摘要：以玉米、豆粕、啤酒糟和玉米秸青貯為對象，分別測定了每種飼料的體外產(chǎn)氣參數(shù)和瘤胃尼龍袋發(fā)酵參數(shù)，比較2種方法測定飼料營養(yǎng)成分發(fā)酵的異同及相互關(guān)系。結(jié)果表明，2種方法在評價玉米干物質(zhì)（Dry matter，DM）和有機物（Organic matter，OM），豆粕DM，啤酒糟OM 48 h消失率方面存在顯著差異（P<0.05），在玉米、豆粕、啤酒糟的其余成分和玉米秸青貯各成分方面差異不顯著；玉米和豆粕DM和OM的快速降解部分比例（a）較高，因而2種方法的體外產(chǎn)氣速率（C）也快；玉米DM和OM有較高的可發(fā)酵成分（a+b），因而其48 h產(chǎn)氣量（Y）最高；豆粕較高的粗蛋白（Crude protein，CP）導致其體外產(chǎn)氣量最低；對低纖維飼料來說，DM和OM c值高者具有較高的產(chǎn)氣速率和較小的延滯期，而對高纖維飼料來說，造成較高的產(chǎn)氣速率和較小延滯期的主要原因可能來自于高的OM c值而非高的DM c值；影響理論最大產(chǎn)氣量（B）的最主要因素是中性洗滌纖維，其次是酸性洗滌纖維。

關(guān)鍵詞：體外產(chǎn)氣法；瘤胃尼龍袋法；降解率；發(fā)酵參數(shù)；產(chǎn)氣參數(shù)

中圖分類號：S823.85 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）04-0923-04

Comparison of in vitro Gas Production and in situ Nylon Bag Technique in Determining the Nutrient of Different Feedstuffs

DU Jin-ping，YIN Yu-bin，LI Zhu-nan

（College of Animal Science， Yangtze University， Jingzhou 434025， Hubei， China）

Abstract： The difference and relationship of four feedstuffs nutrients’ fermentation parameters determined by in vitro gas production technology （IVGPT） and in situ nylon bag technique （ISNBT） were evaluated. Taking the corn， soybean meal （SBM）， brewers’ grains （BG）， silage maize straw （SMS） as test materials， parameters of each feed determined by IVGST and ISNBT were measured， respectively. There were significant differences （p<0.05） in rumen degradability of corn’s dry matter （DM） and organic matter （OM）， SBMs’OM， and BGs’OM. However， there was no significant difference in the parameters of others nutrients of the four feedstuffs. In vitro gas production rate constants （GPRC， C） for DM and OM in corn and SBM were faster， resulting from the higher rapid degradation percentage （a）， than others. The most cumulative gas production （CGP） within 48 h（Y） was observed in corn feedstuff because of its higher biodegradable ingredients（a+b） than others. In contrast， the least CGP emerged in SBM feedstuff due to its highest content of crude protein（CP） than others. For low-fiber feedstuffs， the higher degradation rate constant（c） of slow degradation parts（b） of DM and OM corresponded to the faster GPR and less lag time. On the contrary， it was showed that only the higher degradation rate constant of OM resulted in the same result for high-fiber feedstuffs. The two most important influencing factors on theoretical maximum gas production were acid detergent fiber （ADF） and neutral detergent fiber （NDF） content of feedstuffs.

Key words： in vitro gas production technique； in situ nylon bag technique； degradability； fermentation parameters； gas production parameters

瘤胃尼龍袋技術(shù)（In situ nylon bag technique， ISNBT）是一種評定飼料在瘤胃內(nèi)降解速度和程度的方法，因其簡便易行、成本低，且能提供較可靠的參數(shù)，成為現(xiàn)今評定反芻動物飼料營養(yǎng)價值的重要方法，已得到廣泛應用，但對大量樣品進行評價時，會受到時間及動物數(shù)量的限制[1]。體外產(chǎn)氣量法（In vitro gas production technique，IVGP）是模擬靜態(tài)的瘤胃發(fā)酵，依據(jù)發(fā)酵與產(chǎn)氣高度相關(guān)的體外研究方法。自Menke等[2]成功應用該技術(shù)預測發(fā)酵底物的營養(yǎng)價值以來，因其簡便、經(jīng)濟、評價效率高等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛用于飼料營養(yǎng)價值的評定。但體外產(chǎn)氣法作為一種體外模擬技術(shù)，試驗環(huán)境有別于動物實際生理狀況（如發(fā)酵的累計），同時各種類型的飼料產(chǎn)氣量不同，且產(chǎn)氣量并不能直接平衡不同種飼料之間的降解程度[3]。為比較上述2種方法評定不同飼料營養(yǎng)成分的發(fā)酵特點及兩種方法評價參數(shù)間的相互關(guān)系，特進行本次研究。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

4頭健康，年齡為21月齡，體重420±30 kg，裝有永久性瘤胃瘺管的利木贊×復州黃牛雜交閹牛為試驗動物。試驗在中國農(nóng)業(yè)大學肉牛研究中心實驗基地（北京大興區(qū)魏善莊鎮(zhèn)）——金維福仁清真食品有限公司肉牛養(yǎng)殖場進行。

1.2 日糧與飼養(yǎng)管理

試驗牛日糧配制參照NRC（1996）肉牛營養(yǎng)需要配成全混合日糧（Total mixer ration，TMR），日糧組成及營養(yǎng)成分見表1。試驗牛在牛棚內(nèi)栓飼，單槽飼養(yǎng)，每天08∶30和16∶30分2次飼喂，自由飲水。

1.3 方法

按照四分法分別取測試飼料樣品（玉米、豆粕、啤酒糟、玉米秸青貯），分為2份，一份測其干物質(zhì)（Dry matter，DM）含量，另一份風干后粉碎過40目篩，105 ℃烘箱烘干，根據(jù)楊勝[4]的方法測定有機物（Organic matter，OM）、中性洗滌纖維（Neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗滌纖維（Acid detergent fiber，ADF）、粗蛋白（Crude protein，CP）含量。

1.3.1 體外產(chǎn)氣法及指標測定 采集瘤胃液前，準確稱取風干樣品200 mg，3個平行，置于100 mL帶刻度的玻璃注射器（培養(yǎng)管）中，39 ℃預熱。然后按照Menke和Steingass[5]介紹的方法配制人工瘤胃營養(yǎng)液。

試驗牛預飼10 d，第11天晨飼前采集其中2頭牛的瘤胃液，4層紗布過濾，混合于保溫瓶內(nèi)，迅速拿回實驗室，加入到已配好的人工瘤胃營養(yǎng)液中（瘤胃液與人工瘤胃營養(yǎng)液的體積比為1∶2），混合，配成人工瘤胃培養(yǎng)液，整個過程持續(xù)通入無氧CO2。用自動加液器向每個培養(yǎng)管中分別加入30 mL上述混合培養(yǎng)液，記錄初始刻度值（mL），同時做8個空白（只有培養(yǎng)液而沒有底物）。將培養(yǎng)管迅速放入人工瘤胃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，當培養(yǎng)至0、2、4、6、8、16、24、48 h各時間點時，取出2個樣品培養(yǎng)管和1個空白管，記錄該時間點的產(chǎn)氣量，每種飼料的產(chǎn)氣量均折算為100 mg DM的產(chǎn)氣量，然后將培養(yǎng)管放入冰浴中停止發(fā)酵。發(fā)酵液倒入離心管，洗滌培養(yǎng)管中的殘渣合并入離心管，105 ℃烘干12～24 h，稱重并計算樣品DM消化率。烘干后的殘渣用于測定OM和CP含量，并計算各組分的消失率。

根據(jù)發(fā)酵參數(shù)的指數(shù)模型方程[5]：Y=B（1-e-C（t-lag）），將各飼料的平均產(chǎn)氣量代入SAS程序，得每種飼料的動態(tài)發(fā)酵參數(shù)。式中Y為t時間點樣本累計產(chǎn)氣量（mL）；B為樣本的理論最大產(chǎn)氣量（mL）；C為樣本的產(chǎn)氣速率（mL/h）；lag為產(chǎn)氣延滯期（h）。

1.3.2 瘤胃尼龍袋法及指標測定 以4×4拉丁方設(shè)計進行4期試驗，每期每頭牛測試1種飼料。試驗牛預飼日糧10 d，第11 d開始試驗。按照薛紅楓等[6]的方法，將尼龍袋編號，洗凈，105 ℃烘干稱重。稱取4 g左右的測試飼料樣品（玉米和豆粕4.5 g左右，啤酒糟和玉米秸青貯3.5 g左右）于尼龍袋內(nèi)，飼喂后1 h將尼龍袋放入瘤胃內(nèi)，每頭牛放其中1種飼料，共14個尼龍袋。分別在放袋后0、2、4、6、8、16、24、48 h時，各取出2個袋，洗凈，65 ℃烘干，-4 ℃保存。將同一時間點的殘渣混合均勻后按下面公式計算DM、OM、CP的瘤胃動態(tài)降解參數(shù)和動態(tài)降解率。

某一時間點的待測飼料某成分的瘤胃消失率（dp）=[（待測飼料某成分質(zhì)量-殘留物中某成分質(zhì)量）/待測飼料某成分質(zhì)量]×100%。

根據(jù)降解率曲線dp=a+b（1-e-ct），用最小二乘法計算a、b、c值（其中a為快速降解部分的比例，b為慢速降解部分的比例，c為b的降解速率常數(shù)，t為樣品在瘤胃的培養(yǎng)時間），再用下式計算動態(tài)降解率（P）：

P=a+（bc）/（c+k）

其中k為瘤胃食糜外流速率，本次研究參照李福昌等[7]的研究，取k=0.05。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計 數(shù)據(jù)經(jīng)Excel處理后，用T-test分析各成分48 h消失率，用SAS 8.2軟件中的NON-LINEAR方法計算瘤胃動態(tài)降解參數(shù)和體外產(chǎn)氣發(fā)酵參數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 測試飼料成分

飼料成分測定結(jié)果見表2。4種飼料中玉米OM含量最高，NDF、ADF、CP最低；豆粕為蛋白飼料，其CP含量最高；啤酒糟和玉米秸青貯均含較高的纖維成分，但啤酒糟中CP較高。

2.2 飼料各成分48 h消失率比較

飼料各成分48 h消失率結(jié)果見表3。體外產(chǎn)氣量法DM、OM的48 h消失率均低于尼龍袋法。玉米DM和OM，豆粕DM，啤酒糟OM的48 h消失率，體外法都顯著低于尼龍袋法（P<0.05）。玉米、豆粕、啤酒糟的其余成分和玉米秸青貯各成分2種方法測定結(jié)果差異不顯著。

2.3 瘤胃動態(tài)降解

瘤胃動態(tài)降解結(jié)果見表4。從動態(tài)降解參數(shù)來看，玉米和豆粕的DM和OM均具有相對高的a值和b值，而啤酒糟和玉米秸青貯DM和OM的a值和b值則相對低，這與每種飼料所含纖維（特別是酸性洗滌木質(zhì)素）成分的高低有直接關(guān)系。啤酒糟CP的a值最高，而其他3種飼料CP的a值接近。DM和OM的有效降解率均以玉米最高，豆粕其次，啤酒糟最低；CP的有效降解率，啤酒糟最高，玉米秸青貯次之，玉米最低。

2.4 體外產(chǎn)氣 （48 h） 參數(shù)

體外產(chǎn)氣 （48 h） 參數(shù)見表5。對比4種飼料的48 h產(chǎn)氣量和理論最大產(chǎn)氣量，發(fā)現(xiàn)玉米的值最接近（相差0.84 mL/100 mgDM），而玉米秸青貯的差值最大（5.45 mL/100 mgDM）。以每100 mgDM計算，玉米有理論最大產(chǎn)氣量，玉米秸青貯其次，豆粕最低；從產(chǎn)氣速率來看，玉米最大，豆粕其次，玉米秸青貯最?。挥衩捉涨噘A發(fā)酵延滯期最長，啤酒糟次長，玉米最短。如回歸方程所示，4種飼料所測營養(yǎng)成分對其理論最大產(chǎn)氣量（B）的影響是不同的。

3 討論與小結(jié)

3.1 營養(yǎng)成分48 h消失率

整體比較本次研究的結(jié)果（表3），發(fā)現(xiàn)玉米DM和OM、豆粕DM及啤酒糟OM的48 h消失率，尼龍袋法均顯著高于體外產(chǎn)氣法，但是，2種方法分析玉米秸青貯的3個測試指標（DM、OM、CP）的結(jié)果較為一致。這可能是當飼料中含有大量可溶組分時，將增加對其消失率的估計，這與其他研究結(jié)果一致[3]。與筆者先前的研究對比[8]，玉米DM瘤胃消失率基本一致，而豆粕DM消失率明顯下降，可能是因為2次試驗中基礎(chǔ)日糧豆粕含量不同造成的。啤酒糟DM消失率高于國外研究[9]，但低于國內(nèi)先前的研究[10]，原因或許與不同研究中試驗動物年齡和體重差異有關(guān)。

3.2 瘤胃動態(tài)降解與體外產(chǎn)氣參數(shù)

體外產(chǎn)氣參數(shù)可以間接反映飼料在瘤胃中的消化情況[11]。瘤胃尼龍袋法中，a代表了快速降解部分的比例，玉米和豆粕的DM和OM均具有較高的a值（表4），與其具有較大的產(chǎn)氣速率（C值，表5）一致。國外研究指出快速降解部分（a）與CP含量呈正相關(guān)[12]，但本次研究中a值大小與飼料CP含量高低沒有明顯趨勢，可能是因為本研究中CP含量最高的豆粕纖維成分含量低，而CP含量低的玉米中導致糖類和淀粉含量高（估計值）。a+b值代表了飼料中可發(fā)酵部分。4種飼料中玉米可發(fā)酵成分的a+b較高（DM接近0.99，OM 0.85），導致其48 h產(chǎn)氣量（Y）遠高于其他3種飼料。豆粕OM雖也有較高的a+b值，但因其CP含量高（48.8%，表2），導致其Y值最低。啤酒糟和玉米秸青貯DM和OM的a+b值相對低，但二者有遠高于豆粕的纖維成分（NDF和ADF，表2），因而Y值與豆粕較為接近。

瘤胃尼龍袋降解參數(shù)中的c代表慢速降解組分b的降解速率。對比表4中4種飼料的c值和表5中產(chǎn)氣速率（C）和延滯期（lag）數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)2種低纖維飼料（玉米和豆粕）相比，玉米DM和OM的c值均高于豆粕，因此表現(xiàn)出較高的產(chǎn)氣速率和較小的延滯期；2種高纖維飼料（啤酒糟和玉米秸青貯）相比，啤酒糟有較高的產(chǎn)氣速率和較小的延滯期，這可能是由OM具有較高的c值（4.5）導致，而其DM的c值則相反（究其原因，或許是因為玉米秸青貯更高的ADF值而導致其產(chǎn)氣速率下降和延滯期增加，但這有待進一步研究）。

當然，在進行尼龍袋降解參數(shù)和體外產(chǎn)氣參數(shù)對比分析時，還應該清楚認識到體外產(chǎn)氣曲線并非單相，更多時候是兩相或多相降解，即開始是快速降解部分發(fā)酵產(chǎn)氣，后期以慢速降解部分產(chǎn)氣為主[3]；而瘤胃尼龍袋降解雖然也是可溶組分先降解，但其中包含有快速降解CP部分（如NPN等），這會導致尼龍袋法和體外產(chǎn)氣法評定中出現(xiàn)不一致（包括時間，降解程度）。由于影響因素較多，也較復雜，本次試驗沒有進行深入探討，僅對4種飼料整體的理論最大產(chǎn)氣量（B）與不同營養(yǎng)成分含量的關(guān)系進行了初步研究（表5回歸方程），該回歸方程表明影響理論最大產(chǎn)氣量的成分是中性洗滌纖維，其次是酸性洗滌纖維，蛋白質(zhì)含量對其呈負影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，體外產(chǎn)氣法和瘤胃尼龍袋法48 h消失率測定結(jié)果隨著飼料種類和營養(yǎng)成分不同而不同；尼龍袋法測定的發(fā)酵參數(shù)a值大小與體外產(chǎn)氣量法的產(chǎn)氣速率表現(xiàn)一致，a+b值大小與體外產(chǎn)氣法的產(chǎn)氣量表現(xiàn)一致。影響體外產(chǎn)氣速率和延滯期的主要因素對于低纖維飼料和高纖維飼料是不完全一樣的；同時，不同營養(yǎng)成分對理論最大產(chǎn)氣量的貢獻也是不同的。

致謝：本研究得到中國農(nóng)業(yè)大學動物科技學院孟慶翔教授、周振明老師及肉牛中心各位同學的大力幫助，特此致謝。

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