山東省羊常用粗飼料的粗蛋白瘤胃降解率和小腸消化率研究

袁翠林，王利華，于子洋，王文丹，李斌，林英庭*

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山東青島266109；2.山東省飼料質(zhì)量檢驗(yàn)所，山東濟(jì)南250022）

山東省羊常用粗飼料的粗蛋白瘤胃降解率和小腸消化率研究

袁翠林1，王利華1，于子洋1，王文丹1，李斌2，林英庭1*

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山東青島266109；2.山東省飼料質(zhì)量檢驗(yàn)所，山東濟(jì)南250022）

試驗(yàn)旨在研究山東省羊常用粗飼料中粗蛋白的瘤胃降解特性和小腸降解特性。測定山東省17個(gè)地市10種羊常用粗飼料109個(gè)樣本的常規(guī)養(yǎng)分含量，運(yùn)用尼龍袋法測定粗飼料干物質(zhì)（DM）、粗蛋白（CP）的48 h瘤胃降解率和瘤胃非降解蛋白（RUP），用改進(jìn)體外三步法測定DM和RUP小腸消化率及小腸可消化蛋白（uCP）。最終建立山東省羊常用粗飼料瘤胃降解率、小腸消化率、RUP及u CP與常規(guī)養(yǎng)分間的預(yù)測模型。結(jié)果表明：苜蓿和黑麥草（冬牧70）的瘤胃降解率和小腸消化率均較高，除地瓜秧和花生秧外，秸稈類飼料的瘤胃降解率和小腸消化率普遍較低，粗飼料DM、CP的瘤胃降解率和瘤胃降解殘?jiān)腄M、RUP小腸消化率及RUP和uCP含量均受到飼料中粗蛋白和纖維物質(zhì)含量的影響，即與CP含量呈正相關(guān)，與中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）含量呈負(fù)相關(guān)；粗飼料原料的DM瘤胃降解率與CP瘤胃降解率間存在正相關(guān)關(guān)系。由此可見，利用粗飼料的常規(guī)養(yǎng)分可預(yù)測其DM和CP的瘤胃降解率、DM和RUP小腸消化率、RUP和uCP含量。

粗飼料；粗蛋白；瘤胃降解率；小腸消化率；預(yù)測模型；羊

反芻動(dòng)物獨(dú)有的消化特點(diǎn)使得粗蛋白質(zhì)體系不能真實(shí)反映出飼料蛋白質(zhì)在瘤胃中的降解利用情況和瘤胃微生物蛋白質(zhì)的合成量。因此,國內(nèi)外普遍改用反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)評(píng)價(jià)新體系,新評(píng)價(jià)體系的核心是飼料粗蛋白的瘤胃降解率和小腸消化率。目前,對(duì)飼料養(yǎng)分降解率的測定普遍采用瘤胃尼龍袋法,其操作簡單,能夠較好反映瘤胃的實(shí)際生理狀況。Hvelplund［1］用體內(nèi)法和尼龍袋法同時(shí)測定了飼料中蛋白質(zhì)的瘤胃降解率,發(fā)現(xiàn)兩者有較高的相關(guān)性。小腸消化率的體內(nèi)法測定易受操作和動(dòng)物體況等多種因素影響,因此宜采用體外法進(jìn)行。Calsamiglia等［2］表明,移動(dòng)尼龍袋法和體內(nèi)法測定小腸消化率的結(jié)果具有很高相關(guān)性。Gargallo等［3］研究,在移動(dòng)尼龍袋法的基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)體外三步法以更簡便有效地測定營養(yǎng)物質(zhì)的小腸消化率。山東省是我國的養(yǎng)羊大省,為了合理利用粗飼料資源,本試驗(yàn)采用尼龍袋法和改進(jìn)體外三步法對(duì)10種山東省羊常用粗飼料瘤胃降解和小腸內(nèi)消化規(guī)律進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過測定粗飼料干物質(zhì)和粗蛋白的瘤胃降解率,得出瘤胃非降解蛋白(RUP),進(jìn)而測定RUP小腸消化率,得到小腸可消化蛋白(uCP),并與常規(guī)養(yǎng)分建立預(yù)測模型,比較10種常用粗飼料在反芻動(dòng)物體內(nèi)的消化、利用特點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料試驗(yàn)所用10種109個(gè)粗飼料樣品采自于山東省17個(gè)地市,其中包括青貯玉米秸樣品13個(gè)、羊草樣品8個(gè)、苜蓿干草樣品9個(gè)、焦麥草(冬牧70)樣品7個(gè)、豆秸樣品11個(gè)、干玉米秸樣品12個(gè)、麥秸樣品10個(gè)、地瓜秧樣品9個(gè)、花生秧樣品21個(gè)、水稻秸樣品9個(gè)。各樣品均經(jīng)65℃烘干制成風(fēng)干樣,粉碎過18目篩,避光阱涼處貯存待用。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物及飼養(yǎng)管理試驗(yàn)選擇體重相近(58.7±3.17)kg、體況良好、安裝永久性瘤胃瘺管的成年嶗山奶山羊去勢公羊3只,供試羊按常規(guī)飼養(yǎng),每日于06：00、11：00、15：00、20：00飼喂4次,自由飲水。其日糧組成見表1。

表1 日糧組成及其營養(yǎng)成分

1.3 測試指標(biāo)與方法

1.3.1 粗飼料常規(guī)養(yǎng)分的測定干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗纖維(CF)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)的測定分別按照GB/T 6435-2006、GB/T 6432-1994、GB 6434-2006、GB/T 20806-2006、ISO 13906-2008的方法進(jìn)行。每個(gè)樣品設(shè)3個(gè)重復(fù)。

1.3.2 粗飼料DM和CP瘤胃降解率的測定根據(jù)Hvelplund［1］所用方法,稱取3～4 g待測飼料裝入尼龍袋(10 cm×7 cm)中,用尼龍繩系緊袋口,于晨飼前送入瘤胃中,延長一端尼龍繩固定于瘤胃瘺管蓋上。48 h后取出尼龍袋,自來水沖洗干凈,置于65℃烘干至恒重,稱重。經(jīng)凱氏定氮法測定殘?jiān)值鞍缀俊Ｓ?jì)算瘤胃干物質(zhì)降解率、粗蛋白降解率、瘤胃非降解蛋白質(zhì)(RUP)。

瘤胃養(yǎng)分降解率(%)=(1-瘤胃降解后養(yǎng)分含量/瘤胃降解前養(yǎng)分含量)×100

RUP(%)=CP含量(%)×(1-瘤胃CP降解率)

1.3.3 粗飼料瘤胃降解殘?jiān)∧c消化率的測定應(yīng)用改進(jìn)三步體外法［3］測定小腸消化率。稱取0.5 g經(jīng)瘤胃48 h降解后的飼料殘?jiān)L(fēng)干樣,裝入小腸尼龍袋(4 cm×2 cm),封口機(jī)封口。培養(yǎng)瓶中加入預(yù)培養(yǎng)的鹽酸胃蛋白酶溶液[pH1.90,每升溶液中含1 g胃蛋白酶(Sigma,P-7000,活力800～2500 U/mg,效價(jià)1∶10000)],39℃水浴鍋中振蕩培養(yǎng)1 h后,用水洗凈尼龍袋,再于培養(yǎng)瓶中加入預(yù)熱的胰酶制劑溶液IpH 7.75,KH2PO4緩沖液,每升溶液中含百里香酚50 μg及3 g胰蛋白酶制劑(Sigma,P-7545),39℃水浴培養(yǎng)24 h后用水洗凈尼龍袋,65℃烘干至恒重,稱重,測定殘?jiān)值鞍缀?。?jì)算出RUP小腸消化率及小腸可消化蛋白(uCP)

RUP小腸消化率(%)=(RUP含量-殘?jiān)械鞍踪|(zhì)含量)/ RUP含量×100

uCP(%)=RDP×0.9×0.7+RUP×RUP小腸消化率

1.3.4 相關(guān)線性方程的建立以試驗(yàn)所測得的粗飼料DM和CP瘤胃降解率、RUP及瘤胃降解殘?jiān)酿B(yǎng)分小腸消化率和uCP為因變量,與粗飼料各常規(guī)養(yǎng)分間進(jìn)行逐一的相關(guān)性與顯著性分析,然后以相關(guān)性及顯著性較高的指標(biāo)作為自變量確立預(yù)測模型。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003初步處理后,再采用SPSS 19.0軟件的一般線性模型(GLM)程序進(jìn)行方差分析,并進(jìn)行Duncan′ssR法多重比較,對(duì)相關(guān)變量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析和線性回歸分析。結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 各粗飼料常規(guī)營養(yǎng)成分結(jié)果本試驗(yàn)所測得的10種粗飼料常規(guī)養(yǎng)分含量的結(jié)果見表2。苜蓿CP含量為10種粗飼料中最高,其次依次為冬牧70、地瓜秧、花生秧、青貯玉米秸、羊草、玉米秸、水稻秸、豆秸,麥秸CP含量則為最低。冬牧70的NDF、ADF含量為10種粗飼料中最低,而其EE含量為最高；苜蓿、地瓜秧和花生蔓的NDF、ADF含量均處于較低水平。

2.2 各粗飼料的干物質(zhì)、粗蛋白瘤胃降解率和瘤胃非降解蛋白測定結(jié)果由表3可知,10種粗飼料的干物質(zhì)和粗蛋白的48 h瘤胃降解率差異顯著(P＜0.05)。其中,苜蓿的DM和CP瘤胃降解率均為10種粗飼料中最高值,達(dá)到60%以上,冬牧70與其差異不顯著(P＞0.05),其DM和CP瘤胃降解率也處于較高水平,兩者均顯著高于其他粗飼料(P＜0.05)；青貯玉米秸與花生秸的DM和CP瘤胃降解率均無顯著差異(P＞0.05)。苜蓿、冬牧70及地瓜秧的RUP含量均大于5%,其中苜蓿RUP最高；麥秸RUP含量最低,與豆秸、水稻秸的RUP含量差異不顯著(P＞0.05)。

表2 羊常用粗飼料原料常規(guī)養(yǎng)分%/DM

表3 粗飼料的DM、CP瘤胃降解率和RUP%

2.3 各粗飼料瘤胃降解殘?jiān)母晌镔|(zhì)、RUP小腸消化率和小腸可消化蛋白測定結(jié)果由表4可知,在小腸消化過程中,各飼料瘤胃降解殘?jiān)腞UP小腸消化率均高于DM消化率。苜蓿的小腸DM消化率、uCP含量和冬牧70的RUP小腸消化率分別顯著高于其他粗飼料(P＜0.05)；豆秸、麥秸、水稻秸和玉米秸的各指標(biāo)值則處于相對(duì)較低的水平,其中,豆秸的DM小腸消化率、水稻秸的RUP小腸消化率、麥秸的uCP含量分別為粗飼料中最低。

表4 瘤胃48 h降解后殘?jiān)男∧cDM和RUP消化率及uCP%

2.4 利用常規(guī)養(yǎng)分建立預(yù)測模型由表5可知,飼料的瘤胃降解率和小腸消化率受到飼料中CP、NDF與ADF的影響,均與飼料中CP呈正相關(guān),而與NDF或ADF呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。RUP、uCP與CP間均呈正相關(guān), RUP還與NDF間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。粗飼料的DM和CP在瘤胃中的降解率具相關(guān)性,呈正相關(guān)關(guān)系。

3 討論

3.1 粗飼料的瘤胃干物質(zhì)和粗蛋白降解率飼料的降解性與其本身結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。McDonald等［4］研究表明飼料中蛋白質(zhì)的物理和化學(xué)特性,以及瘤胃微生物對(duì)飼料侵襲的有效面積和某些成分的保護(hù)性對(duì)瘤胃CP降解率均有所影響。冷靜等［5］研究幾種牧草在云南黃牛瘤胃中的降解特性,發(fā)現(xiàn)高CP含量能夠?yàn)榱鑫肝⑸锾峁┏渥愕?利于微生物生長,加快微生物對(duì)牧草其他養(yǎng)分的降解。靳玲品［6］在研究粗飼料營養(yǎng)成分在山羊瘤胃中的降解規(guī)律中發(fā)現(xiàn),粗飼料的DM瘤胃降解率與其CP含量呈正相關(guān),與NDF、ADF含量則呈負(fù)相關(guān)。張永根等［7］對(duì)奶牛常用飼料進(jìn)行干物質(zhì)和蛋白質(zhì)瘤胃降解特性的研究中發(fā)現(xiàn),飼料DM和CP降解率均與NDF和ADF呈顯著負(fù)相關(guān)。本試驗(yàn)中,豆秸、麥秸及水稻秸的CP含量較低而NDF、ADF含量較高,影響了其在瘤胃中的降解效果。然而,同為秸稈類飼料的地瓜秧和花生秧則由于其營養(yǎng)特點(diǎn)而具較高的DM和CP降解率,可以作為優(yōu)質(zhì)秸稈飼料被家畜有效利用。鄭向麗等［8］研究表明,花生秧營養(yǎng)成分能夠與優(yōu)質(zhì)豆科牧草相比。青貯玉米秸的瘤胃降解率顯著高于玉米秸,說明玉米秸青貯后更利于飼料營養(yǎng)成分的降解與利用。牧草類的苜蓿、冬牧70由于其高蛋白低纖維的營養(yǎng)特點(diǎn),其降解率均高于秸稈類飼料,但羊草由于其較高的纖維水平而降解率較低。根據(jù)本試驗(yàn)所做回歸方程,粗飼料的DM、CP瘤胃降解率與CP、NDF及ADF含量間也呈現(xiàn)出與相關(guān)研究［5-7］相似的相關(guān)性。另外,瘤胃DM降解率與CP降解率之間存在著線性關(guān)系。這與劉海霞等［9］和González等［10］對(duì)粗飼料干物質(zhì)和粗蛋白的瘤胃降解特性的相關(guān)研究時(shí)所得結(jié)論相似,但由于所用飼料種類、試驗(yàn)條件等差異,造成所做預(yù)測模型參數(shù)并不一致。

3.2 粗飼料瘤胃降解殘?jiān)男∧c消化率飼料在小腸中的消化主要是由酶來完成的。本試驗(yàn)中,飼料瘤胃降解殘?jiān)男∧cRUP消化率均高于DM消化率,這可能是由于小腸自身消化特點(diǎn),小腸能夠分泌大量可消化蛋白的酶,而這些酶并不能夠消化纖維類物質(zhì),故而影響了干物質(zhì)的消化率。羊草、麥秸、豆秸、玉米秸及水稻秸的瘤胃降解殘?jiān)麯M小腸消化率均低于10%,RUP小腸消化率均低于40%,這可能是由于其較高的NDF和ADF含量,而RUP含量則較低。苜蓿、冬牧70、青貯玉米秸、花生秧、地瓜秧的瘤胃降解殘?jiān)谛∧c中有較高的消化率,說明其RUP部分能夠被小腸很好的消化。其中,苜蓿與冬牧70突顯了優(yōu)質(zhì)牧草的優(yōu)點(diǎn),其DM小腸消化率高于20%, RUP小腸消化率在60%以上。青貯玉米秸與羊草的CP含量差距并不大,但小腸消化率均有較高差距,這可能是由于其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不同所致,青貯后的玉米秸中的蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,更易于被小腸消化；也可能是由于青貯玉米秸與羊草在瘤胃內(nèi)的降解改變了纖維的結(jié)構(gòu)和降解特性。岳群等［11］研究表明,相對(duì)于低蛋白高纖維飼料而言,高蛋白低纖維飼料的蛋白質(zhì)更易于被小腸消化利用。

3.3 粗飼料的瘤胃非降解蛋白(RUP)與小腸可消化蛋白(uCP)飼料中瘤胃可降解蛋白(RDP)主要用來滿足瘤胃微生物需要,而RUP和微生物蛋白質(zhì)(MCP)是uCP的良好來源,在一定程度上可反映飼料為小腸消化提供氮源的潛力,可用于反芻動(dòng)物生產(chǎn)需要［12］。NRC(2001)研究指出,奶牛的產(chǎn)奶量會(huì)隨飼糧中RUP的增加而線性增加。姚浪群等［13］研究表明,飼料蛋白質(zhì)中RUP約占30%～50%,本試驗(yàn)所測RUP數(shù)據(jù)均在此范匣內(nèi)。根據(jù)本試驗(yàn)所做回歸方程,RUP與CP、NDF間呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性,可說明粗飼料的RUP含量特點(diǎn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),RUP較高的粗飼料的uCP也較高,主要是由于RUP是uCP的重要來源。苜蓿和冬牧70的RUP和uCP均較高,這可能與其較高的粗蛋白含量有關(guān),說明苜蓿和冬牧70均能夠作為優(yōu)質(zhì)牧草被反芻動(dòng)物有效利用。地瓜秧、花生秧、青貯玉米秸的uCP含量均處于較高水平,而麥秸、豆秸、玉米秸、水稻秸的uCP均較低,通過線性回歸方程可以看出uCP與飼料本身的CP呈顯著正相關(guān)。關(guān)于具體RUP及uCP含量值的大小,相關(guān)研究的結(jié)果并不十分一致,這主要是由于飼料原料受到環(huán)境因素影響,其營養(yǎng)特性也有所差異,并且試驗(yàn)方法也會(huì)對(duì)結(jié)果造成較大的影響。目前關(guān)于粗飼料養(yǎng)分小腸消化率預(yù)測模型的研究甚少,無法進(jìn)行與前人相關(guān)成果的對(duì)比分析,對(duì)此仍需進(jìn)行深入研究。

表5 各相關(guān)指標(biāo)與常規(guī)養(yǎng)分間的預(yù)測模型

4 結(jié)論

10種粗飼料中,苜蓿和冬牧70在瘤胃中和小腸中均有較高的降解率；除地瓜秧、花生秧和青貯玉米秸外,秸稈類飼料的瘤胃降解率和小腸消化率普遍較低。

可利用常規(guī)養(yǎng)分預(yù)測瘤胃降解率、小腸消化率、RUP和uCP。粗飼料DM、CP的瘤胃降解率和小腸消化率及RUP、uCP含量均受到飼料中粗蛋白和纖維物質(zhì)含量的影響,即與CP呈正相關(guān),與NDF、ADF呈負(fù)相關(guān)；粗飼料的DM瘤胃降解率與CP瘤胃降解率間存在正相關(guān)關(guān)系。

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Study on Ruminant Degradability Properties and Intestinal Digestion of Roughage Proteins

YUAN Cui-lin1,WANG Li-hua1,YU Zi-yang1,WANG Wen-dan1,LI Bin2,LIN Ying-ting1*
（1.College of Animal Science and Technology,Qingdao Agricultural University,Shandong Qingdao 266109,China；2.Shandong Feed Quality Inspection,Shandong Jinan 250022,China）

This experiment was conducted to study the ruminal degradation and small intestinal digestibility of common roughages.These roughage samples from 17 cities in Shandong Province were in total of 109 and categorized into 10 species.Based on the determination of the proximate nutrients in these rough samples,the ruminal degradation of dry matter（DM）and crude protein（CP）,and the ruminal undegradable protein（RUP）of roughages were determined by using the nylon bag technique.Then,the improved three-step in vitro procedure was used to measure the small intestinal digestibility of DM/RUP and small intestinal digestible protein（uCP）.Prediction equations for ruminal degradation,small intestinal digestibility,RUP and uCP were obtained.The results showed as follows:Alfalfa hay and secale cerale had higher degradation in both rumen and small intestine.Besides sweet potato vine and peanut stems, the degradation of soybean stem,corn stalk dried,wheat straw and rice straw were lower.Ruminal degradation and small intestinal digestibility of DM/CP,and RUP/uCP had positive correlation with CP,and negative correlation with NDF/ADF.Ruminal degradation of DM had positive correlation with CP ruminal degradation.Ruminal degradation of DM and CP,small intestinal digestibility of DM and RUP,RUP and uCP could be predicted by nutrients composition of the roughage.

crude protein；prediction equations；roughage；ruminal degradation；small intestinal digestibility；sheep

S827.5

A

0258-7033（2015）09-0037-05

2014-09-05；

2014-10-23

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系羊產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（SDAIT-09-011-04）

袁翠林（1989-），女，內(nèi)蒙古人，碩士研究生，主要從事反芻動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)研究，E-mail：630679498@qq.com

*通訊作者：林英庭，教授，碩士研究生導(dǎo)師，E-mail：lyt0701@yahoo.com.cn