物的發酵利用程度（Calsamiglia 等，2008）。NRC（2001）指出，瘤胃 pH 值＜6.2時微生物降解和合成效率下降。本試驗牛瘤胃pH值維持在6.6～7.3，不影響瘤胃微生物的正常代謝（Roger等,2006）。本試驗中日糧3導致采食后2 h瘤胃液pH值下降，4 h降到最低點，8 h回升；日糧1在采食后2 h的pH值為最低，之后緩慢呈線性回升，這種緩慢回升可能為瘤胃微生物活動提供緩沖能力；日糧2瘤胃液pH值在采食后2～8 h基本無變化。三種日糧在不同采食時間pH值無顯著差異(P＞0.05)。

瘤胃液氨氮濃度反映了瘤胃微生物對日糧蛋白質在瘤胃的降解程度（Devant等，2000）。日糧1和日糧3在采食后2 h瘤胃液氨氮總量達最高點（P＜0.05）。日糧1至采食后16 h開始下降，而日糧3在采食4 h瘤胃液氨氮開始下降，日糧2在采食2 h和4 h，氨氮顯著減少，到8 h上升，氨氮總量直到采食后24 h，與其它兩個日糧的氨氮量相同。可能由于日糧2中豬血粉蛋白質的瘤胃降解率偏低導致不能滿足瘤胃微生物合成所需的氮來源，只在采食后8 h日糧2的氨氮總量升高。日糧1瘤胃液氨氮數量采食后2～8 h處于高峰狀態，說明瘤胃微生物在瘤胃環境長時間一直保持穩定的降解能力。

VFA瘤胃存留量反映VFA在瘤胃產生和移除的平衡（López等，2003）。三種日糧的總揮發性脂肪酸在采食后2～4 h差異不顯著(P＞0.05)，日糧1和日糧3處于較高的瘤胃存留量，日糧1在采食后8～16 h瘤胃存留量降低，與日糧2和日糧3相比差異顯著（P＜0.05）。日糧1對瘤胃VFA移除速度較快，日糧2則較慢。日糧1對瘤胃VFA的快速移除，意味著瘤胃液的快速流出以及可能解釋瘤胃固體內容物的快速移除。

2.4 不同日糧瘤胃液VFAs在采食后不同時間的瘤胃存留量（見表5）

瘤胃液中VFA的瘤胃存留量各組間差異不顯著(P＞0.05)。日糧1中乙酸的瘤胃存留量在采食后2～4 h，處于較高的水平，采食后8 h開始下降，16～24 h處于穩定狀態。丙酸和丁酸的變化趨勢與乙酸相同。

日糧2中乙酸和丙酸的瘤胃存留量在采食后2～4 h沒有變化，到8 h才略有上升，之后開始下降；丁酸在采食后2～8 h變化不大，之后開始下降。日糧3中乙酸的瘤胃存留量在采食后4 h，處于較高的水平，采食后8 h開始下降；丙酸和丁酸的變化趨勢同乙酸。

表4 不同日糧瘤胃液pH值、氨氮和總VFA在采食后不同時間的瘤胃存留量

表5 不同日糧瘤胃液VFAs在采食后不同時間的瘤胃存留量

3 結論

從測定不同瘤胃培養時間的pH值、VFA、內容物存留量的變化指標看出，由豆粕+玉米組成的日糧1提供降解秸稈理想的瘤胃環境，有助于促進DM、NDF、ADF和VFA在瘤胃的消失數量。由豆粕+小麥組成的日糧3雖不能改變瘤胃固體內容物和洗滌纖維的存留量，但在采食后短時間內，也有助于瘤胃液氨氮和揮發性脂肪酸產量；由豬血粉+小麥組成的日糧2缺乏瘤胃所需的降解蛋白質，導致瘤胃代謝各項指標最差。

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