不同谷物日糧對(duì)晉南牛瘤胃發(fā)酵、養(yǎng)分消化及血液指標(biāo)的影響

楊佳佳，霍文婕，郭剛，楊致玲，裴彩霞

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 山西 太谷 030801)

谷物類飼料是反芻動(dòng)物生產(chǎn)中重要的能量飼料，谷物中含有的大量淀粉是其能量的主要貯存形式。不同的谷物飼料中淀粉含量及其組成結(jié)構(gòu)存在差異，依據(jù)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可將淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉中葡萄糖間的鍵能較強(qiáng)，不易被反芻動(dòng)物體內(nèi)的消化酶消化[1]，因此，不同的谷物具有各自的營(yíng)養(yǎng)特性。玉米、小麥和高粱是我國(guó)北方地區(qū)主要種植作物，也是主要的能量飼料來(lái)源。本試驗(yàn)選用山西省特有牛種晉南牛作為研究對(duì)象，旨在探究不同谷物飼喂時(shí)瘤胃發(fā)酵、日糧養(yǎng)分表觀消化率及血液指標(biāo)的差異，從而揭示不同谷物營(yíng)養(yǎng)特性，使有限的谷物飼料資源得到合理的利用。玉米、小麥和高粱中淀粉含量分別約為72%、77%、72%[2]，谷物物種和品種不同，直鏈淀粉和支鏈淀粉含量不同，淀粉消化率也不同，如高直鏈小麥品種的消化率低于高支鏈小麥品種[3]。淀粉來(lái)源不同，小腸消化率也不同，豆類淀粉在瘤胃和小腸中的消化率低于大麥和小麥等谷物[4]。淀粉在小腸中的消化也受消化酶不足、腸道pH不適宜淀粉酶活等因素限制[4]。高粱中含有多酚、植酸、單寧等抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)，前兩者能與礦物質(zhì)結(jié)合，影響礦物質(zhì)的消化吸收，而單寧能與體內(nèi)消化酶結(jié)合，影響蛋白質(zhì)和淀粉的消化吸收，因而，高粱的生物有效利用率偏低[5]。目前的研究多以高粱、小麥部分替代玉米組成多谷物日糧探究不同谷物在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用，本試驗(yàn)采用單一谷物作為能量飼料研究谷物營(yíng)養(yǎng)特性。旨在比較玉米、小麥和高粱3種不同谷物日糧飼喂時(shí)晉南牛瘤胃發(fā)酵、日糧表觀消化率和血液指標(biāo)的差異，從而對(duì)玉米、小麥和高粱進(jìn)行飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定，為其在飼料生產(chǎn)和反芻動(dòng)物中的利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)選用3頭裝有永久性瘤胃瘺管，年齡1.5歲，體重(448±25) kg的晉南牛閹牛，采用3×3拉丁方設(shè)計(jì)，試驗(yàn)日糧為玉米日糧、小麥日糧和高粱日糧。試驗(yàn)前2 d于早飼前空腹稱重，根據(jù)2 d體重的平均值確定各頭牛的營(yíng)養(yǎng)水平。試驗(yàn)分3階段，每階段預(yù)試期7 d，正試期5 d?；A(chǔ)日糧依照肉牛營(yíng)養(yǎng)需要和飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)[6]配制，由不同谷物飼料混合精料、玉米青貯和苜蓿干草組成且等能等氮等淀粉，精粗比為5∶5，其組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。單槽飼養(yǎng)，每日07:00和19:00飼喂，自由飲水。

表1試驗(yàn)基礎(chǔ)日糧組成和營(yíng)養(yǎng)水平/g·kg-1DM

Table1 Ingredient and chemical composition of the basal diet

項(xiàng)目Items玉米Corn小麥Wheat高粱Sorghum日糧組成 玉米秸稈青貯450450450 苜蓿干草505050 谷物245260250 麩皮606333 米糠305055 豆粕401346 棉粕1009090 石粉565 磷酸氫鈣536 食鹽555 小蘇打555 預(yù)混料1)555日糧營(yíng)養(yǎng)水平 有機(jī)物質(zhì)936931934 綜合凈能2)5.605.565.48 粗蛋白質(zhì)127127127 淀粉182182182 中性洗滌纖維538522529 酸性洗滌纖維261269275 鈣Ca4.84.74.8 磷P3.23.13.2

注：1)每千克預(yù)混料包括：鈷42 mg，銅3 500 mg，鐵20 000 mg，錳12 000 mg，鋅12 000 mg，碘1 200 mg，硒600 mg，維生素A 3 000 000國(guó)際單位；維生素D 500,000國(guó)際單位；維生素E 15 000國(guó)際單位；2)綜合凈能根據(jù)原料組成計(jì)算所得，其余為實(shí)測(cè)值。

Note：1)Contained 42 mg·kg-1Co, 3 500 mg·kg-1Cu, 20 000 mg·kg-1Fe, 12 000 mg·kg-1Mn, 12 000 mg·kg-1Zn, 1 200 mg·kg-1I, 600 mg·kg-1Se, 3 000 000 IU of vitamin A, 500 000 IU of vitamin D, and 15 000 mg of vitamin E per kg premix；2)NEmfis calculated value. Other nutrient levels are measured values.

1.2 日糧養(yǎng)分表觀消化率

試驗(yàn)期間逐日記錄采食量和剩料量，每階段正試期開始前采集苜蓿干草200 g和精料樣品100 g，測(cè)定初水含量，制成風(fēng)干樣品，密封袋保存以備測(cè)定其他養(yǎng)分；正試期連續(xù)5 d每天采集玉米秸稈青貯樣品200 g，放置于搪瓷盤中，于65～70 ℃烘箱中烘干，然后回潮12 h并稱重，混合烘干后的每天采集的樣品，密封袋保存以備測(cè)定其他養(yǎng)分；正試期每天早7:00連續(xù)5 d收集剩料，稱重后按1%比例放入同一搪瓷盤中，于65～70 ℃烘箱中烘干，然后回潮12 h并稱重，密封袋保存以備測(cè)定其他養(yǎng)分。采用全收糞法，正式期逐日收集每頭牛每天的糞，于每日早8:00稱量并記錄日排泄糞量，然后按10%比例采集糞樣，加入10%酒石酸溶液，放置于搪瓷盤中，混合均勻，于65～70 ℃烘箱中烘干，然后回潮12 h并稱重，混合烘干后每天采集的樣品，密封袋保存以備測(cè)定其他養(yǎng)分。采用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)方法測(cè)定飼料樣品和糞樣中的初水分、DM、OM、CP和EE的含量[7]，而飼料樣品和糞樣中的NDF和ADF采用Van Soest方法測(cè)定[8]。

1.3 揮發(fā)性脂肪酸的測(cè)定

每階段的第10天，分別在飼喂前(0 h)，飼喂后3、6、9 h使用自制的瘤胃液采集器通過(guò)晉南牛瘤胃瘺管采集瘤胃液，經(jīng)紗布過(guò)濾，裝入塑料密封瓶，于-40 ℃冷凍保存以備測(cè)定揮發(fā)性脂肪酸。選用高效氣相色譜法測(cè)定瘤胃液中揮發(fā)性脂肪酸濃度。

1.4 血液指標(biāo)測(cè)定

每階段的第11天，早飼前頸靜脈采集血樣，1 500 r·min-1離心15 min制備血清，于-20 ℃低溫冰柜保存?zhèn)溆?，用于測(cè)定血糖、總蛋白、白蛋白和甘油三酯。所測(cè)指標(biāo)使用UV-2100型分光光度計(jì)，按照南京建成生物工程研究所試劑盒的說(shuō)明測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

日糧養(yǎng)分消化率及血液各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)采用混合模型PROC MIXED程序(SAS, 1999)進(jìn)行分析。日糧為固定效應(yīng)，牛、階段、?！岭A段、?！岭A段×日糧為隨機(jī)效應(yīng)，樣品采集時(shí)間點(diǎn)為重復(fù)效應(yīng)。采用Tukey’s多重比較法對(duì)處理組平均值進(jìn)行比較，顯著水平置于0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同谷物日糧養(yǎng)分表觀消化率

由表2可見，不同谷物日糧組DM、OM、CP、EE的表觀消化率差異不顯著(P>0.05)，但玉米組和高粱組NDF和ADF的表觀消化率顯著高于小麥組(P<0.05)，玉米組和小麥組NFE的表觀消化率顯著高于高粱組(P<0.05)。

表2不同谷物日糧對(duì)晉南牛日糧養(yǎng)分表觀消化率的影響/%

Table2 Effects of different grain diet on nutrient apparent digestibility in Jinnan cattle

項(xiàng)目Items日糧類型Dietarytypes玉米Corn小麥Wheat高粱Sorghum干物質(zhì)71.3±0.7070.7±0.7769.5±0.98有機(jī)物質(zhì)71.2±1.1970.9±0.3869.3±1.06粗蛋白68.7±0.5967.8±3.2366.7±2.28粗脂肪49.2±7.2646.4±8.2948.8±0.21無(wú)氮浸出物88.4±2.49a88.3±2.10a83.1±1.91b中性洗滌纖維70.0±1.35a66.8±1.17b69.8±0.64a酸性洗滌纖維55.2±1.42a51.1±1.11b56.3±1.44a

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note: Different small letters indicate significant difference at the 0.05 level in the same row.

2.2 不同谷物日糧條件下瘤胃揮發(fā)性脂肪酸濃度

由表3可見，不同谷物日糧飼喂晉南牛，不同時(shí)間點(diǎn)總揮發(fā)性脂肪酸、丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸濃度差異都不顯著(P>0.05)，但乙酸和丙酸濃度及乙丙酸比差異顯著(P<0.05)。高粱組瘤胃乙酸濃度顯著高于玉米和小麥組(P<0.05)，小麥組瘤胃丙酸濃度顯著高于高粱組(P<0.05)，瘤胃乙丙酸比高粱組最高(P<0.05)。飼喂后3 h和6 h，高粱組乙酸濃度顯著高于玉米組和小麥組(P<0.05)，飼喂后9 h，高粱組乙酸濃度顯著高于小麥組(P<0.05)；飼喂后3 h，玉米組和小麥組丙酸濃度顯著高于高粱組(P<0.05)，飼喂后6 h，小麥組丙酸濃度顯著高于玉米組和高粱組，飼喂后9 h，小麥組丙酸濃度顯著高于高粱組(P<0.05)；飼喂后3 h，高粱組乙丙酸比顯著高于玉米組和小麥組(P<0.05)，飼喂后6 h和9 h，高粱組乙丙酸比最高，玉米組其次，小麥組最低(P<0.05)。

2.3 不同谷物日糧血液指標(biāo)分析

由表4可見，雖然玉米、小麥和高粱日糧對(duì)晉南牛血糖、白蛋白、總膽固醇和甘油三酯血液生化指標(biāo)的影響差異不顯著(P>0.05)，但玉米組總蛋白含量顯著低于小麥組和高粱組(P<0.05)。

表3不同谷物日糧對(duì)晉南牛瘤胃揮發(fā)性脂肪酸濃度的影響/mmol·L-1

Table3 Effects of different grain diet on ruminal volatile fatty acid concentration in Jinnan cattle

項(xiàng)目Items日糧類型Dietarytypes玉米Corn小麥Wheat高粱Sorghum總揮發(fā)性脂肪酸TVFA0h97.3±1.3298.0±1.54102.1±1.363h139.0±1.28138.7±2.05144.8±2.696h115.0±2.36124.7±4.56128.2±3.269h105.6±2.33100.6±3.26108.8±2.69乙酸Acetate(A)0h69.1±1.5170.0±0.9871.7±1.233h92.8±1.02b90.5±2.01b102.4±2.33a6h81.0±2.03b80.0±3.55b90.5±3.02a9h73.1±2.01ab62.3±3.00b78.2±2.65a丙酸Propionate(P)0h14.9±0.5614.0±0.7515.0±0.363h26.2±1.21a27.0±1.22a21.1±1.36b6h19.3±1.25b24.4±1.33a19.5±1.63b9h17.3±1.36ab19.6±1.02a15.7±1.56b丁酸Butyrate0h9.80±0.6510.6±0.9811.4±0.653h15.1±0.3316.3±0.9516.8±0.746h11.7±1.0315.9±1.7514.3±2.019h12.0±1.5214.7±1.7711.7±1.22異丁酸Isobutyrate0h1.04±0.210.98±0.311.17±0.183h1.16±0.221.09±0.111.09±0.236h0.80±0.311.10±0.121.02±0.229h0.94±0.191.06±0.150.93±0.21戊酸Valerate0h0.92±0.131.00±0.161.03±0.153h2.06±0.152.32±0.561.85±0.196h1.20±0.391.84±0.441.52±0.219h1.08±0.351.30±0.211.03±0.31異戊酸Isovalerate0h1.46±0.261.33±0.251.77±0.333h1.66±0.211.61±0.191.59±0.326h1.00±0.111.58±0.431.39±0.289h1.19±0.261.43±0.251.22±0.16乙酸:丙酸A:P0h4.63±0.185.01±0.124.80±0.213h3.56±0.32ab3.37±0.11b4.88±0.56a6h4.22±0.21b3.29±0.56c4.64±0.45a9h4.24±0.31b3.21±0.33c4.98±0.28a

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note: Different small letters indicate significant difference at the 0.05 level in the same row.

表4不同谷物日糧對(duì)晉南牛血液生化指標(biāo)的影響

Table4 Effects of different grain diet on serum parameter in Jinnan cattle

項(xiàng)目Items日糧類型Dietarytypes玉米Corn小麥Wheat高粱Sorghum血糖/g·100L-151.2±2.8350.8±1.9148.4±1.34總蛋白/g·L-177.0±3.48b101.8±6.69a101.9±4.97a白蛋白/g·L-149.3±1.3051.8±1.5753.0±3.09總膽固醇/mmol·L-11.67±0.262.31±0.292.05±0.06甘油三酯/mmol·L-10.427±0.0910.443±0.0580.447±0.054

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note: Different small letters indicate significant difference at the 0.05 level in the same row.

3 討論

3.1 不同谷物日糧對(duì)養(yǎng)分表觀消化率的影響

日糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率是反映日糧組成是否合理以及各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是否均衡的重要指標(biāo)，然而動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化利用情況受許多因素影響，如試驗(yàn)動(dòng)物、采食量、飼喂次數(shù)，日糧來(lái)源和組成及加工方式等。動(dòng)物采食飼料的目的在于滿足其對(duì)能量和營(yíng)養(yǎng)成分的需要，動(dòng)物需要能量以維持其生理活動(dòng)，而蛋白質(zhì)則是動(dòng)物機(jī)體的重要組成成分。本試驗(yàn)中，飼喂晉南牛玉米、小麥和高粱日糧，雖然不同谷物日糧的DM、OM、CP和EE的表觀消化率差異不顯著，但玉米組和高粱組NDF和ADF的表觀消化率顯著高于小麥組，這主要可能是由于小麥組玉米秸稈的有效降解率顯著低于玉米組和高粱組，從而使小麥組NDF和ADF的表觀消化率顯著低于玉米組和高粱組[2,9]。本試驗(yàn)中，玉米、小麥和高粱日糧對(duì)晉南牛NFE的表觀消化率的影響差異顯著，玉米組和小麥組NFE的表觀消化率顯著高于高粱組，這可能是由于高粱中含有單寧，單寧酸能與體內(nèi)消化酶結(jié)合，影響淀粉的消化吸收[5]。

3.2 不同谷物日糧對(duì)晉南牛瘤胃揮發(fā)性脂肪酸的影響

日糧中碳水化合物的組成和含量直接影響瘤胃揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)生速率、濃度和組成[10]。本試驗(yàn)中，高粱組乙酸含量顯著高于玉米組和小麥組，小麥組丙酸含量顯著高于玉米組和高粱組，乙丙酸比高粱組顯著最高，玉米組其次，小麥組最低，這主要可能是由于玉米、小麥和高粱中淀粉快速可降解部分和慢速可降解部分的組成和含量不同所引起的。據(jù)報(bào)道，小麥淀粉中快速可降解部分最高，玉米其次，高粱最低，小麥淀粉慢速可降解部分的降解速度常速高于玉米和高粱[2,11]。

3.3 不同谷物日糧對(duì)晉南牛血液指標(biāo)的影響

血液中的各種生化物質(zhì)是動(dòng)物體內(nèi)生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量及其變化規(guī)律是動(dòng)物體重要的生物學(xué)特征。血糖可反映機(jī)體碳水化合物代謝和葡萄糖平衡狀況，血糖含量與機(jī)體對(duì)葡萄糖的吸收速度有關(guān)，在一定程度上反映了動(dòng)物對(duì)葡萄糖的消化吸收能力。血糖含量由于肝臟的調(diào)節(jié)作用，一般情況下是恒定的，只在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行變化。本試驗(yàn)中，血糖的影響差異不顯著，這表明玉米日糧、小麥日糧和高粱日糧對(duì)晉南牛血糖濃度沒(méi)有大的影響。有研究發(fā)現(xiàn)，反芻動(dòng)物動(dòng)脈血糖濃度與皺胃中淀粉的含量成正相關(guān)關(guān)系[12]，這表明，本試驗(yàn)谷物淀粉基本上都在瘤胃中進(jìn)行的降解。血清總蛋白和白蛋白在一定程度上可反映日糧對(duì)動(dòng)物機(jī)體含氮化合物的供應(yīng)情況，是機(jī)體對(duì)日糧含氮化合物消化吸收程度的重要指標(biāo)。以不同淀粉添加量補(bǔ)飼湖羊發(fā)現(xiàn)，提高淀粉補(bǔ)飼量可提高總蛋白含量[13]。本試驗(yàn)中，血清總蛋白含量差異顯著，小麥組和高粱組總蛋白顯著高于玉米組，這表明小麥組和高粱組含氮化合物消化吸收程度較高。甘油三酯和膽固醇在一定程度上可反映反芻動(dòng)物機(jī)體脂類代謝狀況，甘油三酯與動(dòng)物體內(nèi)能量代謝有關(guān)，若動(dòng)物所攝入的能量未完全消耗，會(huì)轉(zhuǎn)化為脂肪形式存儲(chǔ)起來(lái)，而膽固醇是反芻動(dòng)物體內(nèi)構(gòu)成血脂的主要前提物質(zhì)。本試驗(yàn)中，甘油三酯和膽固醇差異不顯著，這表明玉米日糧、小麥日糧和高粱日糧對(duì)反芻動(dòng)物機(jī)體的能量供應(yīng)沒(méi)有顯著影響。

4 結(jié)論

不同的谷物具有各自不同的營(yíng)養(yǎng)特性。玉米中無(wú)氮浸出物和纖維物質(zhì)的消化率都較高，小麥中無(wú)氮浸出物消化率較高，而纖維物質(zhì)消化率較低，高粱谷物則正好相反。不同谷物日糧乙酸丙酸濃度不同，其比例也不同，小麥日糧丙酸濃度較高，高粱日糧乙酸濃度較高，且乙丙酸比高粱日糧最高，小麥組和高粱組血清總蛋白含量較高。

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