过瘤胃脂肪对体外瘤胃饲粮养分降解率的影响

杨致玲 杨文强 张拴林 刘强 郭刚

摘要：采用3×4两因素设计，在饲粮中分别设置低、中、高3个蛋白质水平和0%、3%、6%、9%的过瘤胃脂肪含量，共形成12组饲粮，蛋白质水平/过瘤胃脂肪含量分别为：低/0%（第1组）、低/3%（第2组）、低/6%（第3组）、低/9%（第4组）、中/0%（第5组）、中/3%（第6组）、中/6%（第7组）、中/9%（第8组）、高/0%（第9组）、高/3%（第10组）、高/6%（第11组）、高/9%（第12组）。通过双外流连续培养系统，模拟人工瘤胃，对12组饲粮进行消化降解，测定过瘤胃脂肪对饲粮养分降解率的影响。试验结果如下：第9组粗蛋白降解率极显著高于第4、第5、第6、第7、第10、第11、第12组（P<0.01），显著高于第1、第3、第8组（P<0.05）;第4组粗脂肪降解率与第1、第2、第5、第9、第10、第11、第12组有极显著差异（P<0.01），与第6组差异显著（P<0.05），第3、第7、第8组粗脂肪降解率显著高于第1、第2、第5、第9、第10、第11、第12组（P<0.05）;第9组无氮浸出物降解率极显著高于第4、第6组（P<0.01），显著高于第1、第2、第3、第5、第7、第8、第10、第11、第12组（P<0.05），第1组显著高于第4、第6组（P<0.05）;有机物降解率第9组极显著高于第3、第4、第5、第6、第8、第10、第11、第12组（P<0.01），显著高于第2、第7组（P<0.05）;中性洗涤纤维降解率第1、第9组极显著高于第5、第6、第8、第10、第11、第12组（P<0.01），显著高于第7组（P<0.05），第2、第3、第4组显著高于第5、第6、第8、第10、第11、第12组（P<0.05）;粗纤维降解率第1组极显著高于第9、第10、第11、第12组（P<0.01），显著高于第3、第5、第6、第8组，第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8组显著高于第9、第10、第11、第12组（P<0.05）;最佳添加量为中蛋白质水平下的6%添加量。

关键词：过瘤胃脂肪;连续培养;瘤胃降解率;养分表观消化率

中图分类号： S823.5  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）16-0167-04

收稿日期：2019-04-24

基金项目：山西省科技攻关项目（编号：20140311022-2）;山西现代农业牛产业技术体系（编号：17-05）。

作者简介：杨致玲（1965—），女，山西太谷人，高级实验师，主要从事反刍动物营养与饲料研究。

通信作者：张拴林，博士，教授，主要从事反刍动物营养研究。

在饲粮中添加植物油可以满足牛对能量浓度不断提高的需求，不仅能避免泌乳前期体质量快速下降对其健康造成的影响[1]，而且能提高乳中多不饱和脂肪酸的浓度[2-3]。添加富含不饱和脂肪酸的亚麻籽，可提高牛肉内脂肪含量和显著改善肌肉及脂肪的色泽，提高牛肉的风味[4]，使牛肉中ω-3脂肪酸增加[5]，还可提高皮下和肌肉内脂肪的抗氧化能力[6]。在基础饲粮中添加3.05%、不同脂肪源的棕榈油和玉米油，秸秆中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）的瘤胃降解率均有降低的趋势，且玉米油组的NDF和ADF的瘤胃降解率均低于棕榈油组[7]。添加4%亚麻油和豆油对瘤胃发酵及主要微生物有抑制作用[8];添加4.0%亚麻油、棕榈油和相应数量的全脂大豆均降低了瘤胃原虫数量，亚麻油组有机物和NDF的表观消化率均显著下降[9]，植物油中某些脂肪酸对瘤胃微生物有一定的毒害作用，尤其是亚麻酸会降低原虫和甲烷菌数量[10]。过瘤胃脂肪可以避免对瘤胃发酵及主要微生物的抑制作用，近年来达到广泛的应用。但在国内外得到广泛应用的过瘤胃产品是饱和脂肪产品，这些饱和脂肪最终沉积于产品中并进入餐桌，影响着人们的健康，同时也影响着养牛业的经济效益和可持续发展，随着人们保健意识的增强，生产具有多不饱和脂肪酸的牛奶和牛肉产品已经成为一种趋势。

1 材料与方法

1.1 试验设计

采用3×4两因素设计，培养底物饲粮蛋白3个添加水平作为处理，每种饲粮添加4个不同梯度脂肪水平，共形成12组饲粮，蛋白质水平/过瘤胃脂肪含量分别为：低/0%（第1组）、低/3%（第2組）、低/6%（第3组）、低/9%（第4组）、中/0%（第5组）、中/3%（第6组）、中/6%（第7组）、中/9%（第8组）、高/0%（第9组）、高/3%（第10组）、高/6%（第11组）、高/9%（第12组），详见表1。每种饲粮3个发酵罐进行试验，用12个发酵罐，分3批进行，并重复进行1次。试验于2015年3—5月在山西农业大学动物科技学院动物营养代谢调控实验室进行。

1.2 瘤胃液提供动物

选择2头装有永久性瘤胃瘘管的纯种晋南黄牛阉牛作为瘤胃液提供动物。根据《肉牛营养需要与饲养标准》[11]及相关资料[12]配制精粗比50 ∶50、粗蛋白含量9.5%的供体牛日粮（表2）。粗饲料为青贮玉米秸秆。每日饲喂2次（08：00、16：00），自由饮水。预饲7 d后开始采集瘤胃液。于晨饲前直接通过瘘管采集瘤胃内容物，4层纱布过滤后收集于密封充满CO2的锥形瓶内，在39 ℃恒温和厌氧条件转移至发酵罐进行连续培养，转移时注意要不断振荡以保证发酵罐内的瘤胃液均匀同质。

1.3 连续培养日粮制备

将饲料原料粉碎并过10 mm筛，按表2中的3种饲料配方混合，加入少量水充分混匀，使用平模颗粒机（型号TKL-5，购自上海嘉乐饲料机械厂）制成长1.0～3.0 cm、直径 4 mm 颗粒饲料。待饲料水分下降到13%以下，将其密封保存备用。

1.4 缓冲液配方

采用Slyter的缓冲液配方[13]，使用60%的浓缩缓冲液和40%的蒸馏水配制而成，并加入半胱氨酸盐和尿素（表3）。缓冲液制备方法：取A标准缓冲浓缩液2 400 mL加入到容器中，加蒸馏水17 435 mL，B矿物盐浓缩液120 mL，C尿素溶液40 mL 以及5 g结晶半胱氨酸盐酸盐，充分混匀后通入高纯CO2饱和。每20 L缓冲液中Na2HPO4含量为44.4 g、NaHCO3含量为117.6 g、KCl含量为6.8 g、NaCl含量为 5.6 g、CaCl2·2H2O含量为0.6 g、MgCl2·6H2O含量为  1.5 g、10 g尿素以及5.0 g半胱氨酸盐酸盐。

1.5 连续培养装置设置

每日投料量（以干物质计）按发酵罐有效容积的5%来计算，投料量为每次12 g，投料间隔为6 h，每天的喂料量为 48 g，每种日粮设3个发酵罐作为重复。保持发酵罐处于厌氧状态，缓冲液流入量为1.56 mL/min，固相和液相食糜外流速度分别为4%/h、8%/h。试验设定的稀释率为12%/h，连续培养期为6 d，第4、第5、第6天为采样期。

1.6 样品采集、制备

第4、第5、第6天第1次投料后3 h，将搅拌系统关闭，用注射器采集瘤胃液，并且测定发酵罐的pH值。记录每天的固、液相食糜体积，按2.5%比例加入35%甲醛溶液，充分混匀。将同一发酵罐的食糜保存于质量已知的收集瓶中，密封于4 ℃下保存。培养结束后，将3 d收集的各发酵罐固、液相食糜进行充分振荡混匀后迅速取出约2 500 mL的发酵液 4 ℃、22 000 r/min离心10 min，弃去上清液，用蒸馏水洗涤残渣，重复3次后，以14 000 r/min再次离心保留饲粮残渣。将全部饲粮残渣冷冻干燥，处理3 d后，记录各发酵罐样本总质量。

1.7 样品分析与结果计算

饲料及食糜常规成分测定采用国标法测定饲料和发酵食糜的干物质（DM）、粗灰分（ASH）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、粗纤维（CF）、中性洗涤纤维（NDF）含量，水分含量用恒温（105 ℃）干燥法（GB 5009.3—2010《食品安全国家标准 食品中水分的测定》）测定，粗灰分含量用马福高温（550 ℃）灼烧法（GB 5009.4—2010《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》）测定，粗蛋白含量用凯氏定氮法（GB 5009.5—2010 《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》）测定，粗脂肪含量用索氏抽提法（GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》）测定，中性洗涤纤维含量采用van Soest等的方法测定[14]。并计算养分的表观消化率。

养分表观消化率=（饲粮原样某养分量-食糜中该养分排出量）/饲粮原样某养分量×100%。

1.8 数据处理与分析

使用Excel 2010软件整理原始数据，然后采用SAS 9.1统计软件进行2×3因子方差分析，采用Duncans法进行平均数比较。

2 结果与分析

2.1 不同蛋白质水平下脂肪添加水平对饲粮粗蛋白降解率的影响

由表4可以看出，第9组粗蛋白降解率极显著高于第4、第5、第6、第7、第10、第11、第12组（P<0.01），显著高于第1、第3、第8组（P<0.05），与第2组差异不显著。

2.2 不同蛋白质水平下脂肪添加水平对饲粮脂肪降解率的影响

由表4可以看出，第4组与第1、第2、第5、第9、第10、第11、第12组有极显著差异（P<0.01），与第6组差异显著（P<0.05），与第3、第7、第8组差异不显著;第3、第7、第8组显著高于第1、第2、第5、第9、第10、第11、第12组（P<0.05），与第6组差异不明显。

2.3 不同蛋白质水平下脂肪添加水平对体外瘤胃无氮浸出物降解率的影响

由表4可以看出，第9组无氮浸出物降解率极显著高于第4、第6组（P<0.01），显著高于第1、第2、第3、第5、第7、第8、第10、第11、第12组（P<0.05）。第1组显著高于第4、第6组（P<0.05）。

2.4 不同蛋白质水平下脂肪添加水平对饲粮有机物降解率的影响

由表5可以看出，第9组有机物降解率极显著高于第3、第4、第5、第6、第8、第10、第11、第12组（P<0.01），显著高于第2、第7组（P<0.05），与第1组差异不显著。

2.5 不同蛋白质水平下脂肪添加水平对NDF降解率的影响

由表5可以看出，第1、第9组极显著高于第5、第6、第8、第10、第11、第12组（P<0.01），显著高于第7组（P<0.05），与第2、第3、第4组之间差异不显著;第2、第3、第4组显著高于第5、第6、第8、第10、第11、第12组（P<0.05），与第7组差异不显著。

2.6 不同蛋白质水平下脂肪添加水平对体外瘤胃粗纤维的影响

由表5可以看出，第1组极显著高于第9、第10、第11、第12组（P<0.01），显著高于第3、第5、第6、第8组（P<005），与第2、第4、第7组差异不显著。第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8组显著高于第9、第10、第11、第12组（P<0.05）。

3 討论

3.1 日粮添加过瘤胃脂肪对粗蛋白降解率的影响

随着蛋白质水平的提高，粗蛋白的降解率逐渐下降，这显然是因为随着粗蛋白质水平提高，氮在瘤胃中的释放速率也随着提高，但在一定的挥发性脂肪酸（VFA）水平下，降解NDF的瘤胃微生物的繁殖与活力受到影响，如果由此推断的话，高蛋白质组应该比中蛋白质组低，但本试验结果为高蛋白质组比中蛋白质组高，其原因可能是随机误差引起的。

3.2 日糧添加过瘤胃脂肪对粗纤维降解率的影响

在3种粗蛋白质水平下，随着过瘤胃脂肪添加水平的提高，粗纤维的降解率几乎没有受到影响，但随着饲粮粗蛋白质水平的提高，粗纤维的降解率逐步降低，以低粗蛋白质水平下最高，而在高粗蛋白质水平下则最低。

3.3 日粮添加过瘤胃脂肪对粗脂肪降解率的影响

以前资料反复证明，饲粮粗脂肪水平超过6%会显著降低粗纤维的瘤胃降解率和表观消化率。由于本试验添加的为笔者所在课题组自己加工的过瘤胃脂肪，对降解粗纤维瘤胃微生物影响很小。而随着粗蛋白质水平的提高，粗纤维的降解率下降的原因，可能是随着粗蛋白质水平提高，氮在瘤胃中的释放速率也随着提高，但在一定的VFA水平下，降解粗纤维的瘤胃微生物的繁殖与活力受到影响。

本试验结果表明，饲粮粗脂肪的降解率明显大于其他养分的降解率，也大于消化道全收粪法的数值;在同一蛋白质水平下，随着过瘤胃脂肪添加量增加，粗脂肪降解率呈二项分布;在不同粗蛋白质水平下，以中蛋白质组脂肪降解率最高，其次为低蛋白质组，而高蛋白质组的最低。

其原因可能是：一，饲粮养分中粗脂肪的含量较低;二，瘤胃微生物可能有脂肪的内源合成;三，是过瘤胃脂肪的作用，因为过瘤胃脂肪一般是在瘤胃中降解率很低。至于为什么在粗蛋白质水平较高情况下，粗脂肪降解率下降的原因还有待进一步探索。

3.4 日粮添加过瘤胃脂肪对中性洗涤纤维降解率的影响

本试验中高蛋白组（第9组至第12组）、中蛋白组（第5组至第8组）和低蛋白组（第1组至第4组）的NDF降解率分别为37.25%、35.82%、48.36%，提高饲粮粗蛋白质水平降低了NDF降解率，这可能是随着粗蛋白质水平提高，氮在瘤胃中的释放速率也随着提高，但在一定的VFA水平下，降解NDF的瘤胃微生物的繁殖与活力受到影响。

3.5 日粮添加过瘤胃脂肪对无氮浸出物降解率的影响

无氮浸出物的主要成分是可溶性的糖类、淀粉等，是瘤胃可发酵有机物的主要成分，只有瘤胃可发酵有机物和降解的蛋白质相匹配，才能合成瘤胃菌体蛋白和维持瘤胃微生物生长和繁殖。本试验中高蛋白质组的瘤胃pH值最低，和无氮浸出物较高的降解率（58.69%）相呼应。

3.6 日粮添加过瘤胃脂肪对有机物降解率的影响

随着蛋白质和过瘤胃脂肪水平的提高，本试验中有机物的降解率逐渐下降。这是因为随着蛋白质水平的提高，粗纤维、粗蛋白和中性洗涤纤维的降解率显著下降，虽然高蛋白水平下无氮浸出物的降解率显著提高，但不足以弥补前3种养分降解率的下降。

4 结论

试验结果表明，不同的饲粮蛋白质和过瘤胃脂肪添加水平对瘤胃发酵、粗蛋白、粗脂肪、无氮浸出物、粗纤维、中性洗涤纤维和有机物降解率的影响显著;在不同蛋白质和不同过瘤胃脂肪添加水平下，综合对体外瘤胃发酵、无氮浸出物和粗纤维降解率的影响，在中等蛋白质水平（9.5%）和添加6%过瘤胃脂肪水平下的降解率最高。

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