不同发酵时间对全混合日粮的瘤胃降解特性以及小肠消化率的影响

张广宁，赵雪娇，郑 健，刘 岩，董 博，罗嗣恒，张永根*

（1.东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨 150030；2.黑龙江蓬勃草业有限公司，黑龙江安达 151400）

发酵全混合日粮（FTMR）是用青贮自动打捆裹膜机将生产好的全混合日粮（TMR）压实裹包起来，造成密封厌氧环境进行发酵的一项技术，此技术为优质青饲料及非常规饲料资源的保存和利用提供了有效方法，因此，科学评定FTMR的营养价值对奶牛生产具有重要意义。FTMR的营养物质在瘤胃中的降解特性是反刍动物饲料营养价值评定的重要指标，而饲料瘤胃未降解蛋白（RUP）的小肠消化率对于衡量饲料对小肠可吸收蛋白质的供给情况也具有重要意义。许多研究表明，通过发酵不仅延长了TMR保存时间[1]，还可有效保持原料的营养价值[2]，提高奶牛的生产性能[3]。但近年来，对FTMR的研究只停留在发酵品质[4-6]和饲喂效果[7]上，对FTMR的瘤胃降解规律和小肠消化率的研究较少。徐晓明等[8]和张俊瑜等[9]虽然对FTMR的瘤胃降解规律进行了研究，但未涉及到不同发酵时间对RUP小肠消化率的研究。本试验旨在评价FTMR在不同发酵时间的营养价值，研究其在瘤胃中的降解规律和在小肠中的消化规律，为FTMR的实际生产应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 TMR搅拌车（司达特畜牧设备有限公司）；青贮自动打捆裹膜机（日本雪印公司）；TMR（黑龙江省安达市蓬勃草业有限公司）；植物发酵菌剂活性菌含量1×105CFU/g（日本雪印公司）。聚乙烯拉伸薄膜（抚顺嘉添包装制品有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计及FTMR制作 原料按照TMR配方（表1）投送到TMR搅拌车并喷洒植物发酵菌剂进行搅拌，生产的TMR由自动传送带送入青贮自动打捆裹膜机，裹包形状为圆柱形，高52 cm，直径55 cm。自动挤压打捆裹包时间为2 min，层数为7层。生产好的FTMR贴好标签，注明名称、重量、编号、生产时间。FTMR水分控制在45%左右，每个采样时间点设8个重复，在室内干燥地面上贮存。分别在贮存后的第0、3、7、15、30天，在发酵完成时用自制的取样器分别沿着裹包的纵轴上、中、下及对轴共 6 个点取样，等量混匀重复样后四分法缩样，置于65℃烘箱内烘干48 h，回潮24 h，粉碎后过40目筛制成风干样，用于常规营养成分和瘤胃降解试验的测定。

表1 TMR配方组成及营养成分含量（干物质基础）

1.2.2 试验动物 选用东北农业大学阿城试验实习与示范中心的3头健康、安装永久性瘘管的荷斯坦奶牛，采用先粗后精的饲喂方式进行饲喂，每日饲喂2次，自由饮水。试验动物营养需要量参照奶牛营养需要（NRC 2001），饲养日粮组成及营养成分见表2。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 营养成分 不同发酵时间的FTMR和各时间点降解后残渣中的干物质（DM）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗蛋白质（CP）含量按照AOAC方法[10]进行测定。

1.3.2 瘤胃降解率的测定 选择孔眼为50 μm的尼龙过滤布，制成8 cm×12 cm（长×宽）的尼龙袋，散边用塑料封口机热烫。每个尼龙袋置于65℃烘箱内烘干48 h并恒量。在尼龙袋内称取7 g FTMR样品，用橡皮筋扎紧尼龙袋口，每4个尼龙袋夹在1根半软塑料管上，并用尼龙绳扎好。每头牛每个时间点设4个平行，早晨饲喂前投入瘤胃中，分别在4、8、12、24、36、48、72 h培养后取出。取出后与0 h的尼龙袋放在自来水下冲洗，直至尼龙袋清洗干净为止。置于65℃烘箱烘48 h至恒量，装入封口袋中保存待测。

表2 试验日粮配方组成及营养成分（干物质基础）

应用公式计算饲料样品在不同时间点DM、NDF和CP的瘤胃降解率。

式中，A为饲料样品的瘤胃降解率；B为装入袋中饲料DM、NDF和CP的质量（g）；C为某时间点袋内残渣的DM、NDF和CP的质量（g）。

根据McDonald[11]的动态降解模型计算a、b和c值。计算公式：

式中，P为尼龙袋在瘤胃中滞留t时间后的饲料某一营养素的降解率；a为快速降解部分；b为慢速降解部分；c为b的降解速率常数；t为样本在瘤胃中的培养时间。有效降解率（ED）计算公式：

式中，ED为尼龙袋在瘤胃中滞留t时间后的饲料某一营养素的ED；kp为瘤胃外流速率，参考Chumpawadee等[12]的理论值，每小时饲料kp为0.05 h-1。

1.3.3 三步体外法 测定RUP小肠消化率参照Calsamiglia等[13]的原理和方法，其中选用的胃蛋白酶（P-7012，美国Sigma公司）活力≥2 500 U/mg prot，效价100 %；选用的胰蛋白酶（P-7545，美国(Sigma公司）活力是8 USPU(美国药典单位)，效价100%。

小肠消化率=（饲料原样粗蛋白质-酶解体系中可溶性蛋白）/饲料原样粗蛋白质×100%[14]

1.4 统计分析 试验数据经Excel基本处理后，使用SAS 9.4软件中的Nonlinear程序计算样本的动态降解参数a、b、c值，使用GLM程序进行数据分析，采用Duncan´s法进行显著性分析，P＜0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同发酵时间对FTMR常规营养成分含量的影响由表3可知，FTMR的DM含量随着贮存时间的延长均有逐渐降低的趋势，7、15、30 d的DM含量均显著高于0、3 d（P＜0.05）；CP含量随时间变化差异不显著（P＞0.05）；ADF含量随贮存时间延长有升高趋势，15 d和30 d的ADF含量显著高于0、3、7 d（P＜0.05）；NDF含量随发酵时间延长无显著变化（P＞0.05）。

2.2 不同发酵时间对FTMR瘤胃降解率及降解参数的影响

2.2.1 不同发酵时间对FTMR的DM瘤胃降解率及降解参数的影响 由表4可知，不同发酵时间FTMR的DM瘤胃降解率随停留瘤胃时间的延长而逐渐增加。在瘤胃降解24 h时，所有发酵时间的DM瘤胃降解率已达50%以上，其中发酵30 d时达61.05%；发酵30 d的FTMR在前36 h内DM降解速度相对较快，在36 h时DM的瘤胃降解率已达71.45%，之后较平稳，而其他发酵时间的FTMR在前48 h内DM降解速度相对较快，在48 h时才达到70%以上，而后较平稳。ED从大到小依次为 30 d＞15 d＞0 d＞7 d＞3 d，发酵 15 d 和 30 d的ED达到50%以上。

表3 不同发酵时间对FTMR的常规营养成分含量的影响（DM基础） %

表4 不同发酵时间对FTMR的DM瘤胃降解率及降解参数的影响（DM基础）

2.2.2 不同发酵时间对FTMR的CP瘤胃降解率及降解参数的影响 从表5可知，不同发酵时间FTMR的CP降解率随停留瘤胃时间的延长而逐渐增加。在瘤胃降解36 h时，发酵15 d和30 d的CP降解率均显著高于其他发酵时间（P＜0.05）；发酵30 d的FTMR前36 h内DM降解速度相对较快，在36 h时已达81.88%，之后较平稳上升。发酵15 d和30 d的FTMR在瘤胃降解12 h时的CP瘤胃降解率达50%以上；15 d和30 d的a值均显著高于其他发酵时间（P＜0.05）；ED从大到小依次为 30 d＞15 d＞7 d＞3 d＞0 d，发酵 15 d 和 30 d 的 ED 达55%以上。

2.2.3 不同发酵时间对FTMR的NDF瘤胃降解率及降解参数的影响 从表6可知，不同发酵时间FTMR的NDF瘤胃降解率随停留瘤胃时间的延长而逐渐增加。在瘤胃降解48 h时，发酵7、15、30 d的NDF瘤胃降解率达50%以上，显著高于其他发酵时间（P＜0.05）。在瘤胃降解24 h时，发酵15、30 d的NDF瘤胃降解率达30%以上，显著高于其他发酵时间（P＜0.05）。发酵15 d的a值显著高于其他发酵时间（P＜0.05）。

表5 不同发酵时间对FTMR的CP瘤胃降解率及降解参数的影响（DM基础）

表6 不同发酵时间对FTMR的NDF瘤胃降解率及降解参数的影响（DM基础）

2.3 不同发酵时间对FTMR 16 h后的RUP小肠消化率的影响 从表7可知，0、3、7 d的FTMR的RUP小肠消化率均保持在60%以上，7 d和15 d的FTMR的RUP小肠消化率差异不显著（P＞0.05），之后趋于稳定，保持在50%左右。

表7 不同发酵时间对FTMR 16 h后的RUP小肠消化率的影响（DM质基础） %

3 讨 论

3.1 不同发酵时间对FTMR常规营养成分的影响 本试验中，FTMR随着发酵时间的延长，DM含量有逐渐减少的趋势，这可能是由于饲料的呼吸和发酵作用造成DM损失[15]，此结果与Liu等[2]的结果一致；与0 d相比，CP含量随着发酵时间的延长有增加的趋势，可能是发酵引起DM损失相应地增加了CP含量，与王晶等[16]报道一致。NDF和ADF含量随着发酵时间的延长出现一定量的减少，这可能是发酵导致FTMR纤维素和半纤维素的部分降解造成[17]。从上述数据可以推测，TMR经过一段时间发酵后，营养含量变化量不大。

3.2 不同发酵时间对FTMR瘤胃降解率及降解参数的影响

3.2.1 不同发酵时间对FTMR的DM瘤胃降解率及降解参数的影响 DM瘤胃降解率可以反映出饲料在瘤胃中消化的难易程度，同时也是影响奶牛DM采食量的重要因素。本试验结果表明，FTMR的DM瘤胃降解率和ED值随时间变化有明显增加的趋势，其中30 d的DM瘤胃降解率在36 h时已达71.45%，之后趋于稳定上升，这说明其DM主要在36 h之内降解，且72 h的降解率均在70%左右；发酵15 d和30 d 的DM的ED值达50%以上。这可能是由于DM含量的减少相对提高了瘤胃中各营养成分分解酶的浓度，从而导致DM瘤胃降解率的提高[9]，与张佩华等[18]和张俊瑜等[19]研究结果一致。同时，本试验证明发酵时间对DM的a值无显著影响，但Miyaji等[20]研究表明发酵提高了青贮TMR的a值，这可能是由于含有蒸气压片玉米和糙米的TMR淀粉含量较高，通过发酵降解淀粉提高了日粮中的a值，从而提高了TMR的a值[20]。

3.2.2 不同发酵时间对FTMR的CP瘤胃降解率及降解参数的影响 CP在瘤胃中的降解主要由其在瘤胃内的滞留时间和降解的难易程度决定。此外，CP在瘤胃中的降解与其内部结构组成、非蛋白氮（NPN）和真蛋白质含量以及真蛋白的理化特性、细胞壁惰性屏障的存在和抗营养因子等[21]也有直接关系。Cao等[22]研究表明，FTMR与TMR相比，FTMR增加了可消化的蛋白含量。Miyaji等[20]研究表明，发酵提高了含有蒸气压片玉米和糙米的TMR的CP的a值以及CP的ED值；张俊瑜等[19]也研究证明了15 d裹包TMR的CP消失率和ED值与鲜料相比有增加的趋势。李玲等[23]研究表明，青贮处理可提高饲草降解蛋白的含量，从而提高可利用蛋白质组分非蛋白氮（PA）和真蛋白质（PB）含量，有助于提高动物的CP消化率。本试验结果表明，FTMR的CP瘤胃降解率和ED值随着发酵天数的延长有明显增加的趋势，与上述结果相似，可能是DM含量的降低相对提高了瘤胃中蛋白质分解酶的浓度，导致CP降解率提高[9]。本试验中，发酵15 d和30 d FTMR的CP降解率在瘤胃降解的12 h就达到50%以上，说明发酵极大提高了TMR的CP瘤胃降解率。发酵30 d的FTMR在36 h时CP瘤胃降解率已经达到81.88%，之后较平稳上升，说明发酵30 d的FTMR的CP主要在36 h之内降解，且36 h之后的降解率均在80%左右；本试验还表明FTMR的CP的a值显著提高，与上述结果一致。因通过青贮发酵处理能够提高NPN和可溶性蛋白含量[24]，提高了饲料中CP的a值和b值，从而提高了CP的降解率。

3.2.3 不同发酵时间对FTMR的NDF瘤胃降解率及降解参数的影响 NDF瘤胃降解率是反映饲料营养价值的一个重要指标，NDF的组成会影响到NDF瘤胃降解率。李飞等[25]研究表明，经微贮后的秸秆，其各个时间点的NDF瘤胃瞬间降解率极显著提高。本试验表明，FTMR的NDF瘤胃降解率和ED值随着发酵天数的延长有明显增加的趋势，与张文举等[26]研究结果一致。可能是饲料的NDF和DM含量随发酵天数的延长逐渐降低，造成分解NDF的纤维素酶和半纤维素酶浓度升高，从而提高了NDF的瘤胃降解率和ED值[9]，发酵7、15、30 d的NDF瘤胃降解率在48 h达到50%以上，说明在前48 h内降解较快。发酵明显提高了NDF的ED值，15、30 d的瘤胃ED值达到30%左右。本试验结果还表明，NDF的a值显著提高，可能是因为NDF的主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素，木质素在瘤胃中完全不被降解利用，因此木质素所占比例会影响到粗纤维在瘤胃内的消化率[21]，通过青贮发酵不仅会软化木质素，分解部分纤维素及半纤维素，还增加了纤维素比表面积，增加了微生物数量以及分解酶附着量，从而提高了NDF的降解率。

3.3 不同发酵时间对FTMR 16 h后的RUP小肠消化率的影响 在新蛋白质体系中，小肠代谢蛋白质（MP）来源分为瘤胃微生物合成的蛋白质（MCP）、瘤胃RUP以及很少量的内源性蛋白质（ECP）3部分[27]，小肠中RUP含量取决于饲料蛋白质在瘤胃中的降解程度。Hvelplund等[28]研究表明，采用移动尼龙袋法测定16 h的瘤胃预培养时间适用于所有饲料的小肠消化率，可以反映饲料到达小肠前的瘤胃降解情况。本试验证明，随着FTMR发酵时间的延长，RUP的小肠消化率有逐渐降低的趋势，7 d后降低最明显，之后趋于平稳。可能是由于FTMR随着发酵时间的延长，饲料中的CP瘤胃降解率逐渐提高[19]，饲料在瘤胃滞留时间很大程度上影响瘤胃降解程度[29]。而饲料中的蛋白质在瘤胃内的ED值受a值影响较大，且在瘤胃内降解速度较快[30]。大部分蛋白质在瘤胃中已被降解，进入小肠的RUP与细胞壁紧密结合难以被消化[31]，导致RUP的小肠消化率降低。

4 结 论

本研究结果表明，发酵可以有效保持TMR的营养成分，FTMR随发酵时间的延长提高了DM、CP和NDF的瘤胃降解率，发酵15、30 d的FTMR各营养成分的瘤胃降解性较好；FTMR的RUP小肠消化率随发酵时间的延长开始逐渐降低，7 d之后降低最为明显。因此，应控制好FTMR发酵时间，可更有效地利用饲料资源。