利用人工瘤胃模擬系統研究秸稈不同處理方式對綿羊體外瘤胃發酵參數的影響

陳曉霞

（吉林農業科技學院，吉林吉林 132101）

目前，玉米秸稈利用率極低，回收加工二次利用的成本高，導致玉米秸稈不能充分回收利用（卜毓堅等，2006）。因此，大部分秸稈都是秋收之后就地焚燒，這樣不僅造成空氣污染（曹國良等，2005；Duan等，2004），嚴重危害人類的健康，而且造成資源的浪費（王麗等，2008；黃金華等，2009）。 因此，如何充分、高效的利用秸稈資源是目前首要任務。

秸稈應用于畜牧業生產中，主要是秸稈飼料化，傳統的方法是秸稈不經過任何處理直接飼喂牛羊，導致利用率和消化率極低（馮仰廉，2004）。由于秸稈粗纖維含量高，適口性差，經過適當的處理飼喂牛羊等反芻動物，才能提高秸稈消化利用率（孟慶翔，1995），所以本試驗主要是研究秸稈經過氨化和青貯處理后對綿羊瘤胃發酵參數的影響。

人工瘤胃技術又稱瘤胃體外模擬培養法,是體外接種后用瘤胃液進行培養發酵的方法。此方法的優點是操作簡單、省時省力，最重要的是節約試驗成本，不需要很多試驗動物，只需供體瘤胃液的動物。本研究設計了一套人工瘤胃體外模擬系統，經過前期試驗研究，已經趨于穩定，可以進行正式試驗。

目前有關氨化和青貯玉米秸稈飼料的應用報道很多，但是應用于綿羊體外瘤胃發酵的報道較少，為了探索玉米秸稈飼料在綿羊生產中的應用，本研究采用自行設計的人工瘤胃體外培養系統，進行了氨化和青貯玉米秸稈飼料應用于綿羊瘤胃發酵的對比試驗，旨在為進一步研究開發不同玉米秸稈處理方式飼料的綜合利用打下基礎，同時，為開發新型飼料資源和畜牧業生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及飼養 試驗選用健康、年齡大小、體重一致的綿羊5頭，進行瘤胃瘺管手術，術后做好消炎工作，待恢復健康后做瘤胃液的供體動物。每日飼喂兩次,分別為8:00、16:00，全天可自由飲水。

1.2 人工瘤胃設備 本試驗所用的體外培養設備為在前人的研制的基礎上，自行設計開發的人工瘤胃體外培養系統（ZL200920094956.7）。本系統主要有6部分組成。分別為發酵培養系統、攪拌系統、緩沖液輸入系統、食糜收集系統以及電控和恒溫培養系統。

1.3 試驗設計 試驗采用單因素完全隨機化試驗設計。共設計三種日糧，分為A、B、C三組，每組4個重復。A組為對照組，玉米秸稈不經過任何處理，B組為氨化玉米秸稈組，C組為青貯玉米秸稈組。試驗日糧精料配方見表1。

表1 精料補充料組成及營養水平

1.4 樣品采集及指標測定 每天7:30在飼喂前分別采集發酵罐內的瘤胃液，瘤胃液體取出后取上清液后立即采用pHS-3B型高精度酸度計測定pH。然后剩下的將其分成兩部分,一部分3500 r/min離心測定NH3-N，另一部分3000 r/min離心后取上清液5 mL加偏磷酸1 mL，-20℃保存待測揮發性脂肪酸（VFA）。

1.5 數據統計 數據用Excel初步的處理和統計，采用SPSS 16.0進行統計分析，數據用“平均值±標準誤”表示，p＜0.05為差異顯著。

2 結果

2.1 氨化和青貯玉米秸稈對人工瘤胃體外培養pH的影響 由圖1可知，A、B、C三個處理組pH動態變化趨勢基本一致,隨著培養時間的延長，pH先下降，后趨于平緩然后又升高，當飼喂半小時后達到最低值。

圖1 氨化和青貯玉米秸稈對人工瘤胃體外培養pH的影響

氨化處理組pH較對照組提高6.47%，差異顯著（p＜0.05），其他兩組差異不顯著。但均處于正常生理范圍內（pH 5.5～7.5）。

2.2 氨化和青貯玉米秸稈對人工瘤胃體外培養NH3-N濃度的影響 由圖2可知，早上飼喂日糧后，A、B、C三組NH3-N濃度均出現下降的趨勢，三組整體發酵趨勢一致。發酵2 h后NH3-N濃度達到最高，尤其以氨化組產氨量為最高，氨化處理組NH3-N濃度高于其他兩組，但差異不顯著（P ＞ 0.05）。

圖2 氨化和青貯玉米秸稈對人工瘤胃體外培養NH3-N濃度的影響

2.3 各VFA摩爾比例的變化 由表2我們可以看出，玉米秸稈經過不同處理后，氨化組乙酸摩爾比例較青貯組提高8.23%（p＜ 0.01），青貯組和氨化組丙酸和丁酸摩爾比例與對照組相比差異不顯著（P＞0.05）。氨化組TVFA較青貯組和對照組分別提高50.28%和36.3%，氨化組乙/丙比例較青貯組和對照組分別提高26.67%和49.2%，差異極顯著（P ＜ 0.01）。

3 討論

瘤胃pH的波動可反映瘤胃的綜合發酵水平，其受日糧性質、積聚的有機酸和唾液分泌量的影響，對瘤胃內微生物群落生存起著至關重要的作用（劉春龍，2004；Calsamiglia，2002）。 本研究表明，三種不同處理的日糧是在飼喂后下降，這可能是飼料在瘤胃液中被微生物作用，飼料中碳水化合物在發酵罐中被發酵產生大量的揮發性脂肪酸，使pH下降。試驗中各處理組培養液pH均處于正常生理范圍內 （pH 5.5～7.5），發酵2 h后pH達到最低，之后隨著瘤胃液緩沖作用的發揮、VFA的吸收以及氨的生成等因素的影響，瘤胃液pH又逐漸回升，直至接近飼喂前水平。各組的變化趨勢基本相同，總的變化趨勢與劉春龍等（2004）所獲得的結論基本一致。

表2 各VFA摩爾比例的變化

NH3-N是瘤胃內合成菌體蛋白的主要前體物質，瘤胃中NH3-N的濃度過高或過低都不利于微生物的生長繁殖，因此保持瘤胃液中的最適NH3-N濃度是保證微生物蛋白合成的首要條件（Calsamiglia，2002）。日糧體外發酵后其培養液中的NH3-N濃度可以反映日糧各組分飼料中的蛋白質降解后進入培養液當中的情況。其濃度越大，說明進入培養液中的降解蛋白量高，這樣可使培養液中的瘤胃微生物獲得更多的氮源，微生物合成量增加，流入真胃的微生物蛋白的量也相應的增加。氨是瘤胃微生物蛋白合成的重要氮源。有研究表明，NH3-N濃度主要受日糧來源和精粗比類型的影響（Agustina等，2016）。本研究表明，三種不同處理的日糧是在飼喂后下降，發酵2 h后NH3-N濃度達到最高，氨化處理組NH3-N濃度高于其他兩組，但差異不顯著（P＞0.05）。三組整體發酵趨勢一致。氨化秸稈是提高秸稈營養價值較成功的方法。氨呈弱堿性，但其膨脹纖維的能力卻與氫氧化鈉相當，更主要的是氨化能使秸稈的粗蛋白質含量顯著提高，可為低蛋白水平下瘤胃微生物提供更多的氮源。

牛羊等反芻動物將飼料等經過瘤胃微生物發酵而獲得主要能量來源，VFA的成分主要是乙酸、丙酸、丁酸等。因此，評定VFA產量及比例，對進一步提高反芻動物能量利用率具有重要意義。本試驗結果表明，秸稈經過不同處理后，各VFA比例均不同程度增長，有利于瘤胃發酵，氨化組顯著高于青貯組和對照組。

綜上所述，玉米秸稈經過氨化和青貯處理后，應用人工瘤胃體外培養發酵系統，氨化處理玉米秸稈更有利于瘤胃發酵。