黄花菜秸秆的营养价值及其对绵羊瘤胃发酵参数的影响

田光元，郝小燕，焦 帅，武喜明，耿海霞，张洪亮，张建新*

（1.山西农业大学动物科学学院，山西晋中 030801；2.山西安弘检测技术有限公司，山西太原 030000）

发展以草食牲畜为主的节粮型畜牧业是现代农业的重要组成部分，但我国目前优质牧草资源匮乏，因此积极开发非常规饲料资源对畜牧业发展有重要意义。

黄花菜（）为萱草属多年生草本植物，又名金针菜、忘忧草。黄花菜秸秆是收获黄花后剩余的茎秆部分，具有纤维含量高、蛋白含量较低的特点。目前已经从黄花菜秸秆中分离并鉴定出黄酮类、蒽醌类、生物碱、萜类、三萜及其苷类、咖啡酰奎宁酸衍生物等多种类型的化合物，具有抗氧化、抗抑郁、抗菌杀虫等生物活性。但黄花菜中含有一种名为秋水仙碱的物质，可能会对畜禽健康产生不良影响。近年来，仅见黄花菜中秋水仙碱存在新鲜黄花菜的花蕾中的报道，而秸秆中秋水仙碱的含量及其对动物的影响尚且未知。赵正伟等用黄花菜秸秆与玉米秸秆和柠条粉按不同比例混贮后测定其挥发性脂肪酸含量，发现黄花菜秸秆与柠条粉按2:8 混贮后效果最好，但未报道其秋水仙碱含量。如果可以将黄花菜秸秆开发为饲料资源，不仅可以解决田间秸秆堆集造成资源利用率低和秸秆焚烧造成的环境污染等问题，也可以缓解反刍动物粗饲料短缺。因此，本试验拟通过饲料常规营养成分、尼龙袋法和体外产气法综合评定黄花菜秸秆的营养价值，为黄花菜秸秆在畜禽生产中的应用提供理论科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物与试验材料 选取12 只1.5 岁左右健康、体况良好且体重（50.00±3.5 ）kg 的安装永久性瘤胃瘘管的杜×寒杂交F代肉用羯羊为试验动物。黄花菜秸秆采自山西省大同市，大豆秸秆、小麦秸秆采自山西省沁水县，玉米秸秆采自山西省太谷县。采集后的样品放于65℃烘箱中烘干48 h，回潮24 h，粉碎后过40 目筛制成风干样品，置于自封袋中保存。

1.2 基础饲粮与饲养管理 试验羊单栏饲养，基础饲粮参考美国NRC（2007）绵羊营养需要配制，精粗比为40:60，按维持需要的1.3 倍进行饲喂，在每日08:00 和18:00 各饲喂1 次，自由饮水。试验基础饲粮组成及营养成分见表1。

表1 基础饲粮组成及营养成分（风干基础）

1.3 营养成分分析及秋水仙碱测定 样品干物质（DM）和粗灰分（Ash）参考AOAC（2012）方法测定，粗蛋白质（CP）含量采用凯氏定氮法测定，粗脂肪（EE）含量采用索氏提取法测定，中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量参照Van Soest 等的方法。采用高锰酸钾法测定样品中的钙（Ca）含量，采用钒钼黄比色法测定饲粮中的磷（P）含量。每个样品每个指标重复测量3 次。秋水仙碱委托青岛亿信检测技术服务有限公司检测，采用液相色谱质谱法检测。

1.4 尼龙袋法测定瘤胃降解率 采用孔径为50 μm、面积为10 cm ×8 cm 的尼龙袋，经自来水洗干净后编号，放于65℃ 烘箱中恒温48 h，回潮24 h，记录尼龙袋重量。准确称取5.00 g 待测样品至尼龙袋中，然后将尼龙袋固定在橡胶软管上，晨饲前将尼龙袋置于试验羊瘤胃中分别培养0、6、12、24、36、48、72 h，每个样品的每个时间点设置3 个重复，每个重复设置2 个平行。培养结束后立即将尼龙袋取出并用自来水冲洗至水澄清为止。将清洗后的尼龙袋在65℃烘箱中恒温48 h，回潮24 h，称重后将尼龙袋中残渣分装，测定DM、CP、NDF 和ADF 含量。

不同时间点（t）瘤胃尼龙袋中营养物质消失率（dP）的计算：

dP=（放入袋内营养物质量-袋中残渣营养物质量）/放入袋内营养物质量×100%

瘤胃降解参数参照Ørskov 等提出的指数模型：

式中，P 为t 时间点饲料某一营养成分的瘤胃降解率（%）；a 为快速降解部分；b 为慢速降解部分；c 为b的降解速率。

式中，k 为待测饲料的瘤胃外流速率，本试验取值3.1%/h。

1.5 体外产气法

1.5.1 试验设备与仪器 DHP-9162 型恒温培养箱（上海华联医疗器械有限公司）、玻璃注射器（德国 Harberle公司）、分液装置（德国 Poulten and Graf GmbH）、瘤胃液分装瓶和培养液分装槽（北京正方兴达科技发展公司）等。

1.5.2 发酵底物的准备 黄花菜秸秆与玉米秸秆按0:100（对照组）、25:75、50:50、75:25 和100:0 的比例进行组合，过40 目筛，作发酵底物。准确称量各组发酵底物200 mg，装入已经标号的尼龙小袋中，用封口机封口，每组6 个重复，并做3 个空白。将各组尼龙小袋放入已经烘干的玻璃注射器中，39℃预热备用。

1.5.3 瘤胃液的采集 晨饲前采集3 只瘘管羊瘤胃液，用4 层纱布过滤后混合，置于39℃预热且通入CO的保暖瓶中备用。

1.5.4 体外培养 将人工唾液与瘤胃液滤液以1:2 的体积比例混合在已经预热的培养液分装罐中，持续通入CO并用磁力搅拌器搅拌混匀。将培养液分装于已经预热的玻璃注射器中，并记录注射器刻度线读数。同一时间放入39℃恒温振荡水浴培养箱中培养，并记录时间。

1.6 样品采集与指标测定 分别在发酵0、3、6、9、12、18、24、36、48 h 时记录刻度线读数，用于计算产气量和产气参数。

净产气量（mL）=某一时间段产气量（mL）-对应时间段3 支空白管产气量（mL）

采用动态发酵参数模型估算产气参数：

式中，GP 为t 时间点累积产气量（mL）；a+b 为潜在产气量（mL）；c 为产气速率（%）。

刻度线超过80 mL 时用收气袋收气用于测定甲烷（CH）浓度。48 h 后，立即将玻璃注射器置于冷水中终止发酵。将培养液分装于50 mL 离心管中并立即测定其pH，pH 测定完后将培养液分装到2 mL 离心管中用于测定其他指标。

利用气相色谱仪（Agilent 7890B，美国）测定CH浓度；参照Wang 等的方法，利用气相色谱仪测定挥发性脂肪酸（VFA）含量；氨态氮（NH-N）浓度采用亚硝基铁氰化钠-次氯酸钠法测定；微生物蛋白（MCP）浓度采用比色法测定。

1.7 统计分析 试验数据采用Excel 2007 进行初步整理，并用SPSS 22.0 统计软件进行单因素方差分析（One-Way ANOVA)，＜0.05 为差异显著。体外发酵指标进行线性和二次回归分析。

2 结果

2.1 黄花菜秸秆与其他3 种常用秸秆的营养价值分析由表2 可知，黄花菜秸秆中含秋水仙碱5.6 µg/kg。黄花菜秸秆的DM 含量低于玉米秸杆（＜0.05），高于其他2 种秸秆（＜0.05）；黄花菜秸秆的CP 含量与小麦秸秆差异不显著，低于大豆秸秆和玉米秸秆（＜0.05）；黄花菜秸秆的EE 含量高于其他3 种秸秆（＜0.05），NDF 含量低于小麦秸秆和玉米秸秆（＜0.05），ADF含量与大豆秸秆和玉米秸秆无显著差异，但高于小麦秸秆（＜0.05）。

表2 黄花菜秸秆和其他3 种常用秸秆的营养价值分析（风干基础） %

2.2 黄花菜秸秆与其他3 种常用秸秆的瘤胃降解参数分析 由表3 可知，黄花菜秸秆DM 的a 和b 值均高于小麦秸秆（＜0.05），DM 的a 值低于大豆秸秆（＜0.05），b 值与大豆秸秆差异不显著；DM 的ED 与小麦秸秆差异不显著，高于玉米秸秆（＜0.05）。黄花菜秸秆NDF 的a 值高于小麦秸秆和玉米秸秆（＜0.05），低于大豆秸秆（＜0.05），b 值低于其他3 种秸秆（＜0.05）；NDF 的ED 低于大豆秸秆和玉米秸秆（＜0.05），与小麦秸秆差异不显著。黄花菜秸秆ADF 的a 值高于玉米秸秆（＜0.05），低于大豆秸秆（＜0.05），与小麦秸秆差异不显著，b 值和ED 均低于其他3 种秸秆（＜0.05）。黄花菜秸秆CP 的a 值低于其他3 种秸秆（＜0.05），b 值与大豆秸秆和玉米秸秆差异不显著，但高于小麦秸秆（＜0.05）；ED 高于小麦秸秆（＜0.05），低于其他2 种秸秆（＜0.05）。

表3 黄花菜秸秆与其他三种常用秸秆的瘤胃降解参数分析

2.3 不同比例黄花菜秸秆对体外产气量的影响 由表4可知，25:75 和50:50 组各个时间点产气量均高于对照组（＜0.05），50:50 组各个时间产气量高于25:75 组（＜0.05）；75:25 组在4、8、12 h 产气量高于对照组（＜0.05），其他时间差异不显著。100:0 组各个时间点与对照组差异不显著。各个时间点产气量和潜在产气量随着黄花菜秸秆比例的增加呈先升高后降低的二次方效应（＜0.05）。各组间产气速率无显著差异。

表4 不同比例黄花菜秸秆对体外产气量和产气参数的影响

2.4 不同比例黄花菜秸秆对体外发酵参数和VFA 的影响由表5 可知，发酵液pH 随黄花菜秸秆比例的增加呈二次方变化，但各组间差异不显著。发酵液NH-N 浓度随黄花菜秸秆比例的增加呈线性降低（＜0.05）。各组间MCP 浓度和CH浓度均无显著差异。

表5 不同比例黄花菜秸秆对体外瘤胃发酵参数的影响

由表6 可知，各组之间VFA 相关指标均无显著差异。

表6 添加不同比例黄花菜秸秆对VFA 浓度的影响 mmol/L

3 讨 论

3.1 黄花菜秸秆的营养成分及瘤胃降解特性 不同粗饲料的营养价值各有差异。本试验中，黄花菜秸秆DM含量（93.12%）较高，CP 含量（3.14%）较低，与小麦秸秆差异不显著，NDF 和ADF 含量（62.3% 和41.73%）与玉米秸秆和小麦秸秆相差不大，EE 含量（2.58%）较高。较高的纤维可以促进反刍动物胃肠蠕动，提高饲粮的饲用价值，但是由于其蛋白含量较低，在饲喂时应该搭配蛋白含量较高的原料组合使用。

DM 降解率是衡量反刍动物干物质采食量和降解难易程度的重要指标。本试验中黄花菜秸秆DM 降解率显著高于小麦秸秆和玉米秸秆，说明黄花菜秸秆的饲用价值高于这两种常用秸秆。NDF 和ADF 有效降解率是衡量反刍动物粗饲料营养价值的重要指标。有研究表明，NDF 含量越高，其瘤胃降解率越低。本试验中，黄花菜秸秆的NDF 含量低于小麦秸秆和玉米秸秆，其有效降解率皆为最小，但与小麦秸秆和玉米秸秆相差不大。秸秆的自身结构特性及其在瘤胃中的滞留时间决定了其CP 在反刍动物瘤胃中的降解程度，如自身CP 的组成、真蛋白质和非蛋白氮（NPN）的含量、蛋白质的物理、化学等因素。张暄梓等研究表明，CP 的b 值和ED 更能反映饲料的营养价值。本试验中，黄花菜秸秆b 值与玉米秸秆差异不显著，显著高于小麦秸秆，ED 显著高于小麦秸秆，说明黄花菜秸秆的CP易于被微生物利用。

黄花菜秸秆中的秋水仙碱是一种有机胺类生物碱，其在医学上主要用于治疗痛风。秋水仙碱能够与细胞微管蛋白亚单位结合，阻止微管蛋白的形成，抑制细胞分裂。秋水仙碱也可以抑制大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌的生长。但是过量的秋水仙碱具有一定毒性，在体内易被代谢成二秋水仙碱，从而抑制造血细胞。有关秋水仙碱在动物中的研究鲜有报道。但有研究表明，秋水仙碱在人体的最低致死量为7～26 mg。本试验测定黄花菜秸秆中秋水仙碱含量为5.6 µg/kg。即使饲料中粗饲料全部采用黄花菜秸秆，其秋水仙碱水平对动物造成毒副作用的可能性极小，但还有待于在动物试验中验证。

3.2 黄花菜秸秆的瘤胃发酵特性 体外产气量可以反映饲粮在瘤胃中的发酵程度，产气量越高说明饲粮在瘤胃液中越容易被微生物利用。体外发酵产生的气体主要来源于发酵底物中的碳水化合物和CP。黄花菜秸秆与玉米秸秆组合后其结构性碳水化合物、非结构性碳水化合物以及CP 的比例有所不同，导致产气量各有差异。有研究表明，当优质粗饲料和低质粗饲料组合时，瘤胃液中的微生物会优先降解易消化的纤维，从而提高低质粗饲料的降解率，提高产气量。本试验中，25:75和50:50 组各个时间点产气量均显著高于对照组，且50:50 组高于25:75 组，根据二次线性分析，组合比例在50:50 时发酵效果最好。

瘤胃液pH 也是衡量瘤胃发酵的重要指标，且pH在6.2～6.8 时，最适宜瘤胃微生物的生长。本试验各组之间pH 都在适合的范围内，说明添加黄花菜秸秆不会影响瘤胃内环境。NH-N 是饲粮中蛋白质分解的产物，也是MCP 的合成前体，能够反映微生物对氨氮的利用程度；且NH-N 在瘤胃液中的最适浓度在5.0～30 mg/dL。本试验各组NH-N 浓度都在合适的范围内，且随着组合比例的增加，呈线性降低的趋势，这可能是因为随着组合比例的升高，黄花菜秸秆的CP 含量和CP 降解率低于玉米秸秆，瘤胃中微生物可利用的氮源及养分逐渐减少。瘤胃液中的甲烷是由甲烷菌利用氢气合成，而氢气是由碳水化合物在瘤胃中发酵产生。饲粮中NDF 的降低会使乙酸生成减少，使氢气减少，从而降低甲烷的产量，且饲粮的慢速降解部分是衡量CH产量的重要指标。本试验中，添加黄花菜秸秆对CH产量和乙酸含量均没有显著影响，可能是由于组合后可降解NDF 比例在各组间差异不大。

VFA 的产生与饲粮结构组成有关，且主要与饲粮中可发酵碳水化合物有关。VFA 主要为乙酸、丙酸和丁酸，乙酸生成主要受饲粮纤维的影响，而丙酸生成则受淀粉的影响；并且乙丙比反映瘤胃的发酵模式，瘤胃中适宜的乙丙比在2.0～3.6。本试验中，乙丙比均在此范围内，说明添加黄花菜秸秆不会改变瘤胃的发酵模式。有研究表明，产气量与TVFA 呈正相关。本试验中，随着黄花菜秸秆比例的增加，产气量呈二次先升高后降低，但是对TVFA 无显著影响，与前人结果不一致。可能是由于黄花菜秸秆中秋水仙碱含量影响VFA 的生成，本试验测定了秸秆中秋水仙碱含量为5.6 µg/kg，对动物造成毒副作用可能极小，但秋水仙碱会抑制大肠杆菌及金黄色葡萄球菌生长，可能会通过影响瘤胃微生物区系来影响VFA 的生成，因此未对TVFA 产生影响，具体影响还待进一步研究。

4 结 论

本研究结果表明，与常用秸秆类饲料相比，黄花菜秸秆CP 含量较低，DM 含量及EE 含量较高，纤维含量差异不大，但其ED 高于小麦秸秆，略低于玉米秸秆；不同比例黄花菜秸秆与玉米秸秆组合不改变瘤胃发酵模式，随着组合比例升高其NH-N 浓度降低，对pH、MCP、CH以及VFA 各项指标均无显著影响，在组合比例为50:50 时可以促进瘤胃发酵，提高产气量。因此，黄花菜秸秆具有作为粗饲料在肉羊生产中应用的潜力，但其安全性还需要开展体内试验进一步论证。