體外法比較谷草和燕麥草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

邵麗瑋，劉 澤，王亞男，谷粟琨，王曉芳★，安永福★

（1.河北省畜牧獸醫(yī)研究所 071000；2.保定市農(nóng)業(yè)局 071000；3.承德市農(nóng)林科學(xué)院 067000；4.河北省奶源管理辦公室 050000）

“張雜谷”是高產(chǎn)谷子雜交品種，以產(chǎn)量高和抗旱為顯著特征，相繼育成“張雜谷”系列近20 個(gè)雜交種[1]。我國(guó)谷子栽培面積及產(chǎn)量均位居世界第一，但張雜谷秸稈卻沒有得到充分利用，反而被隨意丟棄或焚燒，處于一種污染浪費(fèi)狀態(tài)。 研究“張雜谷”秸稈在奶牛養(yǎng)殖中高效利用已成為發(fā)展奶牛養(yǎng)殖和提高“張雜谷”綜合效益的有效途徑。 張雜谷秸稈即谷草中所含的粗蛋白質(zhì)為6.22%～7.35%，尤其是在蠟熟期其含量更高[2]，可以和苜蓿、燕麥草相媲美，完全可以作為一個(gè)飼草資源來(lái)開發(fā)。 孫茂紅[3、4]（2015）研究發(fā)現(xiàn)用張雜谷谷草替代苜蓿干草、羊草飼喂奶牛是可行的。

李妍[5、6]、李蓓蓓[6]（2017）開展了體外法評(píng)價(jià)玉米秸稈、谷草和玉米秸稈青貯飼料組合效應(yīng)研究。 另外，一些專家學(xué)者也在谷草發(fā)酵等其他方面開展了研究[7、8]。 但是未見體外法評(píng)價(jià)谷草與燕麥草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及谷草替代燕麥草飼喂奶牛的試驗(yàn)研究。 所以本試驗(yàn)用體外法評(píng)價(jià)谷草和燕麥草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值， 為以后進(jìn)一步評(píng)價(jià)谷草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及利用途徑奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

谷草（張雜谷2 號(hào)，產(chǎn)地張家口，河北巡天農(nóng)業(yè)科技有限公司提供,谷子成熟后收割其谷草秸稈部分）；燕麥草（購(gòu)自內(nèi)蒙豐禾草業(yè)）。 飼料制成風(fēng)干樣品粉碎過20 目篩，密封保存?zhèn)溆谩?參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》[9]進(jìn)行常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定，經(jīng)測(cè)定兩種粗飼料營(yíng)養(yǎng)成分見表1。

1.2 試驗(yàn)用瘤胃液供體動(dòng)物

試驗(yàn)牛選擇健康、 體重約550kg 左右的裝有永久性瘤胃瘺管的閹牛3 頭，1.3 倍飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)水平，日飼喂3 次TMR 日糧，自由飲水。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將1g 谷草和燕麥草分別進(jìn)行體外發(fā)酵，每組設(shè)4 個(gè)重復(fù)，測(cè)定和分析兩種粗飼料對(duì)體外產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣參數(shù)、揮發(fā)性脂肪酸、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率、pH、微生物蛋白、氨態(tài)氮的影響，進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比較。

1.4 人工瘤胃

1.4.1 人工瘤胃裝置及瘤胃緩沖液的配制

人工瘤胃裝置為美國(guó)ANKOM RFS 氣體測(cè)量系統(tǒng)。 人工瘤胃緩沖液具體配制方法參照Goering[8]等（1970）的方法進(jìn)行配制。

1.4.2 瘤胃液的采集及體外培養(yǎng)程序

瘤胃液的采集： 在試驗(yàn)當(dāng)天晨飼前采集供體閹牛瘤胃液1000mL，置于預(yù)先通有CO2的保溫瓶中，立即蓋嚴(yán)瓶口，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室。 把供體閹牛的瘤胃液混合均勻后經(jīng)4 層紗布擠壓過濾于接收瓶中，置于39℃水浴中保存，并持續(xù)充入CO2以確保瘤胃液處于厭氧環(huán)境。

體外培養(yǎng)程序： 準(zhǔn)確稱量試驗(yàn)用谷草和燕麥草1g， 放入250mL 玻璃產(chǎn)氣瓶中。 在試驗(yàn)當(dāng)天，首先將其裝有發(fā)酵底物的產(chǎn)氣瓶39℃培養(yǎng)60min，然后取過濾后的瘤胃液與提前配制好的人工瘤胃緩沖液以體積比1∶4 混合均勻后，準(zhǔn)確置于每個(gè)產(chǎn)氣瓶中150mL 邊操作邊通入CO2，最后向每個(gè)產(chǎn)氣瓶中再持續(xù)通入CO22min 以保證厭氧環(huán)境，立刻蓋上橡膠塞，擰緊聚乙烯蓋。 將接種好的培養(yǎng)瓶放于（39.0±0.5）℃的水浴搖床中體外培養(yǎng)72h，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.5 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.5.1 產(chǎn)氣量（GP）、理論最大產(chǎn)氣量（B）、產(chǎn)氣速率（c）及延擱時(shí)間（Lag）的測(cè)定

ANKOM RFS 氣體測(cè)量系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄產(chǎn)氣發(fā)酵瓶發(fā)酵產(chǎn)生的壓力，因氣壓能轉(zhuǎn)換成氣體體積，累積產(chǎn)氣量可按照如下公式計(jì)算得出：

式中：Vx為39℃產(chǎn)氣體積（mL）；Vj為產(chǎn)氣瓶頂部空間體積（mL）；Ppsi為氣體測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)記錄的壓力。

記錄培養(yǎng)2h、4h、8h、16h、32h、48h、72h 的產(chǎn)氣量，由各自產(chǎn)氣量以及氣壓進(jìn)行校正， 除去空白發(fā)酵瓶產(chǎn)氣量即為累積產(chǎn)氣量。

根據(jù)不同時(shí)間的產(chǎn)氣量，用SPSS 非線性回歸模型計(jì)算理論最大產(chǎn)氣量（B）、產(chǎn)氣速率（c）及延擱時(shí)間（Lag）。 參數(shù)表達(dá)式為：

式中：GP 表示t 時(shí)刻1g（DM）底物的累計(jì)產(chǎn)氣量（mL）；B 表示1g（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(shí)間（h）；Lag 表示體外發(fā)酵產(chǎn)氣延滯時(shí)間（h）。

1.5.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率的測(cè)定

在體外72h 發(fā)酵結(jié)束后，迅速放置碎冰中終止發(fā)酵，立即測(cè)定以下指標(biāo)：

用已編號(hào)并稱重的尼龍布過濾后， 再經(jīng)蒸餾水沖洗產(chǎn)氣瓶數(shù)次直至干凈，以確保產(chǎn)氣瓶?jī)?nèi)無(wú)殘留干物質(zhì)，待瘤胃液過濾置于接受瓶中， 然后將尼龍布小心無(wú)損的轉(zhuǎn)移到烘箱中以65℃烘48h 至恒重，用于干物質(zhì)降解率(DMD)、粗蛋白質(zhì)降解率(CPD)、中性洗滌纖維降解率(NDFD)和酸性洗滌纖維降解率（ADFD）的測(cè)定。

DM(CP ,NDF，ADF) 降解率(%)=[樣品中DM(CP ,NDF，ADF)量(g)-降解后殘?jiān)蠨M(CP ,NDF，ADF)量(g)]／樣品中DM CP ,NDF，ADF)量(g)×100%

1.5.3 pH 測(cè)定

采用UB-7 型酸度計(jì)測(cè)定瘤胃液pH。

1.5.4 氨態(tài)氮（NH3-N）測(cè)定

參照馮宗慈等（1993）的比色法進(jìn)行測(cè)定。

1.5.5 微生物蛋白（MCP）測(cè)定

菌體蛋白質(zhì)的分離采用差速離心法。 參照Cotta 等（1982）闡述的方法。

1.5.6 揮發(fā)性脂肪酸（VFA）測(cè)定

參照王加啟的氣相色譜法 （安捷倫7890A 氣相色譜儀，美國(guó)）進(jìn)行測(cè)定乙酸（AC）、丙酸（PC）、乙酸/丙酸（AC/PC）、丁 酸（BC）及總揮發(fā)性脂肪酸（TVFA）濃度。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

先用Excel2007 初步整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)， 再用SPSS17.0 軟件比較均值（單因素分析）進(jìn)行方差分析，并進(jìn)行DUN-CAN 氏SSR法多重比較。 結(jié)果均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣參數(shù)的影響

由表2 得知， 谷草和燕麥草的產(chǎn)氣量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而增加， 谷草4h、8h、16h、24h、36h、48h、72h 的產(chǎn)氣量及B 均極顯著小于燕麥草的 （P<0.01）；c 及Lag 兩者差異均不顯著 （P>0.05）。

表2 對(duì)產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣參數(shù)的影響

2.2 對(duì)體外發(fā)酵72h 揮發(fā)性脂肪酸濃度的影響

由表3 可知，體外發(fā)酵72h 后，谷草產(chǎn)生的丙酸、總揮發(fā)性脂肪酸濃度及乙酸/丙酸的值均極顯著小于燕麥草的 （P<0.01）；乙酸和丁酸濃度均顯著小于燕麥草（P<0.05）；異戊酸濃度兩者差異不顯著（P>0.05）。

表3 對(duì)體外發(fā)酵72h 揮發(fā)性脂肪酸濃度的影響

表4 谷草和燕麥草對(duì)體外發(fā)酵72h 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率、pH、微生物蛋白質(zhì)產(chǎn)量及NH3-N 濃度的影響

2.3 對(duì)體外發(fā)酵72h 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率、pH、微生物蛋白質(zhì)產(chǎn)量及NH3-N 濃度的影響

由表4 得知， 體外發(fā)酵72h 后， 谷草的干物質(zhì)降解率(DMD)、粗蛋白質(zhì)降解率(CPD)、中性洗滌纖維降解率(NDFD)和酸性洗滌纖維降解率（ADFD）均極顯著小于燕麥草（P<0.01）；pH 極顯著大于燕麥草 （P＜0.01）； 微生物蛋白質(zhì)產(chǎn)量顯著小于燕麥草（P＜0.05），NH3-N 濃度兩者差異不顯著（P＞0.05）。

3 討論

3.1 對(duì)產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣參數(shù)的影響

人工瘤胃產(chǎn)氣法是Menke 提出的體外評(píng)定反芻動(dòng)物飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的方法，該法具有簡(jiǎn)單易行，可重復(fù)性、易于標(biāo)準(zhǔn)化、批量操作和測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)[10]。飼料在瘤胃中產(chǎn)生的氣體主要來(lái)源于微生物對(duì)飼料中碳水化合物和蛋白質(zhì)含碳部分的分解， 體外產(chǎn)氣量可反映瘤胃中微生物的降解活性和飼料降解率[11]，能有效預(yù)測(cè)體內(nèi)干物質(zhì)的代謝能及降解率，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.98[12]。 從表2 數(shù)據(jù)可知，與燕麥草相比，谷草在瘤胃中的降解特性比較差，由此可以預(yù)測(cè)谷草在奶牛體內(nèi)干物質(zhì)的代謝能及降解率比燕麥草的低，這可能跟谷草的收獲時(shí)間晚，導(dǎo)致纖維化程度比較高有關(guān)。

3.2 對(duì)體外發(fā)酵72h 揮發(fā)性脂肪酸濃度的影響

VFA 濃度是瘤胃發(fā)酵的主要指標(biāo)之一， 主要反映瘤胃內(nèi)碳水化合物的消化和瘤胃微生物活力。 VFA 主要包括乙酸、丙酸和丁酸，約占TVFA 的95%[13]。本試驗(yàn)中谷草、燕麥草發(fā)酵72h 以后均表現(xiàn)出乙酸＞丙酸，與李蓓蓓[14]（2017）得出結(jié)論：粗飼料因其中的纖維類物質(zhì)如纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量高，在瘤胃中發(fā)酵產(chǎn)生較多的乙酸，較少丙酸一致。 雖然谷草產(chǎn)生的各揮發(fā)性脂肪酸含量均低于于燕麥草，但乙酸/丙酸值卻顯著高于燕麥草，具體原因有待研究。

3.3 對(duì)體外發(fā)酵72h 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消失率、pH、MCP 及NH3-N濃度的影響

DMD 是反映飼料被動(dòng)物利用程度大小的重要指標(biāo)，降解率越高，飼料的可利用程度就越高[15]。 DCP 是反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)新體系的基本參數(shù)，并已逐漸被用到生產(chǎn)實(shí)踐中。 DNDF 和DADF 也是評(píng)價(jià)飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的一個(gè)重要指標(biāo)， 其降解率受飼料中纖維組成的影響。 本試驗(yàn)中谷草的DMD、CPD、NDFD、ADFD 均極顯著低于燕麥草，李巖[5]用體外發(fā)評(píng)價(jià)玉米秸稈、谷草不同比例組合效益的時(shí)候，也表現(xiàn)出，玉米秸稈與谷草分別在100∶0 和0∶100的比例組合下，谷草干物質(zhì)消失率低于玉米秸稈，但玉米秸稈與谷草在60∶40 時(shí)，正組合效益達(dá)到最高。 可見張雜谷秸稈單獨(dú)在瘤胃中的降解特性不是很好，與燕麥草組合效應(yīng)有待研究。

瘤胃pH 正常范圍為6.0～7.0， 本試驗(yàn)中谷草和燕麥草pH分別為6.57 和6.48，均在正常范圍內(nèi)，但谷草組極顯著高于燕麥草組（P＜0.01）。 Depeters[16]等報(bào)道，最適宜纖維素消化分解的pH為6.60～6.81 ， 這就說明本試驗(yàn)兩組的pH 環(huán)境能為微生物提供正常的生長(zhǎng)條件，但谷草組pH 更接近于6.60，更有利于纖維分解菌對(duì)秸稈類纖維素的消化。

MCP 是反芻動(dòng)物氮源的主要供應(yīng)者，為其提供蛋白質(zhì)需要量的40%～80%。 MCP 的合成效率主要受日糧中蛋白的組成及水平、碳水化合物的含量和種類、碳水化合物和蛋白質(zhì)降解的同步性等多重因素的影響。在氮源提供充足的情況下，MCP 的合成主要受碳水化合物降解時(shí)所提供能量的影響[17]。NH3-N 是瘤胃發(fā)酵過程中蛋白質(zhì)代謝的重要產(chǎn)物及微生物蛋白合成的主要原料。瘤胃液中NH3-N 濃度一般在1～76mg/dL 范圍內(nèi)變化[18]。 本試驗(yàn)中谷草和燕麥草的NH3-N 含量差異不顯著， 分別為23.45mg/dL和23.70mg/dL，說明兩者氮源充足，谷草的微生物蛋白含量顯著低于燕麥草（P＜0.05）主要受谷草中碳水化合物降解時(shí)所提供能量的影響。

4 結(jié)論

綜上所述，本試驗(yàn)條件下，谷草體外發(fā)酵特性次于燕麥草，即表現(xiàn)出較差的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可能與谷草纖維化程度較高有關(guān)，具體原因及替代燕麥草飼喂奶牛實(shí)際應(yīng)用效果有待研究。