黃花菜秸稈的營養(yǎng)價(jià)值及其對(duì)綿羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

田光元，郝小燕，焦 帥，武喜明，耿海霞，張洪亮，張建新*

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，山西晉中 030801；2.山西安弘檢測(cè)技術(shù)有限公司，山西太原 030000）

發(fā)展以草食牲畜為主的節(jié)糧型畜牧業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，但我國目前優(yōu)質(zhì)牧草資源匱乏，因此積極開發(fā)非常規(guī)飼料資源對(duì)畜牧業(yè)發(fā)展有重要意義。

黃花菜（）為萱草屬多年生草本植物，又名金針菜、忘憂草。黃花菜秸稈是收獲黃花后剩余的莖稈部分，具有纖維含量高、蛋白含量較低的特點(diǎn)。目前已經(jīng)從黃花菜秸稈中分離并鑒定出黃酮類、蒽醌類、生物堿、萜類、三萜及其苷類、咖啡?？鼘幩嵫苌锏榷喾N類型的化合物，具有抗氧化、抗抑郁、抗菌殺蟲等生物活性。但黃花菜中含有一種名為秋水仙堿的物質(zhì)，可能會(huì)對(duì)畜禽健康產(chǎn)生不良影響。近年來，僅見黃花菜中秋水仙堿存在新鮮黃花菜的花蕾中的報(bào)道，而秸稈中秋水仙堿的含量及其對(duì)動(dòng)物的影響尚且未知。趙正偉等用黃花菜秸稈與玉米秸稈和檸條粉按不同比例混貯后測(cè)定其揮發(fā)性脂肪酸含量，發(fā)現(xiàn)黃花菜秸稈與檸條粉按2:8 混貯后效果最好，但未報(bào)道其秋水仙堿含量。如果可以將黃花菜秸稈開發(fā)為飼料資源，不僅可以解決田間秸稈堆集造成資源利用率低和秸稈焚燒造成的環(huán)境污染等問題，也可以緩解反芻動(dòng)物粗飼料短缺。因此，本試驗(yàn)擬通過飼料常規(guī)營養(yǎng)成分、尼龍袋法和體外產(chǎn)氣法綜合評(píng)定黃花菜秸稈的營養(yǎng)價(jià)值，為黃花菜秸稈在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與試驗(yàn)材料 選取12 只1.5 歲左右健康、體況良好且體重（50.00±3.5 ）kg 的安裝永久性瘤胃瘺管的杜×寒雜交F代肉用羯羊?yàn)樵囼?yàn)動(dòng)物。黃花菜秸稈采自山西省大同市，大豆秸稈、小麥秸稈采自山西省沁水縣，玉米秸稈采自山西省太谷縣。采集后的樣品放于65℃烘箱中烘干48 h，回潮24 h，粉碎后過40 目篩制成風(fēng)干樣品，置于自封袋中保存。

1.2 基礎(chǔ)飼糧與飼養(yǎng)管理 試驗(yàn)羊單欄飼養(yǎng)，基礎(chǔ)飼糧參考美國NRC（2007）綿羊營養(yǎng)需要配制，精粗比為40:60，按維持需要的1.3 倍進(jìn)行飼喂，在每日08:00 和18:00 各飼喂1 次，自由飲水。試驗(yàn)基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)成分見表1。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)成分（風(fēng)干基礎(chǔ)）

1.3 營養(yǎng)成分分析及秋水仙堿測(cè)定 樣品干物質(zhì)（DM）和粗灰分（Ash）參考AOAC（2012）方法測(cè)定，粗蛋白質(zhì)（CP）含量采用凱氏定氮法測(cè)定，粗脂肪（EE）含量采用索氏提取法測(cè)定，中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量參照Van Soest 等的方法。采用高錳酸鉀法測(cè)定樣品中的鈣（Ca）含量，采用釩鉬黃比色法測(cè)定飼糧中的磷（P）含量。每個(gè)樣品每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)量3 次。秋水仙堿委托青島億信檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司檢測(cè)，采用液相色譜質(zhì)譜法檢測(cè)。

1.4 尼龍袋法測(cè)定瘤胃降解率 采用孔徑為50 μm、面積為10 cm ×8 cm 的尼龍袋，經(jīng)自來水洗干凈后編號(hào)，放于65℃ 烘箱中恒溫48 h，回潮24 h，記錄尼龍袋重量。準(zhǔn)確稱取5.00 g 待測(cè)樣品至尼龍袋中，然后將尼龍袋固定在橡膠軟管上，晨飼前將尼龍袋置于試驗(yàn)羊瘤胃中分別培養(yǎng)0、6、12、24、36、48、72 h，每個(gè)樣品的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)設(shè)置2 個(gè)平行。培養(yǎng)結(jié)束后立即將尼龍袋取出并用自來水沖洗至水澄清為止。將清洗后的尼龍袋在65℃烘箱中恒溫48 h，回潮24 h，稱重后將尼龍袋中殘?jiān)盅b，測(cè)定DM、CP、NDF 和ADF 含量。

不同時(shí)間點(diǎn)（t）瘤胃尼龍袋中營養(yǎng)物質(zhì)消失率（dP）的計(jì)算：

dP=（放入袋內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)量-袋中殘?jiān)鼱I養(yǎng)物質(zhì)量）/放入袋內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)量×100%

瘤胃降解參數(shù)參照?rskov 等提出的指數(shù)模型：

式中，P 為t 時(shí)間點(diǎn)飼料某一營養(yǎng)成分的瘤胃降解率（%）；a 為快速降解部分；b 為慢速降解部分；c 為b的降解速率。

式中，k 為待測(cè)飼料的瘤胃外流速率，本試驗(yàn)取值3.1%/h。

1.5 體外產(chǎn)氣法

1.5.1 試驗(yàn)設(shè)備與儀器 DHP-9162 型恒溫培養(yǎng)箱（上海華聯(lián)醫(yī)療器械有限公司）、玻璃注射器（德國 Harberle公司）、分液裝置（德國 Poulten and Graf GmbH）、瘤胃液分裝瓶和培養(yǎng)液分裝槽（北京正方興達(dá)科技發(fā)展公司）等。

1.5.2 發(fā)酵底物的準(zhǔn)備 黃花菜秸稈與玉米秸稈按0:100（對(duì)照組）、25:75、50:50、75:25 和100:0 的比例進(jìn)行組合，過40 目篩，作發(fā)酵底物。準(zhǔn)確稱量各組發(fā)酵底物200 mg，裝入已經(jīng)標(biāo)號(hào)的尼龍小袋中，用封口機(jī)封口，每組6 個(gè)重復(fù)，并做3 個(gè)空白。將各組尼龍小袋放入已經(jīng)烘干的玻璃注射器中，39℃預(yù)熱備用。

1.5.3 瘤胃液的采集 晨飼前采集3 只瘺管羊瘤胃液，用4 層紗布過濾后混合，置于39℃預(yù)熱且通入CO的保暖瓶中備用。

1.5.4 體外培養(yǎng) 將人工唾液與瘤胃液濾液以1:2 的體積比例混合在已經(jīng)預(yù)熱的培養(yǎng)液分裝罐中，持續(xù)通入CO并用磁力攪拌器攪拌混勻。將培養(yǎng)液分裝于已經(jīng)預(yù)熱的玻璃注射器中，并記錄注射器刻度線讀數(shù)。同一時(shí)間放入39℃恒溫振蕩水浴培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，并記錄時(shí)間。

1.6 樣品采集與指標(biāo)測(cè)定 分別在發(fā)酵0、3、6、9、12、18、24、36、48 h 時(shí)記錄刻度線讀數(shù)，用于計(jì)算產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣參數(shù)。

凈產(chǎn)氣量（mL）=某一時(shí)間段產(chǎn)氣量（mL）-對(duì)應(yīng)時(shí)間段3 支空白管產(chǎn)氣量（mL）

采用動(dòng)態(tài)發(fā)酵參數(shù)模型估算產(chǎn)氣參數(shù)：

式中，GP 為t 時(shí)間點(diǎn)累積產(chǎn)氣量（mL）；a+b 為潛在產(chǎn)氣量（mL）；c 為產(chǎn)氣速率（%）。

刻度線超過80 mL 時(shí)用收氣袋收氣用于測(cè)定甲烷（CH）濃度。48 h 后，立即將玻璃注射器置于冷水中終止發(fā)酵。將培養(yǎng)液分裝于50 mL 離心管中并立即測(cè)定其pH，pH 測(cè)定完后將培養(yǎng)液分裝到2 mL 離心管中用于測(cè)定其他指標(biāo)。

利用氣相色譜儀（Agilent 7890B，美國）測(cè)定CH濃度；參照Wang 等的方法，利用氣相色譜儀測(cè)定揮發(fā)性脂肪酸（VFA）含量；氨態(tài)氮（NH-N）濃度采用亞硝基鐵氰化鈉-次氯酸鈉法測(cè)定；微生物蛋白（MCP）濃度采用比色法測(cè)定。

1.7 統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007 進(jìn)行初步整理，并用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析（One-Way ANOVA)，＜0.05 為差異顯著。體外發(fā)酵指標(biāo)進(jìn)行線性和二次回歸分析。

2 結(jié)果

2.1 黃花菜秸稈與其他3 種常用秸稈的營養(yǎng)價(jià)值分析由表2 可知，黃花菜秸稈中含秋水仙堿5.6 μg/kg。黃花菜秸稈的DM 含量低于玉米秸桿（＜0.05），高于其他2 種秸稈（＜0.05）；黃花菜秸稈的CP 含量與小麥秸稈差異不顯著，低于大豆秸稈和玉米秸稈（＜0.05）；黃花菜秸稈的EE 含量高于其他3 種秸稈（＜0.05），NDF 含量低于小麥秸稈和玉米秸稈（＜0.05），ADF含量與大豆秸稈和玉米秸稈無顯著差異，但高于小麥秸稈（＜0.05）。

表2 黃花菜秸稈和其他3 種常用秸稈的營養(yǎng)價(jià)值分析（風(fēng)干基礎(chǔ)） %

2.2 黃花菜秸稈與其他3 種常用秸稈的瘤胃降解參數(shù)分析 由表3 可知，黃花菜秸稈DM 的a 和b 值均高于小麥秸稈（＜0.05），DM 的a 值低于大豆秸稈（＜0.05），b 值與大豆秸稈差異不顯著；DM 的ED 與小麥秸稈差異不顯著，高于玉米秸稈（＜0.05）。黃花菜秸稈NDF 的a 值高于小麥秸稈和玉米秸稈（＜0.05），低于大豆秸稈（＜0.05），b 值低于其他3 種秸稈（＜0.05）；NDF 的ED 低于大豆秸稈和玉米秸稈（＜0.05），與小麥秸稈差異不顯著。黃花菜秸稈ADF 的a 值高于玉米秸稈（＜0.05），低于大豆秸稈（＜0.05），與小麥秸稈差異不顯著，b 值和ED 均低于其他3 種秸稈（＜0.05）。黃花菜秸稈CP 的a 值低于其他3 種秸稈（＜0.05），b 值與大豆秸稈和玉米秸稈差異不顯著，但高于小麥秸稈（＜0.05）；ED 高于小麥秸稈（＜0.05），低于其他2 種秸稈（＜0.05）。

表3 黃花菜秸稈與其他三種常用秸稈的瘤胃降解參數(shù)分析

2.3 不同比例黃花菜秸稈對(duì)體外產(chǎn)氣量的影響 由表4可知，25:75 和50:50 組各個(gè)時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)氣量均高于對(duì)照組（＜0.05），50:50 組各個(gè)時(shí)間產(chǎn)氣量高于25:75 組（＜0.05）；75:25 組在4、8、12 h 產(chǎn)氣量高于對(duì)照組（＜0.05），其他時(shí)間差異不顯著。100:0 組各個(gè)時(shí)間點(diǎn)與對(duì)照組差異不顯著。各個(gè)時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)氣量和潛在產(chǎn)氣量隨著黃花菜秸稈比例的增加呈先升高后降低的二次方效應(yīng)（＜0.05）。各組間產(chǎn)氣速率無顯著差異。

表4 不同比例黃花菜秸稈對(duì)體外產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣參數(shù)的影響

2.4 不同比例黃花菜秸稈對(duì)體外發(fā)酵參數(shù)和VFA 的影響由表5 可知，發(fā)酵液pH 隨黃花菜秸稈比例的增加呈二次方變化，但各組間差異不顯著。發(fā)酵液NH-N 濃度隨黃花菜秸稈比例的增加呈線性降低（＜0.05）。各組間MCP 濃度和CH濃度均無顯著差異。

表5 不同比例黃花菜秸稈對(duì)體外瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

由表6 可知，各組之間VFA 相關(guān)指標(biāo)均無顯著差異。

表6 添加不同比例黃花菜秸稈對(duì)VFA 濃度的影響 mmol/L

3 討 論

3.1 黃花菜秸稈的營養(yǎng)成分及瘤胃降解特性 不同粗飼料的營養(yǎng)價(jià)值各有差異。本試驗(yàn)中，黃花菜秸稈DM含量（93.12%）較高，CP 含量（3.14%）較低，與小麥秸稈差異不顯著，NDF 和ADF 含量（62.3% 和41.73%）與玉米秸稈和小麥秸稈相差不大，EE 含量（2.58%）較高。較高的纖維可以促進(jìn)反芻動(dòng)物胃腸蠕動(dòng)，提高飼糧的飼用價(jià)值，但是由于其蛋白含量較低，在飼喂時(shí)應(yīng)該搭配蛋白含量較高的原料組合使用。

DM 降解率是衡量反芻動(dòng)物干物質(zhì)采食量和降解難易程度的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中黃花菜秸稈DM 降解率顯著高于小麥秸稈和玉米秸稈，說明黃花菜秸稈的飼用價(jià)值高于這兩種常用秸稈。NDF 和ADF 有效降解率是衡量反芻動(dòng)物粗飼料營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)。有研究表明，NDF 含量越高，其瘤胃降解率越低。本試驗(yàn)中，黃花菜秸稈的NDF 含量低于小麥秸稈和玉米秸稈，其有效降解率皆為最小，但與小麥秸稈和玉米秸稈相差不大。秸稈的自身結(jié)構(gòu)特性及其在瘤胃中的滯留時(shí)間決定了其CP 在反芻動(dòng)物瘤胃中的降解程度，如自身CP 的組成、真蛋白質(zhì)和非蛋白氮（NPN）的含量、蛋白質(zhì)的物理、化學(xué)等因素。張暄梓等研究表明，CP 的b 值和ED 更能反映飼料的營養(yǎng)價(jià)值。本試驗(yàn)中，黃花菜秸稈b 值與玉米秸稈差異不顯著，顯著高于小麥秸稈，ED 顯著高于小麥秸稈，說明黃花菜秸稈的CP易于被微生物利用。

黃花菜秸稈中的秋水仙堿是一種有機(jī)胺類生物堿，其在醫(yī)學(xué)上主要用于治療痛風(fēng)。秋水仙堿能夠與細(xì)胞微管蛋白亞單位結(jié)合，阻止微管蛋白的形成，抑制細(xì)胞分裂。秋水仙堿也可以抑制大腸桿菌以及金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)。但是過量的秋水仙堿具有一定毒性，在體內(nèi)易被代謝成二秋水仙堿，從而抑制造血細(xì)胞。有關(guān)秋水仙堿在動(dòng)物中的研究鮮有報(bào)道。但有研究表明，秋水仙堿在人體的最低致死量為7～26 mg。本試驗(yàn)測(cè)定黃花菜秸稈中秋水仙堿含量為5.6 μg/kg。即使飼料中粗飼料全部采用黃花菜秸稈，其秋水仙堿水平對(duì)動(dòng)物造成毒副作用的可能性極小，但還有待于在動(dòng)物試驗(yàn)中驗(yàn)證。

3.2 黃花菜秸稈的瘤胃發(fā)酵特性 體外產(chǎn)氣量可以反映飼糧在瘤胃中的發(fā)酵程度，產(chǎn)氣量越高說明飼糧在瘤胃液中越容易被微生物利用。體外發(fā)酵產(chǎn)生的氣體主要來源于發(fā)酵底物中的碳水化合物和CP。黃花菜秸稈與玉米秸稈組合后其結(jié)構(gòu)性碳水化合物、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物以及CP 的比例有所不同，導(dǎo)致產(chǎn)氣量各有差異。有研究表明，當(dāng)優(yōu)質(zhì)粗飼料和低質(zhì)粗飼料組合時(shí)，瘤胃液中的微生物會(huì)優(yōu)先降解易消化的纖維，從而提高低質(zhì)粗飼料的降解率，提高產(chǎn)氣量。本試驗(yàn)中，25:75和50:50 組各個(gè)時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)氣量均顯著高于對(duì)照組，且50:50 組高于25:75 組，根據(jù)二次線性分析，組合比例在50:50 時(shí)發(fā)酵效果最好。

瘤胃液pH 也是衡量瘤胃發(fā)酵的重要指標(biāo)，且pH在6.2～6.8 時(shí)，最適宜瘤胃微生物的生長(zhǎng)。本試驗(yàn)各組之間pH 都在適合的范圍內(nèi)，說明添加黃花菜秸稈不會(huì)影響瘤胃內(nèi)環(huán)境。NH-N 是飼糧中蛋白質(zhì)分解的產(chǎn)物，也是MCP 的合成前體，能夠反映微生物對(duì)氨氮的利用程度；且NH-N 在瘤胃液中的最適濃度在5.0～30 mg/dL。本試驗(yàn)各組NH-N 濃度都在合適的范圍內(nèi)，且隨著組合比例的增加，呈線性降低的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)殡S著組合比例的升高，黃花菜秸稈的CP 含量和CP 降解率低于玉米秸稈，瘤胃中微生物可利用的氮源及養(yǎng)分逐漸減少。瘤胃液中的甲烷是由甲烷菌利用氫氣合成，而氫氣是由碳水化合物在瘤胃中發(fā)酵產(chǎn)生。飼糧中NDF 的降低會(huì)使乙酸生成減少，使氫氣減少，從而降低甲烷的產(chǎn)量，且飼糧的慢速降解部分是衡量CH產(chǎn)量的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中，添加黃花菜秸稈對(duì)CH產(chǎn)量和乙酸含量均沒有顯著影響，可能是由于組合后可降解NDF 比例在各組間差異不大。

VFA 的產(chǎn)生與飼糧結(jié)構(gòu)組成有關(guān)，且主要與飼糧中可發(fā)酵碳水化合物有關(guān)。VFA 主要為乙酸、丙酸和丁酸，乙酸生成主要受飼糧纖維的影響，而丙酸生成則受淀粉的影響；并且乙丙比反映瘤胃的發(fā)酵模式，瘤胃中適宜的乙丙比在2.0～3.6。本試驗(yàn)中，乙丙比均在此范圍內(nèi)，說明添加黃花菜秸稈不會(huì)改變瘤胃的發(fā)酵模式。有研究表明，產(chǎn)氣量與TVFA 呈正相關(guān)。本試驗(yàn)中，隨著黃花菜秸稈比例的增加，產(chǎn)氣量呈二次先升高后降低，但是對(duì)TVFA 無顯著影響，與前人結(jié)果不一致?？赡苁怯捎邳S花菜秸稈中秋水仙堿含量影響VFA 的生成，本試驗(yàn)測(cè)定了秸稈中秋水仙堿含量為5.6 μg/kg，對(duì)動(dòng)物造成毒副作用可能極小，但秋水仙堿會(huì)抑制大腸桿菌及金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)，可能會(huì)通過影響瘤胃微生物區(qū)系來影響VFA 的生成，因此未對(duì)TVFA 產(chǎn)生影響，具體影響還待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，與常用秸稈類飼料相比，黃花菜秸稈CP 含量較低，DM 含量及EE 含量較高，纖維含量差異不大，但其ED 高于小麥秸稈，略低于玉米秸稈；不同比例黃花菜秸稈與玉米秸稈組合不改變瘤胃發(fā)酵模式，隨著組合比例升高其NH-N 濃度降低，對(duì)pH、MCP、CH以及VFA 各項(xiàng)指標(biāo)均無顯著影響，在組合比例為50:50 時(shí)可以促進(jìn)瘤胃發(fā)酵，提高產(chǎn)氣量。因此，黃花菜秸稈具有作為粗飼料在肉羊生產(chǎn)中應(yīng)用的潛力，但其安全性還需要開展體內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)一步論證。