动物营养学报 >

2026 , Vol. 38 >Issue 6: 4366 - 4376

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.350

研究论文

玉米加工方式对绵羊肠道淀粉消化动态及血清挥发性脂肪酸浓度的影响

  • 李园园 , 1, 2 ,
  • 苏晓东 1, 2, * ,
  • 王砀砀 1 ,
  • 王天宇 1 ,
  • 陶锐秋 1 ,
  • 张驰 1 ,
  • 刘周旭 1 ,
  • 李德凯 1 ,
  • 姚军虎 , 1, 2, **
展开
  • 1 西北农林科技大学动物科技学院, 杨凌 712100
  • 2 国家乳业技术创新中心, 呼和浩特 010100
** 姚军虎,教授,博士生导师,E-mail:

*同等贡献作者

李园园(1994—),女,新疆石河子人,博士研究生,从事反刍动物营养研究。E-mail:

Office editor: 靳 爽

收稿日期: 2025-11-11

  网络出版日期: 2026-06-13

基金资助

国家乳业技术创新中心项目(2024-KFKT-011)

收起

Effects of Corn Processing Methods on Intestinal Starch Digestion Dynamics and Serum Volatile Fatty Acid Concentrations of Sheep

  • LI Yuanyuan , 1, 2 ,
  • SU Xiaodong 1, 2 ,
  • WANG Dangdang 1 ,
  • WANG Tianyu 1 ,
  • TAO Ruiqiu 1 ,
  • ZHANG Chi 1 ,
  • LIU Zhouxu 1 ,
  • LI Dekai 1 ,
  • YAO Junhu , 1, 2, **
Expand
  • 1 College of Animal Science and Technology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China
  • 2 National Technology Innovation Center of Dairy, Hohhot 010100, China
** professor, E-mail:

*Contributed equally

Received date: 2025-11-11

  Online published: 2026-06-13

Fold

摘要

本试验旨在研究玉米加工方式对绵羊肠道淀粉消化动态及血清挥发性脂肪酸浓度的影响。选取3只安装永久性十二指肠瘘管的健康成年绵羊为试验动物,采用3×3拉丁方设计,设置干整粒玉米组(DWC)、干破碎玉米组(DRC)和干粉碎玉米组(DGC),开展3期试验,每期21 d。各组饲粮除玉米加工方式不同外,配方及原料来源完全一致。结果表明:1)DWC组晨饲前前肠淀粉表观消化率显著低于DGC组(P<0.05),晨饲后2、4、8和10 h前肠淀粉表观消化率显著高于DRC和DGC组(P<0.05)。2)与DRC组相比,DWC组全肠道淀粉表观消化率显著提高(P<0.05),后肠淀粉表观消化率显著降低(P<0.05),直肠食糜淀粉含量及晨饲后4和6 h直肠食糜总挥发性脂肪酸(TVFA)浓度显著降低(P<0.05);与DGC组相比,DWC组全肠道淀粉表观消化率显著提高(P<0.05),晨饲前直肠食糜TVFA、乙酸和戊酸浓度显著降低(P<0.05),且直肠食糜TVFA、乙酸、丁酸、戊酸、异丁酸和异戊酸浓度平均值均显著降低(P<0.05)。3)DWC组晨饲前血清丁酸浓度显著高于DRC和DGC组(P<0.05),晨饲后2 h血清异丁酸浓度显著低于DGC组(P<0.05),晨饲后4和6 h血清戊酸浓度显著高于DRC和DGC组(P<0.05);各组间血清生化指标无显著差异(P>0.05)。由此可见,与饲喂干粉碎和干破碎玉米相比,饲喂干整粒玉米可通过提高前肠淀粉表观消化率、减少后肠淀粉发酵,整体提升绵羊对淀粉的消化利用效率。

关键词： 玉米加工方式; 绵羊; 淀粉表观消化率; 后肠发酵; 挥发性脂肪酸

本文引用格式

李园园 , 苏晓东 , 王砀砀 , 王天宇 , 陶锐秋 , 张驰 , 刘周旭 , 李德凯 , 姚军虎 . 玉米加工方式对绵羊肠道淀粉消化动态及血清挥发性脂肪酸浓度的影响[J]. 动物营养学报, 2026 , 38(6) : 4366 -4376 . DOI: 10.12418/CJAN2026.350

Abstract

This experiment aimed to investigate the corn processing methods on intestinal starch digestion dynamics and serum volatile fatty acid concentrations of sheep. Three healthy adult sheep with permanent duodenal fistulas were used in a 3×3 Latin square design. Three experimental groups were established: dry whole corn group (DWC group), dry rolled corn group (DRC group) and dry ground corn group (DGC group). The experiment consisted of three periods with 21 days per period. Diet formulations and raw material sources were identical across all groups, with only the corn processing method differing. The results showed as follows: 1) the foregut starch apparent digestibility in the DWC group was significantly lower than that in the DGC group before morning feeding (P<0.05), while the foregut starch apparent digestibility of DWC group was significantly higher than DRC and DGC groups at 2, 4, 8 and 10 hours after morning feeding (P<0.05). 2) Compared with the DRC group, the DWC group exhibited significantly higher total tract starch apparent digestibility and significantly lower hindgut starch apparent digestibility (P<0.05), as well as significantly reduced starch content in rectal digesta and total volatile fatty acid (TVFA) concentration in rectal digesta at 4 and 6 hours after morning feeding (P<0.05). Compared with the DGC group, the DWC group had significantly higher total tract starch apparent digestibility (P<0.05), significantly reduced concentrations of TVFA, acetate and valerate in rectal digesta before morning feeding (P<0.05), and significantly reduced the mean values TVFA, acetate, butyrate, valerate, isobutyrate and isovalerate concentrations in rectal digesta (P<0.05). 3) The serum butyrate concentration in the DWC group was significantly higher than that in DRC and DGC groups before morning feeding (P<0.05). At 2 hours after morning feeding, the serum isobutyrate concentration in the DWC group was significantly lower than that in the DGC group (P<0.05), whereas the serum valerate concentration at 4 and 6 hours after morning feeding in the DWC group was significantly higher than that in DRC and DGC groups (P<0.05). There were no significant differences in serum biochemical indices among the groups (P>0.05). In conclusion, compared with dry rolled and dry ground corn, dry whole corn improves the overall starch utilization efficiency of sheep by enhancing foregut starch digestibility and reducing hindgut starch fermentation.

Key words： corn processing methods; sheep; starch apparent digestibility; hindgut fermentation; volatile fatty acid

淀粉是反刍动物的主要能量来源,其利用效率直接影响机体能量供给水平和生产效率。现有研究多聚焦于淀粉在瘤胃中的降解过程及其对瘤胃发酵的影响[1-3],但由于研究方向的局限,关于淀粉进入肠道后的养分动态变化尚不清晰。因此,量化不同肠段养分的表观消化率,对于精准评估反刍动物能量代谢及提升饲料利用率具有重要的理论意义和应用价值。前人研究表明,谷物类型及加工方式会影响小反刍动物淀粉消化部位与消化程度[4]。值得注意的是,与奶牛等大型反刍动物相比,山羊和绵羊的网瓣胃孔明显小于整粒玉米的粒径,这一生理特征导致玉米加工方式对小反刍动物淀粉消化过程的影响及其机制与大型反刍动物明显不同[5]。研究表明,饲喂粉碎玉米饲粮可提高奶牛的淀粉消化率[6-7];而饲喂粉碎玉米饲粮未能改善奶山羊的生产性能[8]。饲喂整粒玉米饲粮可降低奶山羊公羔瘤胃乙酸相对摩尔比例和乙酸/丙酸比值[9];饲喂破碎玉米饲粮则会增加青年奶山羊到达后肠的淀粉含量,导致结肠菌群失衡,并诱发炎症反应[10]。此外,蒸汽压片玉米虽能提高奶山羊全消化道淀粉表观消化率,但会增加瘤胃发酵产生的热量和甲烷损失,降低谷物及饲粮的能量利用率[4]。本团队长期试验证明,饲喂含整粒玉米的饲粮可提高山羊的生长性能或奶山羊的产奶量[11-12]。然而,关于不同加工方式玉米对小反刍动物(绵羊、山羊等)各肠段淀粉消化规律的影响,目前仍缺乏系统研究。基于此,本研究以绵羊为试验动物,探究玉米加工方式对其养分表观消化率、后肠发酵及血清挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)含量的影响,阐明玉米加工方式如何通过调控淀粉在胃肠道内的消化部位与过程,进而影响绵羊的整体能量利用率,以期为小反刍动物谷物加工工艺优化及淀粉高效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物

选用9只健康成年绵羊[体重(51.33±1.60) kg]施行T型十二指肠瘘管手术,术后经4周护理恢复,从中选取健康状况最佳、体况接近、瘘管功能正常的3只绵羊作为试验动物,试验前再经2周适应期以确认其生理状态稳定。

1.2 试验设计

本研究所涉及动物试验符合西北农林科技大学动物实验伦理委员会的动物伦理要求(批准编号:NWAFAC1008)。
采用3×3拉丁方试验设计,设置3个组,分3期开展试验,每期21 d。3组饲粮配方及原料来源完全一致,仅以玉米加工方式为唯一变量,分别采用干整粒玉米(dry whole corn,DWC组)、干破碎玉米(dry rolled corn,DRC组)和干粉碎玉米(dry ground corn,DGC组),对应玉米几何平均粒径分别为5.00、2.49和0.65 mm。各组饲粮均以全混合日粮(TMR)形式饲喂,每天09:00和16:00等量投喂,试验绵羊全程自由饮水。饲粮组成及营养水平见表1。
表1 饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the diet (DM basis) %

项目 Items 含量 Content
原料 Ingredients
玉米青贮 Corn silage 26.00
苜蓿干草 Alfalfa hay 24.00
玉米 Corn 30.20
小麦麸 Wheat bran 6.00
豆粕 Soybean meal 11.40
食盐 NaCl 0.50
碳酸钙 CaCO3 0.80
磷酸氢钙 CaHPO4 0.30
碳酸氢钠 NaHCO3 0.30
预混料 Premix1) 0.50
合计 Total 100.00
营养水平 Nutrient levels2)
干物质(饲喂基础) DM (as-fed basis) 55.61
粗蛋白质 CP 14.90
淀粉 Starch 29.00
中性洗涤纤维 NDF 33.80
酸性洗涤纤维 ADF 21.40
代谢能 ME/(MJ/kg) 9.74

1)每千克预混料含 One kilogram of the premix contained the following:Zn 2 000 mg,Cu 400 mg,Fe 2 300 mg,Mn 800 mg,Co 50 mg,VA 300 000 IU,VD3 45 000 IU,VE 6 500 IU,VK3 45 mg。
2)代谢能为依据《中国饲料成分及营养价值表(2020年第31版)》所得计算值,其余为实测值。ME was a calculated value according to Tables of Feed Composition and Nutritive Values in China (31st edition, 2020), while the others were measured values.

1.3 样本采集与处理

每期最后3天为采样期。采样期内,每日通过瘘管在晨饲前(0 h)及晨饲后2、4、6、8和10 h采集十二指肠食糜,将每只羊3 d内同一时间点的十二指肠食糜样品合并,充分混合后,于65 ℃烘干,用于测定养分含量。同时,采用点采样法,每日间隔3 h采集8次直肠食糜(使用PE手套直肠采集样品),将每只羊3 d的直肠食糜全部混合后,于65 ℃烘干,用于测定养分含量。在采样期最后1天,于晨饲前及晨饲后2、4和6 h,分别采集血液和直肠食糜,用于测定血清生化指标、VFA浓度及直肠食糜VFA浓度。血液样品通过一次性采血针从颈静脉采集至不含肝素钠的5 mL真空采血管中,随后于4 ℃下以3 500×g离心15 min,收集血清。直肠食糜在测定VFA浓度前需进行预处理,具体步骤为:准确称取0.3 g直肠食糜,加入1.7 mL双蒸水,充分溶解后进行固液分离(13 500×g离心10 min),取上清液用于VFA浓度的测定。利用四分法采集饲粮样品,用于测定养分含量。

1.4 指标测定

1.4.1 养分含量及养分表观消化率

饲粮、十二指肠食糜及直肠食糜中的干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和盐酸不溶灰分(AIA)含量分别参照GB/T 6435—2014、GB/T 6432—2018、GB/T 20806—2022、NY/T 1459—2022和GB/T 23742—2009的方法进行测定,淀粉含量采用商业试剂盒(Megazyme,爱尔兰)进行测定。养分表观消化率通过以下公式进行计算:
全肠道养分表观消化率(%)=[1-(饲粮中AIA含量×混合直肠食糜中养分含量)/(混合直肠食糜中AIA含量×饲粮中养分含量)]×100;
前肠养分表观消化率(%)=[1-(饲粮中AIA含量×混合十二指肠食糜中养分含量)/(混合十二指肠食糜中AIA含量×饲粮中养分含量)]×100;
后肠养分表观消化率(%)=全肠道养分表观消化率-前肠养分表观消化率。

1.4.2 血清生化指标、VFA浓度及直肠食糜VFA浓度

血清和直肠食糜VFA浓度:取400 μL上清液与200 μL 25%偏磷酸混合,4 ℃下静置4 h;混合液以13 500×g离心15 min,取400 μL上清液与8 μL巴豆酸混合,静置30 min后,采用0.45 μm滤膜过滤至气相瓶中待测。采用气相色谱仪(7890 A,Agilent,美国)测定VFA浓度,仪器配备氢火焰离子化检测器(FID)及DB-FFAP毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm,Agilent,美国),检测参数配置详见Li等[13]。
血清生化指标测定:使用自动生化分析仪(BK-400,山东博科生物产业有限公司)测定血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLO)、葡萄糖(GLU)、尿素(UREA)、碱性磷酸酶(ALP)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)含量或活性。

1.5 数据统计分析

试验数据采用Excel 2016进行整理汇总,养分表观消化率、VFA浓度、血清生化指标及养分含量等数据均采用SAS 9.4软件的MIXED程序进行统计分析,并使用Tukey法进行组间多重比较。结果以平均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05表示差异显著。
MIXED统计模型如下:
Yijk=μ+Di+Aj+Sk+eijk。
式中:Yijk表示因变量的观测值;μ表示总均值;Di表示处理的固定效应;Aj表示周期的固定效应;Sk表示绵羊(个体编号)的随机效应;eijk表示模型残差。

2 结果与分析

2.1 玉米加工方式对绵羊养分表观消化率的影响

如图1所示,晨饲前,DGC组前肠淀粉表观消化率显著高于DWC和DRC组(P<0.05),但晨饲后2、4、8和10 h,DWC组前肠淀粉表观消化率均显著高于DRC和DGC组(P<0.05)。各组间各时间点前肠CP、NDF和ADF表观消化率均无显著差异(P>0.05)。
图1 绵羊前肠养分表观消化率的动态变化

同一时间点上标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),无字母或相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)。下图同。

Fig.1 Dynamic changes of foregut nutrient apparent digestibility of sheep

Different lowercase letters at the same time point mean significant difference (P<0.05), while no letter or the same lowercase letter mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

由表2可知,DWC组全肠道和前肠淀粉表观消化率显著高于DRC和DGC组(P<0.05),后肠淀粉表观消化率显著低于DRC组(P<0.05)。各组间全肠道、前肠及后肠CP、NDF和ADF表观消化率均无显著差异(P>0.05)。
表2 玉米加工方式对绵羊养分表观消化率的影响

Table 2 Effects of corn processing methods on apparent nutrient digestibility of sheep %

项目
Items		 组别 Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
DWC DRC DGC
全肠道 Total tract
淀粉 Starch 95.39a 93.89b 93.08b 0.393 0.017
粗蛋白质 CP 73.50 73.36 74.75 0.569 0.615
中性洗涤纤维 NDF 50.90 48.07 50.15 1.001 0.552
酸性洗涤纤维 ADF 40.83 37.85 41.09 1.201 0.538
前肠 Foregut
淀粉 Starch 72.00a 68.38b 68.59b 0.617 0.001
粗蛋白质 CP 61.45 60.30 60.68 0.509 0.686
中性洗涤纤维 NDF 38.34 38.81 40.78 0.511 0.108
酸性洗涤纤维 ADF 32.84 33.39 36.08 0.692 0.117
后肠 Hindgut
淀粉 Starch 23.39b 25.53a 24.52ab 0.383 0.042
粗蛋白质 CP 12.06 13.07 14.08 0.416 0.220
中性洗涤纤维 NDF 12.63 9.35 9.48 0.567 0.095
酸性洗涤纤维 ADF 7.83 4.35 4.94 0.557 0.089

前肠养分表观消化率为各时间点测定结果的平均值。The foregut nutrient apparent digestibility was the average value of the measurements at all sampling time points.

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),无字母或相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。In the same row, values with different lowercase letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with no letter or the same lowercase letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 玉米加工方式对绵羊直肠食糜养分含量的影响

由表3可知,DWC组直肠食糜淀粉含量显著低于DRC和DGC组(P<0.05)。各组间直肠食糜CP、NDF和ADF含量无显著差异(P>0.05)。
表3 玉米加工方式对绵羊直肠食糜养分含量的影响(干物质基础)

Table 3 Effects of corn processing methods on nutrient contents in rectal digesta of sheep (DM basis) %

项目
Items		 组别 Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
DWC DRC DGC
淀粉 Starch 4.40b 5.67a 6.09a 0.282 0.007
粗蛋白质 CP 13.78 13.13 13.94 0.281 0.517
中性洗涤纤维 NDF 46.05 46.95 47.38 0.847 0.848
酸性洗涤纤维 ADF 35.16 35.55 35.44 0.613 0.974

2.3 玉米加工方式对绵羊直肠食糜VFA浓度的影响

由图2可知,晨饲前,DWC组直肠食糜总挥发性脂肪酸(TVFA)、乙酸和戊酸浓度均显著低于DGC组(P<0.05);晨饲后4 h,DWC组直肠食糜TVFA和丙酸浓度显著低于DRC和DGC组(P<0.05),乙酸、戊酸、异丁酸和异戊酸浓度显著低于DGC组(P<0.05);晨饲后6 h,DWC组直肠食糜TVFA和乙酸浓度显著低于DRC和DGC组(P<0.05)。由表4可知,DWC组直肠食糜TVFA、乙酸、丁酸、戊酸、异丁酸和异戊酸浓度平均值均显著低于DGC组(P<0.05)。
图2 绵羊直肠食糜VFA浓度的动态变化(干物质基础)

Fig.2 Dynamic changes of VFA concentrations in rectal digesta of sheep (DM basis)

表4 玉米加工方式对绵羊直肠食糜VFA浓度平均值的影响(干物质基础)

Table 4 Effects of corn processing methods on mean VFA concentrations in rectal digesta of sheep (DM basis) μmol/g

项目
Items		 组别 Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
DWC DRC DGC
总挥发性脂肪酸 TVFA 156.85b 194.70ab 236.65a 12.416 0.012
乙酸 Acetate 118.15b 143.13b 177.15a 9.107 0.010
丙酸 Propionate 22.01 29.43 28.95 1.670 0.121
丁酸 Butyrate 10.52b 14.52ab 21.23a 2.178 0.047
戊酸 Valerate 1.54b 2.15ab 2.57a 0.163 0.013
异丁酸 Isobutyrate 2.23b 2.85ab 3.32a 0.176 0.020
异戊酸 Isovalerate 2.40b 2.63b 3.42a 0.163 0.008

2.4 玉米加工方式对绵羊血清VFA浓度的影响

由图3可知,晨饲前,DWC组血清丁酸浓度显著高于DRC和DGC组(P<0.05);晨饲后4和6 h,DWC组血清戊酸浓度显著高于DRC和DGC组(P<0.05);晨饲后2 h,DGC组血清异丁酸浓度显著高于DRC和DWC组(P<0.05)。由表5可知,DGC组血清异丁酸浓度平均值显著高于DRC和DWC组(P<0.05)。
图3 绵羊血清VFA浓度的动态变化

Fig.3 Dynamic changes of VFA concentrations in serum of sheep

表5 玉米加工方式对绵羊血清VFA浓度平均值的影响

Table 5 Effects of corn processing methods on mean VFA concentrations in serum of sheepmmol/L

项目
Items		 组别 Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
DWC DRC DGC
总挥发性脂肪酸 TVFA 16.80 16.39 14.51 0.703 0.405
乙酸 Acetate 13.25 12.80 11.22 0.627 0.421
丙酸 Propionate 1.27 1.21 1.02 0.068 0.307
丁酸 Butyrate 0.21 0.31 0.13 0.057 0.493
戊酸 Valerate 0.64 0.56 0.44 0.041 0.132
异丁酸 Isobutyrate 0.39b 0.39b 0.78a 0.070 0.015
异戊酸 Isovalerate 1.03 1.13 0.93 0.041 0.154

2.5 玉米加工方式对绵羊血清生化指标的影响

由图4和表6可知,各组间各时间点血清生化指标及其平均值均无显著差异(P>0.05)。
图4 绵羊血清生化指标的动态变化

Fig.4 Dynamic changes of serum biochemical indices of sheep

表6 玉米加工方式对绵羊血清生化指标平均值的影响

Table 6 Effects of corn processing methods on mean serum biochemical indices of sheep

项目
Items		 组别 Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
DWC DRC DGC
总蛋白 TP/(g/L) 60.27 62.15 60.84 0.824 0.677
白蛋白 ALB/(g/L) 21.39 21.91 21.51 0.355 0.846
球蛋白 GLO/(g/L) 38.88 40.24 39.34 1.053 0.888
白球比 A/G 0.55 0.55 0.56 0.022 0.998
葡萄糖 GLU/(mmol/L) 2.91 2.98 3.02 0.100 0.922
尿素 UREA/(mmol/L) 6.99 7.57 7.36 0.252 0.681
碱性磷酸酶 ALP/(U/L) 120.33 123.88 128.38 7.061 0.914
谷丙转氨酶 ALT/(U/L) 14.55 15.55 15.67 2.251 0.980
谷草转氨酶 AST/(U/L) 79.61 82.07 91.51 3.625 0.405
总胆固醇 TC/(mmol/L) 1.25 1.47 1.24 0.060 0.220
甘油三酯 TG/(mmol/L) 0.20 0.18 0.15 0.011 0.325

3 讨论

前人研究表明,玉米加工方式显著影响淀粉在小反刍动物消化道内不同部位的消化率,进而调控玉米及全饲粮的能量利用率[4]。本研究结果表明,与DRC组相比,DWC组直肠食糜淀粉含量显著降低,同时前肠和全肠道淀粉表观消化率显著提高,后肠淀粉发酵损失降低。该结果与山羊相关研究结果一致,即整粒玉米可提升瘤胃淀粉降解度,并减少进入后肠的淀粉量[5,10]。研究表明,饲喂含有整粒玉米的饲粮,可通过提升养分利用率、维持瘤胃内环境稳定,进而改善育肥羔羊的生长性能、采食行为并提高胴体产量[14]。DWC组淀粉消化率提高的主要原因与玉米颗粒大小及其在瘤胃内的滞留时间有关。DRC和DGC组玉米粒径较小,易于通过绵羊的网瓣胃孔,致使部分淀粉未在瘤胃中完全发酵即以“过瘤胃淀粉”形式进入小肠;而DWC组玉米粒径较大,难以直接通过绵羊的网瓣胃孔,延长其在瘤网胃内的停留时间,并持续刺激反刍与咀嚼,实现淀粉在瘤胃内平稳缓慢降解[5]。值得注意的是,本研究对不同加工方式玉米在绵羊胃肠道淀粉消化率的研究与奶牛的报道相反,根本原因在于牛与羊网瓣胃孔的大小存在差异。研究表明,与整粒玉米相比,饲喂粉碎玉米可使奶牛的瘤胃淀粉降解率提升约21%[15],且该提升幅度随粉碎程度的增加(即粒径的减小)而增大[16-18]。反之,颗粒较粗的玉米在奶牛瘤胃中的降解率较低,使更多淀粉逃逸至小肠,最终降低全消化道淀粉表观消化率[7,17,19]。
VFA是宿主肠道(尤其是结肠)内未被吸收或消化的饲粮组分经微生物代谢的产物[20]。研究表明,饲粮中未被消化的淀粉进入肠道的量增加时,会导致后肠及粪便食糜的酸度降低,同时VFA浓度显著提高[21-23]。本研究中,DWC组在多个时间点直肠食糜中各VFA浓度较其他2组显著降低,说明DWC组淀粉在前肠已被更充分消化,抵达后肠的可发酵底物显著减少,微生物发酵活动整体减弱。而DRC和DGC组直肠食糜VFA浓度的差异,可能是因为粉碎玉米虽过瘤胃速度较快,但因粒径极小,未降解淀粉进入后肠也能快速被微生物分解,发酵效率远高于粒度较大的破碎玉米;破碎玉米虽可能有更多淀粉达到后肠,但其较大的颗粒结构限制了微生物与淀粉的接触面积,降低了发酵速率,导致其VFA产量低于DGC组。体外发酵试验也表明,细磨小麦副产物的VFA浓度高于粗磨小麦副产物,底物可接触表面积的增加会促进发酵[24]。值得关注的是,这种“前肠逃逸-后肠补偿发酵”机制虽然能部分弥补能量损失,但快速且强烈的后肠发酵可能带来健康风险。研究表明,与饲喂含有粉碎玉米的高精料饲粮相比,饲喂含有整粒玉米的高精料饲粮可缓解羔羊结肠上皮的损伤程度,且结肠内容物中奥尔森氏菌属(Olsenella)的相对丰度也显著降低[25]。而Olsenella在亚急性瘤胃酸中毒的肉牛体内为优势菌群,由此推测,饲喂含有整粒玉米的饲粮或可降低高精料饲粮引发的后肠酸中毒风险[25-26]。
血清VFA浓度的变化可反映胃肠道微生物发酵的动态变化,同时体现机体对发酵产物吸收、转运与代谢利用的综合状态[27-29]。已有研究表明,整粒玉米可通过增加瘤胃乳头的长度和表面积,并上调瘤胃上皮溶质载体家族基因的表达,从而增强VFA的吸收能力[9,30]。本研究结果表明,DWC组晨饲前血清丁酸浓度及晨饲后4和6 h血清戊酸浓度显著高于其他2组。整粒玉米因粒径较大,在瘤胃中的降解速率较慢(但降解度较高),可能导致了更持续的发酵过程和更稳定的能量供应。这种缓慢而持续的淀粉释放可能为瘤胃微生物提供了一个更稳定的底物供应,从而促进了VFA在饲后更长时间内稳定生成并被吸收进入血液。
本研究存在以下不足,现予以客观说明以评估其对结果的潜在影响:首先,为避免多瘘管手术引发的试验动物应激、感染及代谢紊乱,本研究仅实施十二指肠瘘管手术,未开展瘤胃瘘管植入,因此缺失瘤胃降解相关数据;其次,十二指肠食糜呈脉冲式流动且混合不均,T型瘘管仅能定点采样,加之难以收集全部食糜样品,导致其代表性不足,而AIA内源指示剂仅能校正采食量与排出量偏差,无法弥补样本代表性缺陷。为降低上述局限的干扰,本试验中通过多时间点、连续3 d重复采样并混匀的方式,尽可能提升样本代表性。

4 结论

本研究采用十二指肠瘘管技术,测定了绵羊全肠道、后肠养分表观消化率及前肠食糜动态养分表观消化率,并检测了血清动态生化指标与直肠食糜动态发酵参数。结果表明,与DRC和DGC组相比,DWC组可显著提高绵羊前肠淀粉表观消化率,减少后肠淀粉发酵损失,进而提升全消化道淀粉整体利用率。因此,饲喂干整粒玉米在改善绵羊能量利用效率与维持机体代谢稳态方面较干粉碎和干破碎玉米更具优势。

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