模擬瘤胃對肉牛日糧中適宜蛋白質含量的研究

伍佰鑫 張翠永 李 晟 羅 陽 浣 成 樊志堅

(湖南省畜牧獸醫(yī)研究所，湖南 長沙 410131)

一般來說，反芻動物可將20%～30%日糧中的氮轉化為機體蛋白，大約70%～80%的氮以尿和糞的形態(tài)排泄掉。蛋白質是一種昂貴的養(yǎng)分，受經濟和環(huán)境的影響。此外，過量的氮排泄到大氣、土壤和地下水中，對環(huán)境有害。肉牛生產者為了讓肉?？扉L和增膘，經常飼喂較多的精飼料，特別是在日糧中添加大量的豆餅、花生餅、大豆等優(yōu)質蛋白質飼料，不僅造成飼料浪費、增加飼料成本，而且給肉牛胃腸增加負擔，甚至引起疾病。但如果添加少了，就不能滿足肉牛生長對蛋白質的需要，影響育肥效果和經濟效益。肉牛飼料中蛋白質含量多少為適宜，已成為肉牛生產面臨的現(xiàn)實問題。最近，美國內華達州大學的Paloma de Melo Amaral和巴西維科沙大學的Lays Débora Silva Mariz等學者運用先進的連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)、用發(fā)酵罐模擬瘤胃，對肉牛10%～14%蛋白質含量的日糧進行了研究，其研究方法和結果值得肉牛生產者和研究者參考。

1 材料和方法

在連續(xù)4個階段、每個階段持續(xù)12 d(其中8 d為日糧適應期、4 d為樣本采集期)，使用8個雙流量連續(xù)培養(yǎng)發(fā)酵罐(1223±21 mL)。采用4×4拉丁方設計、4個處理和4個階段，每個處理總共8個重復。日糧處理包括：①靜態(tài)的10%粗蛋白日糧(簡稱10%CP)、②靜態(tài)的12%CP日糧(簡稱12%CP)、③靜態(tài)的14%CP日糧(簡稱14%CP)、④每48小時在10%CP和14%CP之間振蕩的日糧(簡稱10%～14%振蕩)。日糧(干物質)由50%的果園干草和50%的精飼料組成，日糧的配方和營養(yǎng)組成(根據NRC標準)詳見表1。

2頭接有瘤胃瘺管的安格斯肉牛(平均體重785 kg)，早晨飼喂前2 h，從瘤胃的腹部、中部和背部區(qū)域收集瘤胃液，立即通過四層紗布過濾，將過濾后大約10 L的瘤胃液轉移到實驗室事先預熱的保溫瓶(39 ±0.5℃)中。瘤胃液均質化后，注入氮氣(N2)以維持厭氧環(huán)境，將事先水浴預熱的5 000 mL錐形燒瓶淹沒其中，并將溫度調整到39。每個發(fā)酵罐倒入大約1 250 mL的瘤胃液，直至溢出物被清除干凈(圖1)。維持溫度為39°C并將氮氣(40 mL/min)注入發(fā)酵罐以維持厭氧環(huán)境。添加尿素到人工唾液中以模擬氮回收。每個發(fā)酵罐用單個的pH計(Cole-Parmer pH controllers，Model 5997-20)監(jiān)控pH值。中間由磁鐵驅動的螺旋槳以150 rpm的速率不斷攪拌發(fā)酵罐的內容物。通過調整人工唾液灌注和過濾液流，將固體和液體的稀釋率分別調整為5.5和11%/h。以2.1 mL/min的速率不斷灌注人工唾液，每天2次測定其連貫性。

表1 試驗日糧的原料和化學組成

備注：CP-粗蛋白質、DM-干物質、OM-有機物、NDF中性洗滌纖維、EE-乙醚提取物(粗脂肪)、ME-代謝能；礦物質鹽(1 kg DM)包含：氯化鈉100 g、鋅12.5 g、鐵12.5 g、錳12.5 g、銅1 750 ppm、碘450 ppm、鈷240 ppm。

圖1 雙流量連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)

每個發(fā)酵罐每天投入72 g(DM)的日糧，分2次(上午9點和晚上9點)等量投入，即每次36 g。食糜固體和液體分開收集在4 L的塑料桶中。在日糧適應期的每天上午8:30，給塑料桶稱重并移除內容物。在試驗的8～12 d，每個塑料桶注入20mL濃度為50%的硫酸，并將塑料桶(大約三分之二的深度)浸入4℃水浴中，以防止微生物和酶的活動。在每個試驗期的第9、10、11、12 d，將每個發(fā)酵罐的液體和固體溢出物用攪拌器混合并均質化，通過真空系統(tǒng)收集500 mL樣本并-20°C保存。每個試驗期發(fā)酵罐的溢出物有2 000 mL，另外收集300 mL凍干并用研缽弄碎作為子樣本，放入另外的塑料容器作進一步的化學分析。剩余的發(fā)酵罐溢出物用兩層紗布過濾，取2個10 mL，分別添加0.2 mL濃度為50%的硫酸溶液、保存，留待以后分析氨態(tài)氮(NH3-N)和揮發(fā)性脂肪酸(VFA)。

在試驗的第7 d，發(fā)酵罐開始灌注15氮[硫酸銨15(NH4)2SO4]之前，收集每個發(fā)酵罐的污水樣本(固體和液體)，用于測定背景15氮的豐裕度。然后，將富含10% 15氮原子的0.077 g硫酸銨灌注到每個發(fā)酵罐，用于瞬時標記氨氮(NH3-N)池。添加0.077 g/L的15(NH4)2SO4，替代等氮量的尿素，以便發(fā)酵罐中15氮的濃度維持穩(wěn)定狀態(tài)。

在試驗的第10 d和第12 d，在發(fā)酵罐投入日糧之后的0、1、2、4、6、8、10 h，用手提式pH計測定每個發(fā)酵罐(模擬瘤胃)的pH值。在每個試驗期的最后一天，整個發(fā)酵罐的內容物用兩層紗布過濾，液體在4℃時離心(1 000 g)10 min、移除飼料顆粒。然后，將懸浮液離心(10 000 g)20 min，去掉懸浮液，將細菌顆粒凍干和保存以便進一步分析。

日糧和食糜樣本根據AOAC分析DM(干物質)、粗蛋白(CP)和乙醚浸出物(EE粗脂肪)。有機物(OM)根據DM和灰分的差值計算。NDF(中性洗滌纖維)和ADF(酸性洗滌纖維)根據Van Soest方法，用不含亞硫酸鈉的α熱穩(wěn)定淀粉酶處理，依次用纖維分析儀(Ankom200)分析。微生物顆粒和食糜污水按日糧分析法測定DM、CP和灰分。食糜污水中揮發(fā)性脂肪酸的濃度用氣相色譜分析。氨氮濃度用色度比色分析。

2 試驗結果

與第2組(靜態(tài)的12%粗蛋白日糧)相比，瘤胃(發(fā)酵罐)對DM(干物質)、OM(有機物)、NDF(中性洗滌纖維)和ADF(酸性洗滌纖維)的表觀消化率，既不受日糧粗蛋白增加也不受日糧粗蛋白振蕩的影響(P>0.05)。瘤胃(發(fā)酵罐)對DM和OM的真實消化率在各處理組之間同樣也無差異(P>0.05)。詳見表2。

表2 雙流量連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)中瘤胃的消化率

表3 雙流量連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)中瘤胃的pH和VFA

表4 雙流量連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)中瘤胃的氮參數

備注：微生物效率 = 微生物氮(g)÷ 真實消化的干物質(kg)；RDP供應(瘤胃降解蛋白供應)= 總氮流動 - 微生物氮RUP流動(瘤胃非降解蛋白流動)= 攝入的總氮 - 瘤胃降解蛋白流動

隨著日糧粗蛋白(CP)水平的增加，瘤胃(發(fā)酵罐)內的pH值呈現(xiàn)極顯著的(P<0.01)線性正效應(表3)。但是，第4組(每48 h在10%CP和14%CP之間振蕩的日糧)與第2組(靜態(tài)的12%CP日糧)瘤胃(發(fā)酵罐)內的pH值差異不顯著(P>0.05)。日糧與時間的交互作用不顯著(P>0.05)?？偟腣FA(揮發(fā)性脂肪酸)濃度和單個VFA摩爾比例(醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、異丁酸和異戊酸)，不受日糧粗蛋白水平或日糧CP振蕩的影響(P>0.05)。

隨著日糧CP水平的增加，瘤胃(發(fā)酵罐)內的氨氮(NH3-N)濃度(表4)呈現(xiàn)顯著的二次效應(P<0.05)。14%組瘤胃(發(fā)酵罐)內食糜污水的氨氮(NH3-N)濃度大約比10%組和12%組大3倍。各處理組之間的總氮(N)、非氨氮(NAN)和瘤胃非降解蛋白(RUP)的流動以及CP可消化性都無差異。10%～14%振蕩組與12%組比較時，微生物氮和氨氮的流動、微生物效率差異都不顯著(P>0.05)，但當日糧CP水平增加時，這些變數呈現(xiàn)顯著的(P<0.05)二次效應。

2 結論

與靜態(tài)的12%CP肉牛日糧相比，每間隔48 h、10% CP和14% CP之間振蕩的日糧對瘤胃氮代謝和微生物效率無影響，表明每間隔48 h、10%CP和14%CP之間振蕩的日糧不會改善肉牛瘤胃養(yǎng)分的消化性、瘤胃發(fā)酵、瘤胃氮代謝和微生物效率。暗示瘤胃微生物對振蕩的CP水平不響應，或者能夠積極應對48 h期間的營養(yǎng)不良。12% CP的日糧對瘤胃微生物氮的流動和微生物效率產生正面影響，因此，這是改善瘤胃氮利用的最佳方案，超過這一水平(12% CP)，日糧中增加再多的CP含量也沒有進一步的好處。

[1] Paloma de Melo Amaral, Lays Débora Silva Mariz. Effects of Static or Oscillating Dietary Crude Protein Levels on Fermentation Dynamics of Beef Cattle Diets Using a Dual-Flow Continuous Culture System[J].PLoS One. 2016,11(12): e0169170.

中國牛業(yè)科學2017,43(5):25-27ChinaCattleScience科學實驗