不同類型精飼料的瘤胃降解與小腸消化特征

■李 琴 張建新* 馬 濤 屠 焰 刁其玉 都新民

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，山西太谷 030801；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料生物技術(shù)重點實驗室，牛營養(yǎng)學(xué)北京重點實驗室，北京 100081；3.新疆金蘭植物蛋白有限公司，新疆石河子 832000）

蛋白質(zhì)飼料與脂肪飼料是動物日糧中的兩大重要組成成分，是促進動物生長發(fā)育、生產(chǎn)性能不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)物質(zhì)，構(gòu)成一個生命的基本框架；脂肪是能量類物質(zhì)，是動物生命活動、生產(chǎn)必需的能量來源。

對于動物的飼料配制除了原料來源的問題，飼料中的蛋白質(zhì)能量比也是提高飼料利用率、改善飼料效率的關(guān)鍵。國內(nèi)關(guān)于飼料蛋白脂肪配比在反芻動物飼料方面的報道較為鮮見，甘佳等[1]建議在泌乳前期奶?；A(chǔ)飼料中添加過瘤胃脂肪粉和過瘤胃蛋氨酸，以提高奶牛的產(chǎn)奶性能；楊致玲等[2]發(fā)現(xiàn)，中等蛋白質(zhì)水平（9.5%）和添加6%過瘤胃脂肪水平的營養(yǎng)物質(zhì)降解率最高。馬吉鋒等[3]發(fā)現(xiàn)隨著飼料谷物類的增加，產(chǎn)奶量提高、乳品質(zhì)得到改善，繁殖性能提高。蛋白與脂肪來源不同，對動物的生長發(fā)育具有不同效果。許鵬等[4]發(fā)現(xiàn)添加5%過瘤胃不飽和脂肪酸對泌乳盛期奶牛乳品質(zhì)的改善效果最佳，譚亞楠[5]研究發(fā)現(xiàn)，脂肪添加量為5%、過瘤胃脂肪與胡麻油（以胡麻籽方式添加）比例為70∶30為最適添加量。

生產(chǎn)中，為了提高養(yǎng)殖場的經(jīng)濟效益，往往不注意飼料營養(yǎng)的搭配，導(dǎo)致奶牛酮病、瘤胃酸中毒等營養(yǎng)代謝病。目前，市場上常見的玉米蛋白粉[6]、豌豆蛋白粉[7]、棕櫚油脂肪粉[8]、椰子油脂肪粉[9]等只滿足了動物對蛋白質(zhì)或脂肪某一方面的營養(yǎng)需要。市場上還沒有一種飼料原料可以同時達到高蛋白質(zhì)、高脂肪的水平，因此亟待開發(fā)蛋白質(zhì)與脂肪為一體的植物蛋脂粉。合適的蛋白脂肪配比、優(yōu)質(zhì)的脂肪蛋白源及豆粕油脂進口價格上漲都是現(xiàn)階段的關(guān)鍵難題。植物蛋脂粉通過低溫脫酚棉籽蛋白，結(jié)合大豆蛋白、植物油，作為一種集合了優(yōu)質(zhì)蛋白、油脂的混合飼料原料，有效解決了蛋白脂肪配比與來源問題，可供養(yǎng)殖戶直接應(yīng)用。

蛋脂粉的蛋白、能量含量都高于常規(guī)精飼料原料。沒有一種常見飼料原料與蛋脂粉類似，為了更好地研究蛋脂粉的營養(yǎng)價值，并在肉羊中充分、科學(xué)地利用，試驗采用常見的精飼料原料（蛋白類、能量類）進行對比。本研究基于這些因素對比蛋脂粉、蛋白類飼料及能量類三種飼料的瘤胃降解、小腸消化情況，利用半體內(nèi)尼龍袋法評定其在瘤胃內(nèi)的動態(tài)降解效果，用體外三步法評定小腸消化率，旨在客觀評價三種類型飼料的瘤胃與小腸降解特點，獲得一種較好被機體利用的植物蛋脂粉混合飼料原料，建立瘤胃非降解蛋白質(zhì)含量與飼料中干物質(zhì)、有機物、粗蛋白及脂肪的相關(guān)關(guān)系，為反芻動物飼料消化參數(shù)提供估算模式。

1 材料與方法

1.1 樣品采集和處理

蛋白質(zhì)類飼料：市售普通型豆粕、胡麻粕、棉籽粕；

植物蛋脂粉：由新疆金蘭植物蛋白有限公司提供，包括PF5（粗蛋白50%+粗脂肪5%）、PF10（粗蛋白50%+粗脂肪10%）、PF20（粗蛋白50%+粗脂肪20%）；

谷物類飼料：市售普通型玉米、大麥、小麥。

經(jīng)2.5 mm篩孔的粉碎機粉碎，制成樣品，置于自封袋中，干燥陰涼處保存。

1.2 試驗動物及飼養(yǎng)管理

選用3只體重（45.0±3.5）kg的安裝永久瘺管、體況良好的18 月齡湖羊（♂）。經(jīng)檢疫合格單欄飼養(yǎng)。日糧主要以羊草和玉米均勻混合飼喂為主。每天分別于06：30、18：30 飼喂，試驗羊自由飲水，預(yù)飼15 d。試驗于2021 年7 月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院南口試驗基地進行。試驗基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)成分見表1。

表1 基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎(chǔ)，%）

1.3 尼龍袋的制備

選用孔徑大小為50 μm 的尼龍布，制成10 cm×6 cm 尼龍小袋。袋底兩角呈鈍圓形，散邊朝外，并用酒精燈烤焦，防止尼龍布脫絲。準備25 cm左右的半軟塑料管，一端在1～1.5 cm處劃出2.5 cm的夾縫來固定尼龍袋，另一端2 cm處打一個直徑0.3 cm的孔，系尼龍線。用油性筆標記尼龍袋后放入瘤胃內(nèi)48 h，取出，洗凈，烘箱中恒溫65 ℃烘干48 h 后稱重，記錄尼龍袋重量。

1.4 試驗設(shè)計

1.4.1 試驗方法

尼龍袋法參照Mehrez等[10]研究的方法進行；

體外小腸三步法參照Gargallo等[11]改進體外三步法的試驗原理與方法。

1.4.2 尼龍袋法（in situ）

準確稱取5 g樣品于恒重的尼龍袋中，袋口固定于半軟塑料管夾縫中。每個樣品做3個重復(fù)、2個平行，采用不同時放入、同時取出的方法。共設(shè)置0、6、12、24、36、48 h六個時間點（0 h用來測定逃逸率），尼龍袋浸入瘤胃食糜中。48 h后從瘤胃瘺管中一并取出泡在冷水中，停止微生物發(fā)酵。用水輕輕漂洗，換水至水澄清為止（0 h的尼龍袋也要一并清洗）。洗凈后平放在托盤上于65 ℃烘48 h，室內(nèi)回潮24 h后稱重。同一根半軟塑料管上尼龍袋內(nèi)的殘渣倒入同一個自封袋中。

干物質(zhì)（DM）和有機物（OM）的測定參考GB/T 40835—202112]的測定辦法，粗蛋白（CP）采用全自動凱氏定氮儀測定，粗脂肪（EE）采用全自動脂肪儀測定，中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）根據(jù)范氏（Van Soest）洗滌纖維分析法測定，鈣（Ca）根據(jù)GB/T 6436—2002[13]乙二胺四乙酸二鈉絡(luò)合滴定法測定，磷（P）根據(jù)GB/T 6437—2018[14]分光光度法測定。

1.4.3 小腸改進三步法（in vitro）

將飼料原樣放在尼龍袋中，參照半體內(nèi)尼龍袋法在瘤胃中發(fā)酵16 h，取出后洗至清澈，烘箱中65 ℃烘48 h 后干燥處保存。測定瘤胃降解16 h 飼料樣品中蛋白含量，準確稱取含有0.500 0 g 的飼料于ankon N57 袋中。將7 個袋子放入500 mL 玻璃瓶內(nèi)，加入500 mL預(yù)熱好的1 g/L胃蛋白酶溶液。胃蛋白酶溶液用0.1 mol/L HCl 調(diào)節(jié)pH 至1.9。在38 ℃恒溫搖床中酶解1 h。取出瓶子，倒掉胃蛋白酶溶液，用自來水清洗袋子，加入500 mL胰酶溶液（3 g/L，50 mg/L百里香酚），胰酶溶液用0.5 mol/L K2HPO4溶液調(diào)節(jié)pH 至7.8。在39 ℃恒溫搖床中酶解24 h。酶解結(jié)束后用倒掉溶液，清洗袋子，烘箱105 ℃烘3 h，放入干燥器內(nèi)冷卻稱（Gargallo等[11]）。

粗蛋白（CP）采用全自動凱氏定氮儀測定。

1.5 計算方法

1.5.1 瘤胃降解率計算公式

式中：A——某時間點的飼料某種營養(yǎng)物質(zhì)的瘤胃降解率（%）；

B——降解前袋中某種營養(yǎng)物質(zhì)的含量（g）;

C——某時間點殘渣中某營養(yǎng)物質(zhì)的含量（g）。

1.5.2 瘤胃降解參數(shù)和有效降解率（ED）計算公式

式中：P——某營養(yǎng)物質(zhì)在t時間點的降解率（%）；

a——快速降解率（%）；

b——慢速降解率（%）；

a+b——潛在可能降解部分（%）；

c——慢速降解部分的降解速度（%/h）；

t——某種營養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃中的停留時間（h）；

k——飼料在瘤胃中的外流速率（k=0.059/h）。

1.5.3 RUDP體外小腸消化率

式中：RUDP——瘤胃非降解蛋白。

1.6 統(tǒng)計分析方法

飼料原料營養(yǎng)物質(zhì)用Excel 2012計算匯總，降解參數(shù)用SAS 9.4 分析，所用數(shù)據(jù)用SPSS 26 的ANOVA進行單因素方差分析，采用Duncan’s 法進行差異顯著性分析。結(jié)果用標準誤（SEM）與P值表示（P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著）。

2 結(jié)果與分析

2.1 9種飼料原料的營養(yǎng)成分含量

如表2所示，三種類型飼料原料營養(yǎng)成分含量在正常范圍，各具特點，植物蛋脂粉的粗蛋白含量最高，粕類的粗蛋白含量居中，谷物的粗蛋白含量較低。三種植物蛋脂粉的粗蛋白、粗脂肪含量與預(yù)計值略有出入，可能由于樣品批次、采樣部位造成了誤差。

表2 9種飼料原料的主要營養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)，%）

2.2 精飼料營養(yǎng)成分瘤胃降解特性分析

2.2.1 精飼料DM瘤胃實時降解率和降解參數(shù)

表3為三個類型9種飼料的DM降解率。48 h，谷物飼料的DM降解率數(shù)值最高，粕類蛋白質(zhì)飼料次之，植物蛋脂粉最低；在8種飼料中（胡麻粕除外）PF10的48 h降解率最低。6 h，植物蛋脂粉的降解率顯著高于其他兩個類型（P＜0.05）。24～48 h，小麥的DM降解率顯著高于其他8種原料（P＜0.05）。本試驗中胡麻粕在加工壓榨過程中發(fā)生了美拉德反應(yīng)[15]，在瘤胃中不易被微生物降解，故在分析中不加以比較（下同）。豆粕、棉籽粕的快速降解率a最高，均為27.18%。小麥的慢速降解率b最高，為60.31%。小麥、大麥的ED 值為50.11%、48.33%，顯著高于其他7 種原料（P＜0.05），PF10的ED值最低，為38.26%。

表3 9種飼料原料的DM瘤胃降解率和降解參數(shù)

2.2.2 精飼料OM瘤胃實時降解率和降解參數(shù)

9 種原料OM 不同時間點的降解率變化較大（見表4）。OM在瘤胃中的降解率、降解參數(shù)的總體趨勢與DM類似。12 h之后小麥的降解率高于其他8種原料。在8 種飼料中胡麻粕和PF10 的48 h 降解率較低。小麥、豆粕的快速降解率a顯著高于其他原料，分別為29.20%、27.88%（P＜0.05），大麥的慢速降解率b最高，為56.45%。小麥的ED 值（53.72%）顯著高于其他7 種原料（P＜0.05），PF10、胡麻粕的ED 值較低，為35.97%、20.72%。

表4 9種飼料原料的OM瘤胃降解率和降解參數(shù)（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

2.2.3 精飼料CP瘤胃實時降解率和降解參數(shù)

三類飼料9種原料的CP降解率見表5。與DM、OM降解趨勢相似，不同的是小麥的CP降解率在各個時間點都高于其他8種飼料。小麥48 h降解率為78.77%，顯著高于其他7種飼料（P＜0.05）；PF10的48 h降解率依舊較低，為45.52%。豆粕的快速降解率a最高，為33.31%，顯著高于其他各組（P＜0.05）。棉籽粕的慢速降解率b最高，為63.10%。與DM、OM的分析結(jié)果不同，CP有效降解率ED值豆粕最高，PF10最低，二者數(shù)值分別為56.43%、31.74%（P＜0.05）。

表5 9種飼料原料的CP瘤胃降解率和降解參數(shù)（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

2.2.4 精飼料EE瘤胃實時降解率和降解參數(shù)

表6說明了三類飼料9種原料EE降解率的區(qū)別，植物蛋脂粉原料的6 h EE 降解率更快。24 h 后除豆粕、棉籽粕以外，其他6 種原料的降解率變化較小。8種原料的48 h EE降解率中，棉籽粕、豆粕的降解率分別為69.18%、65.71%，顯著高于其他6 種原料（P＜0.05），PF10 的降解率最低，為44.46%。小麥、PF20的快速降解率a為27.92%、26.16%，顯著高于其他原料（P＜0.05）。棉籽粕、小麥、豆粕的慢速降解率b為63.89%、60.57%、59.20%，顯著高于其他原料（P＜0.05）。PF10 的ED 值為34.80%，顯著低于其他原料（P＜0.05）。

表6 9種飼料原料的EE瘤胃降解率和降解參數(shù)

2.3 9 種飼料原料營養(yǎng)物質(zhì)瘤胃有效降解率、RUDP體外小腸降解率與營養(yǎng)物質(zhì)含量的相關(guān)性分析

三類原料16 h瘤胃非降解蛋白含量如表7所示，谷物類RUDP 整體較低，顯著低于蛋白質(zhì)、植物蛋脂 粉（P＜0.05），9 種原料中豆粕的RUDP 最高，為27.05 g/kg，但與植物蛋脂粉差異不顯著（P＞0.05）。植物 蛋 脂 粉 中PF10 的RUDP 較 高，為26.42 g/kg，與PF5、PF20差異不顯著（P＜0.05）。但是，PF10的RUDP在小腸中的消化率為94.76%（P＜0.05），顯著高于其他8種原料。

表7 9種飼料原料的RUDP 含量和RUDP 體外小腸消化率

從表8 可以看到9 種飼料原料瘤胃有效降解率、RUDP 體外小腸消化率及營養(yǎng)物質(zhì)含量相關(guān)關(guān)系。R2越接近±1相關(guān)性越強，正值表示正相關(guān)，負值為負相關(guān)。營養(yǎng)成分降解率之間有顯著關(guān)系（P＜0.05），回歸系數(shù)R2為0.635～0.950。

表8 9種飼料原料瘤胃有效降解率、RUDP體外小腸消化率及營養(yǎng)物質(zhì)含量相關(guān)關(guān)系

飼料原料的營養(yǎng)成分含量、瘤胃降解率、RUDP及RUDP小腸消化率之間的相關(guān)方程由表9所示，RUDP與營養(yǎng)成分含量有極顯著的相關(guān)關(guān)系，回歸系數(shù)R2為0.496～0.928。RUDP 小腸消化率與DM 有效降解率、OM有效降解率有關(guān)，回歸系數(shù)R2為0.370～0.576。

表8（續(xù)） 9種飼料原料瘤胃有效降解率、RUDP體外小腸消化率及營養(yǎng)物質(zhì)含量相關(guān)關(guān)系

表9 9種飼料原料瘤胃降解率與RUDP小腸消化率相關(guān)方程

3 討論

3.1 飼料原料的瘤胃降解特性

本試驗中對比了5 個時間點的降解率與降解參數(shù)，馮仰廉等[16]發(fā)現(xiàn)尼龍袋法在測定精飼料的瘤胃降解率時，飼料在瘤胃中0～24 h 快速降解，24 h 后逐漸減緩，在36～48 h 降解速率基本接近0。尼龍袋的時間設(shè)置可根據(jù)具體試驗原料進行局部調(diào)整，富麗霞等[17]在對比10種精飼料的瘤胃降解率采用了0、6、12、24、36、48 h這樣的時間分配，對比了各時間點的瘤胃降解率與降解參數(shù)。劉笑梅等[18]在對比4種粗飼料的降解規(guī)律時，采用0、6、12、24、48、72 h 的時間分配。故本試驗中的時間分配在合理范圍內(nèi)。

瘤胃是反芻動物特有的消化器官之一，是天然的厭氧發(fā)酵罐，里面布滿了微生物[19]。飼料降解率的快慢與以下三點有直接關(guān)系[20]：①飼料顆粒大小與結(jié)構(gòu)；②瘤胃內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定；③微生物的發(fā)酵特性及共生群落產(chǎn)生的酶復(fù)合物的催化能力[21]。本研究中主要討論飼料的結(jié)構(gòu)與瘤胃內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定對飼料降解的影響。

飼料中DM、OM 的瘤胃降解率直接影響動物干物質(zhì)的采食量。試驗中原料DM、OM的瘤胃降解率與陳慧等[22]研究結(jié)果一致。谷物類、蛋白質(zhì)類飼料的DM、OM降解率數(shù)值較高。這可能由于飼料中含有大量的淀粉、蛋白質(zhì)等易降解成分。而谷物中的快速降解碳水化合物的比例遠高于蛋白質(zhì)飼料[23]。谷物飼料外層有一層蛋白質(zhì)基質(zhì)，用于儲存淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)。小麥表皮的基質(zhì)易被微生物穿透而加速分解，玉米表皮有一層蠟質(zhì)角質(zhì)阻止了微生物的穿透能力，影響了降解率，本試驗結(jié)果與李瑞麗等[24]、汪水平等[25]的研究結(jié)果相似。蛋白質(zhì)飼料中豆粕中NDF含量最低，棉籽中有游離棉酚，使得豆粕降解快于棉粕。植物蛋脂粉由于制作工藝的原因，使其具有過瘤胃的特性。PF5、PF10、PF20的主要區(qū)別在于脂肪含量，高的脂肪含量形成了一層脂質(zhì)保護層，阻止了瘤胃微生物的降解。

原料中CP的化學(xué)特性是影響其在瘤胃中降解率的重要因素。蛋白類飼料中豆粕有更多的NPN（非蛋白氮），更利于微生物的吸收[26]。谷物飼料中小麥的CP、NPN含量都較高[22]，玉米富含蛋氨酸，有更多的二硫鍵，不利于CP降解[27]。在EE降解率的比較中，植物蛋脂粉中EE 豐富，微生物降解率更高。孫國君等[28]認為EE較DM相比更容易被瘤胃微生物降解，植物蛋脂粉EE 的有效降解率高于DM。韓正康[29]認為，脂肪與瘤胃微生物數(shù)量呈負相關(guān)，主要影響纖毛蟲的活動[30-31]。這可能也是PF20雖然EE含量高，但EE的有效降解率比PF5低的原因。

飼料精粗比常常會影響瘤胃內(nèi)pH 的穩(wěn)定，精料過高會引起瘤胃酸中毒，粗料過高又不利于微生物的發(fā)酵[32-34]。動物采食量也會影響瘤胃微生物區(qū)系的穩(wěn)態(tài)與代謝，李燁青[35]的研究表明低采食量會降低營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率。本試驗期間北京正逢連續(xù)大雨，試驗動物采食量下降，使得9種原料的瘤胃降解率均有所下降，但原料間的降解趨勢不變。同時原料產(chǎn)地、原料加工、保存方式及試驗動物的品種對試驗結(jié)果均有影響。

3.2 飼料原料的RUDP小腸消化率

刁其玉[21]指出，經(jīng)過瘤胃保護后，瘤胃未降解蛋白質(zhì)在小腸中發(fā)生明顯變化，小腸比瘤胃的消化吸收能力更強。三類原料的RUDP小腸消化率在Jarrige[36]研究發(fā)現(xiàn)的65%～95%范圍內(nèi)。蛋白質(zhì)類飼料中，棉籽中的棉酚在瘤胃中基本被微生物蛋白結(jié)合[37]，故棉酚不影響小腸酶解。王燕等[38]測定的豆粕、棉籽粕、玉米、大麥的RUDP 小腸消化率分別為98.13%、87.37%、93.23%、91.27%；富麗霞等[17]測定的豆粕、棉籽粕、玉米、大麥、小麥的RUDP 小腸消化率分別為89.26%、92.31%、86.23%、84.23%、84.10%。本試驗測得豆粕、棉籽粕、玉米、大麥、小麥的小腸消化率為89.57%、93.61%、85.54%、82.14%、84.44%。結(jié)果與富麗霞[17]相似。與王燕等[38]存在一定差異，可能與試驗動物、飼料產(chǎn)地、試驗環(huán)境有很大關(guān)系。但排除各種外部因素，植物蛋脂粉PF10 在小腸中的降解率表現(xiàn)最好，小腸中的降解率可以達到94.76%。這說明PF10在小腸中的消化率是一種可以代替豆粕甚至優(yōu)于豆粕的一種新型原料。

3.3 瘤胃有效降解率與RUDP小腸消化率相關(guān)關(guān)系

本研究結(jié)果表明，原料DM、OM、CP 含量可以很好地預(yù)測RUDP含量，各種營養(yǎng)物質(zhì)瘤胃降解率之間也有很顯著的相關(guān)關(guān)系。進入小腸的CP主要是MCP和RUDP，當(dāng)飼糧CP水平越高，小腸可消化利用的CP越多。大量研究表明飼料CP 含量與RUDP 含量有一定相關(guān)關(guān)系，袁翠林等[39]、Woods等[40]也得出過類似的結(jié)論，本次試驗同樣發(fā)現(xiàn)之間有極顯著相關(guān)性（P＜0.05）（R2=0.979），說明一種原料的不同營養(yǎng)物質(zhì)降解曲線之間有顯著相似性，不同原料同一種營養(yǎng)物質(zhì)降解曲線之間的趨勢變動不大。RUDP 小腸消化率與DM、OM、EE 的有效降解率呈正相關(guān)，說明小腸消化率主要與原料的本身性質(zhì)有關(guān)。與CP有效降解率沒有顯著關(guān)系（P＜0.05），可能由于過瘤胃使瘤胃有效降解率降低，但不影響小腸消化率。

通過回歸方程進一步明確其相關(guān)性。發(fā)現(xiàn)原料CP 含量與RUDP 含量之間存在強的正相關(guān)（R2=0.951），如果想提高小腸對營養(yǎng)成分的吸收與消化，除了過瘤胃技術(shù)的應(yīng)用，還應(yīng)該利用一些CP 本身含量很高的飼料原料，本試驗的相關(guān)分析結(jié)果在一些試驗條件不滿足的時候，可以用于飼料原料的小腸消化率估測，包括具有過瘤胃特性的飼料原料。

4 結(jié)論

①飼料類型直接影響瘤胃降解率，瘤胃降解順序為谷物飼料＞粕類蛋白質(zhì)飼料＞植物蛋脂粉。

②植物蛋脂粉飼料中，PF10 的營養(yǎng)物質(zhì)瘤胃有效降解率最低，瘤胃未降解蛋白（RUDP）小腸體外消化率最高，為94.76%。

③瘤胃非降解蛋白質(zhì)含量（Y）與干物質(zhì)含量（X1）、有機物含量（X2）、粗蛋白含量（X3）、粗脂肪含量（X4）之間有顯著相關(guān)性，Y=0.174X4-0.105X1-1.243X2+0.327X3+132.584（R2=0.928）。