饲粮中性洗涤纤维与非纤维性碳水化合物比例对湖羊瘤胃还原硝态氮的影响

林 淼 张建刚 陈志远 赵国琦

(扬州大学动物科学与技术学院，扬州 225009)

硝酸盐在抑制瘤胃甲烷产量方面存在潜在的作用，同时能够有助于瘤胃微生物蛋白质的合成［1－3］，但硝酸盐进入瘤胃后也存在亚硝酸盐中毒的风险［4］，因此如何来降低这种风险，仍需进一步研究。中性洗涤纤维(NDF)主要包括纤维素、半纤维素及木质素，能较好体现饲粮中纤维物质含量，NDF含量的不同直接影响饲粮的瘤胃发酵［5－7］，且比精粗比能够更好地反映饲粮中纤维物质与碳水化合物的含量对瘤胃发酵的影响。硝酸盐还原菌以氢离子(H+)为电子供体，硝酸根离子)为电子受体，在还原酶的作用下生成亚硝酸根离子之后亚硝酸盐再进一步被还原为能被微生物利用的氨。因此，调控硝酸盐的还原过程可以从供氢体和酶2个方面入手。H+来自碳水化合物的降解，该降解过程是否会影响硝酸盐的还原以及纤维性碳水化合物对硝态氮还原过程的影响报道很少。本试验通过对湖羊直接饲喂4种NDF与非纤维性碳水化合物(NFC)比例(NDF/NFC)的饲粮，在饲粮中添加1.0%的硝酸盐的情况下，采集各时间点的瘤胃液，研究NO－3的动态变化规律及其对瘤胃发酵参数的影响。从而探讨在不同NDF/NFC条件下，瘤胃发酵参数及硝酸盐含量的变化，为生产中合理有效地使用硝酸盐作为一种非蛋白氮来源提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物及试验设计

采用4×4拉丁方试验设计。选取4头体况良好，体重［(36.2±3.5)kg］相近、安装永久性瘤胃瘘管的湖羊，分别饲喂4种添加1.0%的硝酸钾且NDF/NFC不同的饲粮。每个试验期25 d，其中预试期20 d，正试期5 d。

1.2 试验饲粮及饲养管理

试验饲粮参照NRC(2007)山羊营养需要配制，由混合精料、苜蓿和羊草等组成，其组成及营养水平见表1。试验前检测牧草中硝酸盐含量(苜蓿0.12%、羊草0.10%)，折算后4组饲粮中总硝酸盐含量均为1.06%。4组饲粮的粗蛋白质含量、代谢能水平相近，且苜蓿∶羊草=3∶7，NDF/NFC分别为 0.58、0.71、1.20、1.57，对应组别记为 A、B、C、D组。每天饲喂2次(08:00和16:00)，自由饮水。

表1 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础)Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets(DM basis) %

1.3 样品的采集与分析

1.3.1 样品采集及测定指标

每个试验期的正试期第3天晨饲后，分别于0、0.5、1.0、1.5、2.0、4.0、6.0、8.0 h 通过真空负压装置，从瘤胃上、下、左、右不同位点采集约30 mL瘤胃液，经4层纱布过滤，立即采用pHS－3C型pH计测定其 pH，之后分装于10 mL离心管中，－20℃冰箱中保存待测硝酸盐、亚硝酸盐、氨态氮(NH3-N)、总微生物蛋白质含量。采样期每日晨饲后2 h，颈静脉采血，加入抗凝剂，待测血液高铁血红蛋白含量。

1.3.2 指标测定方法

NH3-N含量采用酚－次氯酸钠比色法［9］测定;总微生物蛋白质含量按照林淼等［10］的方法测定;硝酸盐含量通过紫外分光光度法测定［11］;亚硝酸盐含量采用比色法(南京建成生物工程研究所试剂盒)测定;高铁血红蛋白含量按照Benesch等［12］方法测定。

1.4 数据统计分析

试验数据采用Excel软件整理，采用SAS 9.2软件的MIXED PROC模型进行方差分析，并用Tukey’s法进行差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 NDF/NFC对湖羊瘤胃硝酸盐含量的影响

NDF/NFC对湖羊瘤胃硝酸盐动态消失率的影响见表2。4个组的湖羊采食含有硝酸盐的饲粮后，瘤胃硝酸盐含量均迅速升高，1.0 h时达到最大值;之后迅速降低，4.0 h时均较低。各组间的瘤胃硝酸盐含量均无显著差异(P＞0.05)。

2.2 NDF/NFC对湖羊瘤胃亚硝酸盐含量及血液高铁血红蛋白含量的影响

NDF/NFC对湖羊瘤胃亚硝酸盐动态消失率的影响见表3。4个组的湖羊采食含有硝酸盐的饲粮后，亚硝酸盐含量均逐渐升高，2.0 h时达到最大值;之后迅速降低，6.0～8.0 h 时均趋近于 0。晨饲后6.0、8.0 h的亚硝酸盐含量均以 B组最低，B组6 h时显著低于D组(P＜0.05)，8 h时显著低于C组(P＜0.05)。同时，血液中的高铁血红蛋白含量均低于0.1%。

表2 NDF/NFC对湖羊瘤胃硝酸盐含量的影响Table 2 Effects of NDF/NFC on the nitrate content in rumen fluid of Hu Sheep mmol/L

表3 NDF/NFC对湖羊瘤胃亚硝酸盐含量的影响Table 3 Effects of NDF/NFC on the nitrite content in rumen fluid of Hu Sheep μmol/L

2.3 NDF/NFC对湖羊瘤胃NH 3-N含量的影响

NDF/NFC对湖羊瘤胃NH3-N含量的影响见表4。4个组的湖羊采食含有硝酸盐的饲粮后，湖羊瘤胃NH3-N含量均呈现先升高后降低的趋势，且NH3-N含量在1.5或2.0 h达到最高值，随后逐渐降低。此外，在 0～1.5 h，随着 NDF/NFC的增大，瘤胃NH3-N含量有逐渐降低的趋势;在4.0 h，D组显著高于B、C组(P＜0.05)，与A组差异不显著(P＞0.05)。

表4 NDF/NFC对湖羊瘤胃NH 3-N含量的影响Table 4 Effects of NDF/NFC on NH3-N content in rumen fluid of Hu Sheep mg/dL

2.4 NDF/NFC对湖羊瘤胃总微生物蛋白质含量的影响

NDF/NFC对湖羊瘤胃总微生物蛋白质含量的影响见表5。4个组的湖羊采食含有硝酸盐的饲粮后，0～6 h时湖羊瘤胃总微生物蛋白质含量有先升高后降低的趋势，8.0 h时又有所回升。随着NDF/NFC的增大，0和8.0 h瘤胃总微生物蛋白质含量有逐渐降低的趋势，且A组都显著高于D组(P＜0.05)，其他各时间点各组之间差异不显著(P＞0.05)。

表5 NDF/NFC对湖羊瘤胃总微生物蛋白质含量的影响Table 5 Effects of NDF/NFC on total microbial protein content in rumen fluid of Hu Sheep mg/mL

3 讨论

3.1 饲粮 NDF/NFC对湖羊瘤胃硝酸盐、亚硝酸盐含量的影响

目前关于适合硝酸盐和亚硝酸盐还原的精料水平高低的研究结果并不一致。Yoshida等［13］通过体外培养试验证明，高精料条件下，不利于亚硝酸盐的还原，使亚硝酸盐显著积累。Yoshii等［14］进一步研究证明，用反刍兽新月单孢菌(Selenomonas ruminatium)与淀粉、淀粉分解菌共同培养，将导致亚硝酸盐的富集;而若将Selenomonas ruminatium与纤维素、纤维分解菌共同培养，其亚硝酸盐的含量会显著降低。但郭望山［15］指出，高精料饲粮能够加快山羊瘤胃硝酸盐和亚硝酸盐的还原速度，降低山羊亚硝酸盐中毒的危险。本研究发现，不同NDF/NFC的饲粮对湖羊瘤胃硝酸盐含量无显著影响，但 6.0～8.0 h NDF/NFC=0.71 时湖羊瘤胃亚硝酸盐含量最低，显著低于NDF/NFC为0.58或1.57时。结果提示，饲粮中快速发酵的碳水化合物水平应保持适当的水平，过高或过低均不利于亚硝酸盐的还原，反而会造成亚硝酸盐的积累。这可能是由于硝酸盐还原需要供氢体作为电子供体，碳水化合物降解能够为这一过程提供供氢体，但亚硝酸盐还原较为滞后，快速发酵的碳水化合物迅速降解之后，高纤维碳水化合物可以继续降解为亚硝酸盐还原持续提供氢电子;此外，林淼等［16］研究证明，瘤胃微生物区系中，原虫对硝态氮还原的能力最强;而一般情况下，饲粮中粗饲料水平为40%～50%时，瘤胃内原虫数量最大，种类最丰富，从而有利于硝酸盐和亚硝酸的还原，但若精料水平过高(如本研究中 NDF/NFC=0.58时)，其原虫数量会迅速减少，最终影响硝态氮的还原［17］。

3.2 饲粮NDF/NFC对湖羊瘤胃NH 3-N含量的影响

瘤胃内NH3-N含量受饲粮蛋白质水平及性质、氮的进食量、瘤胃上皮对氨氮的吸收、内源含氮物质的周转以及饲粮能量水平等因素的影响，它反映了特定饲粮组成下，蛋白质降解与微生物蛋白质合成之间所达到的平衡。研究表明，动物采食后，饲粮含氮物质快速降解，超过微生物利用的速度，因此瘤胃氨含量先快速升高;之后随着含氮物质的逐渐消耗(瘤胃上皮等NH3-N的吸收作用及内源氮的周转代谢等)，瘤胃氨含量逐渐下降;因此，总体上呈现先升高后下降趋势，这与本研究结果相近。此外，本研究中，饲喂4种NDF/NFC饲粮的湖羊瘤胃内NH3-N含量变化均在6～30 mg/dL 的耐受范围之内［18］。

本试验中，0 和 0.5 h，饲喂 NDF/NFC 为 1.20或1.57饲粮的湖羊瘤胃的NH3-N含量显著低于NDF/NFC 为 0.58 和 0.71 时，与吴秋珏等［19］研究结果相似。这可能是由于饲粮中NFC含量的下降，导致为瘤胃微生物生长提供的能量减少，抑制了微生物对蛋白质的降解能力;此外，有研究表明，在酸性环境(pH较低)中释放出的氨易转变成铵根离子()被固定，但不易被瘤胃壁直接吸收，导致NH3-N含量升高［20］;因此随着NDF/NFC的增大，瘤胃pH逐渐升高，氨不易转变成被固定，而易被瘤胃壁直接吸收。

3.3 饲粮NDF/NFC对湖羊瘤胃总微生物蛋白质含量的影响

总微生物蛋白质含量先升高后降低，这可能是由于采食后4.0 h内瘤胃内能量和营养物质供应都比较充足，利于微生物充分利用合成自身蛋白质;有研究表明，饲粮较高的非结构性或非纤维性的碳水化合物水平可以增加饲粮在瘤胃中的能量利用率，提高瘤胃NH3-N合成菌体蛋白质的效率［21］。朱素华等［17］研究指出，饲粮中 NFC 水平过高会抑制蛋白质的降解，降低氨的含量，并限制纤维分解菌的生长，因而降低瘤胃中纤维物质的降解率和微生物蛋白质的合成量。不同试验结果可能是由于试验动物、NDF/NFC的不同、饲粮粗蛋白质水平及能氮同步效应的作用不同造成的。

4 结论

本试验条件下，湖羊饲粮 NDF/NFC=0.71时，最有利于硝态氮的还原以及瘤胃发酵。

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