牦牛是高原畜牧业重要的优势畜种，主要生活在海拔3 000~5 000 m的地区，对青藏高原的畜牧业发展起到重要作用，中国现有牦牛1 400多万头，占世界牦牛总数的95%以上，居世界首位^[1]。一方面，青藏高原海拔高、寒冷缺氧、牧草稀缺，导致全年牧草供给的不均衡，造成牦牛生产效益低下，冷季牧草无论从质量还是数量上，远不能满足牦牛生长的需要，严重者会导致牲畜的死亡；另一方面，现在市场对牦牛肉的需求日益增大，为了满足牦牛的正常生长同时扩大生产量，使得近年来牦牛养殖从单一的放牧饲养转变为放牧、半舍饲、舍饲等多种饲养方式并存的状况，其中舍饲育肥和半舍饲及补饲较为普遍^[2-3]。玉米适口性好、能值高，是牦牛育肥饲粮中重要的能量来源，由于目前的加工方式多为简单的粗粉碎为主，导致玉米的营养物质利用率较低^[4]。现在国内外的研究主要集中在通过各种不同加工处理方法，来改善淀粉在瘤胃中的降解和消化特性，从而达到优化瘤胃发酵、改善营养物质利用率、提高反刍动物生产性能的目的^[5]。如何提高补饲饲粮利用效率和补饲效果，成为当前牦牛生产中亟待解决的问题。

蒸汽压片玉米是通过湿热处理后再进行碾压处理、湿热处理使玉米淀粉分子结构发生改变，碾压处理使淀粉暴露，增大玉米与瘤胃的接触面积从而提高动物机体对其利用率。有研究者指出，蒸汽压片玉米可以提高玉米在消化道的消化程度，使玉米净能值增加13%~19%^[6]。另有研究者报道，饲喂蒸汽压片玉米可以降低甲烷的排放^[7]。目前国外蒸汽压片玉米在黄牛、禽类上已经应用的非常广泛，但蒸汽压片玉米在牦牛上的应用还鲜有报道。因此，本研究拟通过对饲粮中添加不同比例的蒸汽压片玉米对牦牛瘤胃发酵特性进行比较研究，以期对瘤胃发酵、营养价值进行初步的了解，旨在为蒸汽压片玉米在牦牛养殖中的应用提供依据。

1 材料与方法 1.1 试验设计

采用单因素完全随机试验设计，设置11个组，蒸汽压片玉米替代精料中玉米的比例分别为0(对照组)、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%，每组3个重复。

1.2 试验动物

选择健康、体重接近、年龄相符的3岁牦牛3头，3头牦牛单独饲喂，用采样管通过口腔抽取瘤胃液。试验饲粮由精料补充料和青贮玉米组成，08:00和18:00分2次投喂，自由饮水，营养状况处于维持水平。

1.3 试验饲粮

试验所用玉米均是市场购置，蒸汽压片玉米由青海省海西漠河驼厂生产加工，将样品风干粉碎过1 mm筛，取样备用。蒸汽压片玉米的制备参考王桂瑛等^[8]、郭亮等^[9]的方法，饲粮参考《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)^[10]，并结合肉牛营养需要量的相关研究配制，饲粮组成及营养水平见表 1。

1.4 常规营养成分测定

总能(GE)、干物质(DM)、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、灰分(Ash)、钙(Ca)、磷(P)含量参照《饲料分析及饲料质量检测技术》^[12]的方法测定；酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)含量参照Van Soest等^[13]方法测定。

1.5 体外产气法装置及溶液配制

人工瘤胃装置：二氧化碳气罐、恒温培养箱、水浴培养箱、分液装置(HIRSCHMA NN LABORGERA TE D-74246分液装置，德国；分装范围0~60 mL，最小刻度为1 mL)、恒温及磁力搅拌体系装置、纱布和漏斗、玻璃培养管(100 mL注射器，从德国霍恩海姆大学进口特制玻璃针管，最小刻度均为1 mL)、分析天平。

溶液配制：常量元素溶液，称取Na₂HPO₄ 5.7 g，KH₂PO₄ 6.2 g，MgSO₄ 0.6 g，配成1 000 mL溶液；微量元素溶液，称取CaCl₂·2H₂O₂ 13.2 g，MnCl₂·4H₂O 10.0 g，CoCl₂·6H₂O 1.0 g，FeCl₃·6H₂O 0.8 g，配成1 000 mL溶液；缓冲液，称取NaHCO₃ 35 g，(NH₄)HCO₃ 4 g，配成1 000 mL溶液；刃天青，0.1 g/100 mL。

人工唾液配制：常量元素溶液120 mL，缓冲液120 mL，微量元素溶液0.06 mL，刃天青0.61 mL，1 mol/L NaOH 1.0 mL，Na₂S·9H₂O 168 mg，蒸馏水定容至500 mL。

1.6 培养管准备和发酵底物称取

试验样品经65 ℃烘干后粉碎过40目筛，准确称取样品0.2 g左右，送入100 mL玻璃注射器内，并在注射筒前1/3处均匀涂抹医用凡士林，以便于密封产气，早饲前用瘤胃管采集混合瘤胃液，采集后尽快放入保温瓶并迅速带到实验室，缓慢通入二氧化碳(CO₂)，用4层纱布过滤到预热的烧瓶中，量取过滤后的瘤胃液，配成人工瘤胃培养液(人工唾液:瘤胃液=2 : 1)加入到烧瓶中，培养液中持续通入CO₂。取30 mL人工瘤胃培养液消化，放入39 ℃的水浴恒温振荡器中，记录0、2、4、6、8、12、18、24、32、40、48 h的产气量。每个样品设计3个重复，同时设3个空白(人工瘤胃培养液)，用于产气量的校正。

1.7 指标测定

pH用25型酸度计(上海第二分析仪器厂甘汞电极)测定。

氨态氮(NH₃-N)含量参照冯宗慈等^[14]的比色方法测定。

挥发性脂肪酸(VFA)含量采用岛津(GC-2014)气相色谱仪按内标法测定。

产气量：向培养管加入人工瘤胃培养液30 mL，记录0、2、4、6、8、12、18、24、32、40、48 h各时间点的产气量。当读数超过60 mL时，读数后排气并记录排气后的刻度值。待饲料在体外培养48 h后，将注射器取出放入冰水中使其停止发酵。

1.8 统计分析

采用Excel 2007进行数据的初步处理，利用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析，用Duncan氏法进行多重比较，P < 0.05为差异显著，P < 0.01为差异极显著。

2 结果与分析 2.1 饲粮中蒸汽压片玉米替代比例对产气量、干物质降解率及瘤胃发酵参数的影响

由表 2可知，在24和48 h，100%蒸汽压片玉米组的平均产气速率分别是1.50、0.50 mL/h，均高于其他组，但组间无显著差异(P>0.05)；100%蒸汽压片玉米组的平均总产气量分别为59、70 mL，均高于其他组，组间差异显著(P < 0.05)。

由表 2可知，随着蒸汽压片玉米在饲粮中替代的比例增高，24 h瘤胃干物质降解率也随之增高，100%蒸汽压片玉米组比对照组提高了10.38%(P < 0.05)；48 h的结果与24 h趋势一致，100%蒸汽压片玉米组比对照组提高了19.67%(P < 0.05)。

由表 3可知，经过24和48 h的发酵，饲粮中蒸汽压片玉米的替代比例对瘤胃发酵液的pH无显著影响(P>0.05)。24和48 h的NH₃-N含量、乙酸/丙酸随着饲粮中蒸汽压片玉米替代比例的升高而降低，且100%蒸汽压片玉米组的乙酸/丙酸显著低于对照组(P < 0.05)；丙酸含量随着饲粮中蒸汽压片玉米替代比例的升高而升高，100%蒸汽压片玉米组显著高于对照组(P < 0.05)；总挥发性脂肪酸、乙酸、异丁酸、异戊酸含量有升高的趋势但不是按照梯度的变化而变化。100%蒸汽压片玉米组24 h乙酸含量显著高于其他组(P < 0.05)；100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%蒸汽压片玉米组丁酸含量显著高于20%、10%蒸汽压片玉米组和对照组(P < 0.05)；各组间24 h戊酸含量无显著差异(P>0.05)；90%、80%、70%、60%蒸汽压片玉米组48 h乙酸含量显著高于100%、50%、40%、30%、20%、10%蒸汽压片玉米组和对照组(P < 0.05)；各组间丁酸含量无显著差异(P>0.05)。

2.2 饲粮中蒸汽压片玉米替代比例对甲烷产量的影响

由表 3可知，经过24和48 h的发酵后，随着饲粮中蒸汽压片玉米替代比例的提高，甲烷产量有降低的趋势。20%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%蒸汽压片玉米组24 h甲烷产量显著低于其他组(P < 0.05)；对照组和20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%蒸汽压片玉米组48 h甲烷产量显著低于10%蒸汽压片玉米组(P < 0.05)。

3 讨论 3.1 饲粮中蒸汽压片玉米替代比例对常规营养成分的影响

魏曼琳^[5]在对不同物理加工方式的玉米(蒸汽压片玉米、挤压膨化玉米、粉碎玉米)进行常规营养成分的测定中发现，蒸汽压片玉米组的粗蛋白质、粗脂肪含量显著低于粉碎玉米组，猜测出现这种情况的原因可能是蛋白质也在热的作用下发生变性，之后用外力破坏淀粉颗粒以及外围蛋白质的空间结构，造成了粗蛋白质含量的降低，这样就可以解释本试验中粗蛋白质含量随着饲粮中蒸汽压片玉米替代比例的升高而降低；Preston^[15]在研究蒸汽压片处理过程中玉米常规营养成分的变化的试验中发现，只有经过蒸汽处理的玉米在磷含量上与对照组无显著差异，而经过蒸汽压片处理的玉米磷含量显著低于对照组，可知压片的处理使玉米中的磷含量降低了，这也与本试验中磷含量随着饲粮中蒸汽压片玉米替代比例的升高而降低趋势一致。

3.2 饲粮中蒸汽压片玉米替代比例对产气量、瘤胃干物质降解率及瘤胃发酵参数的影响 3.2.1 产气量和产气速率

总产气量是反映饲粮可发酵程度及瘤胃微生物活性的重要指标^[5]。Menke等^[16]研究表明，饲粮有机物降解率与体外培养时的产气量呈正相关，即产气量越高，表明饲粮在瘤胃内的降解率越高，微生物活性越强。本试验结果表明，24、48 h各组产气速率、总产气量均随着蒸汽压片玉米的替代比例的升高呈阶梯性变化，说明100%蒸汽压片玉米组的有机物降解率高于对照组。这与崔彦召等^[17]和马星光等^[18]研究结果一致，说明蒸汽压片玉米比普通玉米更有利于瘤胃微生物的降解。魏曼琳^[5]和乔富强^[19]研究利用体外产气法分别对杂交公黄牛和荷斯坦公牛瘤胃液评价蒸汽压片玉米与粉碎玉米48 h体外总产气量发现，组间蒸汽压片玉米产气量虽有上升趋势但组间无显著性差异，这与本试验结果趋势一致。魏曼琳^[5]关于产气量差异不显著给出的解释是蒸汽压片处理后的玉米没有对玉米中可利用的营养物质发生改变，即磷、粗蛋白质等含量的改变没有对瘤胃发酵产生影响；本研究发酵底物是配合饲粮，其他学者发酵底物是单一的玉米；本研究的瘤胃液供体是牦牛，其他学者为荷斯坦奶牛、荷斯坦公牛、阉黄牛；造成结果不一致的原因可能是饲粮中成分的交互作用、动物的品种、性别、年龄等多方位因素的综合影响，具体原因不能直接下定论，需要在以后的试验中深入探讨。

3.2.2 干物质降解率

干物质降解率反映了饲粮在发酵体系中被微生物降解的程度^[20]。本试验结果表明，随着饲粮中蒸汽压片玉米替代比例的升高，24、48 h干物质降解率也随着升高，这与Zinn^[21]、Barajas等^[22]、May等^[23]、Theurer等^[24]报道结果相同。但也有相关学者齐智利等^[25]、Joy等^[26]报道的蒸汽处理对玉米干物质降解率无显著影响，与本试验结果不同。关于瘤胃干物质消化率指标的测定，差异比较大，结论不一，认为可以通过多测定几个指标来进行校正，如有机物降解率、蛋白质降解率。

3.2.3 瘤胃发酵参数

反刍动物瘤胃中微生物种类很多，其种类和数量常随着饲粮的组成和瘤胃内环境的不同而变化。因此，通过测定瘤胃内pH、NH₃-N、VFA含量等指标，可以反映瘤胃内部的环境状况及饲粮在瘤胃内的发酵程度和模式是研究瘤胃内环境的重要指标^[27]。

瘤胃液pH是反映瘤胃发酵水平的一项综合指标，可以判断反刍动物瘤胃是否酸中毒，反映瘤胃微生物、代谢产物的状况，受饲粮性质和唾液分泌等诸多因素的影响，本试验中，24和48 h各组瘤胃液pH在6.83~7.09，均处于正常生理范围内(5.5~7.5)，组间无显著性差异^[28-29]。王桂瑛等^[30]研究表明，发酵试验中粉碎蒸汽压片玉米与未处理玉米的瘤胃pH无显著性差异，均在正常范围内，与本试验研究结果一致。这说明在本饲粮中蒸汽压片玉米替代比例对瘤胃酸度的影响较小。

反刍动物瘤胃中VFA包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸，其中丙酸是反刍动物体内内源葡萄糖合成的前体物质，乙酸是反刍动物代谢所需能量的主要来源。发酵液中的丙酸含量增加、乙酸/丙酸的降低均有利于葡萄糖的合成和能量的利用率，从而有利于提高生长期反刍仔畜的日增重。一般来说在高精料饲粮条件下发酵应为明显的丙酸型，本试验中随着饲粮中蒸汽压片玉米替代比例的增高，24、48 h的瘤胃发酵产物中丙酸含量随之升高，乙酸/丙酸随之减低。这与乔富强等^[31]、王桂瑛等^[30]利用体外法研究蒸汽压片玉米丙酸含量高于颗粒玉米一致，说明随着饲粮中蒸汽压片玉米替代比例的提高其在瘤胃内的降解速度也随之加快。鉴于微生物生长对发酵底物的选择性，乙酸/丙酸可能会影响微生物蛋白质的合成、瘤胃微生物(细菌、原虫等)的群体结构，进而影响整个机体的消化与营养代谢。迄今为止，国内外尚未见研究蒸汽压片玉米影响牦牛瘤胃微生物多样性的报道，后续可以增加对瘤胃微生物多样性的测定^[32-33]。

瘤胃中NH₃-N含量是反映瘤胃氮代谢的重要指标。NH₃-N是由瘤胃氮代谢中外源蛋白质和内源含氮物质降解产物氨基酸脱氨基产生的，是瘤胃微生物合成菌体蛋白(MCP)的重要原料^[34]。瘤胃中约80%的细菌能够利用氨作为唯一氮源合成菌体蛋白，适宜的NH₃-N含量有利于微生物的生长，从而可间接反映瘤胃微生物分解饲粮粗蛋白质和利用蛋白质合成微生物菌体蛋白的平衡情况。本试验中NH₃-N含量为10.29~13.06 mg/dL，在微生物发酵的最适NH₃-N含量范围内^[35-36]。本试验发现，随着饲粮中蒸汽压片玉米替代比例的增高，24和48 h NH₃-N含量均降低。造成降低的原因可能是因为经过处理后的玉米发生了蛋白质结构的改变被微生物利用。Crocker等^[37]、马星光等^[18]、Plascencia等^[38]也有类似的报道。

3.3 饲粮中蒸汽压片玉米替代比例对甲烷产量的影响

反刍动物瘤胃内碳水化合物发酵会产生CO₂和甲烷，甲烷不能被植物和动物利用，造成温室效应同时使反刍动物饲粮中能量损失^[39]。本研究中随着蒸汽压片玉米的替代比例增加甲烷产量减少，这与王洪亮^[39]不同加工方式下玉米对绵羊产甲烷的研究结果一致。造成甲烷含量降低的原因可能是因为发酵液中丙酸含量的提高，丙酸类的物质在生成的过程中会消耗氢气，氢气是甲烷产生的底物，所以丙酸含量提高了，氢气排出降低了，从而抑制甲烷的产生。Nagaraja等^[40]、Popp等^[41]研究表明，丙酸的合成与甲烷产生之间呈负相关关系，即丙酸含量的升高往往会伴随着瘤胃甲烷产量的降低，这一结果与之前得到的饲粮中随着蒸汽压片玉米替代比例升高其丙酸含量增高的结果一致。

4 结论

① 饲粮中提高蒸汽压片玉米替代比例可以提高48 h体外总产气量与干物质降解率。

② 饲粮中蒸汽压片玉米替代比例的提高，有利于机体对营养物质的消化和吸收并降低甲烷产量。

③ 综上，饲粮中100%蒸汽压片玉米替代比例最优。