体外产气法评定6种草料的营养价值

■周 玲 王 波 谢 龙 夏中生

（广西大学动物科学技术学院，广西南宁 530004）

在动物生产过程中，饲料的营养价值直接影响到家畜的生产性能，然而饲料的成本也是在创造经济价值的过程中必须考虑的因素。因此，经济、营养价值高的饲料是增加动物生产利润的关键环节。在某些工农产业发展的同时，一些尚有利用价值的附属产品也大批量的出现，例如木薯杆、花生藤、黄豆秸等这些附属产品对于主业而言，属于没有太大用处的资源，但对于动物生产而言，却存在着较大的潜在饲用价值。因此，对木薯杆、花生藤、黄豆秸等农作物秸秆及香茅草、杂交狼尾草等天然牧草和空心菜的营养价值进行有效地评定，有利于更好地降低成本、实现利润的最大化。本研究采用瘤胃体外模拟试验鉴定这6种常见附属产品的营养价值，为更好地提高动物生产效益提供参考。

体外产气法是基于瘤胃发酵与产气高度相关的一种瘤胃体外模拟技术，当体外利用缓冲瘤胃液消化草料时，碳水化合物会降解成短链脂肪酸、气体和微生物的细胞成分，蛋白质则会降解为氨态氮（NH3-N），其中一部分NH3-N用于微生物生长而形成微生物蛋白，另一部分为游离NH3-N，可直接测定，而且组成微生物蛋白的NH3-N与草料的体外产气量存在高度正相关关系（R2＞0.99），这就使得测饲草饲料蛋白质降解率的方法简化为测定游离NH3-N和产气量。体外产气法就是主要通过测定发酵产物生成量或气体的产量来评价饲料营养价值。此外，利用24 h产气量和其他化学成分还可估测饲料有机物的可消化率和代谢能。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为木薯杆、花生藤、黄豆秸、香茅草、杂交狼尾草和空心菜，都来自广西水牛研究所水牛种畜场。在65℃烘箱中烘48 h，制成风干样后，粉碎过40目筛。室温保存于封口袋中用作营养成分分析和体外发酵试验。其常规营养水平具体见表1，粗蛋白质（CP）、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）的测定方法均参照杨胜（1993）。

1.2 试验设计

表1 6种草料的常规营养水平（风干基础）

试验中底物的总发酵时间为72 h，发酵培养的底物为200 mg（DM）。每种待测样品分别设3个平行，整个发酵过程中共设3个空白对照，以消除微生物培养液自身发酵产气量。

1.3 试验方法

1.3.1 体外培养体系

本试验采用注射器式Menke体外产气法（Syringe系统）进行体外瘤胃发酵培养。按Theodorou等方法配制人工唾液原液。采集的瘤胃液用6层纱布过滤，将瘤胃液和人工唾液按照1∶2的比例混合均匀，制成微生物培养液，期间持续地通入CO2气体，人工唾液需预热至(39±0.5)℃。用注射器吸取30 ml微生物培养液于每根装有200 mg（DM）待测草料的产气管及空白对照的产气管中。体外培养装置主体是德国出产的恒温水浴摇床，摇动速率和水浴温度分别调至5×10 r/min、(39±0.5)℃。

1.3.2 瘤胃液供体动物和饲养管理

瘤胃液的供体动物为2头体重相近、健康状况良好的瘘管水牛，其粗饲料为新鲜象草，青贮玉米秸秆，精料为玉米-豆粕型。依据广西水牛研究所牧场的日常饲养管理方式进行饲养。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 产气量的计算方法

测定方法参考Menke等（1988），培养开始后，分别记录2、4、6、9、12、24、36、48、72 h的产气管刻度读数。产气量计算公式如下：

式中：GPt为样品在t时刻的产气量（ml）；Vt为样品发酵t小时后，产气管刻度读数（ml）；V0为样品在开始培养时产气管刻度读数（ml）；W为样品干物质重（mg）；GP空白为空白对照在t时刻的产气量，其计算方式与GPt一致。

应用非线性软件NLREG程序对底物体外发酵产气参数进行拟合。拟合公式如下：

式中：GP表示t时刻200 mg（DM）底物的累积产气量(ml)；B表示200 mg（DM）底物理论最大产气量(ml)；c表示产气速率常数(ml/h)；t 表示发酵时间(h)；lag表示体外发酵产气延滞时间(h)。

1.4.2 挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acid,VFA)的测定方法

取体外发酵培养72 h后的上清液1 ml，加入等体积8.2%的偏磷酸，4℃20 000×g下离心10 min，取离心后的上清液加入内标物巴豆酸，仪器为Agilent 7890A型气相色谱仪，色谱柱为HP-INNOWAX(19091N-133)毛细管柱，规格为30 m×0.25 mm×0.25 μm。测定上清液中乙、丙、丁酸的含量。

1.4.3 氨态氮（NH3-N）的测定方法

取体外发酵培养72 h后的培养液5 ml，经过3 000×g离心10 min，取上清液，采用Searle[7]、冯宗慈等改进方法，用氯化铵作标准品，采用紫外可见分光光度计(PE Lambda 35型，美国)在700 nm波长条件下比色，根据光密度值和标准曲线求出NH3-N的浓度。

1.4.4 可消化有机物(DOM)、有机物消化率（DO）和代谢能(ME)的计算方法

以200 mg(DM)样品为每单位作为底物时，根据体外产气法培养24 h后得到的产气量计算DOM，计算公式如下：DOM=（7.65±0.062）×GP24h+（353±0.59），其中DOM的单位为g/kg，GP24h的单位为ml。根据公式ME=-0.20+0.141 0×DO计算代谢能ME，公式中的DO单位为%，DO=17.04+1.108 5GP24h[4]。

1.4.5 相对饲用价值（Relative Feed Value,RFV）的计算方法

相对饲用价值（RFV）计算公式如下，RVF=DMI(%体质量BW)×DDM(%DM)/1.29，其中，DMI(干物质采食量，DMI占%体质量)为粗饲料干物质的随意采食量，单位为占体质量的百分比即%体质量；DDM为可消化的干物质，单位为%DM。DMI与DDM的预测模型分别为，DMI=120/NDF(%DM)；DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)。

1.5 数据统计分析

试验数据采用SPSS17.0软件进行单因素方差分析，Duncan's法进行多重比较，以下试验数据用“平均数±标准误”表示，以P＜0.05作为差异显著性判断的标准。

2 结果与分析

2.1 各草料体外发酵阶段累计产气量及产气参数

本试验中6种草料的各阶段累计产气曲线如图1所示，发酵参数如表2所示。从产气曲线来看，在培养开始阶段（0～24 h），气体增加速度剧烈。6种草料间，GP24h最大的是空心菜，其次依次是杂交狼尾草、木薯杆、花生藤、香茅草和黄豆秸，空心菜的GP24h与其它5种草料差异显著(P＜0.05）。GP72h最大的是杂交狼尾草，其次依次是空心菜、香茅草、花生藤、木薯杆和黄豆秸，杂交狼尾草与空心菜之间差异不显著(P＞0.05)，与其余草料相比差异均显著(P＜0.05）。理论最大产气量，与GP72h的大小顺序一致，空心菜与香茅草之间、花生藤与木薯杆之间、木薯杆与黄豆秸之间的理论最大产气量差异不显著(P＞0.05)，其余两两之间差异均显著(P＜0.05）。c最大的是木薯杆，空心菜与花生藤之间、花生藤与黄豆秸之间、杂交狼尾草与香茅草之间的c差异不显著(P＞0.05)，除此各草料之间差异显著(P＜0.05）。Lag最大的是空心菜，其次依次是花生藤、黄豆秸、香茅草、木薯杆和杂交狼尾草。空心菜与花生藤、黄豆秸之间的Lag差异不显著(P＞0.05)，除此空心菜与其余3种草料之间差异均显著(P＜0.05）。6种草料间，DOM、DO和ME的大小、差异显著性都与24 h的产气量一致。

图1 6种草料的累计产气曲线

表2 6种草料体外产气的发酵参数

2.2 挥发性脂肪酸及氨态氮含量

从表3中可以看出，发酵产物中乙酸含量最高的是空心菜，空心菜与黄豆秸之间差异显著(P＜0.05），除此各草料之间差异均不显著(P＞0.05)。丙酸含量最高的是木薯杆，木薯杆与其余草料之间差异均显著(P＜0.05）。丁酸含量最高的是杂交狼尾草，其与各草料之间差异均显著(P＜0.05）。乙酸/丙酸值最大的是花生藤，其次依次是空心菜、杂交狼尾草、香茅草、黄豆秸和木薯杆，其中木薯杆的乙酸/丙酸值与各草料之间差异显著(P＜0.05），其余草料之间差异均不显著(P＞0.05)。TVFA含量最高的是木薯杆，其次依次是空心菜、香茅草、花生藤、杂交狼尾草和黄豆秸，木薯杆与黄豆秸之间差异显著(P＜0.05），木薯杆与其余草料相比差异均不显著(P＞0.05)。发酵产物NH3-N含量最高的是香茅草，其次依次是空心菜、黄豆秸、木薯杆、花生藤和杂交狼尾草，香茅草与花生藤、杂交狼尾草之间差异显著(P＜0.05），与其余3种草料相比差异不显著(P＞0.05)。

表3 6种草料发酵产物中的挥发性脂肪酸含量

3 讨论

3.1 营养水平及相对饲用价值

粗蛋白、纤维成分含量是评定粗饲料营养价值的重要指标。牧草中粗蛋白可降解部分在体外发酵时主要不是用来产气，而是为微生物繁殖提供氮源，其中的不可降解部分则在动物小肠中被消化。RFV由美国饲草和草原理事会下属的干草市场全国饲草协会确认的粗饲料相对价值指数，是目前美国唯一广泛使用(销售、库存及根据家畜对粗饲料质量的要求投料等)的粗饲料质量评定指数，其定义：相对一特定标准粗饲料(盛花期苜蓿RFV值为100%)，某种粗饲料可消化干物质的采集量。RFV值越大，说明该种牧草的营养价值越高。本试验中，木薯杆、花生藤、黄豆秸、香茅草、杂交狼尾草和空心菜等6种草料的RFV分别为121.00%、87.90%、80.20%、123.30%、104.04%和121.38%，参照RFV粗饲料分级标准（见表4），分别属于2级、3级、4级、2级、2级、2级。在李茂等(2013)试验中，王草、红象草、黑籽雀椑、坚尼草和糖蜜草等5种热带禾本科草料的RFV均值为0.85，属于3级或4级，这表明热带禾本科草料具有较高的营养价值。可见本文所述的6种草料营养价值良好。

表4 粗饲料分级标准

3.2 体外产气特性

体外产气量是反刍动物瘤胃底物发酵的一个很重要的指标。体外发酵产气的底物主要是碳水化合物，碳水化合物被微生物降解为VFA，乙酸、丙酸和丁酸是机体代谢最为重要的几种VFA，约占VFA总产量的95%，丁酸在瘤胃液中的含量相对较低，为10%左右，而且可以由乙酸转化；乙酸和丙酸是饲料在瘤胃内发酵产生的两大主要有机酸。一定时间内产气量的多少反映了底物被瘤胃微生物利用的程度，代表着底物营养价值的高低程度。VFA可提供机体可消化能的70%～80%，乙酸是反刍动物代谢所需能量的主要来源，丙酸则是反刍动物重要的葡萄糖前体。本试验中6种草料随发酵时间延长，产气量呈上升的趋势，培养一定时间后产气量的增加逐渐趋于平缓，这一结果符合体外产气的一般规律。但各种草料之间的发酵效果也存在一定差异，这可能与各草料本身的营养成分有关。氨态氮是草料中蛋白氮和非蛋白氮化合物分解的最终产物，并且是微生物合成菌体蛋白的原料，其浓度是反映瘤胃内氮源降解与微生物利用氨的动态指标。瘤胃微生物需要一定浓度的NH3-N，其最佳浓度范围为6～30 mg/100 ml。李袁飞等研究中指出微生物发酵的最佳NH3-N浓度为6～27.5 mg/100 ml。本试验中各草料体外发酵后的mg/100 ml浓度均在此最佳浓度范围内。

3.3 有机物消化率

饲料的各种营养成分在动物体内的消化程度不一样，消化率高的牧草才对动物生产具有更大意义。草料的消化率分干物质消化率和有机物消化率，而干物质中粗灰分的含量与营养价值基本无关，有机物消化率就成为评价草料营养价值的主要指标之一。本试验中有机物消化率是根据24 h累积产气量计算而得，它们与24 h累积产气量成正比关系，故木薯杆、花生藤、黄豆秸、香茅草、杂交狼尾草和空心菜等6种草料的有机物消化率大小顺序与24 h累计产气量一致。

4 结论

①木薯杆、花生藤、黄豆秸、香茅草、杂交狼尾草和空心菜6种草料的营养价值，各草料的相对饲用价值分别为121.00%、87.90%、80.20%、123.30%、104.04%和121.38%，属于RFV粗饲料分级标准2级、3级、4级、2级、2级、2级饲料。

②体外有机物消化率分别为48.26%、46.42%、38.47%、41.61%、49.00%和58.42%。

③木薯杆、花生藤、黄豆秸、香茅草、杂交狼尾草和空心菜皆有较好的营养价值，且消化率好，可以利用为反刍动物的粗饲料。

（参考文献刊略，需者可函索729464834@qq.com）