不同纖維含量日糧中添加不同水平酵母培養(yǎng)物對(duì)牦牛瘤胃消化率的影響
摘要:試驗(yàn)以不同纖維含量的日糧(40%、50%、60%)和不同酵母培養(yǎng)物添加劑量(0%、0.75%、1.5%、3%)為兩因素,采用3×4交叉設(shè)計(jì);以牦牛瘤胃液進(jìn)行體外產(chǎn)氣發(fā)酵48h,測(cè)定瘤胃液發(fā)酵后產(chǎn)氣量、干物質(zhì)(Dry Matter,DM)降解率、發(fā)酵前后粗蛋白質(zhì)(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(tài)氮(NH3-N)的含量、微生物蛋白的(Microbial Protein,MCP)含量。結(jié)果表明:①隨日糧中纖維含量的降低,產(chǎn)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(yǎng)物添加劑量對(duì)上述指標(biāo)并無(wú)顯著影響(P>0.05),同時(shí)纖維含量與酵母培養(yǎng)物添加量不存在顯著互作效應(yīng)(P>0.05)。②纖維含量添加水平對(duì)瘤胃液pH值影響顯著(P<0.05),但酵母培養(yǎng)物添加水平對(duì)瘤胃液pH值無(wú)顯著影響(P>0.05),同時(shí)纖維含量與酵母培養(yǎng)物添加量不存在顯著互作效應(yīng)(P>0.05)。③隨纖維含量降低,發(fā)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(yǎng)物添加量的提高,發(fā)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(yǎng)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(shí)的酵母培養(yǎng)物添加組效果更好。
酵母培養(yǎng)物(Yeast culture,YC)是在培養(yǎng)基內(nèi)經(jīng)過(guò)酵母菌發(fā)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(zhì),現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物生產(chǎn)中。
YC使用效果受自身的成分、動(dòng)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(chǎn)性能。黃文明等在肉牛飼糧中添加150g/dYC發(fā)現(xiàn)肉牛生長(zhǎng)性能提高,牛肉品質(zhì)得到改善。李曉在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),在斷奶仔豬和生長(zhǎng)育肥豬日糧中添加不同水平的酵母培養(yǎng)物,結(jié)果表明5g的酵母培養(yǎng)物能顯著提高生長(zhǎng)性能。
日糧中的纖維含量也是影響反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)發(fā)酵和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的重要因素之一,過(guò)高或過(guò)低的纖維含量都會(huì)導(dǎo)致其消化率和生產(chǎn)性能降低,甚至?xí)p害瘤胃健康狀況。瘤胃內(nèi)的環(huán)境很復(fù)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(fā)現(xiàn),纖維含量低,則日糧中易發(fā)酵的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量高,并且在瘤胃內(nèi)的發(fā)酵速度和在消化道中的通過(guò)速度高,因而可以通過(guò)提高消化率,來(lái)改善動(dòng)物生產(chǎn)性能。但纖維含量并不是越低越好,動(dòng)物采食過(guò)多的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物,會(huì)使瘤胃內(nèi)pH值急劇下降,容易造成酸中毒,而纖維含量過(guò)高又無(wú)法滿足反芻動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要。因此,纖維含量是否適宜,對(duì)反芻動(dòng)物的瘤胃健康和生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。
目前國(guó)內(nèi)鮮有將日糧纖維含量和酵母培養(yǎng)物結(jié)合起來(lái)探究其對(duì)牦牛瘤胃發(fā)酵效果的研究。本試驗(yàn)旨在探究不同纖維含量日糧中添加不同水平酵母培養(yǎng)物對(duì)瘤胃消化率的影響,對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定分析,最終得出在纖維含量和酵母培養(yǎng)物濃度的不同組合中對(duì)瘤胃發(fā)酵效果的最適組合,為酵母培養(yǎng)物在牦牛飼糧中合理應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),同時(shí)為牦牛日糧配比提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1 試驗(yàn)儀器
DHG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)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(mào)有限公司];BSA124S-CW型分析天平(德國(guó)賽多利斯公司)。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
本試驗(yàn)采用3×4兩因素交叉分組試驗(yàn)設(shè)計(jì),日糧纖維含量和YC添加水平作為2個(gè)試驗(yàn)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(yàn)共12個(gè)處理,每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。
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(nóng)牧場(chǎng)發(fā)展有限責(zé)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(chǔ)上分別添加0%、0.75%、1.5%、3%的酵母培養(yǎng)物。試驗(yàn)日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。
酵母培養(yǎng)物是用釀酒酵母作為菌種,經(jīng)過(guò)固體的發(fā)酵,濃縮、干燥得到的一類產(chǎn)品,本試驗(yàn)所用YC由美國(guó)國(guó)際生物營(yíng)養(yǎng)科技有限公司提供,其營(yíng)養(yǎng)成分如下:粗蛋白質(zhì)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(chǎn)氣試驗(yàn)方法
人工瘤胃裝置為:使用100ml的具塞注射器狀培養(yǎng)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(shè)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(shí)屠宰,用四層紗布過(guò)濾瘤胃內(nèi)容物后,取足量瘤胃液儲(chǔ)存?zhèn)溆?。將保溫瓶預(yù)熱達(dá)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(yán)瓶口,并迅速返回實(shí)驗(yàn)室,經(jīng)四層紗布過(guò)濾后持續(xù)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(dá)到厭氧條件,混勻分裝到裝有3g底物的培養(yǎng)器中(每管50ml,包括兩支無(wú)發(fā)酵底物的空白管),依次放入39℃的培養(yǎng)箱中。在發(fā)酵3、6、9、12、15、18、24、36、48h取出100ml培養(yǎng)器,迅速讀取活塞所處的刻度線數(shù)值并記錄。
2指標(biāo)測(cè)定
2.1 產(chǎn)氣量
根據(jù)3、6、9、12、15、18、24、36、48h時(shí)間點(diǎn)記錄的產(chǎn)氣量計(jì)算總產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率。
產(chǎn)氣速率(ml/h)=階段產(chǎn)氣量(ml)/時(shí)間間隔(h)
2.2 瘤胃液pH值
發(fā)酵結(jié)束后,用50ml離心管盛裝發(fā)酵產(chǎn)物用冰塊冷卻降溫后立即用pH計(jì)測(cè)量瘤胃發(fā)酵產(chǎn)物pH值。
2.3 營(yíng)養(yǎng)成分降解率的測(cè)定
將發(fā)酵48h的瘤胃液取出,離心后將沉淀物烘干待測(cè)并稱重。
干物質(zhì)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(fā)酵前樣品干物質(zhì)(g);
DM2——發(fā)酵后殘?jiān)晌镔|(zhì)重(g);
NDF前——發(fā)酵前中性洗滌纖維含量(%);
NDF后——發(fā)酵后中性洗滌纖維含量(%)。A
DFD和CPD的計(jì)算方法與NDFD相同。
2.4 氨態(tài)氮的測(cè)定
NH3-N濃度采用馮宗慈等(2010)改進(jìn)的比色法進(jìn)行測(cè)定,波長(zhǎng)調(diào)整為625nm。
2.5 微生物蛋白的測(cè)定
MCP濃度的測(cè)定采用南京建成生物工程研究所提供的考馬斯亮藍(lán)試劑盒進(jìn)行測(cè)定。
2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
本試驗(yàn)采用SPSS軟件,運(yùn)用ANOVA對(duì)各處理組進(jìn)行單因素方差分析,采用GLM模型對(duì)不同組別纖維含量和YC濃度進(jìn)行兩因素方差分析,并采用Duncan's法進(jìn)行多重比較。試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示,以P<0.05作為差異顯著標(biāo)準(zhǔn)。
3結(jié)果與分析
3.1 不同纖維含量日糧中添加YC對(duì)產(chǎn)氣量及養(yǎng)分降解率的影響
不同纖維含量日糧中添加YC后,根據(jù)表2產(chǎn)氣量與圖1產(chǎn)氣速率的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),12組產(chǎn)氣速率都出現(xiàn)了三個(gè)峰值,最后產(chǎn)氣速率趨近于0,并且都在8h左右達(dá)到最高值。纖維含量為40%時(shí)的產(chǎn)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(chǎn)氣量呈劑量依賴性降低;YC添加量對(duì)產(chǎn)氣量并無(wú)顯著影響(P>0.05),但3.00%YC添加組的產(chǎn)氣量最高;纖維含量與YC添加量互作對(duì)產(chǎn)氣量并無(wú)顯著影響(P>0.05),但纖維含量為40%,YC添加量為3.00%的組產(chǎn)氣量高達(dá)212.67ml。
不同纖維含量日糧中添加YC后,對(duì)瘤胃體外發(fā)酵的養(yǎng)分降解率影響見(jiàn)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(shí)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(jié)果均隨日糧纖維含量的提高,產(chǎn)氣量呈劑量依賴性降低,而YC添加量對(duì)上述指標(biāo)并無(wú)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(duì)DM、NDF、ADF及CP的降解率并無(wú)顯著影響(P>0.05),但均呈現(xiàn)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(duì)pH值、MCP及NH3-N的影響
瘤胃體外發(fā)酵后pH值、MCP及NH3-N結(jié)果見(jiàn)表3,纖維含量為60%時(shí)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(shí)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(duì)pH值和NH3-N量并無(wú)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(duì)pH值并無(wú)顯著影響;日糧纖維含量40%時(shí),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(shí)添加1.50%YC,NH3-N含量顯著提高到25.13mg/100ml。
4討論與結(jié)果
4.1 不同纖維和酵母培養(yǎng)物含量對(duì)產(chǎn)氣量及養(yǎng)分降解率的影響
體外產(chǎn)氣量反映瘤胃微生物的降解活性和飼料降解率,同時(shí)黃雅莉等報(bào)道日糧產(chǎn)氣量的大小與日糧有機(jī)物降解程度有關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果與上述研究有一致規(guī)律,隨日糧纖維含量降低,產(chǎn)氣量顯著提高的同時(shí),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(xiàn)出更優(yōu)的產(chǎn)氣量與養(yǎng)分降解率。這是由于瘤胃體外發(fā)酵所產(chǎn)生的氣體是由瘤胃微生物降解日糧中養(yǎng)分而來(lái),纖維含量為40%的日糧中,精料營(yíng)養(yǎng)成分含量更高,同時(shí)YC的添加對(duì)瘤胃微生物組成具有改善作用,提高瘤胃微生物對(duì)養(yǎng)分的消化吸收能力。
4.2 不同纖維和酵母培養(yǎng)物含量對(duì)pH值、MCP及NH3-N的影響
正常的瘤胃pH值對(duì)瘤胃發(fā)酵非常重要,一般來(lái)說(shuō),正常的瘤胃pH值處于5.50~7.50之間,只有當(dāng)瘤胃pH值處于正常范圍,動(dòng)物機(jī)體的瘤胃發(fā)酵、飼料降解才能正常有序進(jìn)行。本試驗(yàn)結(jié)果中,隨著纖維含量和酵母培養(yǎng)物含量的改變,瘤胃液pH值并未發(fā)生較大差異的改變,發(fā)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(duì)玉米秸稈和水稻秸稈體外發(fā)酵特性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),其結(jié)果對(duì)瘤胃pH值的影響并不顯著,這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致??梢?jiàn)纖維含量的調(diào)整與YC的添加并不會(huì)對(duì)瘤胃微生物發(fā)酵環(huán)境產(chǎn)生不良影響,并能維持其穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。
日糧在瘤胃中降解,產(chǎn)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(fā)酵的最佳NH3-N含量為6.3~27.5mg/dl。本試驗(yàn)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(shí)也可以反映瘤胃微生物中的種群數(shù)量,MCP可為反芻動(dòng)物提供蛋白質(zhì)需要量的40%~80%,它是主要的氮源提供者。本試驗(yàn)中,瘤胃MCP濃度隨日糧酵母培養(yǎng)物的添加量的增多而顯著增加,可能由于酵母培養(yǎng)物促進(jìn)了瘤胃微生物對(duì)養(yǎng)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(jìn)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M(jìn)CP的濃度,這與本試驗(yàn)結(jié)果一致,但是Yoon等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),酵母培養(yǎng)物可以刺激蛋白分解菌數(shù)量的增長(zhǎng),它一方面導(dǎo)致了NH3-N生成增多,另一方面使得MCP合成加快。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因可能是由于酵母培養(yǎng)物的種類的不同,同時(shí)本試驗(yàn)結(jié)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(duì)日糧降解后所產(chǎn)生的NH3-H含量較低,但酵母培養(yǎng)物中的酵母多糖具有提高M(jìn)CP的作用。
結(jié)論:本試驗(yàn)研究結(jié)果表明,在體外試驗(yàn)條件下當(dāng)纖維含量為40%,酵母培養(yǎng)物含量為0.75%~1.5%時(shí),能促進(jìn)瘤胃發(fā)酵和飼料降解,可為牦牛實(shí)際生產(chǎn)提供參考。
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