包被硝酸钙替代豆粕对公羊能量分配和氮利用的影响

刘太峰

（吉林工程职业学院生物工程学院，吉林四平 136001）

包被工艺的目的是促进瘤胃中硝酸盐离子的缓慢释放，防止其积累，降低动物中毒的风险。反刍动物摄入硝酸盐后，硝酸盐被还原为亚硝酸盐，然后变成氨，以自由H+排放，防止产甲烷细菌使用H2形成甲烷，如对牛羊的研究表明，硝酸盐的添加能有效且持续降低甲烷产量（Lee和Beauchemin，2015）。硝酸盐除了具有降低肠道甲烷排放的潜在价值外，还是反刍动物的一种有用的非蛋白氮来源，可作为尿素替代品。然而，关于硝酸盐替代豆粕对山羊微生物蛋白质合成的影响研究还较少，且从能量效率角度来看，甲烷产量的减少会导致日粮代谢能力的提高，从而使动物获得更多的能量。因此，本研究旨在评估包被硝酸钙替代豆粕对生长期去势公山羊能量分配、养分氧化及微生物蛋白合成的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计 试验采用在3×3拉丁方设计，选用24只初始体重为（21.9±3.19）kg的阉割公山羊开展3个为期48 d的试验，试验动物随机分为3组，3种日粮分别是豆粕组（对照组），15%包被硝酸钙组和30%包被硝酸钙组，每个阶段包括21 d的适应期，5 d的代谢试验，15 d的间接测热试验。试验豆粕组和包被硝酸钙组日粮配方及营养水平见表1。

1.2 血液指标 试验结束后每头山羊采集10 mL血液用于分析高铁血红蛋白浓度、氧气和二氧化碳压强、碳酸氢盐和钙含量。

1.3 代谢试验 第21～26天将试验动物放置在单独的代谢笼中。每天记录提供的饲料、粪便和尿排泄量。采集每个样品的10%在-20℃下储存，以备后续分析。收集总尿液量，加入100 mL含100 g/L硫酸的塑料容器中。每天测量一次尿量，尿液过筛后用pH试纸检测pH。参考Chen和Gomes（1992）的研究方法测定养分消化、氮代谢和能量平衡。

1.4 间接测热法 参考Fernandes等（2016）的方法分析肠道甲烷产量和养分氧化。

表1 试验日粮原料及配方营养成分

1.5 统计分析 采用SAS的MIXED程序对试验数据进行分析，同时研究主因素包被硝酸钙对各指标影响的线性和二次曲线效应，P＞0.05表示差异不显著，P＜0.05表示差异显著，0.05＜P＜0.1表示存在差异显著的趋势。

2 结果与分析

2.1 血液指标 由表2可知，随着日粮包被硝酸钙添加水平的升高，血液高铁血红蛋白浓度显著线性升高（P＜0.05），但试验期间山羊未表现出共济失调、肌肉震颤、腹部收缩、步履蹒跚、发绀、黏膜发紫、心排血量低、嗜睡、惊厥等中毒症状。包被硝酸钙对血液二氧化碳和氧气压强、碳酸盐和钙含量及pH无显著影响（P＞0.05）。

表2 包被硝酸钙对山羊血液指标的影响

2.2 养分表观消化系数 由表3可知，试验期间豆粕组和包被硝酸钙组对山羊的体重无显著影响（P＞0.05）。每千克体重干物质摄入量随包被硝酸钙水平的升高表现为显著二次曲线效应（P＜0.05）。15%包被硝酸钙组的有机物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和总能摄入量最高（P＜0.05），之后随着包被硝酸钙添加水平的升高显著降低（P＜0.05）。各组对干物质、有机物和总能表观消化系数无显著影响（P＞0.05）。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维表观消化系数随包被硝酸钙添加水平的升高表现为显著二次曲线效应，且15%包被硝酸钙组最高（P＜0.05）。

表3 包被硝酸钙对山羊采食量和养分表观消化系数的影响

2.3 氮消化率和利用率 由表4可知，随着包被硝酸钙添加水平的升高，氮摄入量和沉积量表现为显著线性降低（P＜0.05），硝酸氮摄入量表现为显著线性升高（P＜0.05）。包被硝酸钙对粪氮、粪硝酸氮排泄量、氮沉积量/氮摄入量和微生物蛋白合成量无显著影响（P＞0.05）。

2.4 甲烷排放 由表5可知，在气体交换测定时，干物质摄入量显著降低（P＜0.05）。随着日粮包被硝酸钙水平的升高，肠道甲烷产量表现为显著线性降低（P＜0.05）。每千克干物质甲烷产量有显著降低趋势（P=0.06），而每千克可消化有机物甲烷产量显著降低（P＜0.05）。

表4 包被硝酸钙对山羊氮消化率和利用率的影响

2.5 能量平衡 由表6可知，总能、消化能、代谢能摄入量随包被硝酸钙水平的升高表现为显著二次曲线效应（P＜0.05）。甲烷总能损失有线性降低的趋势（P=0.06），而尿总能损失表现为二次曲线趋势（P=0.09）。各组对产热量无显著影响（P＞0.05），而随着包被硝酸钙水平的升高，禁食产热量表现为显著线性降低（P＜0.05）。

2.6 养分氧化 由表7可知，蛋白质和脂肪的氧化值随硝酸钙添加水平的升高显著线性降低（P＞0.05），但各组碳水化合物氧化值无显著差异（P＞0.05）。随着日粮包被硝酸钙水平的升高，非蛋白呼吸熵表现为显著线性降低（P＜0.05）。

表5 包被硝酸钙对山羊肠道甲烷排放的影响

表6 包被硝酸钙对山羊能量平衡的影响

表7 包被硝酸钙对山羊养分氧化的影响

3 讨论

包被硝酸钙被认为是反刍动物减少肠内甲烷生产的一种有效方法，因为硝酸盐可以作为瘤胃中的氢结合物降低瘤胃氢离子用于甲烷的合成（Lee和Beauchemin，2015）。本研究旨在探讨饲用包被硝酸钙替代豆粕对生长期山羊能量和蛋白质代谢的影响，以确定安全有效地使用硝酸盐补充剂的最佳策略。试验结果显示，尽管甲烷产量下降，但各组产热量无显著差异，相反，禁食产热的降低是在禁食60 h后发现的，这可能表明包被硝酸钙的作用不仅局限于瘤胃环境，还可能影响细胞水平的过程。我们推断，包被硝酸钙及其中间体（如亚硝酸盐）被瘤胃吸收后会在组织中代谢，并被转化为一氧化二氮，从而提高线粒体的能量效率。一氧化二氮可能通过部分抑制细胞色素c氧化酶间接优化氧化磷酸化，使ATP的生成保持在高于氧气消耗的水平，增加产生ATP的速率（Larsen等，2012）。

不同的研究中，硝酸盐对反刍动物干物质摄入量影响的结果差异较大，主要与反刍动物种类、硝酸盐种类、添加量、饲养管理及日粮结构等方面的差异有关。如与尿素相比，日粮添加0.6%～0.4%硝酸盐对绵羊干物质摄入量的影响无显著差异（Li等，2012）。但 Newbold等（2014）研究表明，反刍动物饲料中添加硝酸盐对干物质摄入量有负面影响。本研究对比了日粮添加2个水平的包被硝酸钙和真蛋白来源组（豆粕），结果发现，当日粮包被硝酸钙水平超过15%时会抑制干物质摄入量，这与Lee等（2015）的研究结果相似。此外，本研究中干物质摄入量降低的另一个原因可能是硝酸盐的苦涩味影响了饲料适口性。虽然之前有报道表明，硝基氮对中性洗涤纤维表观消化率无显著影响（Lee等，2015），但本试验结果发现，日粮添加15%包被硝酸钙可以显著提高中性洗涤纤维表观消化系数，这可能是由于瘤胃微生物群多样性的变化所致。体外研究表明，由于纤维素分解菌数量的增加，皂苷与硝酸盐联合使用可以改善瘤胃对中性洗涤纤维的降解能力（Patra和 Yu，2013）。

不同种类反刍动物中，硝酸盐减少甲烷排放的作用都是明显的。此外，考虑到蛋白质在饲料中是一种高成本的营养物质，使用包被硝酸钙可以节约成本，尽管在日粮中减少真正的蛋白质来源，但本试验未发现对微生物蛋白合成有显著影响。然而，使用硝酸盐的限制因素之一是其毒性作用，可引起各种临床症状（如呼吸困难、磨牙、厌食症或兴奋过度、肌肉震颤、腹部收缩等）（El-Zaiat等，2014）。但在本试验条件下作者未观察到上述症状，这可能与本试验使用的硝酸盐原料有关。

4 结论

包被硝酸钙降低了山羊禁食产热，降低饲料能量的损耗能，但它并不影响体产热或代谢能，同时包被硝酸钙替代豆粕后对肠道微生物蛋白的合成无显著影响。在本试验条件下，日粮添加15%包被硝酸钙可以使山羊干物质、消化能和代谢能的摄入量达到最大值。