尼龍袋法研究洋蔥皮的奶牛瘤胃降解特性

晏琦，林淼*，王敬林，黃英豪，王闊鵬，張建剛，趙國(guó)琦

（1.揚(yáng)州大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州225009；2.天津海關(guān)，天津 300000）

近年來(lái)我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展迅猛，隨之顯露出飼料供給矛盾問題日益顯著。在反芻動(dòng)物養(yǎng)殖生產(chǎn)中對(duì)粗飼料資源的利用比例很高，而我國(guó)的優(yōu)質(zhì)粗飼料資源有限，目前大多數(shù)優(yōu)質(zhì)粗飼料資源依靠進(jìn)口［1］。在農(nóng)產(chǎn)品加工過程中，一些水果和蔬菜的外皮、內(nèi)芯等被棄去造成一定的資源浪費(fèi)，這些農(nóng)副產(chǎn)品有可能作為反芻動(dòng)物飼料資源被應(yīng)用飼喂。加大對(duì)非常規(guī)資源的開發(fā)利用，是反芻動(dòng)物生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一［2-3］。

洋蔥（Allium cepaL.）為百合科（Liliaceae.）植物，原產(chǎn)地為亞洲西部，中內(nèi)外廣泛栽培，目前世界產(chǎn)量約4.4 億t，約占世界蔬菜總量的10%，有“蔬菜皇后”之稱。在洋蔥類農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中，約有2%~3%的洋蔥皮被丟棄，造成大量的浪費(fèi)。有研究表明，洋蔥皮中富含有大量的多酚及植物次生代謝物質(zhì)黃酮，其含量是鱗莖的2~6 倍［4-5］。據(jù)調(diào)研，洋蔥作為中國(guó)主要種植蔬菜之一，年種植面積超 過100 萬(wàn)hm2、產(chǎn) 量 居 世 界 第 一［6］。Kuppusamy等［7］研究了不同蔬菜、水果、油籽等加工副產(chǎn)物中多酚含量、抗氧化活性和脂肪酸組成，結(jié)果表明洋蔥皮酚類物質(zhì)很高，抗氧化活性最強(qiáng)，也是必需脂肪酸（亞油酸）的來(lái)源，有作為動(dòng)物飼料的潛力。然而，目前將洋蔥皮應(yīng)用于反芻動(dòng)物飼料上的應(yīng)用研究為空白，對(duì)于反芻動(dòng)物瘤胃降解特性的影響尚未見報(bào)道。尼龍袋半體內(nèi)法是評(píng)價(jià)反芻動(dòng)物飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的一種重要手段，主要用于研究飼料在反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)的降解特性［8］。尼龍袋法相對(duì)其它瘤胃降解率評(píng)價(jià)方法較為簡(jiǎn)單，結(jié)果更接近體內(nèi)法，在過往營(yíng)養(yǎng)評(píng)測(cè)試驗(yàn)中廣泛使用［9］。本研究運(yùn)用尼龍袋半體內(nèi)法以洋蔥皮作為研究對(duì)象，將洋蔥皮應(yīng)用于奶牛日糧開發(fā)應(yīng)用的研究中，比較其與奶牛日糧的常規(guī)粗飼料（苜蓿干草和燕麥草）的瘤胃降解特性的差異，探究洋蔥皮作為非常規(guī)粗飼料的可能性，為開發(fā)反芻動(dòng)物非常規(guī)飼料資源和應(yīng)用生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)于2020 年7 月在揚(yáng)州大學(xué)高郵科教園區(qū)試驗(yàn)?zāi)翀?chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)動(dòng)物選擇3 頭荷斯坦干奶牛，均安裝有試驗(yàn)用瘤胃瘺管，試驗(yàn)牛體重相近（650±25）kg，健康狀況良好。

試驗(yàn)牛每日等量飼喂3 次，栓系式飼養(yǎng)，自由飲水，選用木屑作為墊料，圈舍定期使用新潔爾滅等消毒液消毒，定期清糞排污，試驗(yàn)全程保持牛舍清潔干燥?；A(chǔ)日糧以及飼糧營(yíng)養(yǎng)組成見表1。

表1 基礎(chǔ)日糧組成及其營(yíng)養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)）Table 1 Composition and nutrient composition of the basal diet（dry matter basis） %

1.2 飼料原料采集與處理

苜蓿干草與燕麥草產(chǎn)自美國(guó)，采集于揚(yáng)州大學(xué)高郵科教園區(qū)實(shí)踐基地。洋蔥皮采集于揚(yáng)州高郵市八橋鎮(zhèn)菜市場(chǎng)，采集于菜場(chǎng)洋蔥加工去皮后的洋蔥皮堆中，拔開表層用塑封袋收集。收集足夠數(shù)量的3 種試驗(yàn)材料，放入上海精宏（DHG-9240A）恒溫干燥箱65 ℃干燥48 h 后儲(chǔ)存?zhèn)溆?。樣品粉碎通過0.45 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩，用于檢測(cè)飼料的營(yíng)養(yǎng)含量。樣品粉碎通過2.5 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩，用于測(cè)定瘤胃降解率。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作過程

測(cè)定飼料的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分含量，每個(gè)指標(biāo)測(cè)定3 個(gè)重復(fù)。尼龍布用雙層縫線按照8 cm×16 cm 尺寸制作尼龍袋，孔徑為48 μm，袋邊使用電熨斗包邊處理，洗凈后放入上海精宏（DHG-9240A）恒溫干燥箱內(nèi)烘干（烘干溫度為65 ℃，烘干時(shí)間為48 h），分組并稱重。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，使用分析天平稱量5 g 樣品，裝入對(duì)應(yīng)編號(hào)的尼龍袋中，每頭牛不同時(shí)間點(diǎn)相同粗飼料均放入3 個(gè)尼龍袋，尼龍袋用白色塑膠管綁定，在晨飼后2 h 由瘺管口投入奶牛瘤胃腹囊中并計(jì)時(shí)。分別于放入后4~72 h 取出，從瘤胃中取出塑膠管，取下尼龍袋后用冷水沖洗，洗至水清為準(zhǔn)。尼龍袋洗凈后放在托盤上，放入溫度65 ℃的上海精宏（DHG-9240A）恒溫干燥箱內(nèi)烘干48 h。使用萬(wàn)分之一電子天平將裝有樣品的尼龍袋精準(zhǔn)稱量后，保存于干燥保存袋中等待測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.4 指標(biāo)測(cè)定與計(jì)算

原料中DM、CP、CF、含量參考GB/T6435-2014、GB/T6432-1994、GB/T6434-2006 測(cè)定方法進(jìn)行，NDF、ADF、ADL 參考張麗英［10］的測(cè)定方法測(cè)定。飼料瘤胃降解率的計(jì)算方法如下：

瘤胃降解參數(shù)參考Φrskov 等［11］計(jì)算動(dòng)態(tài)降解參數(shù)以及有效降解率：

式中t 為飼料在瘤胃內(nèi)停留的時(shí)間/h；P 為某營(yíng)養(yǎng)成分在t 時(shí)刻的瘤胃降解率/%；ED 為有效降解率/%；a 為快速降解部分/%；b 為慢速降解部分/%；c 為慢速降解部分的降解速率/（%·h-1）；k 為飼料中某營(yíng)養(yǎng)成分的瘤胃外流速率，取值0.03 1%·h-1。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

使用Excel 2016 整理，Statistical Product and Service Solutions 26.0 進(jìn)行ANOVA 單因素檢驗(yàn)，并用Duncan，s 法進(jìn)行均值多重比較，數(shù)據(jù)肩標(biāo)依據(jù)齊性子集上標(biāo)，結(jié)果采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 種粗飼料原料營(yíng)養(yǎng)成分的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分

3 種粗飼料原料的營(yíng)養(yǎng)成分含量存在差異（表2）。燕麥草的DM 含量顯著高于苜蓿干草（P<0.05）；苜蓿干草的CP 含量顯著高于洋蔥皮和燕麥草（P<0.05）；燕麥草NDF 含量顯著高于洋蔥皮和苜蓿干草（P<0.05）。洋蔥皮的粗灰分含量顯著高于苜蓿干草和燕麥草（P<0.05）。3 種粗飼料的粗纖維、ADF 和ADL 含量無(wú)顯著差異。

表2 3 種粗飼料的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分Table 2 Nutrient ingredient of three coarse fodder（dry matter basis） %

2.2 3 種粗飼料的DM 瘤胃降解率和降解參數(shù)

苜蓿干草各時(shí)間點(diǎn)的DM 瘤胃降解率均為最高（P<0.05），洋蔥皮在12、24 h 的DM 降解率為3種飼料中最低（P<0.05，圖1）。洋蔥皮的慢速降解部分顯著高于苜蓿干草和燕麥草（P<0.05），苜蓿干草的DM 有效降解率顯著高于洋蔥皮與燕麥草（P<0.05，表3）。慢速降解部分由高到低依次為苜蓿干草、燕麥草和洋蔥皮（P<0.05）。洋蔥皮的DM 瘤胃降解特性與燕麥草相近，略低于苜蓿干草。

表3 3 種粗飼料的DM 瘤胃降解參數(shù)Table 3 DM ruminal degradation parameters of three roughages

圖1 3 種粗飼料在瘤胃中不同時(shí)間的DM 瘤胃降解率Fig.1 DM degradation rate of three roughages in rumen at dif?ferent time

2.3 3 種粗飼料的CP 瘤胃降解率和降解參數(shù)

苜蓿干草各時(shí)間點(diǎn)的CP 瘤胃降解率均為最高（P<0.05，圖2），洋蔥皮在4~36 h 的CP 降解率均最低（P<0.05）。洋蔥皮和燕麥草的48、72 h CP 降解率無(wú)顯著差異?？焖俳到獠糠趾陀行Ы到饴视筛叩降鸵来螢檐俎８刹荨⒀帑湶莺脱笫[皮（P<0.05，表4）。苜蓿干草的慢速降解部分的降解速率顯著高于燕麥草和洋蔥皮（P<0.05）。洋蔥皮的CP 瘤胃降解特性在前36 h 最低，但隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，至48、72h CP 降解特性與燕麥草相近，而苜蓿干草顯示出了最好的CP 降解特性。

表4 3 種粗飼料的CP 瘤胃降解參數(shù)Table 4 CP ruminal degradation parameters of three roughages

圖2 3 種粗飼料在瘤胃中不同時(shí)間的CP 瘤胃降解率Fig.2 CP degradation rate of three roughages in rumen at different time

2.4 3 種粗飼料的NDF 瘤胃降解率和降解參數(shù)

洋蔥皮在4~24 h NDF 降解率顯著高于苜蓿干草與燕麥草（P<0.05，圖3），48 h 燕麥草NDF 降解率顯著高于洋蔥皮與苜蓿干草（P<0.05），72 h 苜蓿干草NDF 降解率為最高，其次為燕麥草和洋蔥皮（P<0.05）。苜蓿干草的慢速降解部分的降解速率和有效降解率顯著高于洋蔥皮與燕麥草（P<0.05，表5），慢速降解部分由高到低依次為苜蓿干草、燕麥草和洋蔥皮（P<0.05）。相比于苜蓿干草和燕麥草，洋蔥皮的NDF 在前24 h 被降解的速度較快，但隨著在瘤胃內(nèi)滯留時(shí)間的延長(zhǎng)，洋蔥皮的降解率上升較緩慢。

表5 3 種粗飼料的NDF 瘤胃降解參數(shù)Table 5 NDF ruminal degradation parameters of three roughages

圖3 3 種粗飼料在瘤胃中不同時(shí)間的NDF 瘤胃降解率Fig.3 NDF degradation rate of three roughages in rumen at differ?ent time

2.5 3 種粗飼料的ADF 瘤胃降解率和降解參數(shù)

苜蓿干草在72 h ADF 降解率為最高，顯著高于洋蔥皮與燕麥草（P<0.05，圖4）。洋蔥皮ADF降解率在4、8、12、24 h 顯著高于苜蓿干草與燕麥草（P<0.05）?？焖俳到獠糠钟筛叩降鸵来螢檐俎８刹荨⒀笫[皮和燕麥草（P<0.05，表6）。苜蓿干草的慢速降解部分顯著高于洋蔥皮（P<0.05）。慢速降解部分的降解速率由高到低依次為洋蔥皮、燕麥草和苜蓿干草（P<0.05）。說明洋蔥皮的ADF 瘤胃降解率在前24 h 較快，但隨著滯留時(shí)間的延長(zhǎng)，升高速度減緩，最終72 h 降解率不如苜蓿干草，但與燕麥草接近。

表6 3 種粗飼料的ADF 瘤胃降解參數(shù)Table 6 ADF ruminal degradation parameters of three roughages

圖4 3 種粗飼料在瘤胃中不同時(shí)間的ADF 瘤胃降解率Fig.4 ADF degradation rate of three roughages in rumen at differ?ent time

3 討論

3.1 3 種飼料的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分

動(dòng)物飼料中的營(yíng)養(yǎng)成分含量是評(píng)定該飼料是否具有可飼喂價(jià)值的重要指標(biāo)，而各種飼料的營(yíng)養(yǎng)成分含量存在必然的差異。在本試驗(yàn)中，洋蔥皮的DM 含量達(dá)93.41%，水分含量較低，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能夠與奶牛常規(guī)粗飼料相似，可得到良好的保存，有利于養(yǎng)殖生產(chǎn)企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中的保存和飼喂，有較好的推廣利用潛質(zhì)。燕麥草的CP 含量測(cè)定為6.10%，與劉艷芳等［12］研究相近，苜蓿干草的CP 含量達(dá)16.99%，與李繼超等［9］研究相近，本試驗(yàn)中的洋蔥皮CP 含量介于二者之間，與燕麥草相近。因此，說明洋蔥皮的CP 含量可在實(shí)際生產(chǎn)過程中與其它飼料提供部分蛋白。洋蔥皮與苜蓿干草的NDF 含量相近，且低于燕麥草，該結(jié)果略高于劉祥圣等研究結(jié)果（56.37%）［13］，這可能與粗飼料的生長(zhǎng)期和收獲期不同有關(guān)。洋蔥皮的實(shí)測(cè)粗灰分含量為13.93%，顯著高于苜蓿干草與燕麥草，容易造成飼料適口性差，動(dòng)物食欲下降，為更好的作為粗飼料開發(fā)利用，應(yīng)當(dāng)在收集原料后洗凈過篩，進(jìn)一步降低原料中雜質(zhì)。從常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分上來(lái)看，洋蔥皮具有成為非常規(guī)粗飼料的潛質(zhì)。

3.2 3 種粗飼料測(cè)定幾種營(yíng)養(yǎng)成分在奶牛瘤胃中的降解情況

DM 降解率是直接反映動(dòng)物飼料干物質(zhì)采食量（DMI）的重要指標(biāo)，DM 降解率越高，動(dòng)物采食飼料的 量 就 越 高［14］。本 試 驗(yàn) 中 洋 蔥 皮 在24 h 前DM 瘤胃降解率增加緩慢，但從36 h 后快速增加，并在48、72 h 與燕麥草無(wú)顯著差異，說明洋蔥皮的DM 可被降解，且與燕麥草的降解特性相近。苜蓿干草24、36、48、72 h 的DM 降解率與夏科等［15］一致，4、8、12 h 略低，可能由于動(dòng)物消化因素以及進(jìn)口苜蓿干草品種不同造成的。在有效降解率部分苜蓿干草顯著高于洋蔥皮與燕麥草，洋蔥皮與燕麥草的DM 有效降解率無(wú)顯著差異。說明洋蔥皮的DM 有效降解率符合作為粗飼料的標(biāo)準(zhǔn)，易于奶牛消化，要獲得更好的DMI，應(yīng)該在加工手段上進(jìn)行探究，也說明苜蓿干草相較于洋蔥皮與燕麥草更利于奶牛干物質(zhì)消化。

反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)環(huán)境是一個(gè)動(dòng)態(tài)的微生態(tài)環(huán)境，其中瘤胃微生物參與利用和轉(zhuǎn)化飼料中各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)［16］。CP 降解率受到的影響因素很多，例如受飼料瘤胃微生物對(duì)飼料浸染的程度、蛋白質(zhì)含量和組成等［17］。飼料蛋白質(zhì)不足或當(dāng)飼料蛋白質(zhì)難以降解時(shí)，瘤胃內(nèi)氨濃度不足，瘤胃微生物生長(zhǎng)速度受限，從而影響其他物質(zhì)的分解利用［18］。本試驗(yàn)中，苜蓿干草的CP 降解率最高，洋蔥皮和燕麥草的CP 降解率相近，快速降解部分洋蔥皮最低，可能是由于洋蔥皮中的非蛋白氮（NPN）含量較低所致［19］，而有效降解率體現(xiàn)飼料在瘤胃中的真實(shí)降解率［20］，CP 有效降解率從高到低依次是苜蓿干草、燕麥草、洋蔥皮。根據(jù)飼料的降解特性進(jìn)行計(jì)算，有利于降低飼料成本，充分發(fā)揮奶牛生產(chǎn)特性［21］。這說明洋蔥皮在奶牛日糧的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)中的貢獻(xiàn)價(jià)值較小，使用時(shí)應(yīng)搭配較優(yōu)質(zhì)的蛋白飼料和牧草，才能滿足CP 需求，具體比例搭配應(yīng)做進(jìn)一步探究。

飼料能提供諸多的能量，纖維類物質(zhì)是反芻動(dòng)物很重要的能量來(lái)源，也是奶牛健康和泌乳的重要保障［22］。姜芳等［23］指出，日糧纖維水平能夠影響奶牛生長(zhǎng)性能，過高或者過低都不利于奶牛瘤胃消化。飼料中NDF 主要是由纖維素和半纖維素組成，其在瘤胃中的降解率受NDF 含量和可降解特性的影 響。本 試 驗(yàn) 中 洋 蔥 皮4、8、12、24 h 的NDF 和ADF 降解率顯著高于苜蓿干草與燕麥草，24 h 后降解速率逐漸降低，洋蔥皮的降解時(shí)間主要在24 h 之前，洋蔥皮有效降解率也顯著高于苜蓿干草與燕麥草，說明洋蔥皮細(xì)胞壁被瘤胃微生物破解的速度比較快，纖維類物質(zhì)能夠快速被降解。飼料中ADF 在反芻動(dòng)物瘤胃中降解率普遍偏低［24］，主要是由于二氧化硅、纖維素、木質(zhì)素是ADF 的主要組成成分，其中木質(zhì)素能夠與纖維素、半纖維素之間共價(jià)連接形成瘤胃微生物難以降解的聚合體，所以ADF 較難被降解［25］。苜蓿干草、燕麥草的ADF 降解率較薩其仍貴等［26］研究較高，可能是由于粗飼料品種、化學(xué)組成、動(dòng)物消化率等導(dǎo)致的。ADF 快速降解率部分3 種粗飼料從高到低依次是苜蓿干草、洋蔥皮、燕麥草。有效降解率部分3 種粗飼料無(wú)顯著差異，說明洋蔥皮的NDF 和ADF 可降解特性僅次于苜蓿干草，優(yōu)于燕麥草，洋蔥皮對(duì)滿足奶牛對(duì)纖維的需求具有很好的潛力。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，洋蔥皮的DM、NDF 和ADF 含量與苜蓿干草相近，CP 含量略高于燕麥草，粗灰分含量較高。洋蔥皮的CP 有效降解率低于苜蓿干草和燕麥草，而NDF 有效降解率高于二者。綜上，洋蔥皮可作為非常規(guī)飼料資源，部分代替燕麥草進(jìn)行飼喂，且由于其原料成本較低，具有較好的反芻動(dòng)物飼喂價(jià)值，可進(jìn)一步開發(fā)利用。