南方七种常见饲用植物营养价值分析

时间：2024-05-23

曹艳红，杨帆，陈少梅，宣泽义，吴柱月，王超，林波*，杨膺白*

（1.广西壮族自治区畜牧研究所，广西南宁 530022；2.广西大学动物科学技术学院，广西南宁 530005）

如果中国畜禽全部用商业饲料饲喂，推测出我国现有阶段的饲料产量总体上仅满足30%的需求量，其中反刍动物的供给量不足20%。因此，玉米、豆粕等粮型饲料已远远不能满足畜禽需要量，合理的开发与利用非粮型饲料资源迫在眉睫（武婷婷等，2018）。任豆叶、木豆、桂牧一号、菊苣、高羊茅、桑树叶、葛藤是南方常见的新型饲料，广西畜牧研究所经过多年培育出桂牧一号象草，其产量、质量均高于亲本的象草新品种，粗纤维和能量水平也优于同类牧草。桑树叶粗蛋白质含量高，叶中蛋氨酸、亮氨酸、甘氨酸、苏氨酸含量丰富，且含有大量维生素和微量元素，能够优化畜禽饲料的营养价值。研究发现桑树叶在氨化稻草饲料中可完全替代菜籽粕补充反刍动物生长所需要的蛋白质（陆晶山等，2018）。菊苣品质优良、抗病较广，是近些年具有发展前途的饲料和经济作物新品种。葛藤是反刍动物的潜在蛋白质饲料，其化学成分和消化特性与其他常见饲料相比具有一定价值优势，且能充分被反刍动物瘤胃吸收。木豆是一种富含蛋白质且粗纤维较低的作物。研究发现在蛋鸡日粮中添加20%～30%木豆，其产蛋量保持高水平且不影响营养品质（王中身等，2013）。关于高羊茅的遗传育种以及抗逆性国内外都做了很多研究，但作为反刍动物体外发酵试验的并没有详细说明。本文将对桑树叶、木豆、桂牧一号、菊苣、任豆叶、高羊茅、葛藤7种植物进行常规养分分析、体外产气分析、干物质消失率测定和有机酸测定等，综合阐述这7种植物作为反刍动物饲料的营养特性、价值优势和消化特性，为解决我国南方反刍动物饲料短缺的现状提供启发。

1 材料与方法

1.1 饲料样品本试验选用7种南方常见的粗饲料，分别为桑树叶、任豆叶、木豆、桂牧一号、菊苣、高羊茅和葛藤。7种粗饲料样品采用齐地面刈割法分别取500 g带回实验室，切碎后再置于鼓风干燥烘箱内95℃杀青0.5 h，然后65℃烘干48 h，最后用微型植物粉碎机粉碎后过1 mm筛，备用。

1.2 人工瘤胃培养液的制备人工瘤胃培养液的配制参照Menke等（1979）的方法。本研究采用的全自动体外瘤胃发酵设备，包括厌氧瓶、三通电磁阀、培养箱、压力传感器、计算机和气相色谱仪（Wang等，2013）。培养箱设定：振荡频率 50 r/min和培养温度39.5℃，通过导管进入气相色谱仪（安捷伦7890A，美国安捷伦公司）测定甲烷含量。甲烷产量根据厌氧瓶、压力与气体体积的转化系数和甲烷含量进行计算（Wang等2011）。

瘤胃液取自装有永久性瘤胃瘘管的成年浏阳黑山羊，试验动物每天饲喂2次，饲喂时间为07：00和17：00，自由饮水。晨饲前1 h采集瘤胃瘘管中新鲜瘤胃液，迅速装入保温瓶带回实验室。将采集的瘤胃液用6层脱脂纱布过滤，量取500 mL的瘤胃液迅速加入到准备好的2000 mL人工瘤胃营养液中（瘤胃液与人工瘤胃营养液体积比为1：4），制成混合人工瘤胃培养液。整个过程的温度保持在39.5℃，通入纯CO2以保持厌氧环境（以刃天青变成无色来判断），用磁力搅拌器搅拌以保持瘤胃液与培养液混合均匀。

1.3 常规养分的测定按照常规方法测定饲料样品中的干物质（DM）、粗蛋白质（CP）、粗纤维（CF）、粗脂肪（EE）、无氮浸出物（NFE）、中性洗涤纤维（NDF）、能量（E）和粗灰分（Ash）的含量。

1.4 体外瘤胃发酵试验操作称取0.5 g底物置入150 mL厌氧发酵瓶中，置于39.5℃的培养箱中预热，然后向厌氧发酵瓶中通入CO2以保证发酵瓶中为厌氧环境，最后用分液器（Eppendorf）向每个发酵瓶中加入60 mL人工瘤胃培养液。

1.5 干物质降解率和挥发性脂肪酸测定将发酵内容物用纱布抽干置于铝盒中，放入105℃烘箱烘8 h后称重，用于测定干物质降解率（DMD），DMD的计算参照 Zhang等（2019）的方法。

70 h体外发酵终止后，取2 mL发酵液，4℃、15000 r/min条件下离心10 min。取1.5 mL上清液于2 mL离心管中，加入0.15 mL 25%偏磷酸固定15 min，放置于-20℃保存。样品在常温条件下解冻，15000 r/min和4℃条件下再次离心10 min，取0.6 mL装于测定瓶中，在气相色谱仪测定发酵液样品中挥发性脂肪酸各组分含量（Wang，2011）。

1.6 数据统计处理应用非线性软件（NLREG）程序，按照Wang（2011）模型对体外瘤胃发酵产气

曲线进行拟合，模型及相关参数的计算公式如下：

式中：GP为 t时刻的累积产气量，mL/g；Vf为潜在最大产气量，mL/g；k 为产气速率，mL/h；b为形状参数。

试验数据用Excel初步记录并做简单处理，然后采用SPSS（21.0）软件中一般线性模型（GLM）程序对数据进行方差（ANOVA）分析和Duncan’s多重比较。

2 结果

2.1 7种植物的常规养分测定结果由表1可知，不同植物的粗蛋白质含量为任豆叶＞桑树叶＞菊苣＞葛藤＞桂牧一号＞高羊茅＞木豆。其中木豆、桂牧一号、高羊茅粗蛋白质明显低于其他植物。粗纤维含量为木豆＞桂牧一号＞高羊茅＞葛藤＞菊苣＞任豆叶＞桑树叶。其中木豆、桂牧一号、高羊茅、葛藤的粗纤维含量明显高于菊苣、任豆叶、桑树叶，以桑树叶为最低。木豆、任豆叶和葛藤的总能值高于桑树叶、菊苣等，以菊苣为最低。

表1 七种植物营养成分含量

2.2 体外瘤胃发酵的产气参数由图1和表2可知，最终累积总产气量与所得参数的潜在最大产气量（Vf）依次为高羊茅＞桑树叶＞桂牧一号＞菊苣＞葛藤＞任豆叶＞木豆。形状参数（b）由低到高依次为任豆叶＜木豆＜桑树叶＜高羊茅＜葛藤＜桂牧一号＜菊苣。产气速率为菊苣＞木豆＞桂牧一号＞桑树叶＞葛藤＞高羊茅＞任豆叶。最终甲烷产量由高到低依次为高羊茅＞桑树叶＞桂牧一号＞木豆＞葛藤＞任豆叶＞菊苣。

2.3 体外发酵干物质消失率及发酵液中挥发性脂肪酸含量由表3得知，发酵液中乙酸浓度为高羊茅＞菊苣＞桂牧一号＞桑树叶＞任豆叶＞葛藤＞木豆。丁酸浓度为高羊茅＞木豆＞桑树叶＞任豆叶＞葛藤＞桂牧一号＞菊苣；丙酸浓度依次为高羊茅＞桂牧一号＞任豆叶＞桑树叶＞葛藤＞菊苣＞木豆；戊酸浓度依次为任豆叶＞桑树叶＞桂牧一号＞高羊茅＞葛藤＞木豆＞菊苣。总挥发性脂肪酸浓度依次为高羊茅＞菊苣＞桂牧一号＞桑树叶＞任豆叶＞葛藤＞木豆。干物质消失率依次为桑树叶＞菊苣＞高羊茅＞任豆叶＞桂牧一号＞葛藤＞木豆（39.11%），以桑树叶最高，木豆最低，仅为桑树叶的51.1%。

3 讨论

饲料化学分析的方法将养分划分为水分、粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪、粗灰分和无氮浸出物6大营养成分，然而不同植物品种所含养分存在明显差异。本研究中七种饲料中木本科桑树叶和任豆叶、菊科的菊苣、藤本科的葛藤粗蛋白质含量均高于20%，其中任豆叶达31.2%，显著高于其他禾本科植物，表明禾本科植物的蛋白质营养价值低于其他科的植物；七种植物中以禾本科的高羊茅和桂牧一号纤维含量较高，桑叶和任豆叶的纤维含量较低，可见木本科植物的叶子可能对动物具有较好的消化特性，可作为动物良好的粗饲料来源。然而饲料常规养分中能被动物消化吸收的部分都是有营养价值的，禾本科植物虽然蛋白质含量低、纤维含量高，但其长纤维一方面可刺激反刍，另一方面在瘤胃内缓慢降解后，仍然能为动物提供养分（付霞杰等，2017）。因此，仅测定了饲料原料的化学养分，并不能代表其真正的营养价值。

表2 体外瘤胃发酵产气公式与最大产气量与甲烷产量比例参数

表3 发酵液中挥发性脂肪酸浓度和干物质消失率

利用反刍动物瘤胃体外产气方法对饲料进行体外发酵后，根据不同时间的累积产气量可以反映饲料的降解程度，再结合原料化学成分的组成，其预测结果将更加准确（Muetzel等，2011）。靳玲品（2013）研究发现，粗饲料体外最大产气量与 ADL呈显著负相关，与NDF和ADF的含量呈显著正相关。从本试验各种饲料体外发酵产气量动态变化曲线来看，不同的饲料产气量达到最高峰的时间不同，表明各饲料养分的快速降解部分含量不同。体外发酵产气量是反映反刍动物饲料营养价值的一个很重要的指标，本研究结果表明，7种植物的总产气量以高羊茅为最高，其次为桑树叶，木豆最低，而禾本科的桂牧一号与菊苣和葛藤相似，表明在实际动物瘤胃状态下，如果瘤胃存留时间足够长，高羊茅的营养价值较高，甚至高于桑叶等易消化饲料。可见反刍动物除需要高蛋白的粗饲料外，长纤维的禾本科饲料若能刺激反刍，提高粗饲料的瘤胃存留时间，将提高纤维饲料的利用效率（武婷婷等，2017）。产气速率可反映饲料在瘤胃内的存留时间，也可反映粗饲料快速降解部分的含量，本试验中产气速率由高到低依次为菊苣、木豆、桂牧一号、桑树叶、葛藤、高羊茅和任豆叶，表明菊苣最容易被降解，而高羊茅和任豆叶不容易被快速降解。瘤胃甲烷的产生会导致饲料能量的散失和温室气体的排放，本研究发现体外产气量高的桑叶和高羊茅等植物甲烷产量也较高，与其他研究结果一致（付霞杰等，2017；林波等，2016）。然而，菊苣作为一种产气量高、易降解的饲料，其甲烷产量为七种饲料中最低，表现出与其他植物不同的趋势，表明菊苣可抑制瘤胃发酵过程中甲烷的产生，可能是一种抑制瘤胃甲烷的良好饲料来源。

反刍动物瘤胃内环境的稳定是保证反刍动物对营养物质正常消化利用的前提，而内环境的稳定取决于挥发性脂肪酸的浓度。瘤胃VFA是反刍动物主要的能量来源，因此VFA的产量及其比例可显著影响反刍动物生产能力（杨云燕等，2018）。本研究中，各植物发酵液中的总挥发性脂肪产量以高羊茅为最高，木豆为最低，与体外总产气量一致，表明体外饲料的消化率与发酵液中VFA产量呈正相关关系，与其他研究结果一致。然而，真正反映体外饲料降解率的指标为体外干物质消失率，产气量和总VFA产量受饲料中养分组成的影响较大，本研究中高蛋白饲料诸如桑叶和菊苣的产气量不高，但72 h的体外干物质消失率较高，其原因与粗蛋白质在发酵液中的产气量较低有关（李建国等，1998）。此外，本研究中高羊茅产气量和体外干物质消失率均为各饲料最高，显著高于同为禾本科的桂牧一号，可见虽然高羊茅养分中NDF含量较高，但其大部分均为瘤胃可降解NDF，因此高羊茅为一种较为优质的禾本科牧草。