利用體外產(chǎn)氣法評(píng)定麻瘋樹種仁粕的營養(yǎng)價(jià)值

張春強(qiáng) 楊開倫 刁其玉 屠 焰

麻瘋樹為大戟科（Euphorbiacea）麻瘋樹屬（Jatropha）植物，約有175個(gè)種。麻瘋樹（Jatropha curcas L.）,原產(chǎn)熱帶美洲、非洲、中南美洲、澳大利亞、東南亞、印度和我國熱帶、亞熱帶及干熱河谷地區(qū)，是一種抗旱耐瘠的速生、具有很高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的多功能用途的生態(tài)型經(jīng)濟(jì)林樹種。目前全世界面臨著蛋白質(zhì)飼料資源日趨緊缺的現(xiàn)實(shí),如何最大限度地開發(fā)和合理利用蛋白質(zhì)飼料資源顯得尤為重要。作為一種新型的蛋白質(zhì)飼料資源,榨油后的麻瘋樹餅粕蛋白質(zhì)含量高達(dá)60%，氨基酸組成平衡（除賴氨酸和含硫氨基酸外，必需氨基酸與豆粕相似，并高于蓖麻）,脫毒后將是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)飼料，我國麻瘋樹產(chǎn)量世界第一,因此麻瘋樹資源的開發(fā)是解決我國蛋白質(zhì)飼料短缺的有效途徑之一[1-2]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理方法

本試驗(yàn)選取了5種試驗(yàn)原料，脫毒麻瘋樹種仁粕（德國）、豆粕（黑龍江）、棉粕（新疆），江蘇麻瘋樹籽粕經(jīng)65℃干燥，粉碎，過40目篩；四川麻瘋樹種仁經(jīng)初步手工去殼、粉碎，然后用研缽磨碎制備成風(fēng)干樣品。樣品皆以塑料袋密閉后于室溫下保存?zhèn)溆?。常?guī)成分分析與方法參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》（張麗英，2002）[3]。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)管理

肉牛為西門塔爾與魯西黃牛的雜交體，來自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)小牧場(chǎng)，拴系式飼養(yǎng)，早晚各飼喂一次，日糧精粗質(zhì)量比為30：70，每次飼喂羊草3 kg，玉米粉1.25 kg。每天飼喂 2 次（5：30，17：30）,自由飲水,專人管理。日糧營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗(yàn)牛日糧營養(yǎng)水平（%）

1.3 體外發(fā)酵操作

1.3.1 稱量試驗(yàn)樣品

稱量樣品0.4 g（以干物質(zhì)為基礎(chǔ)），裝入150 ml發(fā)酵瓶中，每個(gè)樣品3個(gè)重復(fù)。

1.3.2 瘤胃微生物培養(yǎng)液的配制（提前1 d配制）

試驗(yàn)接種的前1 d按照Menke和Steingas[4]的方法制備培養(yǎng)液，蒸餾水(400 ml)+微量元素溶液(0.1 ml)+緩沖液(200 ml)+常量元素溶液(200 ml)+刃天青溶液(1 ml)+還原劑溶液 (40 ml)。制備好的培養(yǎng)液需注入CO2氣體直至pH值為6.8，瘤胃液pH值5.5～7.5，用注射器抽取50 ml注入發(fā)酵瓶中，塞上膠塞39℃恒溫培養(yǎng)箱放置以備第2 d接種時(shí)使用。

1.3.3 發(fā)酵裝置

SPX智能型生化培養(yǎng)箱、AGRS-1型體外發(fā)酵產(chǎn)氣自動(dòng)記錄系統(tǒng)，自動(dòng)記錄[5]。短期發(fā)酵72 h，接入發(fā)酵瓶前要將裝置設(shè)定好。

1.3.4 瘤胃液采集

于上午6:00晨飼前，人工由瘺管采集瘤胃液，用2層脫脂醫(yī)用紗布過濾后裝于三口收集瓶子，蓋上塞子放入39℃保溫箱，迅速帶回試驗(yàn)室。

1.3.5 接種

將收集瓶中的瘤胃液再用4層脫脂醫(yī)用紗布在1 L大燒杯中過濾，過濾時(shí)在燒杯中持續(xù)注入CO2，減少微生物與O2的接觸機(jī)會(huì)，過濾好的瘤胃液在39℃恒溫水浴鍋中保溫，然后打開發(fā)酵瓶，往發(fā)酵瓶中持續(xù)注入CO2，排出其中的O2，再抽取25 ml瘤胃液注入其中，將裝好的發(fā)酵瓶一批接入產(chǎn)氣發(fā)酵裝置。

1.4 樣品處理

培養(yǎng)72 h后，立即取出產(chǎn)氣瓶，用攪拌器將產(chǎn)氣瓶中培養(yǎng)液混勻，然后轉(zhuǎn)移至50 ml離心管中,用Sartorius PB-20型pH計(jì)測(cè)定培養(yǎng)液pH值，測(cè)定前，pH計(jì)先用緩沖液進(jìn)行校正。氨態(tài)氮采用靛酚比色法，利用酶標(biāo)儀測(cè)定（RT-6100 Plus）。干物質(zhì)降解率測(cè)定是將發(fā)酵液離心后，剩余殘?jiān)?5℃烘干48 h取出稱重。產(chǎn)氣量利用AGRS-1型體外發(fā)酵產(chǎn)氣自動(dòng)記錄系統(tǒng)自動(dòng)記錄。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用SAS8.2軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后用SAS軟件GLM程序過程進(jìn)行方差分析和Duncan's法多重比較，顯著水平設(shè)定為P＜0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)果

本試驗(yàn)麻瘋樹產(chǎn)品和豆粕、棉粕按實(shí)驗(yàn)室常規(guī)方法測(cè)定其營養(yǎng)成分，見表2。

表2 樣品營養(yǎng)成分(以干物質(zhì)為基礎(chǔ))

試驗(yàn)樣品72 h后的產(chǎn)氣量、pH值、NH3-N濃度及體外干物質(zhì)降解率見表3。

表3 72 h體外發(fā)酵參數(shù)及干物質(zhì)降解率

2.2 討論

2.2.1 試驗(yàn)樣品營養(yǎng)成分

脫毒麻瘋樹種仁粕蛋白高達(dá)65%，遠(yuǎn)高于豆粕（48%）和棉粕（50%）。麻瘋樹籽粕由于是帶殼榨油后的副產(chǎn)品，所含不消化的木質(zhì)素殼，因此蛋白水平僅20%,結(jié)果與Harinder一致[6]。麻瘋樹種仁由于含有將近60%的脂肪，蛋白含量也在20%左右。另外，脫毒麻瘋樹種仁粕的鈣、磷含量遠(yuǎn)高于豆粕。通過化學(xué)分析可以看出麻脫毒瘋樹種仁粕是一種潛力巨大的蛋白飼料資源。

2.2.2 pH值

瘤胃pH值影響日糧蛋白質(zhì)在瘤胃的降解率。研究表明，蛋白質(zhì)分解和脫氨基作用的最適pH值在6.0～7.0，在此范圍內(nèi)大多數(shù)飼料蛋白質(zhì)都能得到有效的降解[7]。此次試驗(yàn)中各組的瘤胃液pH值在6.43～6.61變動(dòng)，均處在正常生理范圍內(nèi)。

2.2.3 產(chǎn)氣量

產(chǎn)氣量是一個(gè)綜合反映飼料可發(fā)酵程度的指標(biāo)，表現(xiàn)了瘤胃微生物活動(dòng)的總體趨勢(shì)，是反映飼料蛋白價(jià)值的綜合指標(biāo)。飼料中的碳水化合物和蛋白質(zhì)被瘤胃微生物所分泌的各種酶分解成揮發(fā)性脂肪酸、NH3等物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生 CH4、CO2、H2、O2、N2等氣體，通過噯氣排除體外。麻瘋樹種仁粕產(chǎn)氣量僅為45 ml/g,遠(yuǎn)小于Makkar等[1]體外產(chǎn)氣試驗(yàn)中的180 ml/g,原因是本試驗(yàn)瘤胃液晨飼前采取，加上沒有添加可發(fā)酵碳源，提供能量不足，微生物活性較低，因此產(chǎn)氣量少。麻瘋樹種仁粕產(chǎn)氣量與棉粕相當(dāng)，但遠(yuǎn)低于豆粕的73 ml/g。蛋白質(zhì)在發(fā)酵過程中主要為微生物生長提供氮源。Makkar等[1]體外試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)豆粕可降解蛋白高達(dá)80%，而麻瘋樹種仁粕則不足50%。這就是瘤胃中豆粕發(fā)酵速度快，為微生物提供的氮源多，微生物活性大，產(chǎn)氣量就越大的原因。麻瘋樹種仁由于油脂高可供產(chǎn)氣的物質(zhì)少，因此產(chǎn)氣量低，而麻瘋樹籽餅則是由于含有約30%不可降解的木質(zhì)素殼[2]。

2.2.4 NH3-N濃度

反芻動(dòng)物瘤胃液NH3-N是瘤胃氮代謝中外源蛋白質(zhì)和內(nèi)源含氮物質(zhì)降解的重要產(chǎn)物，它同時(shí)也是瘤胃微生物合成菌體蛋白的原料。NH3-N濃度在一定程度上反映了瘤胃微生物分解含氮物質(zhì)產(chǎn)NH3的速度及其對(duì)NH3的攝取利用情況,當(dāng)能量供應(yīng)充足時(shí)，氨濃度的大小直接影響著蛋白質(zhì)的合成。一般來說，保證微生物正常生長的瘤胃液最低NH3-N濃度為2～5mg/dl。

Preston等[8]研究微生物生長對(duì)氨耐受臨界范圍是6～30mg/dl。本試驗(yàn)中NH3-N濃度從大到小依次是麻瘋樹種仁粕＞豆粕＞棉粕＞麻瘋樹籽餅＞麻瘋樹種仁,在3～24mg/dl范圍，不影響瘤胃微生物的生長。雖然麻瘋樹種仁粕NH3-N濃度大于豆粕和棉粕，并不代表麻瘋樹種仁粕在瘤胃中的蛋白降解率就高，造成其NH3-N濃度高的原因是相同質(zhì)量下總蛋白量遠(yuǎn)大于豆粕和棉粕。

2.2.5 體外干物質(zhì)降解率

體外干物質(zhì)消化率的測(cè)定廣泛用于飼料營養(yǎng)的評(píng)價(jià),是飼料營養(yǎng)物質(zhì)消化降解的綜合指標(biāo)，與體內(nèi)消化率呈高度相關(guān)。本試驗(yàn)豆粕的干物質(zhì)降解率最高為86%，高于麻瘋樹種仁粕的79%，這與Makkar等[1]試驗(yàn)結(jié)果一致（豆粕，88%；麻瘋樹種仁粕，78%）。棉粕干物質(zhì)降解率為64%，則是由于其含有約30%不易降解的中性洗滌纖維。麻瘋樹種仁干物質(zhì)降解率低可能是含有毒素因子（佛波醇）不利于微生物的生長[9]。麻瘋樹籽餅干物質(zhì)降解率低則由于含有不可降解的木質(zhì)素殼。

3 小結(jié)

通過試驗(yàn)室常規(guī)分析和體外產(chǎn)氣法評(píng)價(jià)麻瘋樹產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值。從化學(xué)分析上看，麻瘋樹種仁粕蛋白含量高達(dá)65%，蛋白質(zhì)量要優(yōu)于豆粕和棉粕。參試樣品中，氨態(tài)氮濃度麻瘋樹種仁粕大于豆粕與棉粕。麻瘋樹種仁粕在產(chǎn)氣量，干物質(zhì)降解率均低于豆粕，總的來看，經(jīng)過脫毒脫脂的麻瘋樹種仁粕作為新飼料資源均可以被反芻動(dòng)物利用，尤其可以提供更多優(yōu)質(zhì)的過瘤胃蛋白，而且利用體外產(chǎn)氣法評(píng)定反芻動(dòng)物飼料的營養(yǎng)價(jià)值是可行的。反芻動(dòng)物對(duì)麻瘋樹種仁粕的綜合利用效率還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

[1]Makkar H P S,Aderibigbe A O,Becker K.Comparative evaluation of a non-toxic and toxic varieties of Jatropha curcas for chemical composition,digestibility,protein degradability and toxic factors.Food Chemistry,1998(62):207-215.

[2]Aderibigbe A O,Johnson C O L E,Makkar H P S,et al.Chemical composition and effect of heat on organic matter and nitrogen degradability and some antinutritional components of Jatropha meal.Animal Feed Science Technology,1997(67):223-243.

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[4]Menke K H，Steingass H.Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen flued[J].Animal Research and Devel opment,1988(28):755.

[5]沈英,宋正河,楊紅建,等.基于虛擬儀器技術(shù)的飼料體外發(fā)酵產(chǎn)氣自動(dòng)記錄系統(tǒng)的研制[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,22(12):159-163.

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