日粮ADF/CP对奶牛瘤胃内环境的影响

青岛农业大学动物科技学院 吕永艳 崔海净 蔡李逢 孙国强＊

粗饲料是反刍动物日粮的主要组成部分，但是由于其粗纤维含量丰富，粗蛋白质含量较少，导致采食量和消化率都比较低。因此，在低质量粗饲料中添加蛋白质饲料，可以提高反刍动物对粗饲料的利用率，从而提高生产性能。但过量添加蛋白质饲料不经济，而且易造成环境污染，还会影响纤维消化率，导致乳脂率下降，并引起代谢疾病（史良，2008）。因此，确定合适的纤维蛋白质比例非常重要。本试验旨在研究日粮中不同酸性洗涤纤维粗蛋白质比（ADF/CP）对奶牛瘤胃内环境的影响，探索最佳瘤胃内环境，为奶牛日粮的合理配制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 玉米、麸皮、豆粕、棉籽粕、全株玉米青贮、干玉米秸等6种饲料均来自威海市，苜蓿、羊草、啤酒糟等3种饲料均来自青岛市，制成风干样、粉碎、过40目筛，然后烘干至恒重密封备用。9种饲料原料的主要成分见表1。

1.2 试验用瘤胃液供体动物与日粮 选用2头健康、体重相近的成年荷斯坦奶牛，作为试验用瘤胃液供体动物。试验期间每天每头饲喂精饲料4 kg，精饲料分3次饲喂，同时供给充足的羊草。自由饮水。精料配方：玉米58.5%，麸皮9%，豆粕12%，棉籽粕6%，花生粕8%，磷酸氢钙2.5%，碳酸氢钠1.5%，贝壳粉0.5%，预混料1%，食盐1%。

表1 饲料原料主要成分

1.3 试验设计 用9种饲料中的几种或全部按不同比例配制成5种日粮，即5个处理，每个处理3个重复。5种日粮配方及其ADF/CP见表2。

表2 日粮配方及ADF/CP

1.4 人工瘤胃

1.4.1 人工瘤胃装置 人工瘤胃装置主体为电热恒温水浴锅及作发酵培养管之用的玻璃注射器（可计量容积为100 mL）。注射器每次使用之前洗净晾干，然后用少量凡士林涂在活塞筒四周，用来减少摩擦和防止漏气（孙献忠，2007）。

1.4.2 培养液的制备 培养液的制备参照郭冬生（2004）的培养液配制法进行配制。

1.4.3 瘤胃液的采集 在早晨饲喂前抽取瘤胃液。令牛站立将其保定于六柱栏，戴上开口器，取液器从开口器经口腔缓慢插入食道再进入进入瘤胃，在瘤胃中不断变换方位，取液器另一端与真空抽滤瓶相连，真空抽虑瓶接真空泵，开动真空泵抽取足量瘤胃液，灌入经预热达39℃并通有CO2气体的保温瓶中，立即盖严瓶口，迅速返回实验室，两头牛的瘤胃液混合，经四层纱布过滤于接收瓶中，置于39℃水浴中保存，持续通入CO2气体。

1.4.4 人工瘤胃液的制备 将250 mL预先配制好并在39℃水浴中预热的培养液与1000 mL在39℃水浴中预热的蒸馏水混合之后再加入312.5 mL过滤后并持续通入CO2气体的瘤胃液，混合，搅拌均匀置于39℃恒温水浴锅中保存，人工瘤胃液始终用CO2气体饱和，待用。

1.4.5 操作步骤 准确称取饲料样品200.0 mg，置于玻璃注射器的前端，取30 mL始终用CO2气体饱和的人工瘤胃液加到每一个注射器中，排净注射器中的空气，保持真空状态，并封闭注射器，然后在39℃的水浴锅中培养24 h。

1.5 测定指标与方法 体外培养24 h后，将注射器取出，迅速放入冷水浴中终止发酵，并将注射器中发酵液排出至离心管中，立刻测定瘤胃液pH，然后将瘤胃液离心（4000 r/min离心15 min），上清液制样以备测定瘤胃液氨态氮 （NH3-N）浓度、微生物蛋白 （MCP）产量和挥发性脂肪酸（VFA）浓度。在进行批次培养时每个样品设3个重复，另设置3个空白样品，分别排列于培养框架的前位与后位，以消除试验误差。

1.5.1 瘤胃液pH 采用25型酸度计测定 （北京哈纳科仪科技有限公司）。

1.5.2 瘤胃液氨氮（NH3-N）浓度 参照冯宗慈和高民（1993）的比色法进行测定。

1.5.3 瘤胃液微生物蛋白（MCP）产量 MCP产量测定采用差速离心法。参照Cotta和Russll（1982）和 Broderick 等（1980）阐述的方法。

1.5.4 瘤胃液挥发性脂肪酸（VFA）浓度 按照曹庆云等（2006）的气相色谱法进行瘤胃液VFA测定。

1.6 数据处理 数据基本处理采用Excel 2003进行，采用SPSS 17.0软件对试验数据进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同ADF/CP比对瘤胃液pH、NH3-N浓度和MCP产量的影响

由表3可见，不同ADF/CP对瘤胃液pH影响不显著；但对氨氮NH3-N浓度和MCP产量有不同程度的影响。在氨氮NH3-N浓度方面，ADF/CP为1.5和1.7组极显著高于其他三组 （P＜0.01），ADF/CP为1.9组显著高于1.3和1.4组 （P＜0.05）；在MCP产量方面，ADF/CP为1.4和 1.5组极显著高于其他三组 （P＜0.01），1.4和1.5组两组之间差异不显著 （P＞0.05），ADF/CP为1.3和1.7组显著高于1.9组（P＜0.05）。

表3 不同ADF/CP对瘤胃液pH、NH3-N浓度和MCP产量的影响

2.2 不同ADF/CP对瘤胃液VFA浓度的影响由表4可见，在乙酸浓度、丙酸浓度及三种挥发性脂肪酸总浓度上，ADF/CP为1.4组极显著高于ADF/CP为 1.5和 1.9组（P＜0.01），显著高于其他两组（P＜0.05）；在丁酸浓度上ADF/CP为1.4组显著高于ADF/CP为1.5和1.9组 （P＜0.05），与其他两组间差异不显著（P＞0.05）；乙酸/丙酸各组间均差异不显著（P＞0.05）。

表4 ADF/CP对VFA的影响

3 讨论

3.1 不同ADF/CP对瘤胃液pH、NH3-N浓度和MCP产量的影响

3.1.1 不同ADF/CP对瘤胃液pH影响 pH是反映瘤胃内环境最重要的指标之一，维持正常范围内的pH是保证瘤胃正常内环境的前提条件之一，瘤胃液pH变化主要是由于日粮中碳水化合物被微生物分解产生挥发性脂肪酸的结果，其次还与饲料组成、加工方式、饲喂方法、饲喂时间 ，瘤胃内容物的外流速度、饲料颗粒的大小等也有很大的关系。因此，瘤胃pH是多种因素相互作用的结果。一般而言，瘤胃pH随采食时间而呈周期性变化，有资料显示，瘤胃正常pH变动范围为5.5～7.5，低于5.5或高于7.5均影响瘤胃微生物正常发酵（Nocek，1992）。瘤胃对 NDF、ADF 的消化主要依赖于纤维分解菌，而纤维分解菌对瘤胃pH十分敏感，当pH值为6.5时纤维分解菌活性最大。本试验5种不同ADF/CP日粮在发酵结束后的pH为6.87～6.95，均在正常范围内，说明不同ADF/CP对瘤胃液pH无明显影响。

3.1.2 不同ADF/CP对瘤胃液NH3-N浓度的影响 瘤胃中NH3-N是饲料中的蛋白质及非蛋白氮在瘤胃中的降解产物，是微生物合成菌体蛋白的原料，其浓度能动态反映饲料蛋白质和含氮物的降解与MCP合成的平衡关系，氨氮浓度的高低主要由瘤胃微生物分解蛋白质（含氮物）和利用氨合成MCP的速度决定的，瘤胃液氨氮浓度因不同的饲料变动较大，受饲料蛋白质含量、饲料蛋白质的可溶性和降解特性、瘤胃壁吸收和食糜排空速度以及营养成分平衡程度等因素的影响。ADF/CP为1.5和1.7组NH3-N浓度高于其他各组，说明在该ADF/CP时瘤胃微生物分解蛋白质（含氮物）的能力最强。

瘤胃液NH3-N浓度过高或者过低均会影响微生物生长繁殖，进而影响MCP的产量（Bandle和Gupta 1997）。因此保持瘤胃液最适NH3-N浓度是保证MCP合成的首要条件。有试验表明，瘤胃液最适NH3-N浓度为8～10 mg/100 mL，但6.3～27.5 mg/100 mL时也属正常变动范围，不影响微生物的活性。NH3-N浓度过高会造成氮源浪费，NH3-N浓度过低将影响瘤胃能氮平衡、降低瘤胃微生物活性、降低MCP的合成和纤维类物质的降解（刘哲等，2005）。本试验的5种不同ADF/CP的日粮发酵后瘤胃液NH3-N浓度为6.81～9.12 mg/100mL，均在正常变动范围，说明没有影响瘤胃微生物的正常发酵。

3.1.3 不同ADF/CP瘤胃液MCP产量的影响从表3可以看出，本试验中ADF/CP为1.4组和1.5组MCP产量极显著高于其他组，这可能与日粮能氮平衡有关系，MCP产量主要取决于瘤胃能氮平衡，饲料中代表能量的碳水化合物在瘤胃中降解为VFA同时释放能量，饲料中的蛋白质和含氮化合物在瘤胃中被微生物降解为NH3和CO2，瘤胃中的微生物利用能量和NH3合成MCP，因此，MCP的合成数量主要取决于碳水化合物和蛋白质（含氮化合物）降解的数量和速度是否协调和匹配（Liu等，2002），当二者降解的数量和速度越协调就可能产生更多的MCP。本试验结果说明，ADF/CP为1.3组能量偏高，但缺乏足够的NH3-N造成MCP产量较低；而1.7组和1.9组能量偏低，不能为合成MCP的微生物提供相应的能量，致使其活性降低，MCP产量减少；因此这三个组的能氮平衡程度都差，所以MCP的产量都低。

3.2 不同ADF/CP对瘤胃液VFA浓度的影响

VFA是日粮碳水化合物在瘤胃中发酵的主要产物，它们是反刍动物主要的能量来源，瘤胃中VFA浓度是衡量瘤胃微生物活力的重要指标，也是瘤胃内环境的主要指标之一。从表4可以看出，在VFA浓度方面ADF/CP为1.4组均高于其他4个组，说明该组的能量与蛋白比例使瘤胃微生物生长的速度与其对碳水化合物的分解速度最为协调，最有利于瘤胃微生物对粗饲料中纤维物质的发酵与降解。瘤胃微生物将饲料转化为VFA和MCP，这两种瘤胃发酵的主要产物在很大程度上取决于所提供日粮的营养素平衡，其中一个最重要的平衡关系是日粮的能氮比。从上述结果显示，ADF/CP为1.4组的乙酸、丙酸、丁酸和三种挥发性脂肪酸总浓度都显著或极显著高于其他各组（P＜0.01），而且在乙酸丙酸比例上与其他组无显著差异（P＞0.05），说明ADF/CP为1.4组能氮平衡程度好于其他各组。

本试验中，除ADF/CP为1.5组外，乙酸、丁酸、丙酸和三种挥发性脂肪酸总浓度随着ADF/CP的增大先增加后减小，说明只有当能量与蛋白质在合适的比例使瘤胃微生物生长的速度与其对碳水化合物的分解速度协调一致的时候才对瘤胃内环境最有利。本试验中，ADF/CP为1.5组MCP产量为1.10 mg/mL与1.4组的1.06 mg/mL差异不显著，但是VFA浓度显著低于1.4组 （P＜0.05），其中在乙酸浓度、丙酸浓度及三种挥发性脂肪酸总浓度上极显著低于1.4组（P＜0.01），这与布同良（2006）的研究结果有相同之处但又不完全一致，究竟是试验误差还是其他原因有待进一步研究确定。

此试验首次研究ADF/CP对奶牛瘤胃内环境的影响，该指标能更加便捷地反映奶牛瘤胃的能氮平衡。

4 结论

4.1 日粮不同ADF/CP间瘤胃液pH差异不显著，而在瘤胃液NH3-N浓度、MCP产量和VFA浓度等三方面不同ADF/CP间差异显著或极显著。

4.2 综合考虑上述指标，在本试验设计条件下，日粮酸性洗涤纤维粗蛋白比为1.4时最有利于奶牛瘤胃内环境。

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