包被硝酸鈣替代豆粕對公羊能量分配和氮利用的影響

劉太峰

（吉林工程職業學院生物工程學院，吉林四平 136001）

包被工藝的目的是促進瘤胃中硝酸鹽離子的緩慢釋放，防止其積累，降低動物中毒的風險。反芻動物攝入硝酸鹽后，硝酸鹽被還原為亞硝酸鹽，然后變成氨，以自由H+排放，防止產甲烷細菌使用H2形成甲烷，如對牛羊的研究表明，硝酸鹽的添加能有效且持續降低甲烷產量（Lee和Beauchemin，2015）。硝酸鹽除了具有降低腸道甲烷排放的潛在價值外，還是反芻動物的一種有用的非蛋白氮來源，可作為尿素替代品。然而，關于硝酸鹽替代豆粕對山羊微生物蛋白質合成的影響研究還較少，且從能量效率角度來看，甲烷產量的減少會導致日糧代謝能力的提高，從而使動物獲得更多的能量。因此，本研究旨在評估包被硝酸鈣替代豆粕對生長期去勢公山羊能量分配、養分氧化及微生物蛋白合成的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗設計 試驗采用在3×3拉丁方設計，選用24只初始體重為（21.9±3.19）kg的閹割公山羊開展3個為期48 d的試驗，試驗動物隨機分為3組，3種日糧分別是豆粕組（對照組），15%包被硝酸鈣組和30%包被硝酸鈣組，每個階段包括21 d的適應期，5 d的代謝試驗，15 d的間接測熱試驗。試驗豆粕組和包被硝酸鈣組日糧配方及營養水平見表1。

1.2 血液指標 試驗結束后每頭山羊采集10 mL血液用于分析高鐵血紅蛋白濃度、氧氣和二氧化碳壓強、碳酸氫鹽和鈣含量。

1.3 代謝試驗 第21～26天將試驗動物放置在單獨的代謝籠中。每天記錄提供的飼料、糞便和尿排泄量。采集每個樣品的10%在-20℃下儲存，以備后續分析。收集總尿液量，加入100 mL含100 g/L硫酸的塑料容器中。每天測量一次尿量，尿液過篩后用pH試紙檢測pH。參考Chen和Gomes（1992）的研究方法測定養分消化、氮代謝和能量平衡。

1.4 間接測熱法 參考Fernandes等（2016）的方法分析腸道甲烷產量和養分氧化。

表1 試驗日糧原料及配方營養成分

1.5 統計分析 采用SAS的MIXED程序對試驗數據進行分析，同時研究主因素包被硝酸鈣對各指標影響的線性和二次曲線效應，P＞0.05表示差異不顯著，P＜0.05表示差異顯著，0.05＜P＜0.1表示存在差異顯著的趨勢。

2 結果與分析

2.1 血液指標 由表2可知，隨著日糧包被硝酸鈣添加水平的升高，血液高鐵血紅蛋白濃度顯著線性升高（P＜0.05），但試驗期間山羊未表現出共濟失調、肌肉震顫、腹部收縮、步履蹣跚、發紺、黏膜發紫、心排血量低、嗜睡、驚厥等中毒癥狀。包被硝酸鈣對血液二氧化碳和氧氣壓強、碳酸鹽和鈣含量及pH無顯著影響（P＞0.05）。

表2 包被硝酸鈣對山羊血液指標的影響

2.2 養分表觀消化系數 由表3可知，試驗期間豆粕組和包被硝酸鈣組對山羊的體重無顯著影響（P＞0.05）。每千克體重干物質攝入量隨包被硝酸鈣水平的升高表現為顯著二次曲線效應（P＜0.05）。15%包被硝酸鈣組的有機物、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和總能攝入量最高（P＜0.05），之后隨著包被硝酸鈣添加水平的升高顯著降低（P＜0.05）。各組對干物質、有機物和總能表觀消化系數無顯著影響（P＞0.05）。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維表觀消化系數隨包被硝酸鈣添加水平的升高表現為顯著二次曲線效應，且15%包被硝酸鈣組最高（P＜0.05）。

表3 包被硝酸鈣對山羊采食量和養分表觀消化系數的影響

2.3 氮消化率和利用率 由表4可知，隨著包被硝酸鈣添加水平的升高，氮攝入量和沉積量表現為顯著線性降低（P＜0.05），硝酸氮攝入量表現為顯著線性升高（P＜0.05）。包被硝酸鈣對糞氮、糞硝酸氮排泄量、氮沉積量/氮攝入量和微生物蛋白合成量無顯著影響（P＞0.05）。

2.4 甲烷排放 由表5可知，在氣體交換測定時，干物質攝入量顯著降低（P＜0.05）。隨著日糧包被硝酸鈣水平的升高，腸道甲烷產量表現為顯著線性降低（P＜0.05）。每千克干物質甲烷產量有顯著降低趨勢（P=0.06），而每千克可消化有機物甲烷產量顯著降低（P＜0.05）。

表4 包被硝酸鈣對山羊氮消化率和利用率的影響

2.5 能量平衡 由表6可知，總能、消化能、代謝能攝入量隨包被硝酸鈣水平的升高表現為顯著二次曲線效應（P＜0.05）。甲烷總能損失有線性降低的趨勢（P=0.06），而尿總能損失表現為二次曲線趨勢（P=0.09）。各組對產熱量無顯著影響（P＞0.05），而隨著包被硝酸鈣水平的升高，禁食產熱量表現為顯著線性降低（P＜0.05）。

2.6 養分氧化 由表7可知，蛋白質和脂肪的氧化值隨硝酸鈣添加水平的升高顯著線性降低（P＞0.05），但各組碳水化合物氧化值無顯著差異（P＞0.05）。隨著日糧包被硝酸鈣水平的升高，非蛋白呼吸熵表現為顯著線性降低（P＜0.05）。

表5 包被硝酸鈣對山羊腸道甲烷排放的影響

表6 包被硝酸鈣對山羊能量平衡的影響

表7 包被硝酸鈣對山羊養分氧化的影響

3 討論

包被硝酸鈣被認為是反芻動物減少腸內甲烷生產的一種有效方法，因為硝酸鹽可以作為瘤胃中的氫結合物降低瘤胃氫離子用于甲烷的合成（Lee和Beauchemin，2015）。本研究旨在探討飼用包被硝酸鈣替代豆粕對生長期山羊能量和蛋白質代謝的影響，以確定安全有效地使用硝酸鹽補充劑的最佳策略。試驗結果顯示，盡管甲烷產量下降，但各組產熱量無顯著差異，相反，禁食產熱的降低是在禁食60 h后發現的，這可能表明包被硝酸鈣的作用不僅局限于瘤胃環境，還可能影響細胞水平的過程。我們推斷，包被硝酸鈣及其中間體（如亞硝酸鹽）被瘤胃吸收后會在組織中代謝，并被轉化為一氧化二氮，從而提高線粒體的能量效率。一氧化二氮可能通過部分抑制細胞色素c氧化酶間接優化氧化磷酸化，使ATP的生成保持在高于氧氣消耗的水平，增加產生ATP的速率（Larsen等，2012）。

不同的研究中，硝酸鹽對反芻動物干物質攝入量影響的結果差異較大，主要與反芻動物種類、硝酸鹽種類、添加量、飼養管理及日糧結構等方面的差異有關。如與尿素相比，日糧添加0.6%～0.4%硝酸鹽對綿羊干物質攝入量的影響無顯著差異（Li等，2012）。但 Newbold等（2014）研究表明，反芻動物飼料中添加硝酸鹽對干物質攝入量有負面影響。本研究對比了日糧添加2個水平的包被硝酸鈣和真蛋白來源組（豆粕），結果發現，當日糧包被硝酸鈣水平超過15%時會抑制干物質攝入量，這與Lee等（2015）的研究結果相似。此外，本研究中干物質攝入量降低的另一個原因可能是硝酸鹽的苦澀味影響了飼料適口性。雖然之前有報道表明，硝基氮對中性洗滌纖維表觀消化率無顯著影響（Lee等，2015），但本試驗結果發現，日糧添加15%包被硝酸鈣可以顯著提高中性洗滌纖維表觀消化系數，這可能是由于瘤胃微生物群多樣性的變化所致。體外研究表明，由于纖維素分解菌數量的增加，皂苷與硝酸鹽聯合使用可以改善瘤胃對中性洗滌纖維的降解能力（Patra和 Yu，2013）。

不同種類反芻動物中，硝酸鹽減少甲烷排放的作用都是明顯的。此外，考慮到蛋白質在飼料中是一種高成本的營養物質，使用包被硝酸鈣可以節約成本，盡管在日糧中減少真正的蛋白質來源，但本試驗未發現對微生物蛋白合成有顯著影響。然而，使用硝酸鹽的限制因素之一是其毒性作用，可引起各種臨床癥狀（如呼吸困難、磨牙、厭食癥或興奮過度、肌肉震顫、腹部收縮等）（El-Zaiat等，2014）。但在本試驗條件下作者未觀察到上述癥狀，這可能與本試驗使用的硝酸鹽原料有關。

4 結論

包被硝酸鈣降低了山羊禁食產熱，降低飼料能量的損耗能，但它并不影響體產熱或代謝能，同時包被硝酸鈣替代豆粕后對腸道微生物蛋白的合成無顯著影響。在本試驗條件下，日糧添加15%包被硝酸鈣可以使山羊干物質、消化能和代謝能的攝入量達到最大值。