花生秸秆与青贮玉米搭配对湖羊瘤胃发酵特性的影响

华金玲，郭 亮，付佳伟，郁冯艳

（安徽科技学院动物科学学院，安徽 凤阳 233100）

花生秸秆产量较高，富含粗蛋白质，作为饲料来源应用于畜禽生产前景广阔[1]，其作为安徽省肉羊生产优质豆科粗饲料来源，饲喂方式尚需深入研究。潘月红等发现花生秸秆富含钙、磷、铜、锰、锌和硒等矿物质，不仅具有一般粗饲料饲养效果，还可弥补日粮中矿物质不足[2]。Abdou等以80%、60%、40%、20%花生秸秆与浓缩料混合饲喂尼洛尔羊，日增重分别为40.3、58.8、71.9和86.6 g，可作为反刍动物主要日粮来源[3]。王笑笑等研究结果表明，花生秧和青贮玉米适宜配比有利于奶牛氮代谢和产奶性能提高[4]。Fernandes等利用花生秧替代禾本科牧草不同比例（0、30%、60%和100%）饲喂绵羊，瘤胃pH、总挥发性脂肪酸随花生秧比例增加，各处理组和不同时间点差异不显著，干物质降解率和粗蛋白降解率随花生秸比例增加呈线性增加，其中花生秧替代比例60%处理组试验羊日增重、瘤胃挥发性脂肪酸含量均优于其他试验组，适宜添加量利于反刍动物瘤胃消化率和生产性能提高[5]。

豆科和禾本科合理搭配利于反刍动物瘤胃健康和生产性能提高[6]。青贮玉米为优质禾本科粗饲料，研究花生秸秆与青贮玉米合理搭配对解决花生秸秆科学利用，拓展优质粗蛋白饲料资源渠道具有重要意义。本研究以花生秸秆作为粗饲料来源，探讨其与青贮玉米搭配对瘤胃发酵特性影响，为肉羊生产中花生秸秆高效利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

采用ANKOMRFS体外模拟瘤胃发酵系统对花生秸秆（购自安徽固镇县争华羊业有限公司）和青贮玉米（购自蚌埠和平乳业有限公司）搭配，分析湖羊瘤胃发酵特性。根据花生秸秆与青贮玉米添加比例（以干物质为基础），分为试验Ⅰ组（100：0）、试验Ⅱ组（75：25）、试验Ⅲ组（50：50）、试验Ⅳ组（25：75）和试验Ⅴ组（0：100）；试验以标准羊草（试验Ⅵ组）作为对照，每组每个时间点设5个重复。分别于3、6、9、12、24、36和48 h测定各试验组瘤胃产气量和甲烷气体产气量；测定各试验组24、48 h瘤胃pH、氨态氮（NH3-N）和微生物菌体蛋白（MCP）产量。

1.2 样品采集及分析方法

1.2.1 样品预处理

依据Menke Syringe系统瘤胃液与人工唾液1：9配制微生物培养液，各试验组样品准确称取500 mg（干物质基础）无损耗转移置相应培养瓶，每个培养瓶中添加人工唾液90 mL，持续通入CO2气体至饱和，密封，置于（39±0.5）℃培养箱中过夜，用于添加瘤胃液。

1.2.2 瘤胃液采集与处理

3只具有瘘管成年湖羊，粗饲料以羊草为主，日粮精粗比为3：7，每日饲喂3次，晨饲前采集瘤胃液。瘤胃液保温瓶调节温度至（39±0.5）℃，充入CO2气体备用。利用真空采样装置采集供试湖羊瘤胃液，保温瓶带回实验室。

瘤胃液六层纱布过滤置于（39±0.5）℃水浴中，持续通入CO2气体，利用注射器针头将过夜培养瓶中多余气体放尽，注入5 mL瘤胃液，置于（39±0.5）℃恒温箱培养。

1.2.3 瘤胃产气量和甲烷气体产量测定

ANKOMRFS体外模拟瘤胃发酵系统自动记录相应时间点瘤胃产气量。气相色谱仪（GC-2010）测定培养时间为3、6、9、12、24、36和48 h甲烷气体产量。

色谱条件：色谱柱（HP-INNOWAX(19091N-133）；气化室温度100℃，检测室温度120℃，注温80℃，柱流量2.7 mL·min-1，载气为高纯度氮气，总流量46.2 mL·min-1，压力179.5 kPa，流量30 mL·min-1，进样量20 μL，H2流量40 mL·min-1，空气流量400 mL·min-1。

1.2.4 瘤胃pH和挥发性脂肪酸（VFA）测定

利用酸度计直接测定各试验组24 h和48 h培养液作为瘤胃pH。

各试验组分别取培养24、48 h发酵液1 mL于离心管中，加入0.2 mL 8.2%偏磷酸，于4℃高速离心（20 000 g）10 min，取上清液，利用GC-2010气相色谱仪测定VFA中乙酸、丙酸、丁酸含量。

色谱条件：检测室温度与气化室温度分别为220、200 ℃；检测室中H2流量为40 mL·min-1；空气流量为400 mL·min-1，进样量2μL；柱温先升至80℃持续1 min，再以15℃·min-1升温至170℃后维持1.5 min；载气为高纯氮，压力100 kPa，柱流量 1.19 mL·min-1，总流量 63.8 mL·min-1，分流比50，吹扫流量3 mL·min-1，循环流量30 mL·min-1。

1.2.5 瘤胃NH3-N浓度和MCP产量测定

分别将培养24和48 h的培养瓶从恒温培养箱中取出放置于4℃冷藏室内稳定3 h，用于瘤胃NH3-N浓度和MCP产量测定。

利用比色法测定各试验组培养液中NH3-N浓度（700 nm）。吸取混合液1.5 mL置于2 mL离心管内，在3 500～4 000 r·min-1下离心10 min，取上清液0.4 mL，向上清液中加入1.6 mL 0.2 mol·L-1HCl，摇匀，取0.08 mL混合液，加入0.4 mL E液（2 mL次氯酸钠溶液混于100 mL 0.3 mol·L-1氢氧化钠溶液）摇匀，静置10 min后上机测定。

采用嘌呤法测定各试验组体外微生物蛋白产量（260 nm）。取8 mL均匀发酵液于3个10 mL离心管，在20 000 g，4℃条件下离心20 min；弃上清液后加入2.104 mL 0.6 mol·L-1HClO4，水浴1 h，冷却，参照标准曲线处理方法；以0.5 mol·L-1HCl溶液作比，在260 nm下比色，根据光密度值和标准曲线求出RNA测定值。

微生物蛋白（mg·mL-1）=RNA测定值（mg·mL-1）×RNA含氮量/细菌氮中RNA含氮量×6.25/5

其中，RNA含氮量为17.83%，细菌氮中RNA含氮量为10%。

1.3 数据分析

采用SAS9.1.3软件处理，作Duncan多重分析。

2 结果与分析

2.1 对瘤胃产气量和甲烷气体产量影响

花生秸秆和青贮玉米搭配体外培养各时间点瘤胃产气量见图1。

由图1可知，随培养时间增加，各处理组瘤胃产气量随之增加。随花生秸秆添加比例增加，各培养时间点瘤胃气体产量呈下降趋势。除试验Ⅴ组产气量在体外培养36 h后低于标准羊草组产气量外，其他各组产气量均高于标准羊草组。

图1 各处理组体外培养时间瘤胃产气量变化Fig.1 Changes of gas production from treated groups at different timesincubation

由表1可知，未添加花生秸秆试验Ⅰ组体外培养24和48 h，瘤胃产气量显著高于其他试验组（P＜0.05）。体外培养24 h，添加花生秸秆试验Ⅱ、ⅢⅣ、Ⅴ组瘤胃产气量与标准羊草组间差异显著（P＜0.05），分别比标准羊草组提高53.87%、36.78%、18.53%、9.7%；体外培养48 h，添加花生秸秆试验Ⅱ、Ⅲ组瘤胃产气量显著高于标准羊草组（P＜0.05），分别提高31.56%、19.31%，Ⅳ、Ⅴ组与标准羊草组间差异不显著（P＞0.05）。

花生秸秆和青贮玉米搭配体外培养各时间点瘤胃甲烷气体含量见图2，表1。由图2、表1可知，各处理组瘤胃甲烷气体含量均随培养时间不断增加，随花生秸秆比例增加，瘤胃甲烷气体含量各培养时间点呈下降趋势，但均高于标准羊草组。体外培养24 h，添加花生秸秆试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ组瘤胃甲烷气体含量均显著高于标准羊草组（P＜0.05），分别提高 17.90%、18.33%、6.99%、6.00%。体外培养48 h，各试验组瘤胃甲烷气体含量均高于标准羊草组；添加花生秸秆试验Ⅱ、Ⅲ组瘤胃甲烷气体含量与标准羊草组间差异显著（P＜0.05），分别提高13.37%、13.28%；试验组Ⅳ、Ⅴ组瘤胃甲烷气体含量与标准羊草组差异不显著（P＞0.05）。

随体外培养时间增加，48 h各处理组瘤胃产气量和甲烷气体浓度均高于24 h各处理组，且差异显著（P＜0.05）。

表1 体外培养24 h和48 h各处理组瘤胃产气量和甲烷气体含量Table 1 Changes of gasproduction and CH 4 composition from treated groups at 24 and 48 h in vitro

图2 各处理组体外培养时间瘤胃甲烷气体含量变化Fig.2 Changes of CH 4 concentration from treated groups at different timesincubation

2.2 对瘤胃pH和VFA影响

2.2.1 对瘤胃pH影响

花生秸秆和青贮玉米搭配体外培养瘤胃24和48 h各处理组瘤胃pH见表2。随花生秸秆添加比例增加，瘤胃pH呈增加趋势。体外发酵培养24 h，试验Ⅴ组瘤胃pH显著高于其他试验组（P＜0.05）；试验Ⅵ组（标准羊草）与Ⅳ组瘤胃pH差异不显著（P＞0.05），与试验Ⅰ、Ⅱ组差异显著（P＜0.05）；试验Ⅲ和Ⅳ组瘤胃pH差异不显著（P＞0.05），与试验Ⅰ、Ⅱ组差异显著（P＜0.05）；试验Ⅰ、Ⅱ组瘤胃pH差异不显著（P＞0.05），与其他试验组间差异显著（P＜0.05）。体外发酵培养48 h瘤胃pH变化情况一致，其中试验Ⅴ组瘤胃pH显著高于其他试验组（P＜0.05）；试验Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ组瘤胃pH差异不显著（P＞0.05），且与其他试验组差异显著（P＜0.05）；试验Ⅱ组瘤胃pH与各处理组差异显著（P＜0.05）；试验Ⅰ组瘤胃pH与各处理组差异显著（P＜0.05）。

随体外培养时间延长，瘤胃pH呈下降趋势，体外培养48 h瘤胃pH均低于体外培养24 h。其中试验Ⅱ和Ⅲ组，体外培养24和48 h瘤胃pH差异不显著（P＞0.05）；试验Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ组，体外培养24和48 h瘤胃pH差异显著（P＜0.05）。

表2 体外培养24 h和48 h各处理组瘤胃p H和VFA含量Table 2 p H and VFA concentration from treated groups at 24 and 48 h in vitro (μmol·mL-1)

2.2.2 对瘤胃VFA的影响

随着花生秸秆添加比例增加，各处理组VFA含量均呈不同程度下降（见表2）。体外培养24 h，瘤胃乙酸含量均显著高于标准羊草组（P＜0.05）；丙酸含量试验Ⅴ组与标准羊草组差异不显著（P＞0.05），其他试验组丙酸含量均显著高于标准羊草组（P＜0.05）；丁酸含量试验Ⅴ组含量最低，且与其他试验组之间差异显著（P＜0.05），添加花生秸秆试验Ⅱ和Ⅲ组显著高于标准羊草组（P＜0.05），试验Ⅳ组高于标准羊草组，但差异不显著（P＞0.05）。体外培养48 h，乙酸、丙酸含量各处理组间差异不显著（P＞0.05），添加花生秸秆各试验组之间丁酸含量差异显著（P＜0.05）。

随着体外培养时间增加，48 h各处理组瘤胃乙酸产量显著高于24 h（P＜0.05）；48 h各处理组瘤胃丙酸产量均高于24 h，其中试验Ⅱ、Ⅲ组瘤胃体外培养24和48 h丙酸产量之间差异不显著（P＞0.05），其他各处理组间差异显著（P＜0.05）；48 h各处理组瘤胃丁酸产量均高于24 h瘤胃丁酸产量，除试验Ⅴ组外，其他各试验组之间瘤胃丁酸含量差异显著（P＜0.05）。

2.3 对瘤胃NH 3-N浓度和MCP产量的影响

花生秸秆和青贮玉米搭配对瘤胃NH3-N浓度和MCP产量影响见表3。

表3 体外培养24和48 h各处理组瘤胃NH 3-N浓度和MCP产量变化Table 3 NH 3-N concentration and MCPproduction from treated groups at 24 and 48 h in vitro

随花生秸秆添加比例增加，瘤胃NH3-N浓度总体呈增加趋势。体外培养24 h，标准羊草组NH3-N浓度显著高于添加花生秸秆各试验组（P＜0.05）；添加花生秸秆各试验组间，花生秸秆添加比例为100%的试验Ⅴ组瘤胃氨态氮浓度最高，显著高于试验Ⅲ组（P＜0.05），但与试验Ⅱ组和试验IV组之间差异不显著（P＞0.05）。体外培养48 h，试验V组与标准羊草组（对照组）瘤胃NH3-N浓度相近，差异不显著（P＞0.05）；试验Ⅴ组与试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ组之间差异显著（P＜0.05），与试验Ⅲ组差异不显著（P＞0.05）；试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组间差异不显著（P＞0.05）。

瘤胃MCP产量见表3。体外培养24 h，全部为青贮玉米的试验Ⅰ组瘤胃MCP产量最高，且与其他各组差异显著（P＜0.05）；添加花生秸秆各试验组瘤胃MCP产量差异不显著（P＞0.05）；花生秸秆与青贮玉米比例为50%：50%（试验Ⅲ组）时，瘤胃MCP产量分别比标准羊草组、试验Ⅱ组、Ⅳ组及Ⅴ组MCP产量高8.95%、4.22%、5.30%、7.25%；花生秸秆添加比例为100%（试验Ⅴ组）时，瘤胃MCP产量与标准羊草（试验Ⅵ组）相近（P＞0.05），较试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ减少相应比例；标准羊草组（试验Ⅵ组）瘤胃MCP产量最低；瘤胃MCP产量排序为Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅳ＞Ⅴ＞Ⅵ组。体外培养48 h，瘤胃MCP产量试验Ⅰ、Ⅳ、Ⅵ组差异不显著（P＞0.05）；试验Ⅰ组瘤胃MCP产量最高，与试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ组瘤胃MCP产量差异显著（P＜0.05），与试验Ⅳ和Ⅵ组（标准羊草）瘤胃MCP产量差异不显著（P＞0.05）；添加花生秸秆各试验组瘤胃MCP产量间差异不显著（P＞0.05）；瘤胃MCP产量排序为Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅴ组。

随着培养时间增加瘤胃NH3-N浓度变化，除试验VI组24 h瘤胃NH3-N浓度显著高于48 h NH3-N浓度外（P＜0.05），其他试验组48 h瘤胃NH3-N浓度显著高于24 h NH3-N浓度（P＜0.05）；随培养时间增加MCP产量下降，24 h瘤胃MCP产量显著高于48 h（P＜0.05）。

3 讨 论

3.1 对瘤胃产气量和甲烷气体产量影响

Zhao和Sebata等研究发现饲料有机物质发酵程度与瘤胃产气量间相关性较高[7-8]。花生秸秆添加比例25%～50%时，瘤胃产气量高，随花生秸秆比例增加，产气量减少。袁翠林等利用体外发酵系统评价豆秸、花生秧和青贮玉米搭配瘤胃发酵特性，添加豆秸或花生秧试验组产气量高于单一青贮玉米组，豆秸和花生秸添加比例20%～60%，产气量随着豆科饲草增加而增加[9]，与本试验结果一致。金海等利用瘤胃体外发酵体系综合评价泌乳牛饲粮配方发现，干玉米秸秆搭配青贮玉米组产气量高于单一青贮组，苜蓿搭配青贮玉米产气量最高，表明粗饲料搭配优于单一饲喂，豆科和禾本科搭配饲喂效果更好[10]。本试验中花生秸秆粗蛋白含量较高，为花生秸秆和青贮玉米搭配发酵提供较充足氮源，青贮玉米制作时营养价值较高，易发酵碳水化合物较多，搭配发酵程度好，产气量高，但花生秸秆木质化程度较高，随着花生秸秆比例增加瘤胃微生物可利用发酵底物减少，表现为产气量随着花生秸秆比例增加呈下降趋势。Beauchemin等研究表明，日粮中细胞壁含量升高导致瘤胃中发酵类型趋向于乙酸发酵，增加甲烷气体产量，而可溶性碳水化合物发酵较细胞壁碳水化合物发酵产生甲烷少[11]。本试验花生秸秆中可降解纤维物质含量较高，瘤胃发酵乙酸发酵类型向丙酸发酵类型转变，甲烷气体产量随着花生秸秆添加比例增加呈下降趋势。

3.2 对瘤胃p H和VFA的影响

瘤胃pH反映瘤胃发酵程度，一般在pH 6.0～7.0，过高或过低均影响粗饲料中纤维物质正常降解[12]。吴仙等研究发现瘤胃pH与饲粮中粗纤维和粗蛋白含量密切相关，粗蛋白含量高粗纤维含量较低的饲粮结构易导致瘤胃pH不变或稍增加[13]。本试验各处理组瘤胃pH 6.54～6.87，符合反刍动物瘤胃发酵环境，随花生秸秆比例增加，瘤胃pH呈增加趋势。刘大程等和胡红莲等报道粗饲料品质改变瘤胃发酵特性，随着结构性碳水化合物增加，呈现乙酸产量增加丙酸产量下降趋势[14-15]。袁庆启等通过奶牛瘤胃VFA代谢研究发现，饲粮纤维结构与瘤胃中微生物数量、种类及其活性有关，是影响瘤胃内VFA浓度主因[16]。花生秸秆收获期结构性碳水化合物含量较高，本试验花生秸秆添加比例为25%～50%时，乙酸、丙酸及丁酸产量均高于其他添加组，有利于瘤胃微生物活性、生产性能提高。

3.3 对瘤胃NH 3-N浓度和MCP产量的影响

瘤胃NH3-N浓度与日粮中结构性碳水化合物特性、粗蛋白水平密切相关[17-19]。Dung等和Ghorbani等研究发现饲粮中粗蛋白水平提高，瘤胃NH3-N浓度随之升高，NH3-N浓度随着瘤胃微生物摄取、瘤胃壁吸收及食糜外排逐渐降低[20-21]。本试验花生秸秆比例增加日粮中粗蛋白水平提高，瘤胃NH3-N浓度随之增加。张吉鹍等研究发现，瘤胃NH3-N浓度与MCP产量密切相关，适宜NH3-N浓度有利于MCP合成，苜蓿添加比例25%～75%时，奶牛瘤胃MCP合成效率提高[22]。Chung等提出瘤胃微生物生长适宜NH3-N浓度为6～30 mg·100 mL-1，过高则反刍动物将消耗能量，多余NH3通过肝脏转化为尿素[23]。本试验NH3-N浓度为12.30～25.525 mg·100 mL-1，可为瘤胃微生物合成微生物蛋白提供正常环境。本试验花生秸秆添加比例为25%～50%时，瘤胃MCP合成效率提高，与上述结果一致。48 h瘤胃MCP产量低于24 h瘤胃MCP产量可能与瘤胃食糜外排有关。

4 结 论

花生秸秆与青贮玉米搭配对湖羊瘤胃发酵特性影响显著。随着花生秸秆添加比例从0～100%变化，瘤胃产气量和甲烷气体浓度、VFA以及NH3-N浓度、MCP产量均呈下降趋势，表明花生秸秆不宜单一利用作为湖羊的粗饲料来源；各处理组体外培养48 h瘤胃发酵指标均较24 h显著增加，表明粗饲料适宜瘤胃发酵，有利于提高瘤胃微生物活性。综上，花生秸秆添加比例为25%～50%，与青贮玉米搭配，可增加瘤胃微生物活性，提高湖羊生产性能。