常用粗饲料干物质和中性洗涤纤维在瘤胃中降解规律的研究

■张轶凤 杨洪明 秦廷洋 李 蓉 郭 亮 高 景 齐智利

（华中农业大学动物营养与饲料科学系，湖北武汉430070）

目前，我国正面临着耕地面积不断减少，人口数量日益递增的严峻形势，今后畜牧业的发展受粮食产量的制约是不言而喻的。我国粗饲料资源十分丰富，分布广、种类多且产量巨大，我国农作物秸秆年产量达五亿多[1]。湖北省2007年农作物秸秆年产量达到3 202万吨，占全国总量的5.00%，在全国位居第9位。通过利用粗饲料来发展反刍动物生产，不仅可以较经济地提供多种畜产品，而且可以缓解存在已久的人畜争粮矛盾。同时，发展反刍动物生产使得秸秆等农副产品得到了充分的利用，减少了对环境的污染，这对建设和发展生态农业有着十分重要的现实意义。

粗饲料作为反刍动物的重要日粮组成部分，在反刍动物饲养中，粗饲料在日粮中占到40%～80%，不仅仅是作为胃的填充物来使用，同时能够提供动物生长和生产所必需的营养物质[2]。因为反刍动物的瘤胃是一个巨大的发酵罐，日粮中的纤维饲料，主要依靠栖居瘤胃中的各种细菌、原虫和真菌进行分解和发酵，产物被吸收、转化后作为宿主动物代谢所需的营养物质和能量[3-4]。合理利用粗饲料的前提是正确对其营养价值进行评定，目前常用的评定方法主要有化学常规分析法、体外模拟法、半体内法、体内试验法等。其中半体内法（瘤胃尼龙袋法）的最大特点就是将反刍动物营养价值的评定和营养需要的研究与瘤胃内微生物活动联系起来，充分体现反刍动物的生物学特性，并给人们提供更多、更清晰的有关饲料养分在动物体内的动态变化信息。因此本试验采用瘤胃尼龙袋法测定湖北省4种常用粗饲料（稻秸、羊草、玉米青贮和啤酒糟）在山羊瘤胃内的干物质降解率和中性洗涤纤维降解率。为这四种粗饲料的应用及推广提供科学依据，同时丰富和完善湖北省常用粗饲料数据库。

1 材料与方法

1.1 试验材料

稻秸（rice straw，禾本科牧草秸秆）、啤酒糟（brewers dried grain，糟渣类饲料）、玉米青贮（corn silage，秸秆类发酵饲料）和羊草（Leymus chinensis，禾本科牧草）于湖北省周边牛场采集。样品采集后以四分法取样，先用剪刀剪成1 cm左右，粉碎过40目筛，以便进行化学成分分析和消化试验，同时分别制样100 g保存备用。

1.2 试验动物

试验动物为3只健康状况良好、3岁龄且装有永久性瘤胃瘘管的湖北肉山羊。

1.3 试验日粮与饲养管理

试验羊日粮配制参照NY/T 816-2004肉羊饲养标准[5]，配合日粮中精饲料和粗饲料按30∶70比例配制，粗饲料为晒干的花生藤，具体日粮中精料配方见表1。试验羊采取单笼饲养，每日8：00、16：00饲喂，自由饮水。

表1 精饲料配方(%)

1.4 试验方法

本试验通过参考齐智利(2004)采用的尼龙袋法，将装有饲料的尼龙袋投放到瘤胃进行培养，继而测定饲料的干物质(DM)降解率和中性洗涤纤维(NDF)降解率。

1.4.1 尼龙袋的制备

选用孔径为300目的尼龙过滤布，制作成8 cm×12 cm的尼龙袋，边用涤纶线双线缝合，散边用烙铁烫密封。用油性记号笔标号后，自来水浸泡冲洗，于65℃烘箱中烘干至恒重，备用。

1.4.2 半软塑料管的制备

采用直径0.5 cm的半软聚乙烯塑料管（可用清洗干净的荧光棒代替），截成长约12 cm，在管的一端2 cm处打孔用于系医用丝线。

1.4.3 样品的称量

试验测定4种饲料样品，每种饲料样品做2个平行样，将尼龙袋放置于分析天平的托盘上，归零后精密称取1 g样品（准确至0.000 1 g）于其中。

1.4.4 尼龙袋的固定

将装有平行样的2个尼龙袋用橡皮筋和尼龙绳（穿插在半软塑料管中）固定在一根半软塑料管一端以防尼龙袋间缠绕并且又可使所测结果具有可靠性，尼龙绳的另一端打结并烫平圆以防止脱落和损伤瘤胃壁。

1.4.5 尼龙袋的投放

按“依次投入、同时取出”的原则将安装有尼龙袋的半软塑料管由瘤胃瘘管投放入山羊瘤胃中，管的另一端用医用丝线挂在瘘管塞上。进行6、16、24、48、72 h 5个时间点瘤胃培养。这样每头山羊瘤胃内放5根管，每个时间点放入2个平行袋。尼龙袋分别在第1 d 14：00，第2 d 14：00，第3 d 14：00、22：00，第4 d 8：00投入，14：00取出。

1.4.6 尼龙袋的冲洗

将尼龙袋自瘤胃中取出后，用冷自来水冲洗，将尼龙袋表面的瘤胃内容物及残渣冲去，从而使微生物停止活动。然后用冷水浸泡55 min，不加洗涤剂，不甩干，在中等流速的自来水下漂洗1 min，至水的颜色不变为止。

1.4.7 培养后样品的处理

将冲洗后的尼龙袋放入烘箱中，65℃烘干至恒重。然后将烘干恒重的尼龙袋中残余物磨碎（通过1 mm筛孔），装入编号的样品袋中4℃保存以备分析。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 干物质(DM)测定

干物质(DM)的测定参照GB 6435-86，65℃烘干后称重[6]。

1.5.2 中性洗涤纤维(NDF)测定

中性洗涤纤维(NDF)的测定参照GB/T 20806-2006[7]。

1.6 计算公式

1.6.1 干物质降解率

DM在不同时间点的降解率用以下公式计算：

式中：W0——样品重(g)；

1.4.1 临床疗效 比较两组患者（研究药物自初次给药时间的8～15 d）的临床疗效，显效为患儿发热、咳嗽、肺部湿罗等症状消失；有效为患儿发热、咳嗽、肺部湿罗等症状有所改善；无效为未达上述指标者。

W1——尼龙袋重(g)；

W2——尼龙袋+残渣重(g)。

1.6.2 中性洗涤纤维降解率

NDF在不同时间点的降解率用以下公式计算：

式中：W0——样品重(g)；

W3——瘤胃培养后残渣重(g)；

T1——样品中的NDF含量(%)；

1.7 数据统计分析

试验数据统计采用Microsoft Excel和SAS统计软件进行统计分析。对不同饲料样品在瘤胃内不同培养时间得到的指标进行平均数和标准差计算，结果用“±SD”形式表示；进行Duncan's多重极差检验；计算DMD与NDFD的相关系数。

2 结果与分析

2.1 4种粗饲料的常规成分分析

4种粗饲料的化学成分分析结果见表2。稻秸、羊草、玉米青贮和啤酒糟的CP依次为：5.10%、11.12%、14.36%、32.43%，由此看出稻秸在4种粗饲料中CP含量最低，啤酒糟的CP含量最高。稻秸、羊草、玉米青贮和啤酒糟的NDF依次为68.56%、67.00%、70.11%、50.72%。除啤酒糟的GE是19.30%，其余3种的均为16%左右。

表2 4种粗饲料的常规成分分析（干物质基础）

2.2 4种粗饲料干物质降解率的测定

由表3和图1可以看出，各种粗饲料的DM降解率随培养时间的延长呈不同程度的增加。各种粗饲料的DM降解率在前16 h有明显的上升趋势，在16～24 h存在一个平台期，DM降解率比较平稳，24 h后一直呈缓慢上升，48 h后上升缓慢说明干物质降解趋于平缓。

表3 4种粗饲料干物质降解率(%)

图1 4种粗饲料干物质降解率

由表3结果得到，在瘤胃培养6 h后，玉米青贮与羊草、啤酒糟的DM降解率相比差异显著（P＜0.05），玉米青贮与稻秸的DM降解率相比差异极显著（P＜0.01），羊草与啤酒糟的DM降解率相比差异不显著（P＞0.05），羊草与稻秸、啤酒糟与稻秸的DM降解率相比差异显著（P＜0.05）；在瘤胃培养16 h后，玉米青贮与啤酒糟、稻秸与羊草的DM降解率相比差异不显著（P＞0.05），玉米青贮、啤酒糟分别与稻秸、羊草的DM降解率相比差异显著（P＜0.05）；在瘤胃培养24 h后，各种饲料之间的DM降解率均差异显著；在瘤胃培养48 h后，啤酒糟与玉米青贮、玉米青贮与羊草的DM降解率相比差异不显著（P＞0.05），啤酒糟与羊草、玉米青贮与稻秸、羊草与稻秸的DM降解率相比差异显著（P＜0.05），啤酒糟与稻秸的DM降解率相比差异极显著（P＜0.01）；在瘤胃培养72 h后，啤酒糟、玉米青贮、羊草三者的DM降解率差异不显著（P＞0.05），玉米青贮、羊草、稻秸三者的DM降解率差异不显著（P＞0.05），啤酒糟与稻秸的DM降解率相比差异显著（P＜0.05）。

2.3 4种粗饲料中性洗涤纤维降解率的测定

由表4和图2结果可以看出，不同粗饲料NDF在瘤胃内的降解率随时间点的变化规律不完全相同。稻秸和羊草的NDF在24 h前降解速度较快，在24 h时分别为18.97%、15.06%，但24 h后降解速度放慢；青贮玉米的NDF降解率在整个时期变化都比较小，但相比而言24 h后的降解速度比24 h前的快；啤酒糟在16 h前NDF降解较快，但后期其降解曲线基本与青贮玉米相同。

表4 4种粗饲料中性洗涤纤维降解率(%)

图2 4种粗饲料中性洗涤纤维降解率(%)

由表4结果得到，在瘤胃培养6 h后，玉米青贮与稻秸、羊草与啤酒糟的NDF降解率相比差异不显著（P＞0.05），玉米青贮、稻秸分别与羊草、啤酒糟的NDF降解率相比差异显著（P＜0.05）；在瘤胃培养16 h后，稻秸与玉米青贮、啤酒糟的NDF降解率相比均差异显著（P＜0.05），稻秸与羊草的NDF降解率相比差异极显著（P＜0.01），玉米青贮与啤酒糟、啤酒糟与羊草的NDF降解率相比差异均不显著（P＞0.05），玉米青贮与羊草的NDF降解率相比差异显著（P＜0.05）；在瘤胃培养24 h后，稻秸与羊草的NDF降解率相比差异不显著（P＞0.05），羊草、玉米青贮、啤酒糟三者的NDF降解率也差异不显著（P＞0.05），稻秸与玉米青贮、啤酒糟的NDF降解率相比差异显著（P＜0.05）；在瘤胃培养48 h后，稻秸与羊草的NDF降解率相比差异显著（P＜0.05），稻秸与玉米青贮、啤酒糟的NDF降解率相比均差异极显著（P＜0.01），羊草与玉米青贮、啤酒糟的NDF降解率相比差异显著（P＜0.05），玉米青贮、啤酒糟的NDF降解率相比差异不显著（P＞0.05）；在瘤胃培养72 h后各饲料的显著性情况同48 h。

2.4 4种粗饲料DMD和NDFD的相关分析

由表5可见，4种粗饲料的DM与NDF的降解率之间表现显著性相关，各种粗饲料DM与NDF降解率的相关系数由大到小依次为啤酒糟、稻秸、羊草、玉米青贮。

表5 4种粗饲料DMD与NDFD的相关分析

3 讨论

3.1 4种粗饲料的常规养分含量比较

刁其玉[8]在研究饲料营养成分在瘤胃和小肠降解规律时测得：稻秸的CP为6.31%、NDF为92.39%，羊草的CP为6.44%、NDF为45.03%，玉米青贮的CP为7.37%、NDF为71.23%。莫放等[9]测得稻草的CP为3.90%、NDF为74.79%，羊草的CP为7.28%、NDF为70.74%，啤酒糟的CP为22.53%、NDF为77.69%。任莹等[10]报道的羊草的CP为8.14%、NDF为61.20%。齐智利等[11]测得玉米青贮的CP为7.04%、NDF为54.41%。粗饲料品质随品种、温度、成熟阶段、叶茎比率、施肥、收割和贮存的不同而异。就某一特定粗饲料而言，收获时的成熟期是决定该粗饲料品质的最重要因素。随成熟期的增加粗饲料品质逐步下降，有效能浓度、粗蛋白含量都将降低，中性洗涤纤维含量增加[12]。因而本试验测定的稻秸、羊草、玉米青贮和啤酒糟的CP依次为5.10%、11.12%、14.36%、32.43%，NDF依次为68.56%、67.00%、70.11%、50.72%。虽然用同样的方法测定同种饲料，得到的结果却存在差异。

此外，粗蛋白(CP)含量的变化可反映粗饲料在制备过程中养分的损失（或保留）情况[13-14]。通常粗饲料中CP含量越高，其品质越好。本试验中以CP的含量为标准对所测定的粗饲料品质优劣比较顺序为：啤酒糟＞玉米青贮＞羊草＞稻秸。中性洗涤纤维(NDF)与瘤胃容积充满度及日粮采食量有关，其含量与能量浓度成负相关，粗饲料中高的NDF含量可限制反刍家畜的采食量及对粗饲料的能量利用率。通常粗饲料中NDF含量越低，其品质越好[2]。本试验中以NDF含量对所测定的粗饲料品质优劣比较顺序为：啤酒糟＞羊草＞稻秸＞玉米青贮，与按CP的评定结果并不一致。这说明要评定饲料品质需要综合的指标。

3.2 4种粗饲料干物质降解率的探讨

格根图等[15]、林春建等[16]的研究表明，不同种的粗饲料的降解率及其降解趋势都不同。刁其玉[8]研究得到稻秸在肉牛瘤胃内6、12、24、36、48、72 h的DM降解率分别为13.35%、16.41%、19.02%、30.40%、31.15%、39.17%。任莹[17]研究羊草在0、2、4、8、12、24、48 h的DM降解率为12.72%、22.11%、22.50%、26.44%、27.24%、37.80%、49.72%。林春建等[16]研究羊草在6、12、24、36、48 h的DM降解率分别是21.29%、26.61%、37.82%、45.36%、57.18%。齐智利等[11]研究玉米青贮在0、2、4、8、12、24、36、48 h的DM降解率分别是28.44%、29.77%、30.33%、31.91%、34.90%、38.38%、42.53%、46.10%。莫放等[9]研究啤酒糟6、12、24、36、48 h的有机物降解率分别为11.54%、22.13%、45.63%、48.88%、60.67%。以上这些研究与本试验得到的结果并不十分一致，他们的研究结果也不尽相同。这是由于不同作物的种类、收获时期、加工方法等存在差异造成的。崔利宏[18]报道，越晚收获的牧草，DM的降解率越低。

饲料在瘤胃的降解主要是微生物和微生物分泌酶作用的结果[19]，实质上是瘤胃微生物生理活动对饲料营养底物产生一系列的作用过程，完成这一过程的速度是反刍动物消化中的一个关键。微生物降解饲料的速度由以下因素决定：①营养底物的结构，它决定微生物对其接触的速度；②微生物对特定底物的附着能力及其共生群落的形成；③共生群落产生的酶复合物的催化能力。其中饲料本身的结构是关系其被降解速度的主要因素。

各种牧草和作物秸秆的化学组成结构差异很大，但也具有共同特征。牧草和秸秆表面都覆盖一层蜡质和角质，其主要成分是羟基与羟环氧基脂肪酸的聚酯。角质在植物细胞壁中所占比重从苜蓿的0.2%到麦秸的2.4%，它们难于被分解，角质层中还含有大量的硅质，使其抗分解能力增强。角质层是牧草类植物表面的一道坚固屏障，它保护植物免受田间微生物侵害，但客观上也阻止了瘤胃微生物对植物的消化。植物细胞壁的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，在木本植物细胞壁中半纤维素首先自行构成螺旋结构，然后和不溶性纤维素结合。在这种结构中，纤维素和半纤维素有可能相互缠绕，并结合芳香族成分和木质素成分，形成更加复杂的聚合体。所以要对细胞壁进行迅速和大范围的消化，就必须有一系列复杂的微生物酶[20-22]，按一定的程序连续进行作用。但是如果对牧草和作物秸秆进行相应处理，如试验中采用的材料玉米青贮和啤酒糟，破坏了其本身的复杂结构，干物质降解率有了大幅度提高。祁宏伟等[23]研究表明，玉米秸秆DM的48 h降解率为49.2%，而青贮后48 h DM的降解率为58.3%。吕贞龙等[24]试验表明，发酵过的饲料DM降解率均显著高于未发酵的饲料。

3.3 4种粗饲料中性洗涤纤维降解率的探讨

以山羊或绵羊为试验动物研究这4种粗饲料的NDF降解率的报道较少。刁其玉(2000)[8]在其研究中报道，在肉牛瘤胃培养6、12、24、36、48、72 h后稻秸的NDF降解率为20.46%、22.95%、28.24%、33.30%、35.50%、49.37%，羊草的NDF降解率为8.53%、14.25%、26.05%、41.06%、43.82%、52.88%，玉米青贮的NDF降解率为17.49%、32.82%、46.94%、52.94%、65.40%、69.39%。侯玉洁等[25]的研究报道，在奶牛瘤胃中2、6、12、24、36、48、72 h后苜蓿的NDF降解率为27.17%、43.75%、53.74%、58.74%、66.66%、69.39%、71.10%，稻草的NDF降解率为13.11%、16.16%、22.82%、30.05%、34.51%、38.64%、45.52%，玉米青贮的NDF降解率为19.49%、26.69%、35.34%、41.74%、48.35%、56.81%、62.77%。本试验所得的结果与该报道相比普遍偏低，造成这种情况的因素可能为：①试验材料的差异，虽为同种饲料，但如上文讨论常规养分含量时所述饲料品质存在差异；②试验动物的不同，刁其玉(2000)的试验动物为肉牛，而本试验的试验动物为麻城黑山羊，存在种属差异；③尼龙袋的规格不同及冲洗时水速不同等因素。

NDF是植物细胞壁的主要组成部分，它的主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素，及与细胞壁镶嵌的蛋白质和硅酸盐等。纤维素是由β-1,4糖苷键连接的葡萄糖单位所组成的大分子，其作为作物秸秆的主要组成部分，在干物质中占40%左右，纯的纤维素能较容易地被瘤胃微生物降解。半纤维素是由木糖、阿拉伯糖、葡萄糖等组成的复杂聚合物，在秸秆中约占20%左右，纯的半纤维素亦容易被瘤胃微生物降解[26]。木质素主要是由对香豆醇、松柏醇、芥子醇所组成的高分子聚合物，所以木质素不是碳水化合物，在秸秆中约占10%左右，木质素密实的结构很难被瘤胃微生物降解。这些细胞壁主要成分之间存在很强的结合键，能抵抗微生物的消化，使纤维素在瘤胃中的消化率很低。所以木质素所占NDF的比例大小，会影响到纤维在瘤胃内的消化率，即饲料NDF的组成会影响到NDF在瘤胃内的降解率[27-28]。所以不同饲料原料的NDF在山羊瘤胃中的降解率也各相不同。按1967年Van Soest提出的洗涤纤维分析方法，所测得的NDF即日粮中或饲料中不溶性纤维能够较准确地反映纤维的实际含量。因此NDF的瘤胃降解率是表示粗饲料营养价值的一个重要指标。

3.4 4种粗饲料DMD和NDFD相关性的探讨

Kamra等[29]研究指出，饲料的干物质降解率与饲料的蛋白质降解率、中性洗涤纤维含量及降解率等都有一定的相关性。王成杰等[30]对锡林郭勒草原的牧草种类组成和品质的变化及其对绵羊瘤胃的消化代谢以及甲烷气体排放的影响进行研究，结果表明：牧草中有机物质和中性洗涤纤维与干物质有效降解率之间存在相互作用，即干物质、有机物和中性洗涤纤维在瘤胃内的降解是同步的。刘大林等[31]对不同牧草在奶牛瘤胃内的降解规律的研究中得到各种牧草的DM与CP的降解率之间表现出强正相关关系，这与袁翠林[2]和刘海霞等[32]的研究结果一致。本试验得到DMD和NDFD之间表现显著性相关，其中啤酒糟的DMD和NDFD的相关系数高达0.989。通过DMD和NDFD的强相关关系，可以得到DM和NDF在瘤胃内降解趋势是一致的。

4 结论

①不同饲料的干物质和中性洗涤纤维在山羊瘤胃中的降解率不同；②4种粗饲料的干物质降解率由大到小依次是啤酒糟、玉米青贮、羊草、稻秸，且48 h后4种粗饲料的干物质降解趋于平缓；③4种粗饲料的中性洗涤纤维降解率由大到小依次是稻秸、羊草、玉米青贮、啤酒糟；④4种粗饲料的干物质降解率与中性洗涤纤维降解率之间表现显著性相关。