蛋白质来源与粗精料比例对瘤胃体外发酵及微生物的影响

黎晓磊，徐其红

（青海畜牧兽医职业技术学院，青海湟源 812199）

动物饲料的安全在数量和质量上都至关重要，特别是蛋白质来源，因为缺乏蛋白质会导致生产力低下。木薯在我国南方地区广泛生长，其块茎是反刍动物碳水化合物和蛋白质补充物的良好来源，因为木薯根是肉牛日粮中极好的能量来源（皮宇，2014）。Aro（2008）报道了利用半固态培养微生物对动物饲料进行蛋白质富集，以提高反刍动物饲料营养价值的方法。Boonnop 等（2009）研究表明，使用酵母发酵木薯可使粗蛋白质含量从2% 增加到30.4%。日粮中适量的精料可以提高纤维的利用率，可以更好地为瘤胃细菌提供可发酵的有机质、能量和氮。因此，本研究利用酵母发酵木薯蛋白作为不同粗料和精料比日粮的蛋白来源，评估其对瘤胃发酵体外发酵的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计与瘤胃液体试验采用2×5 的因子设计，即2 个蛋白来源（木薯蛋白和豆粕），粗料（水稻秸秆）与精料比值分别为80 ：20、60 ：40、40 ：60、20 ：80 和0 ：100。粗料（水稻秸秆）由某农业有限公司提供，酵母发酵木薯蛋白由某生物科技有限公司提供，其与豆粕在浓缩料（表1）中的添加量为200 g/kg。选择带有瘤胃瘘管、平均初始体重为（280.66±15.32）kg 的肉牛2 头。用2 种浓缩料分别饲喂20 d 后收集瘤胃液1000 mL，瘤胃液经过四层纱布过滤，放入预热的保温瓶。

表1 浓缩料及原料营养成分 g/kg

1.2 养分体外发酵取200 mg 混合底物放入50 mL 血清瓶中，每个处理3 个重复。将瘤胃液与人工唾液液在39℃下在CO2冲洗下，每瓶加入30 mL 瘤胃接种混合物，在39℃下培养96 h，用于体外气体测试。每次采样时，包含3 个只含有瘤胃接种物的瓶子，并将这些瓶子的平均产气量作为空白，空白值从每个测量值中减去，得到净气体产量。

1.3 样品分析参考Orskov 和McDonald（1979）模型测定气体动力学，采用气相色谱法测定挥发性脂肪酸浓度，参考Moss 等（2000）的方法分析体外干物质和有机物降解，采用Yu 和Morrison（2004）报道的方法分析微生物数量。

1.4 统计分析试验数据采用SAS 软件多因素方差分析，采用Tukey 法进行多重比较，研究蛋白来源、粗料和精料比值及其交互效应，P ＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 对瘤胃体外发酵气体动力学及养分降解的影响由表1 可知，两种处理之间的浓缩料化学成分相似。酵母发酵木薯蛋白中干物质、有机物、粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量分别为89.2%、95.6%、46.7%、6.7%和4.2%，而水稻秸秆干物质、有机物、粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量分别为90.2%、81.3%、2.9%、82.7% 和57.6%。由表2 可知，木薯蛋白组不溶物产气量（b）显著高于豆粕组（P ＜0.05）。日粮粗料与精料比值对截距值（a）、不溶性馏分产气量（b）、不溶性馏分产气速率常数（c）、潜在产气量（a+b）、累积产气量均有显著影响（P ＜0.05）。无论日粮蛋白质来源如何，随着日粮粗料与精料比值的升高，干物质和有机物体外消化率显著升高，其中比例为40 ：60 时最高（P ＜0.05），分别达到85.02% 和78.92%。

2.2 对瘤胃体外发酵挥发性脂肪酸产量的影响由表3 可知，与豆粕组相比，酵母发酵木薯蛋白组挥发性脂肪酸总量和丙酸浓度显著提高（P＜0.05），而乙酸与丙酸比值及甲烷产量显著降低（P ＜0.05）。但随着日粮粗料与精料比值的降低，挥发性脂肪酸总量、丙酸及氨氮浓度显著提高（P＜0.05），乙酸、乙酸/ 丙酸及甲烷产量显著降低（P ＜0.05）。此外，蛋白质来源与粗料和精料比值对乙酸、丙酸浓度及乙酸/ 丙酸的影响具有显著交互作用（P ＜0.05）。

2.3 对瘤胃体外发酵微生物含量的影响由表4 可知，木薯蛋白组细菌数量显著高于豆粕组（P＜0.05）。随着日粮粗料与精料比值的降低，细菌和真菌数量显著增加（P ＜0.05），原生动物数量显著降低（P ＜0.05）。补充酵母发酵木薯蛋白较豆粕显著提高了细菌、产琥珀酸菌、黄化瘤胃球菌和白色瘤胃球菌的表达（P ＜0.05）。

表2 蛋白来源及粗料与精料比值对瘤胃体外气体动力学及养分降解的影响

表3 蛋白来源及粗料与精料比值对瘤胃体外发酵挥发性脂肪酸产量的影响

表4 蛋白来源及粗料与精料比值对瘤胃体外发酵微生物含量的影响

3 讨论

在本试验中，以水稻秸秆为主要粗粮来源的稻草中含有2.9% 的粗蛋白质，这与Wanapat 等（2009）报道的值相似。试验结果表明，酵母发酵木薯蛋白日粮组的不溶性组分的产气量显著高于豆粕组，这可能与酵母发酵木薯蛋白促进瘤胃纤维素分解菌和乳酸利用菌的生长有关。酵母也可能通过去除瘤胃液体中的氧来刺激细菌生长，可以防止对瘤胃厌氧菌的毒性（Doto 和Liu，2011）。

氨氮浓度随精料与粗饲料比例的增加而升高，范围在19.8 ～26.6 mg/dL。随着精料水平的增加，挥发性脂肪酸总量总和丙酸浓度增加，乙酸、乙酸与丙酸比值降低，这与Zicarelli 等（2011）的研究结果一致。此外，补充酵母发酵木薯蛋白组瘤胃甲烷产量较豆粕组显著降低，这可能是由于木薯蛋白中酵母可能影响瘤胃氢代谢，酵母也可能改变瘤胃内的发酵过程，以降低甲烷气体的形成。

本研究结果发现，补充酵母发酵木薯蛋白组的细菌数量明显高于豆粕组，而真菌和原生动物数量无显著差异，RT-PCR 检测也显示出相似的结果，因为酵母发酵木薯蛋白组总菌数、产琥珀酸基因、黄化球菌和白色球菌组基因表达显著升高。Jouany（2006）报道了酵母的3 个主要角色：（1）酵母是瘤胃微生物的营养来源；（2）酵母可以消耗存在于固体颗粒周围的微环境氧气；（3）酵母对糖有竞争作用。本研究中3 种主要的纤维素分解细菌数量的减少可能是由于日粮中含有大量纤维素有关，同时精料对纤维消化和粗饲料利用的影响也取决于饲料中精料组成和瘤胃发酵能力（Tafaj 等，2005）。

4 结论

粗料与精料比为40 ：60 的日粮添加酵母发酵木薯蛋白可以提高瘤胃体外发酵养分降解性、挥发性脂肪酸总量、丙酸、真菌和细菌总数，降低产甲烷菌、原生动物数量及乙酸浓度、乙酸与丙酸比值，提示酵母发酵木薯蛋白作为反刍动物日粮蛋白质来源可提高瘤胃发酵效率和反刍动物的生产性能。