苜蓿体外消化率的比较范文

《畜牧与兽医杂志》2014年第六期

1材料与方法

1.1测定指标与测定方法

1.1.1常规营养成分分析按AOAC方法测定试验样品中干物质(DM)、有机物(OM)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)和粗灰分(h)含量，采用VanSoest等方法测定中性洗涤纤维(NDF)及酸性洗涤纤维(ADF)。

1.1.2发酵指标测定发酵过程中测定动态产气量以及甲烷产量，于24、48、72及96h时分别结束发酵并测定发酵液pH值、VFA、NH3－N及MCP浓度。产气量测定参照Theodorou等方法;甲烷产量测定参照胡伟莲等气相色谱法;终点时冰浴终止发酵，立即测定pH;参照秦为琳气相色谱方法测定VFA;NH3－N浓度测定参照Weathburn方法;考马斯亮蓝比色法测定MCP浓度;发酵液(50mL离心管)于10000r/min离心机离心5min，弃上清液，将沉淀转移到相应标记的坩埚中，在105℃烘箱中烘12h后称重，并灰化，计算DMD、OMD。之后采用VanSoest等方法，配制中性洗涤剂和酸性洗涤剂分别测定发酵前后苜蓿的NDF、ADF，计算NDFD、ADFD。

1.2数据分析试验数据经Excel2007初步整理后用SPSS(17.0)进行One－WayANOVA分析，用Duncan''''s法进行多重比较。试验结果以平均值±标准误(Mean±SEM)表示，相关性分析采用双变量相关中的双侧检验，当P＜0.05时认为差异显著。

2结果

2.1苜蓿体外发酵累计产气量和甲烷产量变化随发酵时间延长，苜蓿累计产气量以及甲烷产量呈逐渐上升趋势，前24h发酵较为迅速，36h以后基本趋于稳定。不同物候期刈割苜蓿累计产气量差异显著(P＜0.05)，现蕾期显著高于初花期(P＜0.05)，盛花期与初花期差异不显著(P＞0.05)，发酵96h现蕾期、初花期和盛花期苜蓿累计产气量分别为196.53、184.88和188.23mL。不同物候期刈割苜蓿体外发酵甲烷产量与产气量趋势一致，现蕾期刈割苜蓿甲烷产量显著高于初花期(P＜0.05)，盛花期与初花期差异不显著(P＞0.05)，发酵96h现蕾期、初花期和盛花期刈割苜蓿累计甲烷产量分别为39.84、38.61和38.66mL。甲烷产量占总产气量的比例为19.91～21.47%。

2.2苜蓿体外厌氧发酵DMD、OMD、NDFD和ADFD变化苜蓿体外发酵DMD、OMD、NDFD和ADFD变化见图1。各处理组DMD、OMD、NDFD和ADFD均随发酵时间延长逐渐升高，这与苜蓿累计产气量变化趋势基本一致，发酵产气速率越快，苜蓿降解率越高。除96hOMD、NDFD和ADFD差异不显著(P＞0.05)外，其他各时间点DMD、OMD、NDFD和ADFD均差异显著(P＜0.05)，现蕾期最高，其次为初花期，盛花期最低。其中DMD为54.27～75.33%，OMD为56.06～74.99%，NDFD为18.47～52.97%，ADFD为21.41～48.17%。

2.3苜蓿体外发酵pH值变化苜蓿体外发酵pH值变化见图2，各地区、各茬次苜蓿发酵液pH值随发酵时间增加不断降低，各组发酵液pH介于6.38～6.58之间。发酵前48h不同物候期苜蓿pH值差异不显著(P＞0.05)，其他各时间点差异显著(P＜0.05)，盛花期显著高于现蕾期(P＜0.05)，初花期与盛花期差异不显著(P＞0.05)。

2.4苜蓿体外发酵VFA变化苜蓿体外发酵过程中VFA变化情况见表3。随发酵时间延长，不同物候期刈割苜蓿VFA浓度逐渐升高。不同物候期对苜蓿发酵液24h乙酸浓度、48h丙酸浓度和96h乙酸、丙酸、总挥发酸浓度影响显著(P＜0.05)。其中乙酸、丙酸和总挥发酸浓度现蕾期最高，丁酸浓度现蕾期最低，初花期与盛花期差异不显著(P＞0.05)。

2.5苜蓿体外发酵氨态氮和菌体蛋白浓度变化苜蓿体外发酵NH3－N及MCP浓度变化见图3。随发酵时间的延长，初花期和盛花期苜蓿NH3－N浓度呈现先升高后降低变化趋势，72h达到最高;现蕾期和初花期苜蓿MCP浓度先升高后降低，48h达到最高;现蕾期苜蓿NH3－N浓度和盛花期苜蓿MCP浓度随发酵时间延长不断升高。各组发酵液的NH3－N浓度介于12.06～21.21mg/dL之间，MCP浓度介于0.17～0.29mg/mL之间。不同物候期的24h、96hNH3－N浓度和24h、48hMCP浓度差异显著(P＜0.05)，现蕾期NH3－N和MCP浓度显著高于盛花期(P＜0.05)。其他时间点NH3－N和MCP浓度差异不显著(P＞0.05)。2.6苜蓿体外发酵各指标之间的相关关系发酵96h时，DMD与OMD、NDFD、ADFD和NH3－N呈显著正相关(r=0.908，r=0.920，r=0.797，r=0.811，P＜0.05)，与pH呈显著负相关(r=－0.722，P＜0.05);GP与MP、VFA和NH3－N呈显著正相关(r=0.814，r=0.726，r=0.618，P＜0.05);NH3－N与OMD、NDFD、GP、MP和MCP均呈显著正相关(r=0.746，r=0.630，r=0.618，r=0.583，r=0.596，P＜0.05)。

3讨论

3.1不同物候期紫花苜蓿的营养价值由表1可知，紫花苜蓿从现蕾期到盛花期营养成分含量有所变化，其中粗蛋白质和粗灰分含量呈逐渐降低趋势，而NDF和ADF呈逐渐升高趋势。随着苜蓿生育期的推移，植株根上部分茎叶比逐渐增加，加之茎叶逐渐老化，细胞壁成分逐渐增加，结构性碳水化合物以及木质素含量增加，而细胞内容物逐渐减少，粗蛋白以及粗灰分含量相应减少。苜蓿在生长过程中粗蛋白质的绝对含量是不会减少的，但是由于生育期的延迟，蛋白质的沉积速度逐渐减慢，而其他碳水化合物等沉积增加，结果是蛋白质所占比例不断下降，粗纤维的比例增加。本研究中，现蕾期苜蓿粗蛋白含量最高，初花期次之，盛花期最低，由此可见苜蓿从现蕾期到盛花期的营养品质有所下降;而NDF和ADF均随着生育期的推迟含量升高，但差异均不显著，这可能是由于三个刈割时期间隔时间较短，苜蓿的营养物质含量变化均不显著。

3.2不同物候期对紫花苜蓿体外发酵产气量、甲烷产量和底物降解率的影响饲料中的可溶性碳水化合物为快速降解部分，在发酵初期的产气速率较快;而富含纤维的底物为不可溶性碳水化合物，为慢速降解部分，发酵初期产气速率较慢。现蕾期的粗蛋白含量较初花期和盛花期高，而NDF和ADF较初花期和盛花期低，这是引起现蕾期苜蓿累计产气量曲线上升的原因，也导致了现蕾期苜蓿累计产气量显著高于初花期和盛花期。艾丽霞等研究表明，粗纤维含量较低、粗蛋白和无氮浸出物含量较高的底物体外发酵产气量较高，汤少勋等认为产气量以及产气速率也与NDF、ADF呈显著负相关，张桂杰等研究也发现，豆科牧草理论最大产气量与NDF和ADF含量呈负相关，而与CP含量呈正相关。本试验结果显示，CP含量较高，粗纤维含量较低的现蕾期苜蓿体外发酵累计产气量显著高于初花期和盛花期苜蓿，与前人研究结果相似。富含纤维物质的饲料能促进甲烷生成菌以及部分纤维分解菌的共生，微生物利用碳水化合物降解产生的H2还原CO2合成CH4。瘤胃发酵甲烷产量与饲料在瘤胃内的降解率呈正相关，本试验中现蕾期苜蓿的累计甲烷产量显著高于初花期和盛花期，侧面反映了现蕾期苜蓿在瘤胃中的高降解率。刘树军等研究指出，饲草发酵CH4产量与NDF、ADF含量呈显著正相关，而与CP含量呈显著负相关。本研究与其结果相反，可能是由于现蕾期苜蓿的可发酵纤维含量较高，导致甲烷生成升高，最终导致产气量的增加。产气量能够准确反应底物降解率，产气量与DMD和OMD之间存在正相关关系，而苜蓿的营养价值和消化率随苜蓿生育期的推移而显著下降，本试验研究结果显示，现蕾期底物降解率最高，初花期次之，盛花期最低，这是由于随着生育期的推移，结构性碳水化合物比例增加，粗蛋白、粗脂肪以及粗灰分等非结构性碳水化合物比例相应减少，导致了消化率下降。

3.3不同物候期对紫花苜蓿体外发酵pH和VFA的影响VFA是反刍动物维持和生产的主要能源物质，主要由瘤胃微生物利用碳水化合物生成，VFA总量的提高表明饲料消化率的上升。发酵96h时，现蕾期苜蓿的乙酸、丙酸以及总VFA均显著高于初花期和盛花期，表明现蕾期苜蓿营养价值高于初花期和盛花期，由于现蕾期苜蓿的NDF和ADF均低于初花期和盛花期，即易发酵碳水化合物含量较高，导致发酵产生更多的VFA。VFA中乙酸所占比例最大，Schneider等研究表明富含纤维的饲料更趋向于乙酸型发酵，但不影响总VFA含量。由于本试验设计无瘤胃液外排，发酵导致的挥发酸积累造成了pH的下降，但是由于瘤胃液本身具有一定的缓冲能力，pH在正常范围内不影响瘤胃微生物的生理活动。

3.4不同物候期对紫花苜蓿体外发酵NH3－N和MCP的影响瘤胃微生物利用饲料中的蛋白质降解成以NH3－N形式存在的N供微生物合成MCP，一定程度上，NH3－N浓度反映了蛋白降解与合成之间的平衡状况。发酵96h时现蕾期NH3－N浓度显著高于盛花期，这是由于现蕾期苜蓿的粗蛋白含量要高于盛花期，而且研究还发现，在反刍动物的瘤胃发酵中，保持能氮在速度和数量上的同步性释放，能够提高MCP的合成，苜蓿作为反刍动物利用的优质粗饲料，其粗纤维含量较低，粗蛋白质含量较高，在瘤胃发酵过程中，能够迅速发酵为微生物合成菌体蛋白提供所需能量，使能氮的同步性释放最大化，也大大提高了MCP的合成效率。

3.5不同物候期紫花苜蓿体外发酵的动态变化及相关性分析瘤胃微生物在降解可消化养分的同时，伴随着产气量、甲烷产量的增加、底物降解率的上升及VFA浓度的升高，由于发酵产生的VFA不能被及时消耗而累积造成pH持续下降。张永根等报道指出，豆科牧草有机物降解率与蛋白质降解率呈显著相关，本研究相关性分析结果显示，不同刈割时期苜蓿96h累计产气量与其对应的底物降解率呈正相关，与VFA浓度呈显著正相关，pH与体外发酵各指标呈负相关，而NH3－N浓度与体外发酵各指标呈正相关。饲料蛋白质中的易降解组分在培养初期能够迅速发酵，所以在发酵前48hNH3－N和MCP浓度均有所升高;随着发酵时间延长，由于VFA等产物积累引起pH下降，以及较高的NH3－N浓度可能会影响微生物合成MCP的效率，因此发酵48～72h，NH3－N浓度上升而MCP浓度下降;发酵72～96h，初花期和盛花期苜蓿发酵液中NH3－N浓度有所下降，而MCP浓度有所上升，表明微生物对蛋白质降解以及MCP合成具有一定的调节能力;由于现蕾期苜蓿粗蛋白含量最高，可能是导致发酵液中NH3－N浓度持续上升的原因。

4结论

随着发酵时间的延长，不同物候期刈割的苜蓿的累计产气量、甲烷产量、底物降解率及VFA浓度均呈现逐渐升高趋势，pH呈现逐渐降低趋势，初花期和盛花期苜蓿NH3－N浓度以及现蕾期和初花期苜蓿MCP产量呈先升高后降低趋势，而现蕾期苜蓿NH3－N浓度和盛花期苜蓿MCP产量呈逐渐升高趋势。不同物候期刈割对苜蓿累计产气量、甲烷产量、底物降解率、NH3－N浓度和MCP产量有显著影响。现蕾期刈割苜蓿累计产气量、甲烷产量以及VFA浓度显著高于初花期(P＜0.05)，其苜蓿底物降解率、NH3－N浓度和MCP产量显著高于盛花期(P＜0.05)，初花期刈割苜蓿的底物降解率显著高于盛花期(P＜0.05)，其余体外发酵参数初花期和盛花期差异不显著(P＞0.05)。综合分析营养指标及体外发酵参数表明，现蕾期刈割苜蓿营养价值最高。

作者：马艳艳成艳芬朱伟云单位：南京农业大学动物科技学院消化道微生物研究室