柠条利用方式对宁夏育肥滩羊体外消化及发酵参数的影响

葛翠翠 李昊 冯帆

摘要：为评价加工利用方式对柠条营养价值的潜在影响，采用体外二级离体消化及产气技术，对比研究无叶柠条、有叶柠条和裹包柠条对宁夏育肥滩羊瘤胃体外消化及发酵参数的影响。结果表明：有叶柠条的干物质消化率为 43.43%，高于无叶柠条（41.54%）和裹包柠条（36.55%），但有叶揉丝柠条和无叶揉丝柠条组间差异不显著;有叶柠条的中性洗涤纤维消化率为28.90%，低于无叶柠条（31.36%），组间差异不显著，但与裹包柠条组（11.89%）存在显著性差异（P<0.05）;体外发酵48 h的产气量（GP）分析发现，有叶柠条组产气量最高，为32.50 mL，显著高于裹包柠条组（P<0.05），但与无叶柠条差异不显著;体外发酵48 h后，3种粗饲料发酵液pH值差异性比较表明，有叶柠条、无叶柠条与裹包柠条差异均不显著;有叶柠条组消化液中的总挥发性脂肪酸、乙酸浓度分别为1 227.50、722.02 μg/mL，显著高于其他2种方式柠条（P<0.05），但无叶柠条组与裹包柠条组差异不显著;对丙酸、丁酸浓度分析发现，组间差异不显著。综合各项指标表明，有叶柠条加工方式可保持其相对较高的营养学价值，并且体外消化及产气效果相对较好;这也为柠条加工调制的季节性选择提供了理论基础。

关键词：宁夏滩羊;柠条;体外消化;发酵参数

近年来，随着牛羊养殖业的快速发展和对粗饲料的需求不断增加，粗饲料不足问题日益显现，草畜不平衡矛盾突出。此外，随着饲草原料价格的攀升，养殖成本不断增加，养殖效益进一步下降。因此，加大饲草料资源挖掘与开发，对缓解草畜不平衡、提高养殖效益具有重要意义。

柠条（Caragana korshinskii）作为水土保持、防风固沙作物，在我国三北地区（东北、西北、华北）广泛分布，柠条林面积可达10万hm2以上，发挥了重要的生态学功能。此外，柠条拥有较高的营养价值，具有饲料资源开发潜力[1-4]。平茬复壮是柠条林重要的管理方式，大量的平茬副产物为其饲料资源的开发提供了基础，在区域性饲料资源开发利用方面具有重要意义。此外，相关研究还发现，柠条平茬副产物可以作为功能性饲料资源来提高畜产品品质，具有功能性饲料开发潜力[5]。与其他优质粗饲料相比，柠条粗纤维含量高，木质化程度也高，适口性较差，进而影响到家畜的采食量和利用效果。因此，柠条平茬副产物的加工利用方式对改善家畜的适口性、提高柠条利用率具有重要意义。当前柠条副产物的加工利用方式主要有揉丝、粉碎、青贮等[5-8]，在区域化饲料资源开发和提高柠条利用率等方面发挥了重要作用。

滩羊产业是宁夏优势特色竞争力产业，然而，随着传统放牧养殖模式向舍饲养殖模式的转变，饲草不足问题日益显现，也影响到滩羊产业的发展。因此，加大粗饲料资源开发与利用对促进滩羊产业可持续发展具有重要意义。本研究基于宁夏地区现有柠条平茬后副产物的加工利用方式，采用瘤胃体外消化产气法研究柠条青贮、带叶柠条揉丝（夏季）、无叶柠条揉丝（冬季）对宁夏育肥滩羊体外消化特征的影响，以科学评价其营养价值，为柠条饲料资源的加工调制和高效利用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

柠条饲料资源化利用的主要方式包括柠条揉丝和裹包2种，根据收获季节的不同又分为夏秋季的带叶柠条和冬春季的无叶柠条;由于发酵环境温度的要求，柠条裹包一般在夏季进行。因此，本研究选用具有代表性加工方式的柠条样品，包括带叶柠条揉丝（夏季）、无叶柠条揉丝（冬季）、拉伸膜裹包柠条（夏季）3种。

试验于2016年9月进行，选用6月龄体质量相近的4只宁夏盐池育肥滩羊作为瘤胃液供体动物，其日粮精粗比为 1 ∶ 1，且柠条是该试验滩羊的主要粗饲料。

1.2 试验方法

1.2.1 柠条试样采集与处理 样品采集在宁夏盐池县饲料加工厂完成，带回实验室，于105 ℃条件下干燥6 h，烘干至绝干样，粉碎过40目标准筛，室温保存备用。

粗蛋白含量的测定参照GB/T 6432—1994《饲料中粗蛋白测定方法》;粗脂肪含量的测定参照GB/T 6433—1994《饲料中粗脂肪测定方法》;粗纤维含量的测定参照GB/T 6434—1994《饲料中粗纤维测定方法》;中性洗涤纤维含量的测定参照GB/T 20806—2006《饲料中中性洗涤纤维（NDF）的测定》;酸性洗涤纤维含量的测定参照NY/T 1459—2007《饲料中酸性洗涤纤维的测定》;粗灰分含量的测定参照GB/T 6438—2007《饲料中粗灰分的测定》。柠条试样营养水平测定结果见表1。

1.2.2 试验设计 将每个柠条的加工利用方式作为影响因子，采用单因子试验设计，同时设空白对照组，每个组设3个重复，分别进行体外消化和产气试验。

1.2.3 人工瘤胃培养液的配制 试验所用人工培养液的配制采用Menke等的方法[9]，由常量元素溶液、微量元素溶液、缓冲液、指示剂溶液、还原剂溶液配制而成。人工培养液于瘤胃液采集前配好装入三角瓶中，置于39 ℃水浴锅中预热，并向其中通入CO2。瘤胃液取自晨饲前屠宰的4只宁夏育肥滩羊，屠宰后采集瘤胃液，置于保温瓶中，迅速带回实验室，在缓慢通入CO2的条件下，用4层纱布过滤到预热的三角瓶中。量取过滤后的瘤胃液，按照与人工瘤胃营养液1 ∶ 2的体积比例加到装有培养液的三角瓶中，往培养液中持续通入CO2，立即放入39 ℃水浴中保存。

1.2.4 干物质消化率、NDF消化率的测定 测定根据Tilley等的两阶段法[10]进行。首先准确称量1.000 g样品装入纤维袋中，用封口机封口。以4个空纤维袋作为空白對照。将封好口的纤维袋放入100 mL注射器中。经充分预热后，向培养管内通入CO2，同时用分样器向各注射器中注入60 mL人工瘤胃培养液，盖好橡胶盖，放入39 ℃恒温振荡培养箱中培养48 h。48 h 后加入50 mL酸性胃蛋白酶溶液（1 L 0.1 mol/L HCl中加入2 g胃蛋白酶），再放入39 ℃的水浴恒温振荡器中培养24 h，终止发酵。

1.2.5 产气量的测定 参照Menke等的体外产气法[9]将200 mg待测样品放入100 mL注射器中，用30 mL经稀释后的瘤胃液消化，放入39 ℃的水浴恒温振荡器中，记录48 h内1、2、4、6、8、12、16、20、26、37和48 h时间点的产气量。每个样品设计4个重复，同时设4个空白对照（人工瘤胃培养液），用于产气量的校正。根据记录的值计算产气量。

1.2.6 发酵液pH值、挥发性脂肪酸（VFA）浓度的测定 当48 h培养完毕后，立即用pH-25型酸度计测定发酵液的pH值，在测定前，用pH值为4.0和7.0的标准缓冲液校正pH计。

挥发性脂肪酸浓度的测定，采用气相色谱仪测定。

1.3 数据分析

各试验数据经Excel 2007初步整理后，利用SPSS 16.0统计软件进行单因素方差分析和显著性检验，多重比较采用one-way ANOVA中的Duncans法进行统计分析，试验结果以平均值±标准误表示，显著性水平为0.05、0.01。

2 结果与分析

2.1 加工利用方式对柠条营养水平及其消化率的影响

由图1可知，柠条干物质消化率存在显著的组间差异性（P<0.05），其中有叶揉丝柠条的干物质消化率最高，为 43.43%，裹包柠条的最低，为36.55%;裹包柠条的干物质消化率显著低于有叶揉丝柠条和无叶揉丝柠条（P<0.05），但有叶揉丝柠条和无叶揉丝柠条之间差异不显著。

由图2可知，无叶柠条的中性洗涤纤维消化率最高，为31.36%，有叶柠条的次之，为28.90%，裹包柠条的最低，为 11.89%。无叶柠条的中性洗涤纤维消化率与有叶柠条差异不显著，与裹包柠条差异显著（P<0.05）。

2.2 宁夏育肥滩羊体外消化产气量（GP）

有叶柠条、无叶柠条和裹包柠条的产气量随着培养时间的增加而明显提高，而后缓慢提高（图3）。这可能是因为随着发酵时间的延长，作为主要发酵产气来源物质的碳水化合物及蛋白质被大量消耗，发酵速率开始下降。由图4可知，体外发酵48 h后，有叶柠条的产气量最多，为32.50 mL，其次是无叶柠条，为29.75 mL，裹包柠条的产气量最少，为 25.75 mL。有叶柠条、无叶柠条与裹包柠条间差异显著（P<0.05）;有葉柠条与无叶柠条间差异不显著。

2.3 体外消化48 h后发酵液的pH值

瘤胃液pH值是反映瘤胃发酵水平的重要指标之一，能

够综合反映瘤胃微生物状态与代谢产物有机酸产生、吸收、排除及中和情况。由图5可知，体外消化48 h后发酵液的pH值表现为有叶柠条（7.13）﹤无叶柠条（7.23）﹤裹包柠条（7.31）。有叶柠条、无叶柠条与裹包柠条间差异不显著，可能是因为柠条包膜、柠条揉丝无叶和柠条揉丝有叶只是柠条的不同处理产物，但成分基本没变化。

2.4 体外消化48 h后发酵液挥发性脂肪酸浓度的变化

由表2可以看出，有叶柠条的总挥发性脂肪酸浓度和乙酸浓度最高，显著高于无叶柠条和裹包柠条（P<0.05）;其丙酸、戊酸的含量也最高，但与其他柠条相比差异不显著;3种柠条的丁酸、异戊酸含量差异不显著;同时有叶柠条的乙酸/丙酸值最大，但与其他柠条相比差异不显著。

3 讨论

3.1 不同加工利用方式下柠条消化率的变化

饲料干物质消化率（dry matter digestibility，简称DMD）代表着该饲料被微生物转化的能力，消化率越高，说明瘤胃的发酵效果越好，瘤胃微生物的活性越强，DMD也是影响干物质采食量的一个主要因素，DMD越高，反刍动物的干物质采食量就越大[11]。饲料干物质的消化率也随饲料品种的不同而有一定的差异。消化率的高低与营养物质的结构有关。在本试验中，有叶柠条的干物质消化率最高，无叶柠条的次之，裹包柠条的最低，此结果可能是有叶柠条中有机物含量高于其他加工柠条造成的。

中性洗涤纤维的消化率（neutral detergent fiber digestibility，简称NDFD）是表示粗饲料营养价值的一个重要指标。在其他条件不变的情况下，提高NDF的瘤胃消化率会显著增加反刍动物干物质采食量[11]。在本试验中，无叶柠条的中性洗涤纤维消化率最高，推测在不同加工方式下柠条的NDFD不同[12]。

对有叶柠条与裹包柠条进行营养价值分析发现，有叶柠条具有较高的粗蛋白含量，但粗纤维、NDF、酸性洗涤纤维含量低于裹包柠条。裹包柠条在青贮过程中，叶片的脱落或微生物分解，导致其粗蛋白含量降低;部分水分的流失导致CF、NDF、ADF所占比例增加，使CF、NDF、ADF含量增加[13]。

3.2 不同加工利用方式下柠条体外发酵48 h产气量的变化

人工瘤胃产气法是Menke等提出的体外评定反刍动物饲料营养价值的方法[9]，该法具有简单易行、可重复、易于标准化、批量操作和测试等优点。将不同的饲料原料作为发酵的底物，其产气量是有差异的。体外发酵过程中的产气量多少能反映底物可消化营养成分的数量和瘤胃微生物的代谢活动，而发酵延滞时间也同样是反映瘤胃微生物活动的指标。底物中有机物和粗蛋白的含量增加能缩短发酵的延滞时间，而木质素则相反，抑制了瘤胃微生物的活动，延长了发酵启动时间[14]，这可能是因为木质素含量的增加降低了纤维素酶的活性所致[15]。本试验体外发酵48 h时，所有粗饲料产气量曲线呈“S”形;而裹包柠条的产气量较低可能是由于木质素含量较高[16]，抑制了微生物的生长和繁殖。

3.3 不同加工利用方式下柠条体外发酵48 h pH值的变化

瘤胃液pH值是衡量反刍动物瘤胃发酵状况的敏感指标，该值受微生物代谢产物、底物营养成分种类和数量等各种因素相互作的影响。瘤胃pH值的正常变化范围是5.5～7.5[17]，在本试验中各组的pH值（6.94～7.39）均在正常范围内。瘤胃pH值的大小受反刍动物唾液分泌、有机酸的生成、吸收和排出等多种因素影响，但其波动的根本原因在于饲粮结构[18]，本试验结果与张勇等的研究结果[19]一致，有叶柠条体外发酵液中pH值最低，可能是由于发酵产生较高的VFA造成的。

3.4 不同加工利用方式下柠条体外发酵48 h挥发性脂肪酸浓度的变化

VFA是有机物在瘤胃中发酵的主要产物，主要来源于微生物对碳水化合物和氨基酸的发酵。粗饲料中淀粉和糖类含量低，木质化程度高，易发酵碳水化合物含量低导致瘤胃发酵缓慢，产生的VFA也较少[20-21]。而瘤胃中产生的VFA主要包括乙酸、丙酸和丁酸，可提供反刍动物总能量需要的 70%～80%，VFA也是瘤胃微生物增殖的主要碳架来源[22-23]。一般情况下NDF比例降低时，乙酸/丙酸比例也降低，通常乙酸/丙酸也被用于日粮的相对营养价值的估测。本试验因为是静态模拟瘤胃发酵，故乙酸/丙酸的变化即反映了发酵底物的营养价值[24]。另外，有叶柠条的TVFA、乙酸、丙酸的浓度最高，可能是有叶柠条碳水化合物高于其他加工柠条的原因。

4 小结

有叶柠条加工方式可保持其相对较高的营养学价值，并且体外消化及产气效果相对较好，这也为柠条加工调制的季节性选择提供了理论基础。此外，为保持柠条相对较高的营养学价值，柠条裹包过程中要减少叶片的损失。

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