緩釋尿素替代不同比例豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵參數(shù)的影響

王里彥，紀(jì)守坤，李金輝，陳佳欣，田星哲，楊彩虹，張立申，段春輝，劉月琴，嚴(yán) 慧*，張英杰*

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河北保定 071000；2.河北省唐縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河北保定 072350）

豆粕是大豆加工調(diào)制過(guò)程中得到的副產(chǎn)品，粗蛋白質(zhì)（CP）含量約為43%，其中氨基酸含量豐富且比例較為適宜，是應(yīng)用廣泛的植物性蛋白質(zhì)飼料。近年來(lái)，隨畜牧業(yè)快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)豆粕需求量增加，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)豆粕資源緊張，價(jià)格上漲，尋找豆粕的替代品變得極為迫切。前人研究表明，用青貯紅花苜蓿、南瓜籽餅和干酒糟可替代豆粕，但用植物性蛋白質(zhì)飼料替代豆粕仍存在資源不足的問(wèn)題。

尿素是重要的非蛋白氮原料，因其成本低，來(lái)源廣，含氮量高，被廣泛應(yīng)用于反芻動(dòng)物的飼喂。王寧娟研究表明，尿素有利于瘤胃微生物生長(zhǎng)繁殖、增加氮的沉積量，可改善動(dòng)物的生產(chǎn)性能，提高反芻動(dòng)物養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。由于普通尿素釋放氨的速度過(guò)快，難以保證動(dòng)物安全性和尿素利用率，極大限制著尿素產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣。Highstreet 等研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加Nitroshure 物理包被法制成的緩釋尿素（SU）產(chǎn)品，能顯著提高奶牛乳品質(zhì)。沈冰蕾等研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加SU 產(chǎn)品（脲酶抑制劑化學(xué)緩釋法制成）能顯著提高產(chǎn)奶量4.27%～6.22%。但SU 在反芻動(dòng)物飼糧中的合理添加量還存在較大爭(zhēng)議。本試驗(yàn)擬采用瘤胃體外發(fā)酵的方法，解析SU 替代不同比例豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵參數(shù)的影響，為找尋SU替代豆粕的適宜比例提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)飼糧 參照NRC 2007 肉羊（體重50 kg，日增重200 g）營(yíng)養(yǎng)參數(shù)配制飼糧，飼糧組成和營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1。對(duì)照組為豆粕型飼糧，試驗(yàn)組依據(jù)等能等氮原則使用SU 替代不同比例豆粕，分別為0%SU組（對(duì)照組）、37%SU 組、71%SU 組和100%SU 組，每組設(shè)置6 個(gè)重復(fù)進(jìn)行瘤胃體外發(fā)酵。

表1 發(fā)酵飼糧組成和營(yíng)養(yǎng)成分

1.2 瘤胃體外發(fā)酵 于晨飼前收集屠宰場(chǎng)提供的新鮮瘤胃食糜，經(jīng)4 層紗布過(guò)濾后，瘤胃液轉(zhuǎn)移至保溫瓶（預(yù)先恒溫至39℃），3 h 內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室。瘤胃體外發(fā)酵試驗(yàn)和人工瘤胃液的配置參照Menke 等的方法，在實(shí)驗(yàn)室將瘤胃液與人工瘤胃液按1:2 比例混合制成混合瘤胃液，并加入0.7 g/L 的異抗壞血酸鈉進(jìn)行除氧，混合瘤胃液于水浴鍋中（39℃）預(yù)熱1 h 后使用。飼糧使用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)40 目篩，準(zhǔn)確稱取1.5 g 飼糧置于孔隙25 μm 的纖維發(fā)酵包中。每個(gè)裝有200 mL 混合瘤胃液的發(fā)酵袋放入2 個(gè)發(fā)酵包，于39℃恒溫水浴搖床中發(fā)酵。

1.3 產(chǎn)氣量指標(biāo)測(cè)定 在2、4、6、8、10、12、24、30 h 時(shí)用5 mL 一次性注射器測(cè)定產(chǎn)氣量（重復(fù)6 次），并計(jì)算累積產(chǎn)氣量。使用Φrskov 等的數(shù)學(xué)模型計(jì)算瘤胃體外發(fā)酵參數(shù)：

其中，t 為發(fā)酵產(chǎn)氣時(shí)間（h），GP 為t 時(shí)間點(diǎn)的累積產(chǎn)氣量（mL），a 為快速降解部分產(chǎn)氣量（mL），b為慢速降解部分產(chǎn)氣量（mL），c 為慢速降解部分產(chǎn)氣速率（%/h）。

1.4 指標(biāo)測(cè)定及計(jì)算公式 發(fā)酵結(jié)束后取出飼料包測(cè)定干物質(zhì)（DM）、總能（GE）、CP、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量。飼料和發(fā)酵殘?jiān)?jīng)105℃烘干24 h 測(cè)定其DM 含量，GE 含量用XRA-1A數(shù)顯氧彈式熱量計(jì)測(cè)定，CP 含量用凱氏定氮法測(cè)定，NDF 和ADF 含量用Ringbio 纖維分析儀測(cè)定。

飼料中某營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率=[（發(fā)酵前某營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量-發(fā)酵后某營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量）/發(fā)酵前某營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量]×100%

1.5 瘤胃液指標(biāo)測(cè)定 發(fā)酵結(jié)束后瘤胃液pH 用pH 計(jì)測(cè)定，MCP 含量用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定，NH-N 含量用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)用Excel 2007 進(jìn)行整理，用IBM SPSS Statistics 21 進(jìn)行方差分析，用Duncan's 法進(jìn)行均值多重比較。＜0.05 為差異顯著判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響見(jiàn)表2。試驗(yàn)組與對(duì)照組的2、4、6、8、10、12、24、30 h 累積產(chǎn)氣量和快速降解部分產(chǎn)氣量（a）均差異不顯著；37% SU組與0% SU 組的慢速降解部分產(chǎn)氣量（b）和潛在產(chǎn)氣量（a+b）均差異不顯著，71% SU 組高于0% SU 組（＜0.05），100% SU 組低于0% SU 組（＜0.05）；37% SU 組、71% SU 組和100% SU 組與對(duì)照組的慢速降解部分產(chǎn)氣速率（c）均無(wú)顯著差異。

表2 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響

2.2 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解的影響SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解的影響見(jiàn)表3。37% SU 組 與0%SU 組 的DM、GE、CP、NDF和ADF 降解率均無(wú)顯著差異；71% SU 組和100% SU組的DM 和GE 降解率均高于0% SU 組（＜0.05），CP、NDF 和ADF 降解率均低于0% SU 組（＜0.05）；100% SU 組NDF 降解率低于71%SU 組（＜0.05），其他指標(biāo)兩組間無(wú)顯著差異。隨SU 替代豆粕比例上升，DM 和GE 降解率呈上升趨勢(shì)，CP、NDF 和ADF 降解率呈下降趨勢(shì)。

表3 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率的影響 %

2.3 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵pH、NH-N 和MCP含量的影響 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵pH、NH-N和MCP 含量的影響見(jiàn)表4。37% SU 組發(fā)酵液pH 低于其他各組（＜0.05），71% SU 組和100% SU 組發(fā)酵液pH 與0% SU 組均差異不顯著；各試驗(yàn)組發(fā)酵液NH-N和MCP 含量均低于對(duì)照組（＜0.05）。

表4 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵培養(yǎng)液pH、NH3-N 和MCP 含量的影響

3 討 論

3.1 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵中產(chǎn)氣量的影響 瘤胃中氣體主要是由微生物降解碳水化合物和蛋白質(zhì)生成，產(chǎn)氣量是評(píng)價(jià)瘤胃發(fā)酵性能的重要指標(biāo)。根據(jù)CNCPS 體系，瘤胃體外發(fā)酵產(chǎn)氣量分為快速降解部分產(chǎn)氣量和慢速降解部分產(chǎn)氣量?？焖俳到獠糠之a(chǎn)氣量是由微生物降解葡萄糖和淀粉等微生物容易利用的有機(jī)物產(chǎn)生，慢速降解部分產(chǎn)氣量是由微生物降解纖維素和半纖維素等微生物難以利用的有機(jī)物產(chǎn)生。Mauro 等研究表明，添加3%的SU 會(huì)減少瘤胃體外發(fā)酵產(chǎn)氣量。而本研究結(jié)果表明，試驗(yàn)組的快速降解部分產(chǎn)氣量與對(duì)照組差異不顯著，71% SU 組的慢速降解部分產(chǎn)氣量和潛在產(chǎn)氣量均顯著高于0%SU 組，但100% SU 組均顯著低于0% SU 組。這一結(jié)果提示，SU 對(duì)產(chǎn)氣量的影響存在劑量效應(yīng)，即適宜的SU 替代豆粕比例不會(huì)顯著影響快速降解部分產(chǎn)氣量，可以提高慢速降解部分產(chǎn)氣量和潛在產(chǎn)氣量，但高比例SU（100% 替代）會(huì)降低瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣量。本研究結(jié)果中快速降解部分產(chǎn)氣量存在滯后現(xiàn)象，原因可能與瘤胃液預(yù)熱時(shí)間較短（僅1 h），導(dǎo)致發(fā)酵液中微生物活化不充分有關(guān)。Zhang 等研究表明，適當(dāng)延長(zhǎng)瘤胃液預(yù)熱時(shí)間可改善體外發(fā)酵體系產(chǎn)氣滯后的情況。

3.2 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率的影響瘤胃中DM、GE、CP、NDF 和ADF 消化率是衡量瘤胃消化能力的關(guān)鍵指標(biāo)。趙二龍等研究結(jié)果表明，SU 替代豆粕能顯著提高肉牛對(duì)DM 的表觀消化率，對(duì)CP 的消化率無(wú)顯著影響，同時(shí)顯著降低NDF 和ADF消化率。Salami 等研究結(jié)果表明，飼糧中添加SU會(huì)提高反芻動(dòng)物對(duì)飼糧中GE 的利用率，SU 替代豆粕的適宜比例尚不明確。本研究結(jié)果進(jìn)一步表明，37%SU 組與0% SU 組各營(yíng)養(yǎng)成分降解率無(wú)顯著差異；與0%SU 組相比，71% SU 組和100% SU 組顯著提高了DM和GE 降解率，同時(shí)顯著降低了CP、NDF 和ADF 降解率，表明使用SU 替代71%或100% 豆粕有利于DM 和GE的降解，但會(huì)降低CP 和纖維的降解率，可能是高比例SU（71% 或100% 替代）通過(guò)改變?cè)辛鑫妇禾卣饔绊懥颂囟I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率。

3.3 SU 替代豆粕對(duì)瘤胃體外發(fā)酵pH、NH-N 和MCP的影響 SU 可以降低尿素分解成氨的速度，增強(qiáng)氨的生成與利用，從而提高尿素的利用效率。pH 是衡量瘤胃發(fā)酵環(huán)境的指標(biāo)，其適宜范圍為5.5～7.5，該范圍是保證瘤胃正常發(fā)酵的前提之一。SU 的緩釋作用不會(huì)造成瘤胃發(fā)酵環(huán)境出現(xiàn)劇烈的pH 失衡。陳亞明等研究結(jié)果表明，用羥甲基尿素代替日糧精料CP 的18.96%，羔羊瘤胃液pH 顯著低于對(duì)照組。本研究結(jié)果表明，僅37% SU 組pH 顯著下降，但各組均在正常范圍內(nèi)，表明緩釋尿素對(duì)瘤胃pH 的影響有限。

NH-N 是瘤胃微生物生長(zhǎng)的主要氮源，反映了瘤胃微生物分解飼糧CP 產(chǎn)生NH-N 和利用NH-N 合成MCP 的動(dòng)態(tài)平衡，是評(píng)定瘤胃內(nèi)環(huán)境的關(guān)鍵指標(biāo)。瘤胃中的NH-N 水平保持動(dòng)態(tài)平衡，適宜濃度為5～30 mg/dL。NH-N 濃度過(guò)高或者過(guò)低都不利于瘤胃微生物的生長(zhǎng)繁殖。張嬌嬌等研究表明，日糧中添加1% SU 能夠提高微生物利用NH-N 合成MCP 的效率，降低發(fā)酵液NH-N 含量。本研究結(jié)果表明，各組NH-N 含量均在正常范圍內(nèi)；37% SU 組、71% SU組和100% SU 組NH-N 均顯著低于0% SU 組，且隨SU 替代豆粕比例上升，NH-N 含量呈逐漸下降趨勢(shì)，與Ying 等研究結(jié)果一致。這一結(jié)果提示，SU 替代豆粕不會(huì)造成瘤胃中氨氮水平失衡，提高SU 替代豆粕比例會(huì)降低瘤胃發(fā)酵液NH-N 含量，可能原因是CP 降解率降低導(dǎo)致生成NH-N 量減少。

瘤胃微生物可以利用NH-N 合成MCP，MCP 含量反映瘤胃微生物對(duì)NH-N 的利用程度，MCP 能夠滿足反芻動(dòng)物所需蛋白質(zhì)的40%～80%，是反芻動(dòng)物機(jī)體氮源的主要提供者。Alipour 等研究表明，SU 以1%（DM 基礎(chǔ)）替代日糧中尿素可顯著提高瘤胃液MCP含量。本研究結(jié)果表明，各試驗(yàn)組MCP 含量均顯著低于對(duì)照組，且不受SU 替代比例影響。這一結(jié)果提示，SU 替代豆粕會(huì)顯著降低瘤胃發(fā)酵液MCP 含量，可能與NH-N 含量低導(dǎo)致合成MCP 的前體物質(zhì)減少有關(guān)。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，SU 按71%比例替代豆粕能顯著提高瘤胃GP，提高DM 和GE 降解率，盡管也會(huì)降低CP、NDF 和ADF 降解率以及發(fā)酵液NH-N 和MCP 含量，但這些指標(biāo)處于正常范圍。綜合各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果表明SU 替代71%的豆粕效果較好。