百香果果皮和果藤在山羊瘤胃降解特性研究

張耀，趙菁菁，陳鑫珠，黃小云，黃秀聲*，黃勤樓，莊益芬

(1.福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院(蜂學(xué)學(xué)院)，福建 福州 350002；2.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，福建 福州 350013；3.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福建 福州 350013；4.福建省丘陵地區(qū)循環(huán)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350013)

百香果是西番蓮科(Passifloraceae)西番蓮屬(Passiflora)的一種多年生常綠藤本植物，又稱巴西果，西番蓮，原產(chǎn)于巴西、阿根廷等國家，主要生長在南美洲、澳洲以及南部非洲，現(xiàn)廣泛分布于熱帶、亞熱帶國家[1-2]。百香果果香濃郁，酸甜可口，具有多種水果的復(fù)合芳香口味，可作為水果直接食用，也可制成不同風(fēng)味的果汁，素有“果汁之王”的稱譽(yù)[3]。百香果不僅風(fēng)味獨(dú)特，而且含有豐富的營養(yǎng)成分。百香果果肉與果汁中含有多種維生素、氨基酸、酯類和酮類化合物以及其他生物活性成分[4-8]。目前，我國百香果種植主要集中在廣東、廣西、海南、福建等地。近年來，隨著喜食百香果的人越來越多，百香果產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，以福建為例，截至2019年福建百香果種植面積約5萬hm2，年產(chǎn)量約70萬t[9]。隨著百香果種植面積的不斷擴(kuò)大及加工業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的百香果副產(chǎn)物(果皮和果藤等)，國內(nèi)外許多研究報(bào)道均表明，百香果及其副產(chǎn)物果皮、藤葉以及果籽均具有較高的藥用價(jià)值，有抗衰老、抗氧化、抗疲勞、神經(jīng)保護(hù)等功效[3, 10-12]。為充分利用這一資源，減少環(huán)境污染，促進(jìn)百香果產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，拓展反芻動(dòng)物飼料原料來源，本文開展百香果皮和果藤在肉羊瘤胃中的降解特性研究。

測定瘤胃降解率的方法主要有體內(nèi)法、半體內(nèi)法和體外法。尼龍袋法，也就是半體內(nèi)法，相比其他兩種方法，尼龍袋法是通過直接從瘤胃造瘺，可以更直觀的提供飼料營養(yǎng)成分在瘤胃的動(dòng)態(tài)消化信息，且操作簡單，重復(fù)性高，適用于大批量樣品的測定[13-15]。目前，尼龍袋法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于測定飼料中某營養(yǎng)成分的瘤胃降解率，是一種優(yōu)質(zhì)高效的測定方法。成錦霞等[16]用尼龍袋法研究3種非常規(guī)飼料在瘤胃中的降解特性，發(fā)現(xiàn)高粱葉的有效降解率最高。 張穎等[17]采用尼龍袋法比較5種不同粗飼料的飼用價(jià)值，結(jié)果表明，苜蓿草的營養(yǎng)價(jià)值最高，稻草的營養(yǎng)價(jià)值最低。本試驗(yàn)采用尼龍袋法探究百香果果皮和果藤在山羊瘤胃內(nèi)降解率的動(dòng)態(tài)變化，以期為百香果秸稈作為山羊飼料資源開發(fā)提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物及原料

選取3只裝有永久性瘤胃瘺管的福清山羊，體重(25±2)kg、健康無病、驅(qū)蟲健胃。試驗(yàn)原料百香果皮和果藤由連城連通飼料有限公司提供。稱取百香果果皮和果藤風(fēng)干樣品各500 g，用植物樣品粉碎機(jī)粉碎，一部分過8目孔篩，裝入樣品瓶中，用作瘤胃降解；一部分過40目孔篩，用作檢測常規(guī)營養(yǎng)成分。試驗(yàn)在福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所泉頭試驗(yàn)基地進(jìn)行。

1.2 日糧組成與飼養(yǎng)管理

日糧由粗料與混合精料組成。粗料為雜交狼尾草，混合精料由44%玉米、14%麥麩、14%豆粕、5%棉籽粕、18%玉米麩、5%預(yù)混料構(gòu)成。每天9:00和16:00喂料2次，自由飲水。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)，用3只福清山羊進(jìn)行試驗(yàn)。準(zhǔn)確稱取4 g (精確到0.000 1 g)樣品放入孔徑300目，8 cm×13 cm的尼龍袋中(購自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)肉牛中心)，封口機(jī)封口，編號，一次只進(jìn)行一種樣品的降解。尼龍袋用尼龍繩固定，于晨飼前2 h將裝有樣品的尼龍袋送入瘤胃中，每只羊放入1根繩子，繩子上系12個(gè)袋，采用“同時(shí)放入，分別取出”的方法，于放袋后4、8、16、24、36、48及72 h分別取出2個(gè)尼龍袋，3只羊同一時(shí)間點(diǎn)共取出6個(gè)袋(n=6)。取出后立即放入冷水中，用自來水沖洗至水澄清。將洗凈后的尼龍袋放入65 ℃烘箱中烘干至恒重保存?zhèn)錅y。

1.4 樣品測定

采用常規(guī)法[18]測定干物質(zhì)(DM)含量，用凱氏定氮法測定粗蛋白(CP)含量，采用Soest等[19]的方法測定中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)。

1.5 指標(biāo)計(jì)算

相關(guān)計(jì)算公式如下：

樣品逃逸率(%)=[空白試驗(yàn)裝袋樣品干物質(zhì)重(g)-空白試驗(yàn)袋中殘留物重(g)/空白試驗(yàn)袋樣品干物質(zhì)重(g)×100%。

校正裝袋樣品量(g)= 實(shí)際裝袋樣品量(g)×(100%-樣品逃逸率)。

某目標(biāo)成分某培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)的降解量/g=[校正裝袋樣品量(g)×空白試驗(yàn)殘余物中某目標(biāo)成分的含量(%)]-[某培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)殘余物的重量(g)×某培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)殘余物中某目標(biāo)成分的含量(%)]。

某目標(biāo)成分時(shí)間點(diǎn)的實(shí)時(shí)降解率(%)=某目標(biāo)成分某時(shí)間點(diǎn)的降解量(g)/[校正裝袋樣品量(g)×空白試驗(yàn)殘余物中某目標(biāo)成分的含量(%)]×100%。

用數(shù)學(xué)指數(shù)模型來確定降解參數(shù)a、b、c。

模型如下：y=a+b(1-e-ct),式中：y為t時(shí)刻被測樣品的實(shí)時(shí)降解率；a：被測樣品的快速降解部分(%)；b：慢速降解部分(%)；c：慢速降解部分“b”的降解速率(%/h)。

有效降解率ED=a+[bc/(c+k)],式中：a、b、c同上，k為待測飼料瘤胃外流速度，為0.023 5 h-1[20]。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

先用Excel 2007統(tǒng)計(jì)軟件初步處理原始數(shù)據(jù)后，再采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因子方差分析，用Duncan氏比較法進(jìn)行多重比較。再利用SAS軟件建立非線性動(dòng)態(tài)模型來確定數(shù)學(xué)指數(shù)模型中的降解常數(shù)a、b和c的值。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料營養(yǎng)成分

試驗(yàn)原料營養(yǎng)成分見表1。百香果藤半纖維素和粗灰分含量較果皮高39.53%和9.64%。果皮的粗蛋白、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量分別比果藤高6.86%、16.2%和35.78%。

表1 試驗(yàn)原料的營養(yǎng)成分 %

2.2 干物質(zhì)瘤胃降解率及降解參數(shù)

百香果果皮和果藤DM不同時(shí)間點(diǎn)瘤胃降解率見表2。隨著被測樣品在瘤胃內(nèi)滯留時(shí)間的延長，降解率逐漸升高。果皮4～8 h的降解率增幅較慢，顯著(P<0.05)低于同時(shí)間點(diǎn)的果藤，8～36 h消化降解速率增長較快，36 h后降解率穩(wěn)定在65%左右。果藤4～16 h瘤胃降解率快速升高，16和24 h差異不顯著，24 h后持續(xù)上升，72 h瘤胃降解率達(dá)到最大值72.99%。2種樣本36 、48和72 h的降解率均顯著(P<0.05)高于前4個(gè)時(shí)間點(diǎn)，果皮24 h降解率顯著(P<0.05)高于前3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，16 h降解率顯著(P<0.05)高于4和8 h，果藤16和24 h的降解率顯著(P<0.05)高于4和8 h。

表2 不同時(shí)間點(diǎn) DM瘤胃降解率 %

百香果皮和果藤DM瘤胃降解參數(shù)見表3。果藤的快速降解部分(a)較果皮顯著提高了85.43%(P<0.05)。果皮慢速降解部分的降解速率(c)比果藤提高了50%(P<0.05)。果藤的慢速降解部分(b)大于果皮，但差異不顯著。果皮和果藤的干物質(zhì)有效降解率(ED)分別為51.61%和56%，無顯著差異。

表3 DM瘤胃降解參數(shù)

2.3 中性洗滌纖維瘤胃降解率及降解參數(shù)

由表4可知，果皮和果藤NDF的實(shí)時(shí)降解率隨著滯留時(shí)間的延長逐漸升高。從時(shí)間點(diǎn)來看，果皮24 h實(shí)時(shí)降解率顯著高于果藤(P<0.05)，其他時(shí)間點(diǎn)無顯著差異。果皮和果藤4～36 h降解率增長較快，36 h后降解率增長緩慢，72 h時(shí)果皮DM降解率大于果藤，差異不顯著。果皮4～36 h各時(shí)間點(diǎn)降解率差異顯著(P<0.05)，果藤36～72 h降解率無顯著差異，但顯著高于前4個(gè)時(shí)間點(diǎn)(P<0.05)。說明果皮NDF在瘤胃中的降解能力高于果藤。

表4 不同時(shí)間點(diǎn) NDF瘤胃降解率 %

由表5可以看出，果皮和果藤NDF快速降解部分(a)分別為11.09%和15.25%，兩者差異不顯著，果藤慢速降解部分(b)顯著高于果皮(P<0.05)，慢速降解部分的降解速率(c)較果皮顯著降低(P<0.05)。果皮和果藤的中性洗滌纖維有效降解率(ED)分別為46.19%和44.78%，無顯著差異。

表5 NDF瘤胃降解參數(shù)

2.4 酸性洗滌纖維瘤胃降解率及降解參數(shù)

由表6所示，果皮和果藤的ADF實(shí)時(shí)降解率隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長均逐漸增加。各時(shí)間點(diǎn)兩種樣本ADF的降解速率在4～36 h時(shí)增長較快，36 h時(shí)果皮和果藤的降解率分別為60.59%和43.95%，兩者差異顯著(P<0.05)。果皮48和72 h降解率均顯著(P<0.05)高于相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的果藤，72 h瘤胃降解率達(dá)到最高63.12%，顯著(P<0.05)高于前4個(gè)時(shí)間點(diǎn)；24～48 h的降解率無顯著差異，但顯著(P<0.05)高于前3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，16 h的降解率與8 h的無顯著差異，但顯著(P<0.05)高于4 h。果藤36、48和72 h的降解率顯著(P<0.05)高于前4個(gè)時(shí)間點(diǎn)，24 h的降解率與16 h無顯著差異，但顯著(P<0.05)高于4和8 h。

表6 不同時(shí)間點(diǎn) ADF瘤胃降解率 %

從表7中可以看出，果皮的快速降解部分(a)大于果藤，差異不顯著。果藤慢速降解部分(b)較果皮顯著提高了19.90%(P<0.05)，果皮慢速降解部分的降解速率(c)較果藤顯著提高(P<0.05)。百香果果皮和果藤的酸性洗滌纖維有效降解率(ED)分別為50.22%和37.79%，無顯著差異。

表7 ADF瘤胃降解參數(shù)

3 討論

百香果果皮和果藤的粗蛋白含量均在8%以上，NDF含量分別為59.10%和50.86%，ADF含量分別為47.97%和35.33%，與一般的粗飼料數(shù)值相近。袁翠林等[21]報(bào)道中的花生秧、地瓜秧的營養(yǎng)成分與百香果果皮和百香果藤相似，但百香果果皮和果藤的干物質(zhì)、NDF和ADF的有效降解率均高于花生秧和地瓜秧，說明百香果果皮和百香果藤較花生秧和地瓜秧更容易被消化利用，飼用價(jià)值更高。陳鑫珠等[22]研究了不同地區(qū)不同時(shí)間的花生秧在福清山羊瘤胃內(nèi)的降解特性，發(fā)現(xiàn)其干物質(zhì)、NDF和ADF瘤胃降解率分別為51.7%～54.79%、41.43%～51.94%和37.02%～39.70%，與百香果果皮和果藤的營養(yǎng)成分瘤胃降解率相似。宋鈺等[23]報(bào)道玉米青貯的干物質(zhì)降解率為47.67%低于百香果皮和百香果藤，么恩悅等[24]研究測得青貯玉米的干物質(zhì)降解率為48.73%～53.36%與本試驗(yàn)相似，這可能是由于2種玉米樣品品種，收獲期不同導(dǎo)致降解率差異較大。對比說明百香果皮和藤在動(dòng)物體內(nèi)的消化能力優(yōu)于青貯玉米。百香果皮和藤作為非常規(guī)飼料在瘤胃中的降解特性強(qiáng)于一般的非常規(guī)飼料，李紅光等[25]測定了高粱葉、桃樹葉、葵花盤和大蒜秸稈的干物質(zhì)、NDF和ADF降解率均低于百香果皮和藤。而成錦霞等[16]測得醋糟、高粱葉和秕谷的降解率也低于百香果皮和藤，說明開發(fā)百香果皮和藤作為非常規(guī)飼料是可行的。干物質(zhì)降解率是影響動(dòng)物干物質(zhì)采食量的一個(gè)重要因素，干物質(zhì)瘤胃降解率越高，其消化能力越強(qiáng)，相應(yīng)的干物質(zhì)采食量就越大；NDF和ADF瘤胃降解率是反映飼料品質(zhì)的重要指標(biāo)，其值的高低是衡量該飼料纖維物質(zhì)被消化的難易程度[26]。Oladiran等[27]研究了不同播期燕麥的營養(yǎng)成分和瘤胃降解特性，與百香果果皮和果藤相比，燕麥的粗蛋白和NDF含量都較高，但燕麥的NDF和ADF有效降解率26.97%～29.53%和28%～29.47%均低于百香果果皮和果藤。與劉祥圣等[28]報(bào)道的燕麥瘤胃有效降解率相比，百香果果皮和果藤的NDF和ADF的有效降解率也較高，但低于孫建平等[29]報(bào)道的不同紫花苜蓿品種瘤胃有效降解率。本試驗(yàn)百香果果皮和果藤NDF和ADF在瘤胃內(nèi)有效降解率分別為46.19%、44.78%、50.22%和37.79%，高于一般的粗飼料，說明百香果果皮和果藤NDF和ADF在瘤胃內(nèi)相較于一般的粗飼料更容易被降解消化利用，可能與瘤胃內(nèi)微生物或自身的纖維物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成有關(guān)。

百香果果皮和果藤瘤胃降解率在4～8 h這一時(shí)間段都出現(xiàn)降解緩慢，延滯的情況，可能是由于降解該成分的瘤胃微生物系統(tǒng)還未建立，或微生物還未未完全附著在消化底物上，因而降解緩慢。隨著瘤胃滯留時(shí)間的延長，瘤胃降解率逐漸升高，最終在72 h處降解率達(dá)到最大值，這與袁翠林等[21]、劉祥圣等[28]研究的瘤胃降解規(guī)律一致。百香果果皮和果藤的干物質(zhì)、NDF和ADF有效降解率均無顯著差異，并且高于一般的粗飼料，可開發(fā)為一種新型的非常規(guī)飼料原料。

4 結(jié)論

百香果果皮和果藤的粗蛋白和纖維組成與禾本科飼草相似，可作為反芻動(dòng)物粗飼料利用。在肉羊瘤胃內(nèi)的降解趨勢相似，隨著時(shí)間的延長，降解率逐漸升高，72 h瘤胃降解率達(dá)到最大值；DM有效降解率分別為51.61%和56%，NDF有效降解率分別為46.19%和44.78%，ADF有效降解率分別為50.22%和37.79%。百香果果皮和果藤具有較高的瘤胃降解率，是一類優(yōu)質(zhì)的非常規(guī)粗飼料原料。