過瘤胃脂肪對體外瘤胃飼糧養(yǎng)分降解率的影響

楊致玲 楊文強(qiáng) 張拴林 劉強(qiáng) 郭剛

摘要：采用3×4兩因素設(shè)計(jì)，在飼糧中分別設(shè)置低、中、高3個(gè)蛋白質(zhì)水平和0%、3%、6%、9%的過瘤胃脂肪含量，共形成12組飼糧，蛋白質(zhì)水平/過瘤胃脂肪含量分別為：低/0%（第1組）、低/3%（第2組）、低/6%（第3組）、低/9%（第4組）、中/0%（第5組）、中/3%（第6組）、中/6%（第7組）、中/9%（第8組）、高/0%（第9組）、高/3%（第10組）、高/6%（第11組）、高/9%（第12組）。通過雙外流連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)，模擬人工瘤胃，對12組飼糧進(jìn)行消化降解，測定過瘤胃脂肪對飼糧養(yǎng)分降解率的影響。試驗(yàn)結(jié)果如下：第9組粗蛋白降解率極顯著高于第4、第5、第6、第7、第10、第11、第12組（P<0.01），顯著高于第1、第3、第8組（P<0.05）;第4組粗脂肪降解率與第1、第2、第5、第9、第10、第11、第12組有極顯著差異（P<0.01），與第6組差異顯著（P<0.05），第3、第7、第8組粗脂肪降解率顯著高于第1、第2、第5、第9、第10、第11、第12組（P<0.05）;第9組無氮浸出物降解率極顯著高于第4、第6組（P<0.01），顯著高于第1、第2、第3、第5、第7、第8、第10、第11、第12組（P<0.05），第1組顯著高于第4、第6組（P<0.05）;有機(jī)物降解率第9組極顯著高于第3、第4、第5、第6、第8、第10、第11、第12組（P<0.01），顯著高于第2、第7組（P<0.05）;中性洗滌纖維降解率第1、第9組極顯著高于第5、第6、第8、第10、第11、第12組（P<0.01），顯著高于第7組（P<0.05），第2、第3、第4組顯著高于第5、第6、第8、第10、第11、第12組（P<0.05）;粗纖維降解率第1組極顯著高于第9、第10、第11、第12組（P<0.01），顯著高于第3、第5、第6、第8組，第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8組顯著高于第9、第10、第11、第12組（P<0.05）;最佳添加量為中蛋白質(zhì)水平下的6%添加量。

關(guān)鍵詞：過瘤胃脂肪;連續(xù)培養(yǎng);瘤胃降解率;養(yǎng)分表觀消化率

中圖分類號： S823.5 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）16-0167-04

收稿日期：2019-04-24

基金項(xiàng)目：山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號：20140311022-2）;山西現(xiàn)代農(nóng)業(yè)牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（編號：17-05）。

作者簡介：楊致玲（1965—），女，山西太谷人，高級實(shí)驗(yàn)師，主要從事反芻動(dòng)物營養(yǎng)與飼料研究。

通信作者：張拴林，博士，教授，主要從事反芻動(dòng)物營養(yǎng)研究。

在飼糧中添加植物油可以滿足牛對能量濃度不斷提高的需求，不僅能避免泌乳前期體質(zhì)量快速下降對其健康造成的影響[1]，而且能提高乳中多不飽和脂肪酸的濃度[2-3]。添加富含不飽和脂肪酸的亞麻籽，可提高牛肉內(nèi)脂肪含量和顯著改善肌肉及脂肪的色澤，提高牛肉的風(fēng)味[4]，使牛肉中ω-3脂肪酸增加[5]，還可提高皮下和肌肉內(nèi)脂肪的抗氧化能力[6]。在基礎(chǔ)飼糧中添加3.05%、不同脂肪源的棕櫚油和玉米油，秸稈中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）的瘤胃降解率均有降低的趨勢，且玉米油組的NDF和ADF的瘤胃降解率均低于棕櫚油組[7]。添加4%亞麻油和豆油對瘤胃發(fā)酵及主要微生物有抑制作用[8];添加4.0%亞麻油、棕櫚油和相應(yīng)數(shù)量的全脂大豆均降低了瘤胃原蟲數(shù)量，亞麻油組有機(jī)物和NDF的表觀消化率均顯著下降[9]，植物油中某些脂肪酸對瘤胃微生物有一定的毒害作用，尤其是亞麻酸會(huì)降低原蟲和甲烷菌數(shù)量[10]。過瘤胃脂肪可以避免對瘤胃發(fā)酵及主要微生物的抑制作用，近年來達(dá)到廣泛的應(yīng)用。但在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用的過瘤胃產(chǎn)品是飽和脂肪產(chǎn)品，這些飽和脂肪最終沉積于產(chǎn)品中并進(jìn)入餐桌，影響著人們的健康，同時(shí)也影響著養(yǎng)牛業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展，隨著人們保健意識的增強(qiáng)，生產(chǎn)具有多不飽和脂肪酸的牛奶和牛肉產(chǎn)品已經(jīng)成為一種趨勢。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用3×4兩因素設(shè)計(jì)，培養(yǎng)底物飼糧蛋白3個(gè)添加水平作為處理，每種飼糧添加4個(gè)不同梯度脂肪水平，共形成12組飼糧，蛋白質(zhì)水平/過瘤胃脂肪含量分別為：低/0%（第1組）、低/3%（第2組）、低/6%（第3組）、低/9%（第4組）、中/0%（第5組）、中/3%（第6組）、中/6%（第7組）、中/9%（第8組）、高/0%（第9組）、高/3%（第10組）、高/6%（第11組）、高/9%（第12組），詳見表1。每種飼糧3個(gè)發(fā)酵罐進(jìn)行試驗(yàn)，用12個(gè)發(fā)酵罐，分3批進(jìn)行，并重復(fù)進(jìn)行1次。試驗(yàn)于2015年3—5月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院動(dòng)物營養(yǎng)代謝調(diào)控實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 瘤胃液提供動(dòng)物

選擇2頭裝有永久性瘤胃瘺管的純種晉南黃牛閹牛作為瘤胃液提供動(dòng)物。根據(jù)《肉牛營養(yǎng)需要與飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》[11]及相關(guān)資料[12]配制精粗比50 ∶50、粗蛋白含量9.5%的供體牛日糧（表2）。粗飼料為青貯玉米秸稈。每日飼喂2次（08：00、16：00），自由飲水。預(yù)飼7 d后開始采集瘤胃液。于晨飼前直接通過瘺管采集瘤胃內(nèi)容物，4層紗布過濾后收集于密封充滿CO2的錐形瓶內(nèi)，在39 ℃恒溫和厭氧條件轉(zhuǎn)移至發(fā)酵罐進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)，轉(zhuǎn)移時(shí)注意要不斷振蕩以保證發(fā)酵罐內(nèi)的瘤胃液均勻同質(zhì)。

1.3 連續(xù)培養(yǎng)日糧制備

將飼料原料粉碎并過10 mm篩，按表2中的3種飼料配方混合，加入少量水充分混勻，使用平模顆粒機(jī)（型號TKL-5，購自上海嘉樂飼料機(jī)械廠）制成長1.0～3.0 cm、直徑 4 mm 顆粒飼料。待飼料水分下降到13%以下，將其密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 緩沖液配方

采用Slyter的緩沖液配方[13]，使用60%的濃縮緩沖液和40%的蒸餾水配制而成，并加入半胱氨酸鹽和尿素（表3）。緩沖液制備方法：取A標(biāo)準(zhǔn)緩沖濃縮液2 400 mL加入到容器中，加蒸餾水17 435 mL，B礦物鹽濃縮液120 mL，C尿素溶液40 mL 以及5 g結(jié)晶半胱氨酸鹽酸鹽，充分混勻后通入高純CO2飽和。每20 L緩沖液中Na2HPO4含量為44.4 g、NaHCO3含量為117.6 g、KCl含量為6.8 g、NaCl含量為 5.6 g、CaCl2·2H2O含量為0.6 g、MgCl2·6H2O含量為 ?1.5 g、10 g尿素以及5.0 g半胱氨酸鹽酸鹽。

1.5 連續(xù)培養(yǎng)裝置設(shè)置

每日投料量（以干物質(zhì)計(jì)）按發(fā)酵罐有效容積的5%來計(jì)算，投料量為每次12 g，投料間隔為6 h，每天的喂料量為 48 g，每種日糧設(shè)3個(gè)發(fā)酵罐作為重復(fù)。保持發(fā)酵罐處于厭氧狀態(tài)，緩沖液流入量為1.56 mL/min，固相和液相食糜外流速度分別為4%/h、8%/h。試驗(yàn)設(shè)定的稀釋率為12%/h，連續(xù)培養(yǎng)期為6 d，第4、第5、第6天為采樣期。

1.6 樣品采集、制備

第4、第5、第6天第1次投料后3 h，將攪拌系統(tǒng)關(guān)閉，用注射器采集瘤胃液，并且測定發(fā)酵罐的pH值。記錄每天的固、液相食糜體積，按2.5%比例加入35%甲醛溶液，充分混勻。將同一發(fā)酵罐的食糜保存于質(zhì)量已知的收集瓶中，密封于4 ℃下保存。培養(yǎng)結(jié)束后，將3 d收集的各發(fā)酵罐固、液相食糜進(jìn)行充分振蕩混勻后迅速取出約2 500 mL的發(fā)酵液 4 ℃、22 000 r/min離心10 min，棄去上清液，用蒸餾水洗滌殘?jiān)?，重?fù)3次后，以14 000 r/min再次離心保留飼糧殘?jiān)?。將全部飼糧殘?jiān)鋬龈稍?，處? d后，記錄各發(fā)酵罐樣本總質(zhì)量。

1.7 樣品分析與結(jié)果計(jì)算

飼料及食糜常規(guī)成分測定采用國標(biāo)法測定飼料和發(fā)酵食糜的干物質(zhì)（DM）、粗灰分（ASH）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、粗纖維（CF）、中性洗滌纖維（NDF）含量，水分含量用恒溫（105 ℃）干燥法（GB 5009.3—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》）測定，粗灰分含量用馬福高溫（550 ℃）灼燒法（GB 5009.4—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》）測定，粗蛋白含量用凱氏定氮法（GB 5009.5—2010 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》）測定，粗脂肪含量用索氏抽提法（GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》）測定，中性洗滌纖維含量采用van Soest等的方法測定[14]。并計(jì)算養(yǎng)分的表觀消化率。

養(yǎng)分表觀消化率=（飼糧原樣某養(yǎng)分量-食糜中該養(yǎng)分排出量）/飼糧原樣某養(yǎng)分量×100%。

1.8 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2010軟件整理原始數(shù)據(jù)，然后采用SAS 9.1統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行2×3因子方差分析，采用Duncans法進(jìn)行平均數(shù)比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蛋白質(zhì)水平下脂肪添加水平對飼糧粗蛋白降解率的影響

由表4可以看出，第9組粗蛋白降解率極顯著高于第4、第5、第6、第7、第10、第11、第12組（P<0.01），顯著高于第1、第3、第8組（P<0.05），與第2組差異不顯著。

2.2 不同蛋白質(zhì)水平下脂肪添加水平對飼糧脂肪降解率的影響

由表4可以看出，第4組與第1、第2、第5、第9、第10、第11、第12組有極顯著差異（P<0.01），與第6組差異顯著（P<0.05），與第3、第7、第8組差異不顯著;第3、第7、第8組顯著高于第1、第2、第5、第9、第10、第11、第12組（P<0.05），與第6組差異不明顯。

2.3 不同蛋白質(zhì)水平下脂肪添加水平對體外瘤胃無氮浸出物降解率的影響

由表4可以看出，第9組無氮浸出物降解率極顯著高于第4、第6組（P<0.01），顯著高于第1、第2、第3、第5、第7、第8、第10、第11、第12組（P<0.05）。第1組顯著高于第4、第6組（P<0.05）。

2.4 不同蛋白質(zhì)水平下脂肪添加水平對飼糧有機(jī)物降解率的影響

由表5可以看出，第9組有機(jī)物降解率極顯著高于第3、第4、第5、第6、第8、第10、第11、第12組（P<0.01），顯著高于第2、第7組（P<0.05），與第1組差異不顯著。

2.5 不同蛋白質(zhì)水平下脂肪添加水平對NDF降解率的影響

由表5可以看出，第1、第9組極顯著高于第5、第6、第8、第10、第11、第12組（P<0.01），顯著高于第7組（P<0.05），與第2、第3、第4組之間差異不顯著;第2、第3、第4組顯著高于第5、第6、第8、第10、第11、第12組（P<0.05），與第7組差異不顯著。

2.6 不同蛋白質(zhì)水平下脂肪添加水平對體外瘤胃粗纖維的影響

由表5可以看出，第1組極顯著高于第9、第10、第11、第12組（P<0.01），顯著高于第3、第5、第6、第8組（P<005），與第2、第4、第7組差異不顯著。第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8組顯著高于第9、第10、第11、第12組（P<0.05）。

3 討論

3.1 日糧添加過瘤胃脂肪對粗蛋白降解率的影響

隨著蛋白質(zhì)水平的提高，粗蛋白的降解率逐漸下降，這顯然是因?yàn)殡S著粗蛋白質(zhì)水平提高，氮在瘤胃中的釋放速率也隨著提高，但在一定的揮發(fā)性脂肪酸（VFA）水平下，降解NDF的瘤胃微生物的繁殖與活力受到影響，如果由此推斷的話，高蛋白質(zhì)組應(yīng)該比中蛋白質(zhì)組低，但本試驗(yàn)結(jié)果為高蛋白質(zhì)組比中蛋白質(zhì)組高，其原因可能是隨機(jī)誤差引起的。

3.2 日糧添加過瘤胃脂肪對粗纖維降解率的影響

在3種粗蛋白質(zhì)水平下，隨著過瘤胃脂肪添加水平的提高，粗纖維的降解率幾乎沒有受到影響，但隨著飼糧粗蛋白質(zhì)水平的提高，粗纖維的降解率逐步降低，以低粗蛋白質(zhì)水平下最高，而在高粗蛋白質(zhì)水平下則最低。

3.3 日糧添加過瘤胃脂肪對粗脂肪降解率的影響

以前資料反復(fù)證明，飼糧粗脂肪水平超過6%會(huì)顯著降低粗纖維的瘤胃降解率和表觀消化率。由于本試驗(yàn)添加的為筆者所在課題組自己加工的過瘤胃脂肪，對降解粗纖維瘤胃微生物影響很小。而隨著粗蛋白質(zhì)水平的提高，粗纖維的降解率下降的原因，可能是隨著粗蛋白質(zhì)水平提高，氮在瘤胃中的釋放速率也隨著提高，但在一定的VFA水平下，降解粗纖維的瘤胃微生物的繁殖與活力受到影響。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，飼糧粗脂肪的降解率明顯大于其他養(yǎng)分的降解率，也大于消化道全收糞法的數(shù)值;在同一蛋白質(zhì)水平下，隨著過瘤胃脂肪添加量增加，粗脂肪降解率呈二項(xiàng)分布;在不同粗蛋白質(zhì)水平下，以中蛋白質(zhì)組脂肪降解率最高，其次為低蛋白質(zhì)組，而高蛋白質(zhì)組的最低。

其原因可能是：一，飼糧養(yǎng)分中粗脂肪的含量較低;二，瘤胃微生物可能有脂肪的內(nèi)源合成;三，是過瘤胃脂肪的作用，因?yàn)檫^瘤胃脂肪一般是在瘤胃中降解率很低。至于為什么在粗蛋白質(zhì)水平較高情況下，粗脂肪降解率下降的原因還有待進(jìn)一步探索。

3.4 日糧添加過瘤胃脂肪對中性洗滌纖維降解率的影響

本試驗(yàn)中高蛋白組（第9組至第12組）、中蛋白組（第5組至第8組）和低蛋白組（第1組至第4組）的NDF降解率分別為37.25%、35.82%、48.36%，提高飼糧粗蛋白質(zhì)水平降低了NDF降解率，這可能是隨著粗蛋白質(zhì)水平提高，氮在瘤胃中的釋放速率也隨著提高，但在一定的VFA水平下，降解NDF的瘤胃微生物的繁殖與活力受到影響。

3.5 日糧添加過瘤胃脂肪對無氮浸出物降解率的影響

無氮浸出物的主要成分是可溶性的糖類、淀粉等，是瘤胃可發(fā)酵有機(jī)物的主要成分，只有瘤胃可發(fā)酵有機(jī)物和降解的蛋白質(zhì)相匹配，才能合成瘤胃菌體蛋白和維持瘤胃微生物生長和繁殖。本試驗(yàn)中高蛋白質(zhì)組的瘤胃pH值最低，和無氮浸出物較高的降解率（58.69%）相呼應(yīng)。

3.6 日糧添加過瘤胃脂肪對有機(jī)物降解率的影響

隨著蛋白質(zhì)和過瘤胃脂肪水平的提高，本試驗(yàn)中有機(jī)物的降解率逐漸下降。這是因?yàn)殡S著蛋白質(zhì)水平的提高，粗纖維、粗蛋白和中性洗滌纖維的降解率顯著下降，雖然高蛋白水平下無氮浸出物的降解率顯著提高，但不足以彌補(bǔ)前3種養(yǎng)分降解率的下降。

4 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同的飼糧蛋白質(zhì)和過瘤胃脂肪添加水平對瘤胃發(fā)酵、粗蛋白、粗脂肪、無氮浸出物、粗纖維、中性洗滌纖維和有機(jī)物降解率的影響顯著;在不同蛋白質(zhì)和不同過瘤胃脂肪添加水平下，綜合對體外瘤胃發(fā)酵、無氮浸出物和粗纖維降解率的影響，在中等蛋白質(zhì)水平（9.5%）和添加6%過瘤胃脂肪水平下的降解率最高。

參考文獻(xiàn)：

[1]莫 放. 養(yǎng)牛生產(chǎn)學(xué)[M]. 2版. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2010：219-222.

[2]Piperova L S，Teter B B，Bruckental I，et al. Mammary lipogenic enzyme activity，trans fatty acids and conjugated linoleic acids are related in lactating dairy cows fed a milk fat-depressing diet[J]. Journal of Nutrition，2000，130（10）：2568-2574.

[3]Piperova L S，Sampugna J，Teter B B. Duodenal and milk trans octadecenoic acid and conjugated linoleic acid（CLA）isomers indicate postabsorptive synthesis is the predominant source of cis9-containing CLA in lactating dairy cows[J]. Journal of Nutrition，2002，132（6）：1235-1241.

[4]Barahona M，Olleta J L，Saudo C，et al. Effects of whole linseed and rumen-protected conjugated linoleic acid enriched diets on beef quality[J]. Animal，2016，10（4）：709-717.

[5]Raes K，Balcaen A，Claeys E，et al. Effect of duration of feeding diet rich in n-3 PUFA to Belgian Blue double-muscled young bulls，on the incorporation of long-chain n-3 and n-6 PUFA in the phospholipids and triglycerides of the longissimus thoracis[C]//Roberto C，Giovanni P. Proceeding of the 48th International Congress of Meat Science and Technology. 2002，2：724-725.

[6]Ladeira M M，Santarosa L C，Chizzotti M L，et al. Fatty acid profile，color and lipid oxidation of meat from young bulls fed ground soybean or rumen protected fat with or without monensin[J]. Meat Science，2014，96（1）：597-605.

[7]孫志偉，單安山，李文博. 日糧中添加棕櫚油、玉米油對奶牛瘤胃發(fā)酵的影響[J]. 中國奶牛，2010，192（12）：12-15.

[8]楊舒黎，王加啟，胡志勇，等. 日糧添加豆油和胡麻油對肉牛瘤胃發(fā)酵及主要微生物數(shù)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40（10）：2316-2322.

[9]Fiorentini G，Carvalho I P C，Messana J D，et al. Effect of lipid sources with different fatty acid profiles on intake，nutrient digestion and ruminal fermentation of feedlot nellore steers[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences，2015，28（11）：1583-1591.

[10]張春梅. 植物油及十八碳不飽和脂肪酸對瘤胃甲烷生成及微生態(tài)的影響[D]. 杭州：浙江大學(xué)，2008.

[11]馮仰廉. 肉牛營養(yǎng)需要和飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)[M]. 2版.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[12]N R C. Nutrient requirements of beef cattle[M]. 7th ed. Washington D C：National Academy Press，1996.

[13]Slyter L L. Buffers used in the artificial rumen[C]// Continuous Culture Fermenters：Frustration or Fermentation. Chazy NY：Northeast ADSA-ASAS Regional Meeting，1990：9.

[14]van Soest P J，Robertson J B，Lewis B A. Methods for dietary fiber，neutral detergent fiber，and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition[J]. Journal of Dairy Science，1991，74（10）：3583-3597.