不同纖維含量日糧中添加不同水平酵母培養物對牦牛瘤胃消化率的影響
摘要:試驗以不同纖維含量的日糧(40%、50%、60%)和不同酵母培養物添加劑量(0%、0.75%、1.5%、3%)為兩因素,采用3×4交叉設計;以牦牛瘤胃液進行體外產氣發酵48h,測定瘤胃液發酵后產氣量、干物質(Dry Matter,DM)降解率、發酵前后粗蛋白質(Crude Protein,CP)降解率、中性洗滌纖維(Neutral Detergent Fiber,NDF)以及酸性洗滌纖維(Acid Detergent Fiber,ADF)降解率、瘤胃液的pH值、氨態氮(NH3-N)的含量、微生物蛋白的(Microbial Protein,MCP)含量。結果表明:①隨日糧中纖維含量的降低,產氣量和DM降解率、NDF降解率、ADF降解率及CP降解率均顯著提高(P<0.05),而不同水平酵母培養物添加劑量對上述指標并無顯著影響(P>0.05),同時纖維含量與酵母培養物添加量不存在顯著互作效應(P>0.05)。②纖維含量添加水平對瘤胃液pH值影響顯著(P<0.05),但酵母培養物添加水平對瘤胃液pH值無顯著影響(P>0.05),同時纖維含量與酵母培養物添加量不存在顯著互作效應(P>0.05)。③隨纖維含量降低,發酵后瘤胃液中MCP顯著提高至6.23g/l(P<0.05),NH3-H含量顯著降低至16.89mg/100ml(P<0.05);隨酵母培養物添加量的提高,發酵后瘤胃液中MCP顯著提高至6.15g/l(P<0.05);在纖維含量與酵母培養物添加量互作條件下,瘤胃液中MCP含量顯著提高至6.65g/l(P<0.05),并且纖維含量為40%時的酵母培養物添加組效果更好。
酵母培養物(Yeast culture,YC)是在培養基內經過酵母菌發酵,繼而干燥形成的一類混合物,YC因富含氨基酸、葡聚糖、甘露聚糖、VB及VE等功能性物質,現已被廣泛應用于動物生產中。
YC使用效果受自身的成分、動物種類、飼糧類型等因素影響而差異較大。研究表明,YC能有效地提高奶牛、羔羊、水牛、湖羊的生產性能。黃文明等在肉牛飼糧中添加150g/dYC發現肉牛生長性能提高,牛肉品質得到改善。李曉在試驗中發現,在斷奶仔豬和生長育肥豬日糧中添加不同水平的酵母培養物,結果表明5g的酵母培養物能顯著提高生長性能。
日糧中的纖維含量也是影響反芻動物瘤胃內發酵和營養物質消化率的重要因素之一,過高或過低的纖維含量都會導致其消化率和生產性能降低,甚至會損害瘤胃健康狀況。瘤胃內的環境很復雜,受到許多因素影響,包括纖維含量的制約。譚支良等研究發現,纖維含量低,則日糧中易發酵的非結構性碳水化合物含量高,并且在瘤胃內的發酵速度和在消化道中的通過速度高,因而可以通過提高消化率,來改善動物生產性能。但纖維含量并不是越低越好,動物采食過多的非結構性碳水化合物,會使瘤胃內pH值急劇下降,容易造成酸中毒,而纖維含量過高又無法滿足反芻動物的營養需要。因此,纖維含量是否適宜,對反芻動物的瘤胃健康和生長發育至關重要。
目前國內鮮有將日糧纖維含量和酵母培養物結合起來探究其對牦牛瘤胃發酵效果的研究。本試驗旨在探究不同纖維含量日糧中添加不同水平酵母培養物對瘤胃消化率的影響,對各指標進行測定分析,最終得出在纖維含量和酵母培養物濃度的不同組合中對瘤胃發酵效果的最適組合,為酵母培養物在牦牛飼糧中合理應用提供基礎數據,同時為牦牛日糧配比提供理論依據。
1材料與方法
1.1 試驗儀器
DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱(上海一恒科技有限公司);KJELTEC-2200凱氏定氮儀[福斯華(北京)科貿有限公司];BSA124S-CW型分析天平(德國賽多利斯公司)。
1.2 試驗設計
本試驗采用3×4兩因素交叉分組試驗設計,日糧纖維含量和YC添加水平作為2個試驗因素。纖維含量分別為40%、50%、60%,YC添加水平分別為0%、0.75%、1.5%、3%。試驗共12個處理,每個處理3個重復。
1.3 日糧組成
精飼料為40%濃縮料(由四川阿壩藏族羌族自治州茂縣茂欣農牧場發展有限責任公司提供)和60%玉米,粗飼料為玉米秸稈,配制纖維含量分別為40%、50%、60%的三種類型的日糧,在其基礎上分別添加0%、0.75%、1.5%、3%的酵母培養物。試驗日糧組成及營養水平見表1。
酵母培養物是用釀酒酵母作為菌種,經過固體的發酵,濃縮、干燥得到的一類產品,本試驗所用YC由美國國際生物營養科技有限公司提供,其營養成分如下:粗蛋白質含量≥18.0%,粗脂肪含量≥1.5%,粗纖維含量≤12.0%,水分含量≤12.0%。
1.4 體外產氣試驗方法
人工瘤胃裝置為:使用100ml的具塞注射器狀培養器,混合兩種瘤胃液(純瘤胃液:人工瘤胃液=1:2),放入水浴搖床設備。純瘤胃液的采集是將選取好的4頭牦牛于晨飼2h后同時屠宰,用四層紗布過濾瘤胃內容物后,取足量瘤胃液儲存備用。將保溫瓶預熱達到39℃并將純瘤胃液灌入,往保溫瓶中通入CO2,灌滿后立即蓋嚴瓶口,并迅速返回實驗室,經四層紗布過濾后持續通入CO2氣體5min備用。參考Menke等方法配置好人工瘤胃液,通入CO2氣體達到厭氧條件,混勻分裝到裝有3g底物的培養器中(每管50ml,包括兩支無發酵底物的空白管),依次放入39℃的培養箱中。在發酵3、6、9、12、15、18、24、36、48h取出100ml培養器,迅速讀取活塞所處的刻度線數值并記錄。
2指標測定
2.1 產氣量
根據3、6、9、12、15、18、24、36、48h時間點記錄的產氣量計算總產氣量和產氣速率。
產氣速率(ml/h)=階段產氣量(ml)/時間間隔(h)
2.2 瘤胃液pH值
發酵結束后,用50ml離心管盛裝發酵產物用冰塊冷卻降溫后立即用pH計測量瘤胃發酵產物pH值。
2.3 營養成分降解率的測定
將發酵48h的瘤胃液取出,離心后將沉淀物烘干待測并稱重。
干物質降解率(DMD,%)=[(DM1DM2/DM1]×100;
中性纖維降解率(NDFD,%)=[(NDF前×DM1NDF后×DM2)/(NDF前×DM1)]×100
式中:DM1——發酵前樣品干物質(g);
DM2——發酵后殘渣干物質重(g);
NDF前——發酵前中性洗滌纖維含量(%);
NDF后——發酵后中性洗滌纖維含量(%)。A
DFD和CPD的計算方法與NDFD相同。
2.4 氨態氮的測定
NH3-N濃度采用馮宗慈等(2010)改進的比色法進行測定,波長調整為625nm。
2.5 微生物蛋白的測定
MCP濃度的測定采用南京建成生物工程研究所提供的考馬斯亮藍試劑盒進行測定。
2.6 數據統計分析
本試驗采用SPSS軟件,運用ANOVA對各處理組進行單因素方差分析,采用GLM模型對不同組別纖維含量和YC濃度進行兩因素方差分析,并采用Duncan's法進行多重比較。試驗數據均以“平均數±標準差”表示,以P<0.05作為差異顯著標準。
3結果與分析
3.1 不同纖維含量日糧中添加YC對產氣量及養分降解率的影響
不同纖維含量日糧中添加YC后,根據表2產氣量與圖1產氣速率的結果可以發現,隨著發酵時間的延長,12組產氣速率都出現了三個峰值,最后產氣速率趨近于0,并且都在8h左右達到最高值。纖維含量為40%時的產氣量為199.25ml,顯著高于纖維含量為50%和60%的組(P<0.05),且隨日糧纖維含量的提高,產氣量呈劑量依賴性降低;YC添加量對產氣量并無顯著影響(P>0.05),但3.00%YC添加組的產氣量最高;纖維含量與YC添加量互作對產氣量并無顯著影響(P>0.05),但纖維含量為40%,YC添加量為3.00%的組產氣量高達212.67ml。
不同纖維含量日糧中添加YC后,對瘤胃體外發酵的養分降解率影響見表2,均隨日糧中纖維含量的提高而劑量依賴性的顯著降低,日糧纖維含量40%時DM、NDF、ADF及CP的降解率分別為64.25%、72.86%、80.32%及71.32%,顯著高于纖維含量為50%和60%的組(P<0.05),且上述結果均隨日糧纖維含量的提高,產氣量呈劑量依賴性降低,而YC添加量對上述指標并無顯著影響(P>0.05);在纖維含量與不同YC添加量互作的情況下,對DM、NDF、ADF及CP的降解率并無顯著影響(P>0.05),但均呈現出以纖維含量40%條件下添加YC的效果更好。
3.2 不同纖維含量日糧中添加YC對pH值、MCP及NH3-N的影響
瘤胃體外發酵后pH值、MCP及NH3-N結果見表3,纖維含量為60%時的pH值和NH3-N分別為6.89mg/100ml和22.51mg/100ml,均顯著高于纖維含量為50%和40%的組(P<0.05),且隨日糧纖維含量的提高,pH值和NH3-N呈劑量依賴性升高;而纖維含量為40%時的MCP含量為6.23g/l,顯著高于50%和60%的組(P<0.05)。YC添加量對pH值和NH3-N量并無顯著影響(P>0.05),但3.00%YC添加組的MCP為6.15g/l,顯著高于其他YC添加組(P<0.05)。纖維含量與YC添加量互作對pH值并無顯著影響;日糧纖維含量40%時,分別添加0.75%和3.00%的YC,MCP含量分別為6.65g/l和6.54g/l(P<0.01),均顯著高于其余各組;日糧纖維含量60%時添加1.50%YC,NH3-N含量顯著提高到25.13mg/100ml。
4討論與結果
4.1 不同纖維和酵母培養物含量對產氣量及養分降解率的影響
體外產氣量反映瘤胃微生物的降解活性和飼料降解率,同時黃雅莉等報道日糧產氣量的大小與日糧有機物降解程度有關。本試驗結果與上述研究有一致規律,隨日糧纖維含量降低,產氣量顯著提高的同時,DM、ADF、NDF及CP降解率也顯著提高;纖維含量與YC添加量互作的情況下,也以纖維含量40%的YC添加組表現出更優的產氣量與養分降解率。這是由于瘤胃體外發酵所產生的氣體是由瘤胃微生物降解日糧中養分而來,纖維含量為40%的日糧中,精料營養成分含量更高,同時YC的添加對瘤胃微生物組成具有改善作用,提高瘤胃微生物對養分的消化吸收能力。
4.2 不同纖維和酵母培養物含量對pH值、MCP及NH3-N的影響
正常的瘤胃pH值對瘤胃發酵非常重要,一般來說,正常的瘤胃pH值處于5.50~7.50之間,只有當瘤胃pH值處于正常范圍,動物機體的瘤胃發酵、飼料降解才能正常有序進行。本試驗結果中,隨著纖維含量和酵母培養物含量的改變,瘤胃液pH值并未發生較大差異的改變,發酵后pH值為6.72~6.90,均處于正常的范圍。陳亮等在研究植物乳桿菌對玉米秸稈和水稻秸稈體外發酵特性的影響時發現,其結果對瘤胃pH值的影響并不顯著,這與本試驗研究結果一致。可見纖維含量的調整與YC的添加并不會對瘤胃微生物發酵環境產生不良影響,并能維持其穩定的內環境。
日糧在瘤胃中降解,產生的NH3-N主要用于微生物合成MCP,Murphy等的研究表明,微生物發酵的最佳NH3-N含量為6.3~27.5mg/dl。本試驗中,NH3-N的濃度范圍處于15.79~25.13mg/dl,屬于正常的范圍。瘤胃中MCP的濃度高低可反映瘤胃微生物利用NH3-N的能力,同時也可以反映瘤胃微生物中的種群數量,MCP可為反芻動物提供蛋白質需要量的40%~80%,它是主要的氮源提供者。本試驗中,瘤胃MCP濃度隨日糧酵母培養物的添加量的增多而顯著增加,可能由于酵母培養物促進了瘤胃微生物對養分的降解作用,從而提高了瘤胃VFA,為微生物提供充足的能量和氮源,從而促進了微生物蛋白的合成。董金金等研究表明,在日糧中添加酵母多糖,可顯著降低瘤胃中的NH3-N濃度,并且能提高MCP的濃度,這與本試驗結果一致,但是Yoon等試驗發現,酵母培養物可以刺激蛋白分解菌數量的增長,它一方面導致了NH3-N生成增多,另一方面使得MCP合成加快。產生上述結果的原因可能是由于酵母培養物的種類的不同,同時本試驗結合了日糧纖維含量與YC添加量的互作影響,因此,在較低的纖維含量下,瘤胃微生物對日糧降解后所產生的NH3-H含量較低,但酵母培養物中的酵母多糖具有提高MCP的作用。
結論:本試驗研究結果表明,在體外試驗條件下當纖維含量為40%,酵母培養物含量為0.75%~1.5%時,能促進瘤胃發酵和飼料降解,可為牦牛實際生產提供參考。
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