谷氨酸渣对秦川肉牛常见饲料瘤胃降解特性的影响

宋 钰， 夏志军， 昝林森,2*

(1.西北农林科技大学动物科技学院，陕西 杨凌 712100；2.国家肉牛改良中心，陕西 杨凌 712100)

随着现代畜牧业的快速发展，蛋白质资源紧缺逐渐成为我国饲料产业难题。因此，开发新型蛋白质饲料对我国畜牧业的良好发展具有重要意义[1]。作为浓缩糖蜜发酵液(CMS)的固体颗粒，谷氨酸渣中含有丰富的菌体蛋白和腐殖酸。富含蛋白质、氨基酸、维生素等多种营养成分，具有作为畜禽蛋白质饲料的潜力。

刁其玉等[2]研究表明，在仔猪日粮中添加2%的CMS可以改善仔猪的饲料转化率，提高其日增重，同时降低饲料成本。毛江等[3]认为在奶牛日粮中添加部分CMS代替豆粕能够提高奶牛的生产性能和粗蛋白表观消化率，增加经济效益。Hannon等[4]认为，CMS可以部分代替尿素，促进瘤胃内微生物群落的生长。林教一等[5]认为，添加CMS可以提高奶牛日粮的适口性，同时提高牛奶中乳蛋白的含量。

段鹏杰等[6]研究表明，在日粮中添加谷氨酸渣代替部分豆粕可以显著提高秦川肉牛的采食量、平均日增重和饲料利用率。然而，谷氨酸渣对西北农林科技大学选育的秦川牛肉用新品系(以下简称“秦川肉牛”)常见粗饲料的瘤胃降解情况影响还鲜有报道。本试验通过在秦川肉牛日粮中添加不同水平的谷氨酸渣，研究其对秦川肉牛对6种常见粗饲料的瘤胃降解特性的影响，为谷氨酸渣饲料化推广应用和秦川肉牛健康、高效养殖提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验所用谷氨酸渣由厦门丹联商贸有限公司提供，呈黑褐色颗粒状，其主要营养成分含量见表1。

表1 谷氨酸渣主要营养成分含量(干物质水平) %

1.2 试验动物及试验设计

试验在西北农林科技大学国家肉牛改良中心良繁场进行。选取体况良好、体重相近的5头装有瘤胃瘘管的秦川肉牛成年公牛。试验持续120 d，共分为4期，每期30 d，其中预饲期15 d，正试期15 d，每30 d为一个饲养阶段，每个饲养阶段5头牛饲喂同一谷氨酸渣添加量水平的日粮。第1期对照组的日粮不添加谷氨酸渣，3个试验组在对照组日粮的基础上在精料中分别添加1.5%，3.0%，4.5%的谷氨酸渣替代豆粕。

根据中国肉牛饲养标准(NY/T 815—2004)中的营养需要量及实际饲喂的要求进行日粮配置，以等能等氮为原则调整日粮配方，试验牛日粮配方及营养成分见表2和表3。粗饲料以玉米青贮为主。

表2 试验牛精料组成 %

表3 试验牛精料营养成分(干物质水平)

注：每1 kg饲料中预混料含维生素A 2 640 IU，维生素D 340 IU，维生素E 26 mg，铁60 mg，铜12 mg，锌48 mg，锰48 mg，钴0.12 mg，碘0.3 mg，硒0.36 mg。

1.3 饲养管理

试验牛采取拴系饲喂，每天饲喂2次(6:30和15:30)，保证饮水充足。饲喂时，将精料和粗料混匀，各组试验牛精料按照平均体重的1.5%添加，统一饲喂，保证每头牛每天5%～10%的剩料量。试验开始前，对牛舍进行消毒，对所有试验牛进行驱虫处理。试验期间，每天观察牛的卫生状况；同时按照牛场的正规程序，定期对牛舍进行消毒。

1.4 瘤胃发酵相关指标测定

1.4.1 样品采集与pH测定 分别在试验期第15～20天，采集晨饲2 h后的瘤胃液(上、下、左、右四方位)，充分混匀，测定其pH。

1.4.2 氨态氮和挥发性脂肪酸(VFA)含量测定

NH3-N浓度采用冯宗慈等[7]的方法进行测定，VFA浓度按照胡伟莲[8]的方法进行测定。

1.4.3 微生物蛋白(MCP) 参照夏其昌[9]中所阐述的光吸收法测定。

1.5 日粮瘤胃降解率测定

选取6种肉牛常用粗饲料(苜蓿干草、小麦麦秸、玉米秸秆、玉米青贮、谷草、稻草)，采样后通过“四分法”获取样品，65 ℃条件下烘干24 h，然后称质量备用[10〗。准确称取5 g样品放人尼龙袋(孔径38 pμm，面积80 mm×120 mm)中，将尼龙袋放人牛瘤胃中发酵。发酵时间设6，12，24，36，48 h 5个时间段，每个时间处理同一试验牛放3个重复袋。发酵结束后快速取出尼龙袋，用自来水冲洗至澄清为止，65 ℃烘干至恒重。然后，将尼龙袋内的残余物粉碎，过1 mm孔筛，备用。采用常规营养成分分析法测定瘤胃降解前、后饲料中常规营养成分干物质(DM)、粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)的含量。CP含量的测定采用凯氏定氮法，NDF含量的测定采用范式纤维分析法[11]。不同时间点饲料养分降解率(p)计算公式为：

p=(样品养分含量-某时间点残余物中该养分含量)/样品养分含量×100%

(1)

6种饲料DM、CP、NDF的有效降解率(ED)根据文献[12]计算：

p=a+b(1-e-ct)

(2)

式中：p为不同时间点饲料养分降解率(%)；a为快速降解部分(%)；b为慢速降解部分(%)；c为慢速降解部分的降解速率(%/h)；t为降解时间(h)。

根据公式(2)求出a、b的值，代入公式(3)求出ED。

ED=a+b×c/(c+k)

(3)

式中：ED为有效降解率(%)；k为饲料的瘤胃外流速度(%/h)。参照Duinkerken的观点，本试验k值按照k=0.00139+0.1775c来计算。

1.6 数据统计分析

用SPSS19.0软件进行数据分析，用one-way ANOVA进行方差分析，并用LSD法进行多重比较。以P<0.05为差异显著性判断标准，试验结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 谷氨酸渣对秦川肉牛采食量的影响

由表4可知，试验Ⅱ组秦川肉牛的日采食量显著高于对照组(P<0.05)。

表4 谷氨酸渣对秦川肉牛采食量的影响 kg/d

2.2 谷氨酸渣对秦川肉牛瘤胃发酵指标的影响

由表5可知，随着谷氨酸渣添加量的增加，牛瘤胃液的pH升高，且试验Ⅲ组显著高于其他3组(P<0.05)；NH3-N浓度降低，且对照组显著高于试验Ⅱ、Ⅲ组；MCP含量增加，且试验Ⅱ、Ⅲ组显著高于对照组和试验Ⅰ组，试验Ⅱ组显著高于试验Ⅲ组；丙酸含量试验Ⅱ、Ⅲ组显著高于对照组(P<0.05)，试验Ⅱ组显著高于试验Ⅲ组(P<0.05)；乙酸与丙酸比试验Ⅱ组显著低于其他3组(P<0.05)，试验Ⅲ组显著低于对照组(P<0.05)。

表5 谷氨酸渣对秦川肉牛瘤胃发酵指标的影响

2.3 谷氨酸渣对秦川肉牛对粗饲料瘤胃降解情况的影响

2.3.1 谷氨酸渣对秦川肉牛常用饲料DM瘤胃降解的影响 由表6可知，谷氨酸渣可不同程度提高苜蓿干草、玉米青贮、谷草、稻草的ED。苜蓿干草试验Ⅱ组ED显著高于其他3组(P<0.05)。玉米秸秆试验Ⅰ组ED显著低于其他3组(P<0.05)。玉米青贮试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组ED显著高于对照组(P<0.05)，试验Ⅱ组ED显著高于其他3组(P<0.05)。谷草试验Ⅱ、Ⅲ组ED显著高于对照组和试验Ⅰ组(P<0.05)。稻草试验Ⅱ组ED显著高于其他3组(P<0.05)。

表6 谷氨酸渣对不同粗饲料DM瘤胃降解率的影响

2.3.2 谷氨酸渣对秦川肉牛常用饲料CP瘤胃降解的影响 由表7可知，谷氨酸渣可不同程度提高苜蓿干草、小麦麦秸、玉米青贮、谷草的ED。苜蓿干草试验Ⅱ组ED显著高于其他3组(P<0.05)。小麦麦秸试验Ⅲ组ED显著高于其他3组(P<0.05)。玉米青贮试验Ⅱ组ED显著高于其他3组(P<0.05)。谷草试验Ⅱ组ED显著高于对照组(P<0.05)。

表7 谷氨酸渣对不同粗饲料CP瘤胃降解率的影响

2.3.3 谷氨酸渣对秦川肉牛常用饲料NDF瘤胃降解的影响 由表8可知，谷氨酸渣可不同程度提高小麦麦秸、玉米秸秆、玉米青贮、稻草的ED。小麦麦秸试验Ⅱ、Ⅲ组ED显著高于对照组和试验Ⅰ组(P<0.05)。玉米秸秆试验Ⅱ组ED显著高于其他3组(P<0.05)，试验Ⅰ组ED显著高于对照组和试验Ⅲ组(P<0.05)。玉米青贮试验Ⅱ组ED显著高于对照组(P<0.05)。稻草试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组ED显著高于对照组(P<0.05)。

2.3.4 谷氨酸渣对秦川肉牛常用饲料ADF瘤胃降解的影响 由表9可知，谷氨酸渣可不同程度提高苜蓿干草、小麦麦秸、玉米秸秆、玉米青贮、谷草的ED。苜蓿干草试验Ⅱ组ED显著高于其他3组(P<0.05)，试验Ⅰ、Ⅲ组ED显著高于对照组(P<0.05)。小麦麦秸试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组ED显著高于对照组(P<0.05)。玉米秸秆试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组ED显著高于对照组(P<0.05)。玉米青贮试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组ED显著高于对照组(P<0.05)。谷草试验Ⅱ组ED显著高于其他3组(P<0.05)。

表8 谷氨酸渣对不同粗饲料NDF瘤胃降解率的影响

表9 谷氨酸渣对不同粗饲料ADF瘤胃降解率的影响

3 讨 论

3.1 日粮中添加谷氨酸渣对秦川肉牛采食量的影响

饲料种类、外界环境、饲料的适口性等都对肉牛采食量有影响[13]。本试验中，添加谷氨酸渣替代豆粕后肉牛采食量显著增加，可能与谷氨酸渣保留有糖蜜的香味，适口性较好有关，这与孙宇等[14]的结论相一致。

3.2 日粮中添加谷氨酸渣对秦川肉牛发酵指标的影响

瘤胃液的pH是衡量瘤胃是否处于正常发酵环境的重要参数，是瘤胃发酵过程的综合反映。王庆丽等[15]发现：日粮种类、日粮精粗比、日粮干物质含量、采食量、饲喂方法等因素都可以影响瘤胃液pH。本试验中，瘤胃液pH随着谷氨酸渣添加量的增加而有升高的趋势，且试验Ⅲ组显著高于其他3组，但都处于6.33～6.60之间，属于适宜范围(5.5～6.8)，说明在日粮中用1.5%～4.5%谷氨酸渣替代豆粕可以显著提高瘤胃pH，且对瘤胃健康无不良影响。这和毛江[16]等人的研究成果不一致。原因可能是试验动物的不同及饲养饲料配方的差异。

瘤胃液NH3-N是日粮蛋白质、瘤胃中非蛋白氮和动物机体蛋白质的降解产物，也是瘤胃微生物合成菌体蛋白所用的原料，其浓度可以反映瘤胃内蛋白质降解和蛋白质合成之间达成的平衡状态[17]。在本试验中，添加谷氨酸渣后NH3-N浓度显著降低，表明在添加谷氨酸渣代替部分豆粕可以显著降低瘤胃液NH3-N浓度，使其更多地被瘤胃微生物用于合成菌体蛋白[18]。

MCP含量是反映瘤胃内蛋白质合成情况的指标[19]。本试验中，添加谷氨酸渣后试验Ⅱ、Ⅲ组微生物蛋白含量显著高于对照组，这与瘤胃液中NH3-N浓度的降低相一致，说明日粮中添加谷氨酸渣促进了瘤胃微生物利用瘤胃液中的NH3-N合成微生物蛋白，且3.0%的添加量效果最好。

反刍动物瘤胃微生物将瘤胃内纤维物质分解为多种VFA(乙酸、丙酸、丁酸等)。通常根据乙酸、丙酸、丁酸相对比例将瘤胃发酵分为乙酸型发酵，丙酸型发酵和丁酸型发酵3种类型。丙酸是葡萄糖合成的主要前体，丙酸型发酵能够为机体提供更多能量，降低甲烷的生成，降低机体能量消耗[20]。一般用乙酸含量和丙酸含量的比来表示瘤胃发酵模式的改变。在本试验中，添加谷氨酸渣替代豆粕后，丙酸含量显著增加，乙酸和丙酸比显著降低。说明添加谷氨酸渣替代豆粕可以促进瘤胃的丙酸型发酵，这和马群山等[21]的结论相一致。

3.3 日粮中添加谷氨酸渣对秦川肉牛瘤胃降解情况的影响

饲料DM、CP、NDF、ADF的有效降解率(ED)是评价饲料降解情况的重要指标之一。本试验结果表明，在日粮中添加谷氨酸渣有利于提高秦川肉牛对多种常见饲料(苜蓿干草、玉米青贮、谷草、稻草)DM的ED，且其中添加3.0%谷氨酸渣的试验组效果最好；有利于提高秦川肉牛对多种常见饲料(苜蓿干草、小麦麦秸、玉米青贮、谷草)CP的ED；有利于提高秦川肉牛对多种饲料(小麦麦秸、玉米秸秆、玉米青贮、稻草)NDF的ED；有利于提高多种饲料(苜蓿干草、小麦麦秸、玉米秸秆、玉米青贮、谷草)ADF的ED。

这可能与谷氨酸渣显著提高了秦川肉牛瘤胃中丙酸含量，促进了秦川肉牛的丙酸型发酵有关[22]。同时，谷氨酸渣可以满足瘤胃内微生物的能量需求，促进瘤胃内微生物的良性生长，提高秦川肉牛对饲料的降解情况。这与本试验中微生物蛋白含量增加的结果相一致。本试验中添加谷氨酸渣提高了秦川肉牛对多种饲料CP的有效降解率，这与Liu和McMeniman等[23]的结论相一致，但与关意寅等[22]的结论不一致，原因可能是因为试验动物的不同和试验环境的不同。

4 结 论

添加谷氨酸渣替代日粮中部分豆粕可以显著提高秦川肉牛的采食量；可以显著降低瘤胃内氨态氮浓度，显著提高微生物蛋白含量，提升丙酸含量，降低乙酸与丙酸比，改善瘤胃内环境；可以显著提高多种常用饲料DM、CP、NDF、ADF瘤胃有效降解率，其中以3.0%谷氨酸渣添加量为最佳。