苜蓿體外消化率的比較范文

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《畜牧與獸醫(yī)雜志》2014年第六期

1材料與方法

1.1測定指標(biāo)與測定方法

1.1.1常規(guī)營養(yǎng)成分分析按AOAC方法測定試驗樣品中干物質(zhì)(DM)、有機物(OM)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)和粗灰分(h)含量，采用VanSoest等方法測定中性洗滌纖維(NDF)及酸性洗滌纖維(ADF)。

1.1.2發(fā)酵指標(biāo)測定發(fā)酵過程中測定動態(tài)產(chǎn)氣量以及甲烷產(chǎn)量，于24、48、72及96h時分別結(jié)束發(fā)酵并測定發(fā)酵液pH值、VFA、NH3－N及MCP濃度。產(chǎn)氣量測定參照Theodorou等方法;甲烷產(chǎn)量測定參照胡偉蓮等氣相色譜法;終點時冰浴終止發(fā)酵，立即測定pH;參照秦為琳氣相色譜方法測定VFA;NH3－N濃度測定參照Weathburn方法;考馬斯亮藍比色法測定MCP濃度;發(fā)酵液(50mL離心管)于10000r/min離心機離心5min，棄上清液，將沉淀轉(zhuǎn)移到相應(yīng)標(biāo)記的坩堝中，在105℃烘箱中烘12h后稱重，并灰化，計算DMD、OMD。之后采用VanSoest等方法，配制中性洗滌劑和酸性洗滌劑分別測定發(fā)酵前后苜蓿的NDF、ADF，計算NDFD、ADFD。

1.2數(shù)據(jù)分析試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel2007初步整理后用SPSS(17.0)進行One－WayANOVA分析，用Duncan''''s法進行多重比較。試驗結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean±SEM)表示，相關(guān)性分析采用雙變量相關(guān)中的雙側(cè)檢驗，當(dāng)P＜0.05時認(rèn)為差異顯著。

2結(jié)果

2.1苜蓿體外發(fā)酵累計產(chǎn)氣量和甲烷產(chǎn)量變化隨發(fā)酵時間延長，苜蓿累計產(chǎn)氣量以及甲烷產(chǎn)量呈逐漸上升趨勢，前24h發(fā)酵較為迅速，36h以后基本趨于穩(wěn)定。不同物候期刈割苜蓿累計產(chǎn)氣量差異顯著(P＜0.05)，現(xiàn)蕾期顯著高于初花期(P＜0.05)，盛花期與初花期差異不顯著(P＞0.05)，發(fā)酵96h現(xiàn)蕾期、初花期和盛花期苜蓿累計產(chǎn)氣量分別為196.53、184.88和188.23mL。不同物候期刈割苜蓿體外發(fā)酵甲烷產(chǎn)量與產(chǎn)氣量趨勢一致，現(xiàn)蕾期刈割苜蓿甲烷產(chǎn)量顯著高于初花期(P＜0.05)，盛花期與初花期差異不顯著(P＞0.05)，發(fā)酵96h現(xiàn)蕾期、初花期和盛花期刈割苜蓿累計甲烷產(chǎn)量分別為39.84、38.61和38.66mL。甲烷產(chǎn)量占總產(chǎn)氣量的比例為19.91～21.47%。

2.2苜蓿體外厭氧發(fā)酵DMD、OMD、NDFD和ADFD變化苜蓿體外發(fā)酵DMD、OMD、NDFD和ADFD變化見圖1。各處理組DMD、OMD、NDFD和ADFD均隨發(fā)酵時間延長逐漸升高，這與苜蓿累計產(chǎn)氣量變化趨勢基本一致，發(fā)酵產(chǎn)氣速率越快，苜蓿降解率越高。除96hOMD、NDFD和ADFD差異不顯著(P＞0.05)外，其他各時間點DMD、OMD、NDFD和ADFD均差異顯著(P＜0.05)，現(xiàn)蕾期最高，其次為初花期，盛花期最低。其中DMD為54.27～75.33%，OMD為56.06～74.99%，NDFD為18.47～52.97%，ADFD為21.41～48.17%。

2.3苜蓿體外發(fā)酵pH值變化苜蓿體外發(fā)酵pH值變化見圖2，各地區(qū)、各茬次苜蓿發(fā)酵液pH值隨發(fā)酵時間增加不斷降低，各組發(fā)酵液pH介于6.38～6.58之間。發(fā)酵前48h不同物候期苜蓿pH值差異不顯著(P＞0.05)，其他各時間點差異顯著(P＜0.05)，盛花期顯著高于現(xiàn)蕾期(P＜0.05)，初花期與盛花期差異不顯著(P＞0.05)。

2.4苜蓿體外發(fā)酵VFA變化苜蓿體外發(fā)酵過程中VFA變化情況見表3。隨發(fā)酵時間延長，不同物候期刈割苜蓿VFA濃度逐漸升高。不同物候期對苜蓿發(fā)酵液24h乙酸濃度、48h丙酸濃度和96h乙酸、丙酸、總揮發(fā)酸濃度影響顯著(P＜0.05)。其中乙酸、丙酸和總揮發(fā)酸濃度現(xiàn)蕾期最高，丁酸濃度現(xiàn)蕾期最低，初花期與盛花期差異不顯著(P＞0.05)。

2.5苜蓿體外發(fā)酵氨態(tài)氮和菌體蛋白濃度變化苜蓿體外發(fā)酵NH3－N及MCP濃度變化見圖3。隨發(fā)酵時間的延長，初花期和盛花期苜蓿NH3－N濃度呈現(xiàn)先升高后降低變化趨勢，72h達到最高;現(xiàn)蕾期和初花期苜蓿MCP濃度先升高后降低，48h達到最高;現(xiàn)蕾期苜蓿NH3－N濃度和盛花期苜蓿MCP濃度隨發(fā)酵時間延長不斷升高。各組發(fā)酵液的NH3－N濃度介于12.06～21.21mg/dL之間，MCP濃度介于0.17～0.29mg/mL之間。不同物候期的24h、96hNH3－N濃度和24h、48hMCP濃度差異顯著(P＜0.05)，現(xiàn)蕾期NH3－N和MCP濃度顯著高于盛花期(P＜0.05)。其他時間點NH3－N和MCP濃度差異不顯著(P＞0.05)。2.6苜蓿體外發(fā)酵各指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系發(fā)酵96h時，DMD與OMD、NDFD、ADFD和NH3－N呈顯著正相關(guān)(r=0.908，r=0.920，r=0.797，r=0.811，P＜0.05)，與pH呈顯著負(fù)相關(guān)(r=－0.722，P＜0.05);GP與MP、VFA和NH3－N呈顯著正相關(guān)(r=0.814，r=0.726，r=0.618，P＜0.05);NH3－N與OMD、NDFD、GP、MP和MCP均呈顯著正相關(guān)(r=0.746，r=0.630，r=0.618，r=0.583，r=0.596，P＜0.05)。

3討論

3.1不同物候期紫花苜蓿的營養(yǎng)價值由表1可知，紫花苜蓿從現(xiàn)蕾期到盛花期營養(yǎng)成分含量有所變化，其中粗蛋白質(zhì)和粗灰分含量呈逐漸降低趨勢，而NDF和ADF呈逐漸升高趨勢。隨著苜蓿生育期的推移，植株根上部分莖葉比逐漸增加，加之莖葉逐漸老化，細胞壁成分逐漸增加，結(jié)構(gòu)性碳水化合物以及木質(zhì)素含量增加，而細胞內(nèi)容物逐漸減少，粗蛋白以及粗灰分含量相應(yīng)減少。苜蓿在生長過程中粗蛋白質(zhì)的絕對含量是不會減少的，但是由于生育期的延遲，蛋白質(zhì)的沉積速度逐漸減慢，而其他碳水化合物等沉積增加，結(jié)果是蛋白質(zhì)所占比例不斷下降，粗纖維的比例增加。本研究中，現(xiàn)蕾期苜蓿粗蛋白含量最高，初花期次之，盛花期最低，由此可見苜蓿從現(xiàn)蕾期到盛花期的營養(yǎng)品質(zhì)有所下降;而NDF和ADF均隨著生育期的推遲含量升高，但差異均不顯著，這可能是由于三個刈割時期間隔時間較短，苜蓿的營養(yǎng)物質(zhì)含量變化均不顯著。

3.2不同物候期對紫花苜蓿體外發(fā)酵產(chǎn)氣量、甲烷產(chǎn)量和底物降解率的影響飼料中的可溶性碳水化合物為快速降解部分，在發(fā)酵初期的產(chǎn)氣速率較快;而富含纖維的底物為不可溶性碳水化合物，為慢速降解部分，發(fā)酵初期產(chǎn)氣速率較慢。現(xiàn)蕾期的粗蛋白含量較初花期和盛花期高，而NDF和ADF較初花期和盛花期低，這是引起現(xiàn)蕾期苜蓿累計產(chǎn)氣量曲線上升的原因，也導(dǎo)致了現(xiàn)蕾期苜蓿累計產(chǎn)氣量顯著高于初花期和盛花期。艾麗霞等研究表明，粗纖維含量較低、粗蛋白和無氮浸出物含量較高的底物體外發(fā)酵產(chǎn)氣量較高，湯少勛等認(rèn)為產(chǎn)氣量以及產(chǎn)氣速率也與NDF、ADF呈顯著負(fù)相關(guān)，張桂杰等研究也發(fā)現(xiàn)，豆科牧草理論最大產(chǎn)氣量與NDF和ADF含量呈負(fù)相關(guān)，而與CP含量呈正相關(guān)。本試驗結(jié)果顯示，CP含量較高，粗纖維含量較低的現(xiàn)蕾期苜蓿體外發(fā)酵累計產(chǎn)氣量顯著高于初花期和盛花期苜蓿，與前人研究結(jié)果相似。富含纖維物質(zhì)的飼料能促進甲烷生成菌以及部分纖維分解菌的共生，微生物利用碳水化合物降解產(chǎn)生的H2還原CO2合成CH4。瘤胃發(fā)酵甲烷產(chǎn)量與飼料在瘤胃內(nèi)的降解率呈正相關(guān)，本試驗中現(xiàn)蕾期苜蓿的累計甲烷產(chǎn)量顯著高于初花期和盛花期，側(cè)面反映了現(xiàn)蕾期苜蓿在瘤胃中的高降解率。劉樹軍等研究指出，飼草發(fā)酵CH4產(chǎn)量與NDF、ADF含量呈顯著正相關(guān)，而與CP含量呈顯著負(fù)相關(guān)。本研究與其結(jié)果相反，可能是由于現(xiàn)蕾期苜蓿的可發(fā)酵纖維含量較高，導(dǎo)致甲烷生成升高，最終導(dǎo)致產(chǎn)氣量的增加。產(chǎn)氣量能夠準(zhǔn)確反應(yīng)底物降解率，產(chǎn)氣量與DMD和OMD之間存在正相關(guān)關(guān)系，而苜蓿的營養(yǎng)價值和消化率隨苜蓿生育期的推移而顯著下降，本試驗研究結(jié)果顯示，現(xiàn)蕾期底物降解率最高，初花期次之，盛花期最低，這是由于隨著生育期的推移，結(jié)構(gòu)性碳水化合物比例增加，粗蛋白、粗脂肪以及粗灰分等非結(jié)構(gòu)性碳水化合物比例相應(yīng)減少，導(dǎo)致了消化率下降。

3.3不同物候期對紫花苜蓿體外發(fā)酵pH和VFA的影響VFA是反芻動物維持和生產(chǎn)的主要能源物質(zhì)，主要由瘤胃微生物利用碳水化合物生成，VFA總量的提高表明飼料消化率的上升。發(fā)酵96h時，現(xiàn)蕾期苜蓿的乙酸、丙酸以及總VFA均顯著高于初花期和盛花期，表明現(xiàn)蕾期苜蓿營養(yǎng)價值高于初花期和盛花期，由于現(xiàn)蕾期苜蓿的NDF和ADF均低于初花期和盛花期，即易發(fā)酵碳水化合物含量較高，導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)生更多的VFA。VFA中乙酸所占比例最大，Schneider等研究表明富含纖維的飼料更趨向于乙酸型發(fā)酵，但不影響總VFA含量。由于本試驗設(shè)計無瘤胃液外排，發(fā)酵導(dǎo)致的揮發(fā)酸積累造成了pH的下降，但是由于瘤胃液本身具有一定的緩沖能力，pH在正常范圍內(nèi)不影響瘤胃微生物的生理活動。

3.4不同物候期對紫花苜蓿體外發(fā)酵NH3－N和MCP的影響瘤胃微生物利用飼料中的蛋白質(zhì)降解成以NH3－N形式存在的N供微生物合成MCP，一定程度上，NH3－N濃度反映了蛋白降解與合成之間的平衡狀況。發(fā)酵96h時現(xiàn)蕾期NH3－N濃度顯著高于盛花期，這是由于現(xiàn)蕾期苜蓿的粗蛋白含量要高于盛花期，而且研究還發(fā)現(xiàn)，在反芻動物的瘤胃發(fā)酵中，保持能氮在速度和數(shù)量上的同步性釋放，能夠提高MCP的合成，苜蓿作為反芻動物利用的優(yōu)質(zhì)粗飼料，其粗纖維含量較低，粗蛋白質(zhì)含量較高，在瘤胃發(fā)酵過程中，能夠迅速發(fā)酵為微生物合成菌體蛋白提供所需能量，使能氮的同步性釋放最大化，也大大提高了MCP的合成效率。

3.5不同物候期紫花苜蓿體外發(fā)酵的動態(tài)變化及相關(guān)性分析瘤胃微生物在降解可消化養(yǎng)分的同時，伴隨著產(chǎn)氣量、甲烷產(chǎn)量的增加、底物降解率的上升及VFA濃度的升高，由于發(fā)酵產(chǎn)生的VFA不能被及時消耗而累積造成pH持續(xù)下降。張永根等報道指出，豆科牧草有機物降解率與蛋白質(zhì)降解率呈顯著相關(guān)，本研究相關(guān)性分析結(jié)果顯示，不同刈割時期苜蓿96h累計產(chǎn)氣量與其對應(yīng)的底物降解率呈正相關(guān)，與VFA濃度呈顯著正相關(guān)，pH與體外發(fā)酵各指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，而NH3－N濃度與體外發(fā)酵各指標(biāo)呈正相關(guān)。飼料蛋白質(zhì)中的易降解組分在培養(yǎng)初期能夠迅速發(fā)酵，所以在發(fā)酵前48hNH3－N和MCP濃度均有所升高;隨著發(fā)酵時間延長，由于VFA等產(chǎn)物積累引起pH下降，以及較高的NH3－N濃度可能會影響微生物合成MCP的效率，因此發(fā)酵48～72h，NH3－N濃度上升而MCP濃度下降;發(fā)酵72～96h，初花期和盛花期苜蓿發(fā)酵液中NH3－N濃度有所下降，而MCP濃度有所上升，表明微生物對蛋白質(zhì)降解以及MCP合成具有一定的調(diào)節(jié)能力;由于現(xiàn)蕾期苜蓿粗蛋白含量最高，可能是導(dǎo)致發(fā)酵液中NH3－N濃度持續(xù)上升的原因。

4結(jié)論

隨著發(fā)酵時間的延長，不同物候期刈割的苜蓿的累計產(chǎn)氣量、甲烷產(chǎn)量、底物降解率及VFA濃度均呈現(xiàn)逐漸升高趨勢，pH呈現(xiàn)逐漸降低趨勢，初花期和盛花期苜蓿NH3－N濃度以及現(xiàn)蕾期和初花期苜蓿MCP產(chǎn)量呈先升高后降低趨勢，而現(xiàn)蕾期苜蓿NH3－N濃度和盛花期苜蓿MCP產(chǎn)量呈逐漸升高趨勢。不同物候期刈割對苜蓿累計產(chǎn)氣量、甲烷產(chǎn)量、底物降解率、NH3－N濃度和MCP產(chǎn)量有顯著影響。現(xiàn)蕾期刈割苜蓿累計產(chǎn)氣量、甲烷產(chǎn)量以及VFA濃度顯著高于初花期(P＜0.05)，其苜蓿底物降解率、NH3－N濃度和MCP產(chǎn)量顯著高于盛花期(P＜0.05)，初花期刈割苜蓿的底物降解率顯著高于盛花期(P＜0.05)，其余體外發(fā)酵參數(shù)初花期和盛花期差異不顯著(P＞0.05)。綜合分析營養(yǎng)指標(biāo)及體外發(fā)酵參數(shù)表明，現(xiàn)蕾期刈割苜蓿營養(yǎng)價值最高。

作者：馬艷艷成艷芬朱偉云單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院消化道微生物研究室