不同中性洗滌纖維與淀粉比例飼糧對(duì)體外瘤胃發(fā)酵的影響

朱 丹張佩華趙 勐劉士杰張開(kāi)展卜登攀?WILLIAM P．Weiss

（1．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193；2．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128；3．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院與世界農(nóng)用林業(yè)中心農(nóng)用林業(yè)與可持續(xù)畜牧業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京100081；4．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品安全與營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)創(chuàng)新中心，哈爾濱150030；5．中國(guó)飼料工業(yè)協(xié)會(huì)，北京100125；6．北京中地種畜有限公司，北京100028；7．俄亥俄州立大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，伍斯特44691）

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不同中性洗滌纖維與淀粉比例飼糧對(duì)體外瘤胃發(fā)酵的影響

朱 丹1，2張佩華2?趙 勐1，3，4劉士杰5張開(kāi)展6
卜登攀1，3，4?WILLIAM P．Weiss7

（1．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193；2．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128；3．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院與世界農(nóng)用林業(yè)中心農(nóng)用林業(yè)與可持續(xù)畜牧業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京100081；4．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品安全與營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)創(chuàng)新中心，哈爾濱150030；5．中國(guó)飼料工業(yè)協(xié)會(huì)，北京100125；6．北京中地種畜有限公司，北京100028；7．俄亥俄州立大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，伍斯特44691）

摘 要：本試驗(yàn)旨在探討不同中性洗滌纖維與淀粉比例（NDF／starch）飼糧對(duì)體外瘤胃發(fā)酵的影響。選用玉米青貯、燕麥干草和玉米調(diào)整飼糧NDF／starch，配制0．86（Ⅰ）、1．13（Ⅱ）、1．56（Ⅲ）和2．38（Ⅳ）4種NDF／starch的全混合日糧，采用3頭體況良好且裝有永久性瘤胃瘺管的荷斯坦奶牛作為瘤胃液的供體動(dòng)物，利用體外發(fā)酵試驗(yàn)結(jié)合動(dòng)態(tài)產(chǎn)氣實(shí)時(shí)記錄技術(shù)，測(cè)定累積產(chǎn)氣量（2、6、12、24、36、48 h）、產(chǎn)氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)和瘤胃發(fā)酵特性指標(biāo)。結(jié)果表明：1）隨著飼糧NDF／starch的提高，發(fā)酵48 h體外干物質(zhì)降解率逐漸下降，I、Ⅱ組均顯著高于Ⅲ、Ⅳ組（P＜0．05）；48 h累積產(chǎn)氣量和理論最大產(chǎn)氣量呈下降趨勢(shì)，Ⅳ組顯著低于其他各組（P＜0．05）；組間達(dá)1／2理論最大產(chǎn)氣量的時(shí)間、最大產(chǎn)氣速率無(wú)顯著差異（P＞0．05）。2）NDF／starch對(duì)發(fā)酵液氨態(tài)氮和微生物蛋白濃度影響不顯著（P＞0．05）。3）隨著飼糧NDF／starch的增加，pH、乙酸／丙酸、乙酸／總揮發(fā)性脂肪酸呈顯著或極顯著增加（P＜0．05或P＜0．01），總揮發(fā)性脂肪酸、丙酸、丁酸濃度及丙酸／總揮發(fā)性脂肪酸呈顯著或極顯著下降（P＜0．05或P＜0．01）。4）不同NDF／starch飼糧營(yíng)養(yǎng)水平與體外發(fā)酵參數(shù)相關(guān)性分析表明，48 h累積產(chǎn)氣量、理論最大產(chǎn)氣量與淀粉含量、中性洗滌可溶物（NDS）含量、中性洗滌可溶物／粗蛋白質(zhì)（NDS／CP）、非纖維性碳水化合物（NFC）含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0．01），而與中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0．01）。綜合而言，本試驗(yàn)條件下，體外產(chǎn)氣法測(cè)定飼糧NDF／starch 在0．86～1．13之間對(duì)體外瘤胃發(fā)酵較好。

關(guān)鍵詞：中性洗滌纖維；淀粉；飼糧；瘤胃發(fā)酵；體外培養(yǎng)

碳水化合物是反芻動(dòng)物飼糧重要的組分成分，一般占飼糧的70%～80%，主要營(yíng)養(yǎng)功能是為瘤胃微生物和宿主動(dòng)物提供能量以及維持瘤胃的正常發(fā)酵和胃腸道的健康。存在于植物細(xì)胞壁中的結(jié)構(gòu)性碳水化合物（structural carbohydrate，SC）主要組成部分為能全面體現(xiàn)飼糧纖維含量的中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF），而存在于細(xì)胞內(nèi)容物中的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物（non?struc?tural carbohydrate，NSC）主要包括含量超過(guò)80%的淀粉。因此中性洗滌纖維與淀粉比例（NDF／starch）相比長(zhǎng)久以來(lái)一直被人們沿用的飼糧精粗比這一籠統(tǒng)指標(biāo)，可被描述為更為準(zhǔn)確的飼糧配方結(jié)構(gòu)和更直接地反映飼糧的易發(fā)酵程度。精粗比制約著瘤胃發(fā)酵內(nèi)環(huán)境和細(xì)菌菌群數(shù)量的變化等，但它只是將植物的莖葉和籽實(shí)部分加以區(qū)分，體現(xiàn)的僅是纖維物質(zhì)和非纖維物質(zhì)含量上的差異。NDF包括半纖維素、纖維素、木質(zhì)素和少量磷酸鹽，對(duì)增進(jìn)動(dòng)物唾液的分泌、刺激反芻及增強(qiáng)瘤胃緩沖力等具有重要意義；淀粉是完全由多個(gè)葡萄糖分子互相連接形成的高度聚合體，是易發(fā)酵碳水化合物的主要組分，能為動(dòng)物機(jī)體提供重要的能量來(lái)源。故NDF／starch的提出對(duì)研究反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵特性具有更加直觀的作用。之前有研究者發(fā)現(xiàn)，適宜范圍的NDF／starch飼糧對(duì)維持動(dòng)物良好的生產(chǎn)性能至關(guān)重要［1－2］，但不同NDF／starch飼糧對(duì)瘤胃發(fā)酵及微生物活動(dòng)影響的研究報(bào)道仍比較少。美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）在1989年推薦奶牛對(duì)于NDF需要量的最低限為25%，而沒(méi)有確定NDF需要量的最佳水平。NRC （2001）再度調(diào)整飼糧中NDF需要量最低限，指出以玉米為淀粉來(lái)源的奶牛飼糧中NDF含量不小于25%（干物質(zhì)基礎(chǔ)），其中以粗料為來(lái)源的飼糧不小于19%［3］。而對(duì)于淀粉來(lái)說(shuō)，通常認(rèn)為當(dāng)飼糧含高精料或玉米青貯時(shí)，淀粉含量應(yīng)不高于45%。不同類(lèi)型的精料和粗料的NDF含量對(duì)動(dòng)物生理功能效果不一，因此確定最佳NDF／starch的研究目前已受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。因此，本試驗(yàn)利用體外產(chǎn)氣操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低和重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，采用體外瘤胃發(fā)酵結(jié)合動(dòng)態(tài)產(chǎn)氣實(shí)時(shí)記錄技術(shù)，以調(diào)整玉米、玉米青貯和燕麥干草含量配制的4種不同NDF／starch全混合日糧（total mixed ration，TMR）為底物，對(duì)48 h累積產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)和瘤胃發(fā)酵特性進(jìn)行測(cè)定，并探討了飼糧營(yíng)養(yǎng)水平與產(chǎn)氣參數(shù)的相關(guān)性，旨在篩選NDF／starch適宜范圍，以期為配制奶牛飼糧提供理論指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支持。

1　材料與方法

1．1 樣品采集與制備

從北京中地良種奶牛科技園區(qū)采集8種奶牛常用飼料原料，包括粗料（苜蓿干草、燕麥干草、玉米青貯）、能量飼料（玉米、甜菜粕）和蛋白質(zhì)飼料（豆粕、膨化大豆、全棉籽），烘干粉碎后，過(guò)1 mm網(wǎng)篩，標(biāo)號(hào)密封備用。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參照NRC（2001）奶牛營(yíng)養(yǎng)需要，調(diào)整玉米、玉米青貯和燕麥干草含量配制的4種不同NDF／starch TMR，其余原料組成不變。4組飼糧NDF／starch分別為0．86（Ⅰ）、1．13（Ⅱ）、1．56（Ⅲ）和2．38（Ⅳ）。4種試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。

表1　4種試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎(chǔ)）Table 1　Composition and nutrient levels of four experimental diets（DM basis）　%

續(xù)表1

1．3 試驗(yàn)動(dòng)物及飼養(yǎng)管理

選用3頭年齡相近、體況良好、體重［（580± 21）kg］相近且裝有永久性瘤胃瘺管的荷斯坦奶牛為試驗(yàn)動(dòng)物。試驗(yàn)牛采用單欄喂養(yǎng)，每日基礎(chǔ)飼糧供給量滿足日產(chǎn)奶30 kg營(yíng)養(yǎng)需要，精粗比為41．2∶58．8，基礎(chǔ)飼糧飼喂為T(mén)MR（組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為羊草3．7%、苜蓿干草28．4%、全株玉米青貯26．7%、玉米22．6%、豆粕11．8%、全棉籽5．1%、磷酸氫鈣0．6%、食鹽0．5%、預(yù)混料0．6%）。試驗(yàn)期間07：30、13：00和19：30共飼喂3次，全天自由采食，自由飲水。

1．4 試驗(yàn)方法

1．4．1 瘤胃液采集

利用基礎(chǔ)飼糧預(yù)飼7 d，第8天晨飼前2 h從試驗(yàn)瘺管牛上下左右不同位點(diǎn)采集瘤胃液，混勻后裝于保溫瓶迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，然后在39℃水浴環(huán)境中用4層紗布過(guò)濾，并通入CO2。

1．4．2 緩沖液配制

參照Menke等［4］的人工唾液方法進(jìn)行調(diào)制。

1．4．3 體外培養(yǎng)

稱(chēng)取500 mg試驗(yàn)飼糧樣品（每種飼糧設(shè)5個(gè)平行，1個(gè)空白對(duì)照），置于150 mL厭氧發(fā)酵罐中。接種時(shí)迅速向每個(gè)罐中加入于39℃恒溫箱預(yù)熱的緩沖液50 mL和經(jīng)4層紗布過(guò)濾的新鮮瘤胃液25 mL，并向罐中持續(xù)通入CO25 s后，立即加上瓶塞。將每個(gè)發(fā)酵罐與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的AGRS－Ⅲ型64通路微生物發(fā)酵微量產(chǎn)氣全自動(dòng)記錄裝置與軟件系統(tǒng)產(chǎn)氣裝置（automated trace gas recording system for microbial fermentation，AGRS）［5］的每個(gè)傳感器相連接，于39℃下連續(xù)培養(yǎng)48 h。

1．4．4 樣品采集與指標(biāo)測(cè)定

自1844年創(chuàng)立至今，Penfolds品牌釀酒師始終以平衡為釀造哲學(xué)，悉心照料每一支臻釀藏品，將酒莊悠久的歷史和傳統(tǒng)融入佳釀。近175年來(lái)，Penfolds不僅擔(dān)負(fù)起傳承經(jīng)典的責(zé)任，更是勇于革新、不懈追求卓越品質(zhì)，并憑借精湛的釀酒工藝，成就如今澳大利亞傳奇臻釀典范地位，躋身澳大利亞最受尊敬的酒莊之一。

在體外培養(yǎng)48 h后置于冰水中終止發(fā)酵，從發(fā)酵罐中收集培養(yǎng)液，立即用pH計(jì)（Sartorius，PB－10）測(cè)定發(fā)酵液的pH。并用10～40 μm孔徑，5 cm×10 cm的尼龍袋過(guò)濾發(fā)酵液分裝于4個(gè)10 mL離心管中，按與發(fā)酵液3∶1的比例添加25%的偏磷酸溶液混勻固氮，于－20℃冷凍保存，尼龍袋內(nèi)濾過(guò)的發(fā)酵液固相，用于體外干物質(zhì)降解率（IVDMD）測(cè)定。微生物蛋白（MCP）濃度采用改進(jìn)過(guò)的嘌呤法測(cè)定［6－7］；氨態(tài)氮（NH3?N）濃度采用靛酚比色法測(cè)定［8］；揮發(fā)性脂肪酸（VFA）濃度采用氣相色譜（Agilent 6890N GC system，Agilent，美國(guó)）以外標(biāo)法測(cè)定［9］。

1．5 產(chǎn)氣動(dòng)力學(xué)模型分析

根據(jù)AGRS－Ⅲ型64通路微生物發(fā)酵微量產(chǎn)氣全自動(dòng)記錄裝置與軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄各發(fā)酵瓶的產(chǎn)氣時(shí)間和對(duì)應(yīng)的累積產(chǎn)氣量，參照Groot等［10］指數(shù)模型對(duì)不同飼糧累積產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合。得出：

GPt＝A／［1＋（C／t）B］；

RmaxG＝（A×CB×B×TRmaxG－B－1）／（1＋C×B×TRmaxG－B）2；

TRmaxG＝C×［（B－1）／（B－1）］1／B。

1．6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2010進(jìn)行初步整理，采用SAS 9．2軟件的廣義線性模型（GLM）和Dun?can氏多重比較法進(jìn)行分析，以P＜0．05為差異顯著性判斷的標(biāo)準(zhǔn)。

2　結(jié)果與分析

2．1 不同NDF／starch飼糧的體外發(fā)酵產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)

由表2和圖1可知，48 h內(nèi)，各組產(chǎn)氣量變化一致，均呈逐漸升高趨勢(shì)。6～48 h內(nèi)，隨著飼糧NDF／starch的提高，各時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)氣量呈依次下降趨勢(shì)，均為Ⅰ組＞Ⅱ組＞Ⅲ組＞Ⅳ組。在6和12 h時(shí)，除Ⅲ和Ⅳ組無(wú)顯著性差異外（P＞0．05），其他各組間差異均顯著（P＜0．05）；24～48 h內(nèi)，各組間產(chǎn)氣量差異均顯著（P＜0．05）。Ⅰ和Ⅱ組發(fā)酵48 h IVDMD顯著高于Ⅲ和Ⅳ組（P＜0．05），且Ⅰ和Ⅱ組之間、Ⅲ和Ⅳ組之間的差異不顯著（P＞0．05）。各組飼糧發(fā)酵前12 h處于快速上升，之后進(jìn)入緩慢上升階段。理論最大產(chǎn)氣量以Ⅰ組最高，Ⅱ組次之，Ⅲ組再次之，Ⅳ組最低，除Ⅱ和Ⅲ組之間差異不顯著（P＞0．05）外，其他各組間差異顯著（P＜0．05）。各組間產(chǎn)氣曲線平滑度、達(dá)1／2理論最大產(chǎn)氣量時(shí)間、最大產(chǎn)氣速率及達(dá)最大產(chǎn)氣速率的時(shí)間變化趨勢(shì)為Ⅰ組＞Ⅱ組＞Ⅲ組＞Ⅳ組，但均無(wú)顯著性差異（P＞0．05）。

2．2 不同NDF／starch飼糧對(duì)體外瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

由表3可知，隨著飼糧NDF／starch的提高，pH、乙酸／丙酸、乙酸／總揮發(fā)性脂肪酸（TVFA）呈顯著或極顯著增加（P＜0．05或P＜0．01），TVFA、丙酸、丁酸濃度及丙酸／TVFA呈顯著或極顯著下降（P＜0．05或P＜0．01），乙酸濃度隨NDF／starch的增加而呈增加趨勢(shì)，但各組間無(wú)顯著性差異（P＞0．05），對(duì)于NH3?N和MCP濃度而言，各組間差異不顯著（P＞0．05）。

2．3 不同NDF／starch飼糧營(yíng)養(yǎng)水平與體外產(chǎn)氣參數(shù)的相關(guān)性

由表4可知，48 h累積產(chǎn)氣量和理論最大產(chǎn)氣量與淀粉、中性洗滌可溶物（NDS）、中性洗滌可溶物／粗蛋白質(zhì)（NDS／CP）、非纖維性碳水化合物（NFC）含量呈正相關(guān)關(guān)系（P＜0．01），而與NDF、酸性洗滌纖維（ADF）含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0．01）；產(chǎn)氣曲線平滑度與飼糧營(yíng)養(yǎng)水平無(wú)顯著相關(guān)（P＞0．05）；達(dá)1／2理論最大產(chǎn)氣量的時(shí)間與NDS、NDS／CP、NFC呈正相關(guān)關(guān)系（P＜0．01），與淀粉含量呈正相關(guān)關(guān)系（P＜0．05），而與NDF（P＜0．01）、ADF（P＜0．05）呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；最大產(chǎn)氣速率與飼糧營(yíng)養(yǎng)水平無(wú)顯著相關(guān)（P＞0．05）；達(dá)最大產(chǎn)氣速率的時(shí)間與粗蛋白質(zhì)（CP）含量呈正相關(guān)關(guān)系（P＜0．01），與淀粉、NDS含量呈正相關(guān)關(guān)系（P＜0．05），而與ADF（P＜0．01）、NDF含量（P＜0．05）呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表2　不同中性洗滌纖維與淀粉比例飼糧的體外發(fā)酵產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 2　GP and GP kinetic parameters of diets with different NDF／starch during in vitro fermentation

圖1　體外發(fā)酵產(chǎn)氣量動(dòng)態(tài)變化Fig．1　Dynamic change of GP during in vitro fermentation

3　討 論

3．1 不同NDF／starch飼糧對(duì)體外發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響

體外培養(yǎng)產(chǎn)氣量是評(píng)定飼料可發(fā)酵程度的重要指標(biāo)，它與飼料中有機(jī)物的降解程度存在高度相關(guān)性，即飼料的可發(fā)酵性越強(qiáng)，瘤胃中微生物的活性越高，產(chǎn)氣量越大，反之則越少。本試驗(yàn)中，隨著飼糧NDF／starch的提高，IVDMD呈依次下降趨勢(shì)，6～48 h累積產(chǎn)氣量也逐漸下降。劉利平等［11］研究了不同比例玉米、稻草、銀合歡組合對(duì)山羊體外瘤胃產(chǎn)氣的影響，結(jié)果表明隨著精料水平和玉米比例的提高，12～96 h累積產(chǎn)氣量呈增加趨勢(shì)，與本試驗(yàn)4組飼糧隨玉米比重的增加即淀粉比例的提高產(chǎn)氣量逐漸增加研究一致。鄭文思等［12］研究指出飼糧NDF水平的降低與體外發(fā)酵總產(chǎn)氣量、CH4、CO2產(chǎn)量存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，與本研究結(jié)果吻合。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，飼糧的可發(fā)酵程度隨著飼糧starch比例的提高而提高，為Ⅰ組＞Ⅱ組＞Ⅲ組＞Ⅳ組，這主要是因?yàn)橐装l(fā)酵的碳水化合物含量隨之增加，促進(jìn)了瘤胃微生物自身繁殖及微生物對(duì)發(fā)酵所需能量的利用。理論最大產(chǎn)氣量是根據(jù)48 h累積產(chǎn)氣量計(jì)算出來(lái)的，它們呈正比例關(guān)系，所以理論最大產(chǎn)氣量也是隨NDF／starch增加依次降低，各組間差異顯著。產(chǎn)氣曲線平滑度、達(dá)1／2理論最大產(chǎn)氣量的時(shí)間、最大產(chǎn)氣速率及達(dá)最大產(chǎn)氣速率的時(shí)間各組間差異均不顯著。

3．2 不同NDF／starch飼糧對(duì)瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

pH是衡量瘤胃發(fā)酵狀況的關(guān)鍵指標(biāo)。本試驗(yàn)中發(fā)酵液pH均維持在6．77～6．90，各組的pH均在文獻(xiàn)報(bào)道的范圍（5．7～7．5）內(nèi)，處于正常生理范圍之間，適合瘤胃纖維分解菌的生長(zhǎng)［13］。反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)纖維分解菌、淀粉分解菌的主要發(fā)酵底物分別為纖維素、淀粉，粗料中的纖維素和半纖維素比淀粉等非結(jié)構(gòu)性碳水化合物更難分解，產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸減少，故pH得到提高［14］。另外，Yang等［15］研究指出，瘤胃pH主要受飼糧精粗比和營(yíng)養(yǎng)水平影響，與淀粉消化存在高度相關(guān)性。因此，綜合以上研究，本試驗(yàn)結(jié)果顯示隨著NDF／starch的上升，瘤胃液pH逐漸增加，主要是由于飼糧玉米比例的下降及粗料水平的增加。

表3　不同中性洗滌纖維與淀粉比例飼糧對(duì)體外瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響Table 3　Effects of different NDF／starch diets on in vitro rumen fermentation parameters

表4　不同中性洗滌纖維與淀粉比例飼糧營(yíng)養(yǎng)水平與體外產(chǎn)氣參數(shù)的相關(guān)性Table 4　Correlation between nutrient levels of different NDF／starch diets and in vitro GP parameters

NH3?N是動(dòng)物瘤胃內(nèi)含氮物質(zhì)及內(nèi)源氮分解的終產(chǎn)物，同時(shí)又是微生物合成MCP的主要原料。Ortega等［16］認(rèn)為瘤胃微生物所需NH3?N的最佳濃度在6．3～27．5 mg／dL。本試驗(yàn)中NH3?N濃度為9．30～13．40 mg／dL，但各組間均無(wú)顯著差異，說(shuō)明NH3?N濃度適合微生物生長(zhǎng)和MCP合成，并且不受NDF／starch的影響。與本試驗(yàn)研究一致，張建勛等［17］對(duì)南江黃羊瘤胃體外發(fā)酵特性研究發(fā)現(xiàn)，精粗比對(duì)NH3?N濃度影響不顯著。張愛(ài)忠等［18］研究不同精粗比飼糧條件下絨山羊瘤胃內(nèi)環(huán)境和發(fā)酵指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化時(shí)，也得到與本試驗(yàn)類(lèi)似的結(jié)論。而華金玲等［19］研究發(fā)現(xiàn)NH3?N濃度隨著精料水平的增加而增加，與本試驗(yàn)研究結(jié)果不吻合。NH3?N濃度取決于飼料蛋白質(zhì)的降解性、瘤胃壁吸收、食糜排空速度和瘤胃微生物對(duì)其利用程度。本試驗(yàn)由于是體外發(fā)酵，所以NH3?N濃度并不會(huì)收到瘤胃壁吸收和食糜排空速度的影響，因此各組NH3?N濃度沒(méi)有差異可能的原因是瘤胃內(nèi)微生物的數(shù)量會(huì)隨飼糧starch比例的提高而增加，較多的NH3?N被細(xì)菌利用，使各組飼糧的NH3?N濃度差異不顯著。MCP濃度受飼糧CP含量、瘤胃易發(fā)酵來(lái)源及碳水化合物降解的同步性影響，本試驗(yàn)中各組飼糧MCP濃度無(wú)顯著性差異，推斷與4組飼糧的蛋白質(zhì)水平相近有關(guān)。

瘤胃碳水化合物發(fā)酵的主要產(chǎn)物是乙酸、丙酸和丁酸等揮發(fā)性脂肪酸，占TVFA的95%左右，其中乙酸占TVFA的70%～75%［20］。它們是反芻動(dòng)物重要的能量來(lái)源及合成乳脂和乳糖的主要前體物質(zhì)。高粗料飼糧中纖維含量高，纖維分解菌占優(yōu)勢(shì)，乙酸比例提高；高精料飼糧中淀粉含量高，有利于淀粉分解菌和瘤胃原蟲(chóng)的生長(zhǎng)繁殖，表現(xiàn)為丙酸和丁酸比例升高［21－22］。楊紅建等［23］研究表明TVFA產(chǎn)量與飼糧可發(fā)酵纖維素和可發(fā)酵淀粉比率呈負(fù)相關(guān)。王仁杰［24］對(duì)不同精粗比飼糧中添加異位酸時(shí)體外發(fā)酵特性研究表明，未添加異位酸時(shí)，隨精粗比從30∶70上升到70∶30，乙酸／TVFA顯著下降，而丙酸／TVFA顯著升高。本試驗(yàn)研究結(jié)果與上述研究結(jié)果一致。

3．3 不同NDF／starch飼糧養(yǎng)分與瘤胃產(chǎn)氣量及發(fā)酵參數(shù)的相關(guān)性

飼料類(lèi)型與瘤胃發(fā)酵之間緊密相連。陽(yáng)伏林等［25］認(rèn)為，底物發(fā)酵時(shí)的主要產(chǎn)氣來(lái)源物質(zhì)是碳水化合物及CP，而飼料NSC／CP對(duì)體外發(fā)酵產(chǎn)氣特性有決定性作用，并指出48 h的產(chǎn)氣量和理論最大產(chǎn)氣量與底物的CP、NDS含量存在正相關(guān)關(guān)系，而與NDF、ADF含量及NDS／CP呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。Khazaal等［26］研究希臘灌木對(duì)體外產(chǎn)氣的影響發(fā)現(xiàn)，不同培養(yǎng)時(shí)間的產(chǎn)氣量CP呈不顯著的正相關(guān)關(guān)系。湯少勛等［27］對(duì)豆科和蓼科組合牧草的研究發(fā)現(xiàn)，48 h累積產(chǎn)氣量與ADF、NDS含量及NDS／CP呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與CP、NDF及HC的含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。崔占鴻等［28］對(duì)青海高原燕麥（Arrhenatherum elatius）青干草與藏嵩草、金露梅、珠芽蓼等天然牧草組合時(shí)體外產(chǎn)氣特性研究表明，48 h累積產(chǎn)氣量及理論最大產(chǎn)氣量與NDS含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與CP呈不顯著的正相關(guān)關(guān)系，與NDF、HC含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；產(chǎn)氣速率與NDS含量呈不顯著正相關(guān)關(guān)系，而與HC含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。本研究中，48 h累積產(chǎn)氣量、理論最大產(chǎn)氣量與淀粉、NDS、NFC含量及NDS／CP均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與CP含量呈不顯著正相關(guān)關(guān)系，分別與NDF、ADF含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與HC含量呈不顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；最大產(chǎn)氣速率與NDF、ADF、HC、淀粉、NDS含量及NDS／CP呈不顯著正相關(guān)關(guān)系，而與CP、NFC含量呈不顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。這與以上有的研究結(jié)果一致，有的則不完全相同。因此，飼糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給是否平衡，會(huì)極大程度上影響瘤胃微生物的活力和生長(zhǎng)繁殖，繼續(xù)深入研究不同地域、畜種、粗料和精料的配合比例及其產(chǎn)生機(jī)理至關(guān)重要。

4　結(jié) 論

體外產(chǎn)氣法測(cè)定飼糧NDF／starch在0．86～1．13之間對(duì)體外瘤胃發(fā)酵特性較好。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 朱巖麗，李福昌，王春陽(yáng)，等．不同中性洗滌纖維與淀粉比例飼糧對(duì)生長(zhǎng)肉兔生產(chǎn)性能、盲腸發(fā)酵及胃腸道發(fā)育的影響［J］．動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2013，25（8）：1791－1798．

［2］ 段智勇．反芻動(dòng)物日糧中淀粉與纖維的組合效應(yīng)及其機(jī)理的研究［D］．博士學(xué)位論文．杭州：浙江大學(xué)，2006．

［3］ NRC．Nutrient requirements of dairy cattle［S］．7th ed．Washington，D．C．：National Academy Press，2001．

［4］ MENKE K H，STEINGASS H．Estimation of the ener?getic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid［J］．Animal Research and Development，1988，28（1）：47－55．

［5］ 沈英，宋正河，楊紅建，等．基于虛擬儀器技術(shù)的飼料體外發(fā)酵產(chǎn)氣自動(dòng)記錄系統(tǒng)的研制［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（12）：159－163．

［6］ MAKKAR H P S，BECKER K．Purine quantification in digesta from ruminants by spectrophotometric and HPLC methods［J］．British Journal of Nutrition，1999，81（2）：107－112．

［7］ ZINN R A，OWENS F N．A rapid procedure for purine measurement and its use for estimating net ruminal protein synthesis［J］．Canadian Journal of Animal Sci?ence，1986，66（1）：157－166．

［8］ 王加啟．反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究方法［M］．北京：現(xiàn)代教育出版社，2011．

［9］ 丁洪濤，夏冬華，秦珊珊，等．枯草芽孢桿菌對(duì)奶牛體外瘤胃發(fā)酵的影響［J］．飼料研究，2012（1）：57－59．

［10］ GROOT J C J，CONE J W，WILLIAMS B A，et al．Multiphasic analysis of gas production kinetics for in vitro fermentation of ruminant feeds［J］．Animal Feed Science and Technology，1996，64（1）：77－89．

［11］ 劉利平，王之盛，蔡義民，等．玉米、稻草、銀合歡組合對(duì)山羊瘤胃產(chǎn)氣、含羞草素降解的影響［J］．中國(guó)畜牧雜志，2010，46（21）：56－59．

［12］ 鄭文思，趙廣永，張婷婷，等．應(yīng)用體外發(fā)酵法研究高精料飼糧NSC／NDF與甲烷產(chǎn)量之間的關(guān)系［J］．動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2013，25（10）：2315－2324．

［13］ 李國(guó)祥，王夢(mèng)芝，李世霞，等．絲蘭提取物對(duì)山羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)、原蟲(chóng)密度及甲烷產(chǎn)量的影響［J］．飼料工業(yè)，2008，29（18）：15－18．

［14］ 馮仰廉．反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)［M］．北京：科學(xué)出版社，2004：136－138．

［15］ YANG W Z，BEAUCHEMIN K A，RODE L M．Effects of grain processing，forage to concentrate rati?o，and forage particle size on rumen pH and digestion by dairy cows［J］．Journal of Dairy Science，2001，84 （10）：2203－2216．

［16］ ORTEGA M E，STERN M D，SATTER L D，et al．The effect of rumen ammonia concentrate on dry mat? ter disappearance in situ［J］．Journal of Dairy Science，1979，62：76（Abstract）．

［17］ 張建勛，劉江波，薛白，等．飼糧精粗比對(duì)南江黃羊瘤胃體外發(fā)酵的影響［J］．動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2013，25 （4）：870－877．

［18］ 張愛(ài)忠，盧德勛，王立志，等．不同精粗比日糧條件下絨山羊瘤胃內(nèi)環(huán)境和發(fā)酵指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化的研究［J］．黑龍江畜牧獸醫(yī)，2005（12）：23－25．

［19］ 華金玲，郭亮，王立克，等．不同精粗比日糧對(duì)黃淮白山羊瘤胃內(nèi)環(huán)境的影響［J］．中國(guó)獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2013，33（6）：913－917．

［20］ 馮仰廉．反當(dāng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)［M］．北京：科學(xué)出版社，2004：337－339．

［21］ NOCEK J E，TAMMINGA S．Site of digestion of starch in the gastrointestinal tract of dairy cows and its effect on milk yield and composition［J］．Journal of Dairy Science，1991，74（10）：3598－3629．

［22］ Demeyer D I．Rumen microbes and digestion of plant cell walls［J］．Agriculture and Environment，1981，6 （2／3）：295－337．

［23］ 楊紅建，馮仰廉．不同纖維素與淀粉比率等氮純化日糧瘤胃發(fā)酵揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)生量［J］．中國(guó)畜牧雜志，2003，39（5）：9－11．

［24］ 王仁杰．異位酸對(duì)南江黃羊體外瘤胃發(fā)酵、生產(chǎn)性能及血液指標(biāo)的影響［D］．碩士學(xué)位論文．雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012．

［25］ 陽(yáng)伏林，丁學(xué)智，史海山，等．苜蓿干草和秸稈組合體外發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)特性及其利用研究［J］．草業(yè)科學(xué)，2008，25（3）：61－67．

［26］ KHAZAAL K，MARKANTONATOS X，NASTIS A，et al．Changes with maturity in fibre composition and levels of extractable polyphenols in Greek browse：effects on in vitro gas production and in sacco dry matter degradation［J］．Journal of the Science of Food and Agriculture，1993，63（2）：237－244．

［27］ 湯少勛，姜海林，周傳社，等．豆科和蓼科牧草的組合發(fā)酵特性研究［J］．草業(yè)學(xué)報(bào)，2005，14（5）：59－65．

［28］ 崔占鴻，郝力壯，劉書(shū)杰，等．體外產(chǎn)氣法評(píng)價(jià)青海高原燕麥青干草與天然牧草組合效應(yīng)［J］．草業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21（3）：250－257．

（責(zé)任編輯 王智航）

Effects of Different Neutral Detergent Fiber to Starch Raito Diets on Rumen Fermentation in Vitro

ZHU Dan1，2ZHANG Peihua2?ZHAO Meng1，3，4LIU Shijie5ZHANG Kaizhan6BU Dengpan1，3，4?WILLIAM P．Weiss7
（1．State Key Laboratory of Animal Nutrition，Institute of Animal Sciences，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100193，China；2．College of Animal Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China；3．CAAS?ICRAF Joint Laboratory on Agroforestry and Sustainable Animal Husbandry，Beijing 100081，China；4．Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition，Northeast Agriculture University，Harbin 150030，China；5．China Feed Industry Association，Beijing 100125，China；6．Beijing Sino Farm Ltd．，Co．，Beijing 100028，China；7．College of Animal Science and Technology，Ohio State University，Wooster 44691，USA）

?Corresponding authors：ZHANG Peihua，associate professor，E?mail：peiqin41?＠163．com；BU Dengpan，professor，E?mail：burdenpan＠126．com

Abstract：This experiment was conducted to examine the effects of different neutral detergent fiber to starch ra?tio（NDF／starch）diets on rumen fermentation in vitro．Corn silage，dried oat hay and corn were used to adjust the NDF／starch of total mixed rations，and NDF／starch was 0．86（Ⅰ），1．13（Ⅱ），1．56（Ⅲ）and 2．38（Ⅳ），respectively．Three healthy Holstein cows fitted with permanent ruminal cannulas were used as the donor of rumen fluid．Accumulative gas production in 2，6，12，24，36 and 72 h，gas production kinetic parameters and rumen fermentation parameters of the diets were determined by combining the method of in vitro rumen fer?mentation and the technique of real?time recording of gas production．The results showed as follows：1）with the increase of dietary NDF／starch，in vitro dry matter degradation rate after 48 h fermentation was decreased，and groupsⅠandⅡwere significantly higher than groupsⅢandⅣ（P＜0．05）；accumulative gas production in 48 h and theoretical maximum gas production ranked in descending order，and groupⅣwas significantly higher than the other groups（P＜0．05）．No significant differences in the time of reaching 1／2 theoretical maxi?mum gas production and the maximum gas production rate among all groups were observed（P＞0．05）．2）The concentrations of ammonia nitrogen（NH3?N）and microbial protein in fermentation fluid were not affected by dietary NDF／starch（P＞0．05）．3）With the increase of dietary NDF／starch，pH，acetate／propionate and ace?tate／total volatile fatty acid（TVFA）were significantly increased（P＜0．05 or P＜0．01），but TVFA，propio?nate，butyrate and propionate／TVFA were significantly decreased（P＜0．05 or P＜0．01）．4）Correlation be?tween nutrient levels of different NDF／starch diets and fermentation parameters in vitro showed that the accu?mulative gas production in 48 h and theoretical maximum gas production were significantly positive related to the contents of starch，neutral detergent soluble（NDS）and non?fiber carbohydrate（NFC），as well as NDS／CP（P＜0．01），and also were significantly negative related to neutral detergent fiber（NDF）and acid detergent fiber（ADF）contents（P＜0．01）．In conclusion，the results of in vitro gas production method indicate that di?etary NDF／starch between 0．86 and 1．13 can promote rumen fermentation under the present experimental con?ditions．［Chinese Journal of Animal Nutrition，2015，27（8）：2580?2588］

Key words：neutral detergent fiber；starch；diets；rumen fermentation；in vitro

通信作者：?張佩華，副教授，碩士生導(dǎo)師，E?mail：peiqin41－＠163．com；卜登攀，研究員，碩士生導(dǎo)師，E?mail：burdenpan＠126．com

作者簡(jiǎn)介：朱 丹（1988—），女，湖南瀏陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)榉雌c動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)。E?mail：danningzz＠163．com

基金項(xiàng)目：十二五科技支撐計(jì)劃（2012BAD12B02?5）動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題（2004DA125184G1103）；中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（ASTIP?IAS07）

收稿日期：2015－03－16

doi：10．3969／j．issn．1006?267x．2015．08．032

文章編號(hào)：1006?267X（2015）08?2580?09

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：S823