蛋白質(zhì)來源與粗精料比例對瘤胃體外發(fā)酵及微生物的影響

黎曉磊，徐其紅

（青海畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術學院，青海湟源 812199）

動物飼料的安全在數(shù)量和質(zhì)量上都至關重要，特別是蛋白質(zhì)來源，因為缺乏蛋白質(zhì)會導致生產(chǎn)力低下。木薯在我國南方地區(qū)廣泛生長，其塊莖是反芻動物碳水化合物和蛋白質(zhì)補充物的良好來源，因為木薯根是肉牛日糧中極好的能量來源（皮宇，2014）。Aro（2008）報道了利用半固態(tài)培養(yǎng)微生物對動物飼料進行蛋白質(zhì)富集，以提高反芻動物飼料營養(yǎng)價值的方法。Boonnop 等（2009）研究表明，使用酵母發(fā)酵木薯可使粗蛋白質(zhì)含量從2% 增加到30.4%。日糧中適量的精料可以提高纖維的利用率，可以更好地為瘤胃細菌提供可發(fā)酵的有機質(zhì)、能量和氮。因此，本研究利用酵母發(fā)酵木薯蛋白作為不同粗料和精料比日糧的蛋白來源，評估其對瘤胃發(fā)酵體外發(fā)酵的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗設計與瘤胃液體試驗采用2×5 的因子設計，即2 個蛋白來源（木薯蛋白和豆粕），粗料（水稻秸稈）與精料比值分別為80 ：20、60 ：40、40 ：60、20 ：80 和0 ：100。粗料（水稻秸稈）由某農(nóng)業(yè)有限公司提供，酵母發(fā)酵木薯蛋白由某生物科技有限公司提供，其與豆粕在濃縮料（表1）中的添加量為200 g/kg。選擇帶有瘤胃瘺管、平均初始體重為（280.66±15.32）kg 的肉牛2 頭。用2 種濃縮料分別飼喂20 d 后收集瘤胃液1000 mL，瘤胃液經(jīng)過四層紗布過濾，放入預熱的保溫瓶。

表1 濃縮料及原料營養(yǎng)成分 g/kg

1.2 養(yǎng)分體外發(fā)酵取200 mg 混合底物放入50 mL 血清瓶中，每個處理3 個重復。將瘤胃液與人工唾液液在39℃下在CO2沖洗下，每瓶加入30 mL 瘤胃接種混合物，在39℃下培養(yǎng)96 h，用于體外氣體測試。每次采樣時，包含3 個只含有瘤胃接種物的瓶子，并將這些瓶子的平均產(chǎn)氣量作為空白，空白值從每個測量值中減去，得到凈氣體產(chǎn)量。

1.3 樣品分析參考Orskov 和McDonald（1979）模型測定氣體動力學，采用氣相色譜法測定揮發(fā)性脂肪酸濃度，參考Moss 等（2000）的方法分析體外干物質(zhì)和有機物降解，采用Yu 和Morrison（2004）報道的方法分析微生物數(shù)量。

1.4 統(tǒng)計分析試驗數(shù)據(jù)采用SAS 軟件多因素方差分析，采用Tukey 法進行多重比較，研究蛋白來源、粗料和精料比值及其交互效應，P ＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 對瘤胃體外發(fā)酵氣體動力學及養(yǎng)分降解的影響由表1 可知，兩種處理之間的濃縮料化學成分相似。酵母發(fā)酵木薯蛋白中干物質(zhì)、有機物、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量分別為89.2%、95.6%、46.7%、6.7%和4.2%，而水稻秸稈干物質(zhì)、有機物、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量分別為90.2%、81.3%、2.9%、82.7% 和57.6%。由表2 可知，木薯蛋白組不溶物產(chǎn)氣量（b）顯著高于豆粕組（P ＜0.05）。日糧粗料與精料比值對截距值（a）、不溶性餾分產(chǎn)氣量（b）、不溶性餾分產(chǎn)氣速率常數(shù)（c）、潛在產(chǎn)氣量（a+b）、累積產(chǎn)氣量均有顯著影響（P ＜0.05）。無論日糧蛋白質(zhì)來源如何，隨著日糧粗料與精料比值的升高，干物質(zhì)和有機物體外消化率顯著升高，其中比例為40 ：60 時最高（P ＜0.05），分別達到85.02% 和78.92%。

2.2 對瘤胃體外發(fā)酵揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量的影響由表3 可知，與豆粕組相比，酵母發(fā)酵木薯蛋白組揮發(fā)性脂肪酸總量和丙酸濃度顯著提高（P＜0.05），而乙酸與丙酸比值及甲烷產(chǎn)量顯著降低（P ＜0.05）。但隨著日糧粗料與精料比值的降低，揮發(fā)性脂肪酸總量、丙酸及氨氮濃度顯著提高（P＜0.05），乙酸、乙酸/ 丙酸及甲烷產(chǎn)量顯著降低（P ＜0.05）。此外，蛋白質(zhì)來源與粗料和精料比值對乙酸、丙酸濃度及乙酸/ 丙酸的影響具有顯著交互作用（P ＜0.05）。

2.3 對瘤胃體外發(fā)酵微生物含量的影響由表4 可知，木薯蛋白組細菌數(shù)量顯著高于豆粕組（P＜0.05）。隨著日糧粗料與精料比值的降低，細菌和真菌數(shù)量顯著增加（P ＜0.05），原生動物數(shù)量顯著降低（P ＜0.05）。補充酵母發(fā)酵木薯蛋白較豆粕顯著提高了細菌、產(chǎn)琥珀酸菌、黃化瘤胃球菌和白色瘤胃球菌的表達（P ＜0.05）。

表2 蛋白來源及粗料與精料比值對瘤胃體外氣體動力學及養(yǎng)分降解的影響

表3 蛋白來源及粗料與精料比值對瘤胃體外發(fā)酵揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量的影響

表4 蛋白來源及粗料與精料比值對瘤胃體外發(fā)酵微生物含量的影響

3 討論

在本試驗中，以水稻秸稈為主要粗糧來源的稻草中含有2.9% 的粗蛋白質(zhì)，這與Wanapat 等（2009）報道的值相似。試驗結(jié)果表明，酵母發(fā)酵木薯蛋白日糧組的不溶性組分的產(chǎn)氣量顯著高于豆粕組，這可能與酵母發(fā)酵木薯蛋白促進瘤胃纖維素分解菌和乳酸利用菌的生長有關。酵母也可能通過去除瘤胃液體中的氧來刺激細菌生長，可以防止對瘤胃厭氧菌的毒性（Doto 和Liu，2011）。

氨氮濃度隨精料與粗飼料比例的增加而升高，范圍在19.8 ～26.6 mg/dL。隨著精料水平的增加，揮發(fā)性脂肪酸總量總和丙酸濃度增加，乙酸、乙酸與丙酸比值降低，這與Zicarelli 等（2011）的研究結(jié)果一致。此外，補充酵母發(fā)酵木薯蛋白組瘤胃甲烷產(chǎn)量較豆粕組顯著降低，這可能是由于木薯蛋白中酵母可能影響瘤胃氫代謝，酵母也可能改變瘤胃內(nèi)的發(fā)酵過程，以降低甲烷氣體的形成。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，補充酵母發(fā)酵木薯蛋白組的細菌數(shù)量明顯高于豆粕組，而真菌和原生動物數(shù)量無顯著差異，RT-PCR 檢測也顯示出相似的結(jié)果，因為酵母發(fā)酵木薯蛋白組總菌數(shù)、產(chǎn)琥珀酸基因、黃化球菌和白色球菌組基因表達顯著升高。Jouany（2006）報道了酵母的3 個主要角色：（1）酵母是瘤胃微生物的營養(yǎng)來源；（2）酵母可以消耗存在于固體顆粒周圍的微環(huán)境氧氣；（3）酵母對糖有競爭作用。本研究中3 種主要的纖維素分解細菌數(shù)量的減少可能是由于日糧中含有大量纖維素有關，同時精料對纖維消化和粗飼料利用的影響也取決于飼料中精料組成和瘤胃發(fā)酵能力（Tafaj 等，2005）。

4 結(jié)論

粗料與精料比為40 ：60 的日糧添加酵母發(fā)酵木薯蛋白可以提高瘤胃體外發(fā)酵養(yǎng)分降解性、揮發(fā)性脂肪酸總量、丙酸、真菌和細菌總數(shù)，降低產(chǎn)甲烷菌、原生動物數(shù)量及乙酸濃度、乙酸與丙酸比值，提示酵母發(fā)酵木薯蛋白作為反芻動物日糧蛋白質(zhì)來源可提高瘤胃發(fā)酵效率和反芻動物的生產(chǎn)性能。