體外產(chǎn)氣法評定6種草料的營養(yǎng)價值

■周 玲 王 波 謝 龍 夏中生

（廣西大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧 530004）

在動物生產(chǎn)過程中，飼料的營養(yǎng)價值直接影響到家畜的生產(chǎn)性能，然而飼料的成本也是在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值的過程中必須考慮的因素。因此，經(jīng)濟(jì)、營養(yǎng)價值高的飼料是增加動物生產(chǎn)利潤的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在某些工農(nóng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，一些尚有利用價值的附屬產(chǎn)品也大批量的出現(xiàn)，例如木薯桿、花生藤、黃豆秸等這些附屬產(chǎn)品對于主業(yè)而言，屬于沒有太大用處的資源，但對于動物生產(chǎn)而言，卻存在著較大的潛在飼用價值。因此，對木薯桿、花生藤、黃豆秸等農(nóng)作物秸稈及香茅草、雜交狼尾草等天然牧草和空心菜的營養(yǎng)價值進(jìn)行有效地評定，有利于更好地降低成本、實現(xiàn)利潤的最大化。本研究采用瘤胃體外模擬試驗鑒定這6種常見附屬產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，為更好地提高動物生產(chǎn)效益提供參考。

體外產(chǎn)氣法是基于瘤胃發(fā)酵與產(chǎn)氣高度相關(guān)的一種瘤胃體外模擬技術(shù)，當(dāng)體外利用緩沖瘤胃液消化草料時，碳水化合物會降解成短鏈脂肪酸、氣體和微生物的細(xì)胞成分，蛋白質(zhì)則會降解為氨態(tài)氮（NH3-N），其中一部分NH3-N用于微生物生長而形成微生物蛋白，另一部分為游離NH3-N，可直接測定，而且組成微生物蛋白的NH3-N與草料的體外產(chǎn)氣量存在高度正相關(guān)關(guān)系（R2＞0.99），這就使得測飼草飼料蛋白質(zhì)降解率的方法簡化為測定游離NH3-N和產(chǎn)氣量。體外產(chǎn)氣法就是主要通過測定發(fā)酵產(chǎn)物生成量或氣體的產(chǎn)量來評價飼料營養(yǎng)價值。此外，利用24 h產(chǎn)氣量和其他化學(xué)成分還可估測飼料有機(jī)物的可消化率和代謝能。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為木薯桿、花生藤、黃豆秸、香茅草、雜交狼尾草和空心菜，都來自廣西水牛研究所水牛種畜場。在65℃烘箱中烘48 h，制成風(fēng)干樣后，粉碎過40目篩。室溫保存于封口袋中用作營養(yǎng)成分分析和體外發(fā)酵試驗。其常規(guī)營養(yǎng)水平具體見表1，粗蛋白質(zhì)（CP）、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）的測定方法均參照楊勝（1993）。

1.2 試驗設(shè)計

表1 6種草料的常規(guī)營養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）

試驗中底物的總發(fā)酵時間為72 h，發(fā)酵培養(yǎng)的底物為200 mg（DM）。每種待測樣品分別設(shè)3個平行，整個發(fā)酵過程中共設(shè)3個空白對照，以消除微生物培養(yǎng)液自身發(fā)酵產(chǎn)氣量。

1.3 試驗方法

1.3.1 體外培養(yǎng)體系

本試驗采用注射器式Menke體外產(chǎn)氣法（Syringe系統(tǒng)）進(jìn)行體外瘤胃發(fā)酵培養(yǎng)。按Theodorou等方法配制人工唾液原液。采集的瘤胃液用6層紗布過濾，將瘤胃液和人工唾液按照1∶2的比例混合均勻，制成微生物培養(yǎng)液，期間持續(xù)地通入CO2氣體，人工唾液需預(yù)熱至(39±0.5)℃。用注射器吸取30 ml微生物培養(yǎng)液于每根裝有200 mg（DM）待測草料的產(chǎn)氣管及空白對照的產(chǎn)氣管中。體外培養(yǎng)裝置主體是德國出產(chǎn)的恒溫水浴搖床，搖動速率和水浴溫度分別調(diào)至5×10 r/min、(39±0.5)℃。

1.3.2 瘤胃液供體動物和飼養(yǎng)管理

瘤胃液的供體動物為2頭體重相近、健康狀況良好的瘺管水牛，其粗飼料為新鮮象草，青貯玉米秸稈，精料為玉米-豆粕型。依據(jù)廣西水牛研究所牧場的日常飼養(yǎng)管理方式進(jìn)行飼養(yǎng)。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 產(chǎn)氣量的計算方法

測定方法參考Menke等（1988），培養(yǎng)開始后，分別記錄2、4、6、9、12、24、36、48、72 h的產(chǎn)氣管刻度讀數(shù)。產(chǎn)氣量計算公式如下：

式中：GPt為樣品在t時刻的產(chǎn)氣量（ml）；Vt為樣品發(fā)酵t小時后，產(chǎn)氣管刻度讀數(shù)（ml）；V0為樣品在開始培養(yǎng)時產(chǎn)氣管刻度讀數(shù)（ml）；W為樣品干物質(zhì)重（mg）；GP空白為空白對照在t時刻的產(chǎn)氣量，其計算方式與GPt一致。

應(yīng)用非線性軟件NLREG程序?qū)Φ孜矬w外發(fā)酵產(chǎn)氣參數(shù)進(jìn)行擬合。擬合公式如下：

式中：GP表示t時刻200 mg（DM）底物的累積產(chǎn)氣量(ml)；B表示200 mg（DM）底物理論最大產(chǎn)氣量(ml)；c表示產(chǎn)氣速率常數(shù)(ml/h)；t 表示發(fā)酵時間(h)；lag表示體外發(fā)酵產(chǎn)氣延滯時間(h)。

1.4.2 揮發(fā)性脂肪酸(Volatile Fatty Acid,VFA)的測定方法

取體外發(fā)酵培養(yǎng)72 h后的上清液1 ml，加入等體積8.2%的偏磷酸，4℃20 000×g下離心10 min，取離心后的上清液加入內(nèi)標(biāo)物巴豆酸，儀器為Agilent 7890A型氣相色譜儀，色譜柱為HP-INNOWAX(19091N-133)毛細(xì)管柱，規(guī)格為30 m×0.25 mm×0.25 μm。測定上清液中乙、丙、丁酸的含量。

1.4.3 氨態(tài)氮（NH3-N）的測定方法

取體外發(fā)酵培養(yǎng)72 h后的培養(yǎng)液5 ml，經(jīng)過3 000×g離心10 min，取上清液，采用Searle[7]、馮宗慈等改進(jìn)方法，用氯化銨作標(biāo)準(zhǔn)品，采用紫外可見分光光度計(PE Lambda 35型，美國)在700 nm波長條件下比色，根據(jù)光密度值和標(biāo)準(zhǔn)曲線求出NH3-N的濃度。

1.4.4 可消化有機(jī)物(DOM)、有機(jī)物消化率（DO）和代謝能(ME)的計算方法

以200 mg(DM)樣品為每單位作為底物時，根據(jù)體外產(chǎn)氣法培養(yǎng)24 h后得到的產(chǎn)氣量計算DOM，計算公式如下：DOM=（7.65±0.062）×GP24h+（353±0.59），其中DOM的單位為g/kg，GP24h的單位為ml。根據(jù)公式ME=-0.20+0.141 0×DO計算代謝能ME，公式中的DO單位為%，DO=17.04+1.108 5GP24h[4]。

1.4.5 相對飼用價值（Relative Feed Value,RFV）的計算方法

相對飼用價值（RFV）計算公式如下，RVF=DMI(%體質(zhì)量BW)×DDM(%DM)/1.29，其中，DMI(干物質(zhì)采食量，DMI占%體質(zhì)量)為粗飼料干物質(zhì)的隨意采食量，單位為占體質(zhì)量的百分比即%體質(zhì)量；DDM為可消化的干物質(zhì)，單位為%DM。DMI與DDM的預(yù)測模型分別為，DMI=120/NDF(%DM)；DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，Duncan's法進(jìn)行多重比較，以下試驗數(shù)據(jù)用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，以P＜0.05作為差異顯著性判斷的標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 各草料體外發(fā)酵階段累計產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣參數(shù)

本試驗中6種草料的各階段累計產(chǎn)氣曲線如圖1所示，發(fā)酵參數(shù)如表2所示。從產(chǎn)氣曲線來看，在培養(yǎng)開始階段（0～24 h），氣體增加速度劇烈。6種草料間，GP24h最大的是空心菜，其次依次是雜交狼尾草、木薯桿、花生藤、香茅草和黃豆秸，空心菜的GP24h與其它5種草料差異顯著(P＜0.05）。GP72h最大的是雜交狼尾草，其次依次是空心菜、香茅草、花生藤、木薯桿和黃豆秸，雜交狼尾草與空心菜之間差異不顯著(P＞0.05)，與其余草料相比差異均顯著(P＜0.05）。理論最大產(chǎn)氣量，與GP72h的大小順序一致，空心菜與香茅草之間、花生藤與木薯桿之間、木薯桿與黃豆秸之間的理論最大產(chǎn)氣量差異不顯著(P＞0.05)，其余兩兩之間差異均顯著(P＜0.05）。c最大的是木薯桿，空心菜與花生藤之間、花生藤與黃豆秸之間、雜交狼尾草與香茅草之間的c差異不顯著(P＞0.05)，除此各草料之間差異顯著(P＜0.05）。Lag最大的是空心菜，其次依次是花生藤、黃豆秸、香茅草、木薯桿和雜交狼尾草?？招牟伺c花生藤、黃豆秸之間的Lag差異不顯著(P＞0.05)，除此空心菜與其余3種草料之間差異均顯著(P＜0.05）。6種草料間，DOM、DO和ME的大小、差異顯著性都與24 h的產(chǎn)氣量一致。

圖1 6種草料的累計產(chǎn)氣曲線

表2 6種草料體外產(chǎn)氣的發(fā)酵參數(shù)

2.2 揮發(fā)性脂肪酸及氨態(tài)氮含量

從表3中可以看出，發(fā)酵產(chǎn)物中乙酸含量最高的是空心菜，空心菜與黃豆秸之間差異顯著(P＜0.05），除此各草料之間差異均不顯著(P＞0.05)。丙酸含量最高的是木薯桿，木薯桿與其余草料之間差異均顯著(P＜0.05）。丁酸含量最高的是雜交狼尾草，其與各草料之間差異均顯著(P＜0.05）。乙酸/丙酸值最大的是花生藤，其次依次是空心菜、雜交狼尾草、香茅草、黃豆秸和木薯桿，其中木薯桿的乙酸/丙酸值與各草料之間差異顯著(P＜0.05），其余草料之間差異均不顯著(P＞0.05)。TVFA含量最高的是木薯桿，其次依次是空心菜、香茅草、花生藤、雜交狼尾草和黃豆秸，木薯桿與黃豆秸之間差異顯著(P＜0.05），木薯桿與其余草料相比差異均不顯著(P＞0.05)。發(fā)酵產(chǎn)物NH3-N含量最高的是香茅草，其次依次是空心菜、黃豆秸、木薯桿、花生藤和雜交狼尾草，香茅草與花生藤、雜交狼尾草之間差異顯著(P＜0.05），與其余3種草料相比差異不顯著(P＞0.05)。

表3 6種草料發(fā)酵產(chǎn)物中的揮發(fā)性脂肪酸含量

3 討論

3.1 營養(yǎng)水平及相對飼用價值

粗蛋白、纖維成分含量是評定粗飼料營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)。牧草中粗蛋白可降解部分在體外發(fā)酵時主要不是用來產(chǎn)氣，而是為微生物繁殖提供氮源，其中的不可降解部分則在動物小腸中被消化。RFV由美國飼草和草原理事會下屬的干草市場全國飼草協(xié)會確認(rèn)的粗飼料相對價值指數(shù)，是目前美國唯一廣泛使用(銷售、庫存及根據(jù)家畜對粗飼料質(zhì)量的要求投料等)的粗飼料質(zhì)量評定指數(shù)，其定義：相對一特定標(biāo)準(zhǔn)粗飼料(盛花期苜蓿RFV值為100%)，某種粗飼料可消化干物質(zhì)的采集量。RFV值越大，說明該種牧草的營養(yǎng)價值越高。本試驗中，木薯桿、花生藤、黃豆秸、香茅草、雜交狼尾草和空心菜等6種草料的RFV分別為121.00%、87.90%、80.20%、123.30%、104.04%和121.38%，參照RFV粗飼料分級標(biāo)準(zhǔn)（見表4），分別屬于2級、3級、4級、2級、2級、2級。在李茂等(2013)試驗中，王草、紅象草、黑籽雀椑、堅尼草和糖蜜草等5種熱帶禾本科草料的RFV均值為0.85，屬于3級或4級，這表明熱帶禾本科草料具有較高的營養(yǎng)價值。可見本文所述的6種草料營養(yǎng)價值良好。

表4 粗飼料分級標(biāo)準(zhǔn)

3.2 體外產(chǎn)氣特性

體外產(chǎn)氣量是反芻動物瘤胃底物發(fā)酵的一個很重要的指標(biāo)。體外發(fā)酵產(chǎn)氣的底物主要是碳水化合物，碳水化合物被微生物降解為VFA，乙酸、丙酸和丁酸是機(jī)體代謝最為重要的幾種VFA，約占VFA總產(chǎn)量的95%，丁酸在瘤胃液中的含量相對較低，為10%左右，而且可以由乙酸轉(zhuǎn)化；乙酸和丙酸是飼料在瘤胃內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)生的兩大主要有機(jī)酸。一定時間內(nèi)產(chǎn)氣量的多少反映了底物被瘤胃微生物利用的程度，代表著底物營養(yǎng)價值的高低程度。VFA可提供機(jī)體可消化能的70%～80%，乙酸是反芻動物代謝所需能量的主要來源，丙酸則是反芻動物重要的葡萄糖前體。本試驗中6種草料隨發(fā)酵時間延長，產(chǎn)氣量呈上升的趨勢，培養(yǎng)一定時間后產(chǎn)氣量的增加逐漸趨于平緩，這一結(jié)果符合體外產(chǎn)氣的一般規(guī)律。但各種草料之間的發(fā)酵效果也存在一定差異，這可能與各草料本身的營養(yǎng)成分有關(guān)。氨態(tài)氮是草料中蛋白氮和非蛋白氮化合物分解的最終產(chǎn)物，并且是微生物合成菌體蛋白的原料，其濃度是反映瘤胃內(nèi)氮源降解與微生物利用氨的動態(tài)指標(biāo)。瘤胃微生物需要一定濃度的NH3-N，其最佳濃度范圍為6～30 mg/100 ml。李袁飛等研究中指出微生物發(fā)酵的最佳NH3-N濃度為6～27.5 mg/100 ml。本試驗中各草料體外發(fā)酵后的mg/100 ml濃度均在此最佳濃度范圍內(nèi)。

3.3 有機(jī)物消化率

飼料的各種營養(yǎng)成分在動物體內(nèi)的消化程度不一樣，消化率高的牧草才對動物生產(chǎn)具有更大意義。草料的消化率分干物質(zhì)消化率和有機(jī)物消化率，而干物質(zhì)中粗灰分的含量與營養(yǎng)價值基本無關(guān)，有機(jī)物消化率就成為評價草料營養(yǎng)價值的主要指標(biāo)之一。本試驗中有機(jī)物消化率是根據(jù)24 h累積產(chǎn)氣量計算而得，它們與24 h累積產(chǎn)氣量成正比關(guān)系，故木薯桿、花生藤、黃豆秸、香茅草、雜交狼尾草和空心菜等6種草料的有機(jī)物消化率大小順序與24 h累計產(chǎn)氣量一致。

4 結(jié)論

①木薯桿、花生藤、黃豆秸、香茅草、雜交狼尾草和空心菜6種草料的營養(yǎng)價值，各草料的相對飼用價值分別為121.00%、87.90%、80.20%、123.30%、104.04%和121.38%，屬于RFV粗飼料分級標(biāo)準(zhǔn)2級、3級、4級、2級、2級、2級飼料。

②體外有機(jī)物消化率分別為48.26%、46.42%、38.47%、41.61%、49.00%和58.42%。

③木薯桿、花生藤、黃豆秸、香茅草、雜交狼尾草和空心菜皆有較好的營養(yǎng)價值，且消化率好，可以利用為反芻動物的粗飼料。

（參考文獻(xiàn)刊略，需者可函索729464834@qq.com）