Chinese Journal of Animal Nutrition >

2026 , Vol. 38 >Issue 3: 2294 - 2305

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.183

RESEARCH PAPER

Effects of Schizochytrium Powder and Vitamin E on in Vitro Rumen Fermentation, Nutrient Degradation and Fatty Acid Composition in Cashmere Goats

  • MAKETALA ,
  • LIU Jintao ,
  • CHEN Yuliang ,
  • ZHAO Yuwei ,
  • ZHAO Yanli ,
  • ZHANG Qingyue ,
  • GUO Yongmei ,
  • GUO Xiaoyu ,
  • YAN Sumei , *
Expand
  • Key Laboratory of Animal Nutrition and Feed Science at Universities of Inner Mongolia Autonomous Region, College of Animal Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China
*professor, E-mail:

Received date: 2025-08-05

  Online published: 2026-03-16

Fold

Abstract

This study investigated the effects of dietary supplementation with Schizochytrium powder (SH) and vitamin E (VE), either individually or in combination, on in vitro ruminal fermentation, nutrient degradability and fatty acid composition in cashmere goats. Rumen fluid was collected orally from three 1.0-1.5 year-old Albas white cashmere goats [body weight: (45±3) kg]. A 2×3 factorial completely randomized design was employed, with two levels of SH (0 and 1.5%, designated as SH0 and SH1.5, respectively) and three levels of VE (0, 250 and 500 IU/kg, designated as VE0, VE1 and VE2, respectively). This resulted in six treatments: SH0+VE0 (basal diet, no SH and VE), SH0+VE1 (basal diet+250 IU/kg VE), SH0+VE2 (basal diet+500 IU/kg VE), SH1.5+VE0 (basal diet+1.5% SH), SH1.5+VE1 (basal diet+1.5% SH+250 IU/kg VE), and SH1.5+VE2 (basal diet+1.5% SH+500 IU/kg VE). Each treatment had six replicates. The results showed as follows: compared with SH0, SH1.5 significantly increased gas production, the contents of bacterial crude protein (BCP), propionic acid, butyric acid, and isovaleric acid, as well as the degradation rates of crude protein (CP), ether extract (EE) and neutral detergent fiber (NDF) (P<0.05), while significantly decreasing the contents of ammonia nitrogen (NH3-N) and acetic acid, and the acetic acid/propionic acid ratio (P<0.05). Compared with VE0, VE1 significantly improved the CP degradation rate (P<0.05). Among the multiple combination effect indices, SH1.5+VE0 showed the best performance, followed by SH1.5+VE1. Both SH1.5 and VE1,VE2 significantly increased the contents of C18∶3n3, C20∶5n3, C22∶6n3, polyunsaturated fatty acids (PUFA), n-3 PUFA, n-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (n-3 LCPUFA), and the PUFA/saturated fatty acid (P/S) in the in vitro rumen fermentation fluid (P<0.05); SH1.5 also significantly increased the content of C18∶1n9c (P<0.05) and significantly decreased the content of C18∶0 and the n-6 PUFA/n-3 PUFA (P<0.05). There were significant interactive effects between SH and VE on the contents of C18∶3n3, C20∶5n3, C22∶6n3, PUFA, n-3 PUFA, n-3 LCPUFA and the P/S (P<0.05), with the combinations of SH1.5+VE1 and SH1.5+VE2 being more favorable. In conclusion, dietary supplementation of 1.5% SH can promote in vitro rumen fermentation and nutrient degradation in cashmere goats; both 1.5% SH alone and 250 or 500 IU/kg VE alone can improve the PUFA composition, increase the contents of C22∶6n3, C18∶3n3, C20∶5n3, and n-3 PUFA, and the combined supplementation of the two can further enhance the contents of the aforementioned fatty acids.

Key words： Schizochytrium powder; vitamin E; cashmere goats; in vitro rumen fermentation; nutrient degradation; fatty acid composition

Cite this article

MAKETALA , LIU Jintao , CHEN Yuliang , ZHAO Yuwei , ZHAO Yanli , ZHANG Qingyue , GUO Yongmei , GUO Xiaoyu , YAN Sumei . Effects of Schizochytrium Powder and Vitamin E on in Vitro Rumen Fermentation, Nutrient Degradation and Fatty Acid Composition in Cashmere Goats[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2026 , 38(3) : 2294 -2305 . DOI: 10.12418/CJAN2026.183

随着人们生活水平的提高和消费观念的转变,消费者对优质健康羊肉产品的需求日益凸显。阿尔巴斯白绒山羊作为优秀的绒肉兼用品种,主要分布于我国西部和北部地区,具有独特风味和较高营养品质。近年来,羊绒价格持续下跌及羊肉需求不断增长,羊肉生产成为了绒山羊养殖业的主要经济来源。由于天然草场牧草的季节性波动和载畜量的受限以及草地生态环境的退化等因素,舍饲育肥成为了绒山羊主要的育肥方式之一[1]。与放牧饲养相比较,舍饲育肥使肉羊活动受限,其运动量不足,导致瘤胃营养物质发酵慢,饲料降解不充分,进而引发代谢紊乱和肉质劣化,不仅口感上没有放牧羊肉鲜嫩,而且饱和脂肪酸(SFA)含量高,多不饱和脂肪酸(PUFA)含量低[2]。因此,通过营养调控手段促进其瘤胃发酵,改善脂肪酸组成,增加舍饲肉羊中PUFA比例,成为了当今人们研究的热点之一。n-3 PUFA是人体必需脂肪酸,有助于防治心血管疾病、促进神经发育及提高免疫调节的功能[3]。裂壶藻(Schizochytrium)是一种海洋藻类,是植物性食物中含有C22∶6n3的较好来源之一[4]。研究表明,裂壶藻对反刍动物瘤胃菌群结构、营养物质消化、畜产品品质均有较好的改善效果[4-5]。不饱和脂肪酸(UFA)在瘤胃中极易由微生物转化为短链脂肪酸和其他代谢产物,因此需要添加抗氧化剂进行保护,增加添加剂中C22∶6n3等n-3 PUFA过瘤胃效率。维生素E(VE)作为常见的抗氧化剂在畜牧生产中被广泛使用。De Lima Valença等[6]研究表明,在羔羊饲粮中混合添加VE与藻粉可改善瘤胃发酵,通过抑制产10-反式-十八碳一烯酸脂肪酸的细菌影响PUFA生物氢化途径,同时抑制PUFA的过氧化反应。Hou等[7]研究表明,给饲喂高豆油饲粮的山羊补充VE,可以提高发酵液中乙酸和氨态氮(NH3-N)含量,进而促进发酵液中顺-9,反-11-共轭亚油酸(CLA)的合成。目前关于添加剂的研究多集中在改善乳畜的乳品质与瘤胃菌群结构上,鲜有关于裂壶藻与VE混合添加对绒山羊脂肪酸组成的影响研究,而且二者联合添加对其脂肪酸组成影响的同时,是否对体外瘤胃发酵也产生影响尚不清楚。鉴于此,本试验通过体外瘤胃发酵技术,研究二者单独或混合添加对绒山羊体外瘤胃发酵、营养物质降解及脂肪酸组成的影响,旨为在肉羊生产中合理使用裂壶藻和VE,以改善肌肉中的脂肪酸组成提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

裂壶藻粉(SH)由某生物有限公司提供,其粗蛋白质(CP)含量为25.8%,粗脂肪(EE)含量为36.8%,水分含量为2.7%,DHA含量为15.5%。VE购自某药业股份有限公司,其有效成分含量为50%。

1.2 试验设计及饲粮组成

本试验获得内蒙古农业大学实验动物福利与伦理委员会的许可(NND2022111)。选取3只体重为(45±3) kg、1.0~1.5岁阿尔巴斯白绒山羊为瘤胃液供体动物,通过口腔采集瘤胃液。采用2×3两因素完全随机试验设计,因素1为饲粮中SH添加水平(0、1.5%,分别记为SH0、SH1.5),因素2为饲粮中VE添加水平(0、250、500 IU/kg,分别记为VE0、VE1、VE2),分为6个处理,分别为SH0+VE0(基础饲粮,不添加SH与VE)、SH0+VE1(基础饲粮+250 IU/kg VE)、SH0+VE2(基础饲粮+500 IU/kg VE)、SH1.5+VE0(基础饲粮+1.5%SH)、SH1.5+VE1(基础饲粮+1.5%SH+250 IU/kg VE)、SH1.5+VE2(基础饲粮+1.5%SH+500 IU/kg VE),每个处理6个重复,饲粮精粗比为5∶5。SH与VE的添加水平参照前人研究和课题组前期试验确定[8-9]。体外培养24 h后测定瘤胃发酵参数、营养物质降解率和脂肪酸组成。
参照《肉羊饲养标准》(NY/T 816—2021)配制基础饲粮作为发酵底物,其组成及营养水平见表1。饲粮中干物质(DM)、CP、EE、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)和磷(P)的含量分别参照GB/T 6435—2014、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006、GB/T 20806—2022、NY/T 1459—2022、GB/T 6438—2007、GB/T 6436—2018和GB/T 6437—2018中方法测定。
表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air dry basis)

项目
Items		 SH添加水平
SH addition levels/%
0 1.5
原料 Ingredients
苜蓿草 Alfalfa hay 15.00 15.00
玉米秸秆 Corn stover 35.00 35.00
玉米 Corn 18.67 19.40
豆粕 Soybean meal 7.00 8.50
麸皮 Bran 8.00 5.30
玉米胚芽粕 Corn germ meal 6.30 9.90
玉米干酒糟及其可溶物
Corn DDGS		 7.03 2.40
裂壶藻粉
Schizochytrium powder		 1.50
石粉 Limestone 0.60 0.60
磷酸氢钙 CaHPO4 1.10 1.10
食盐 NaCl 0.30 0.30
预混料 Premix1) 0.50 0.50
小苏打 NaHCO3 0.50 0.50
合计 Total 100.00 100.00
营养水平 Nutrient levels2)
消化能 DE/(MJ/kg) 11.49 11.50
粗蛋白质 CP 13.21 12.92
粗脂肪 EE 2.92 2.96
中性洗涤纤维 NDF 33.10 34.81
酸性洗涤纤维 ADF 21.93 21.10
钙 Ca 0.80 0.79
磷 P 0.47 0.44

1)预混料为每千克饲粮提供Premix provided the following per kg of diets: VA 5 000 IU,VD3 800 IU,VE 9 mg,烟酰胺 nicotinamide 7.1 mg,Fe 50 mg,Cu 5 mg,Zn 45 mg,Mn 40 mg,I 1 mg,Se 0.2 mg, Co 0.4 mg,Mg 50 mg。

2)消化能参考《肉羊营养需要量》(NY/T 816—2021)计算,其余均为实测值。DE was calculated with reference to the Nutrient Requirements of Meat-Type Sheep and Goat (NY/T 816—2021), while the others were all measured values.

1.3 体外批次培养试验

晨饲前通过口腔采集3只绒山羊瘤胃液,经4层纱布过滤后与参照Menke等[10]的方法配制的缓冲液按1∶2比例混合,制备成培养液。准确称取1 g培养底物置于培养瓶,加入60 mL培养液,全程通二氧化碳(CO2)维持厌氧环境。使用全自动产气记录仪(ANKOM AGRS,ANKOM Technology,美国)在39 ℃下培养24 h。培养结束后立即冰浴终止发酵,过滤收集发酵残渣,并收取滤液用于各项指标的测定。

1.4 体外瘤胃降解试验

按照杜霞[11]的方法配制Kansas缓冲液A和B。准确称取6 g底物放入尼龙袋(每个处理6个重复)。将尼龙袋平分放置于DAISY-Ⅱ型体外模拟培养装置的发酵罐中,并加入1 330 mL缓冲溶液A和266 mL缓冲溶液B,并通入CO2气体2 h,每个发酵罐中加入400 mL瘤胃液混匀,培养过程中培养箱温度应保持在(39.0±0.5) ℃,待培养完成后,冰浴终止发酵,将尼龙袋移至65 ℃烘箱中烘干至恒重,并取残渣。

1.5 测定指标与方法

1.5.1 体外瘤胃发酵参数

体外培养液的pH用CT-6022型手持便携式pH计(深圳市柯迪达电子有限公司)测定;NH3-N含量的测定采用比色法[12];菌体蛋白(BCP)含量的测定采用考马斯亮兰法;采用甲基绿-福尔马林染色镜检法[13]记录测定瘤胃原虫数量。采用气相色谱法测定挥发性脂肪酸(VFA)含量[14],以二乙基丁酸为内标,计算总挥发性脂肪酸(TVFA)含量。24 h累积产气量通过AGRS-Ⅲ型全自动产气记录系统连续监测。

1.5.2 体外瘤胃营养物质降解率

降解前发酵底物与降解后残渣中DM、CP、EE、NDF和ADF含量的测定方法与饲粮中的测定方法一致。有机物(OM)含量计算公式为:
OM=(1-Ash)×100。
体外瘤胃营养物质降解率的计算公式如下:
X(%)=100×(W1×A-W2×B)/(W1×A)。
式中:X为体外瘤胃该营养物质降解率(%);A为降解前底物中该营养物质含量(%);W1为降解前底物重量(g);W2为经体外发酵降解后的残渣重量(g);B为降解残渣中某营养物质含量(%)。

1.5.3 体外发酵液中脂肪酸组成的测定

参照O’Fallon等[15]的方法,采用安捷伦7890B气相色谱仪(安捷伦科技有限公司,美国)测定发酵液中34种单一脂肪酸含量,计算SFA、UFA、单不饱和脂肪酸(MUFA)、PUFA、n-3 PUFA、n-6 PUFA、n-3 长链多不饱和脂肪酸(n-3 LCPUFA)、n-6 LCPUFA含量及n-6 PUFA/n-3 PUFA、不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸(U/S)和多不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸(P/S)。

1.5.4 多项组合效应指数(MFAEI)

MFAEI是多项不同处理的各指标单项组合效应指数(SFAEI)之和。计算公式如下:
$\begin{array}{l}SFAEI=\frac{{{\sum }^{n}}_{i=1}({A}_{e,i}-{A}_{c,i})}{{{\sum }^{n}}_{i=1}{A}_{e,i}};\\ MFAEI={{\sum }^{n}}_{i=1}SFAEIi\mathrm{。}\end{array}$
式中:i为各培养时间点;n为培养时间点的个数;Ac,i为组合前(对照组)各单一指标第n个培养时间点的值;Ae,i为组合后(试验组)各单一指标第n个培养时间点的值。

1.6 数据统计与分析

采用SAS 9.0软件对数据进行ANOVA两因素方差分析,并采用Duncan氏法进行多重比较,对主效应和互作效应进行检验;P<0.05表示差异显著,0.05<P<0.10表示差异有显著趋势。

2 结果

2.1 SH和VE对绒山羊体外瘤胃发酵液pH,BCP、NH3-N含量及原虫数和产气量的影响

由表2可知,SH1.5产气量和BCP含量显著高于SH0(P<0.05),但SH1.5 NH3-N含量显著低于SH0(P<0.05)。SH0和SH1.5间pH和原虫数无显著差异(P>0.05)。VE添加水平之间产气量、pH、NH3-N、BCP含量和原虫数均无显著差异(P>0.05)。SH与VE的互作效应对瘤胃发酵参数无显著的影响(P>0.05)。
表2 SH和VE对绒山羊对体外瘤胃发酵液pH,BCP、NH3-N含量及原虫数和产气量的影响

Table 2 Effects of SH and VE on pH, BCP, NH3-N contents, protozoan count, and gas production in rumen fermentation fluid of cashmere goats in vitro

项目
Items		 产气量
Gas production/mL		 pH 氨态氮
NH3-N/
(mg/dL)		 菌体蛋白
BCP/
(mg/dL)		 原虫数
Protozoan count/
(×104个/mL)
处理 Treatments

SH0		 VE0 109.39 5.46 31.35 17.89 2.10
VE1 121.91 5.59 32.44 17.63 1.96
VE2 122.44 5.56 32.63 18.61 2.01
SH1.5 VE0 142.42 5.54 24.74 20.25 2.04
VE1 135.93 5.45 25.27 20.24 2.06
VE2 134.65 5.50 26.29 19.05 1.98
SEM 4.426 0.044 1.078 0.552 0.130
主效应 Main effects
SH SH0 117.91b 5.54 32.14a 18.04b 2.02
SH1.5 137.67a 5.49 25.43b 19.85a 2.02
VE VE0 125.90 5.50 28.05 19.07 2.07
VE1 128.92 5.52 28.85 18.94 2.01
VE2 128.54 5.53 29.46 18.83 1.99
P值 P-value SH <0.001 0.252 <0.001 <0.001 0.993
VE 0.418 0.805 0.430 0.912 0.817
SH×VE 0.075 0.056 0.926 0.115 0.808

SH:裂壶藻粉Schizochytrium powder; VE:维生素E vitamin E。

饲粮中SH添加水平分别为0、1.5%,记作SH0、SH1.5,饲粮中VE添加水平分别为0、250、500 IU/kg,记作VE0、VE1、VE2。同列数据肩标不同小写字母表示主效应SH或VE间的差异显著(P<0.05),肩标不同大写字母表示SH与VE的组合效应显著(P<0.05)。下表同。

The dietary supplementation levels of SH were set at 0 and 1.5%, denoted as SH0 and SH1.5, respectively; the dietary supplementation levels of VE were set at 0, 250 and 500 IU/kg, denoted as VE0, VE1 and VE2, respectively. In the same column, different lowercase superscript letters indicate significant differences in the main effects (SH or VE) at P<0.05, whereas different uppercase letters denote significant interactive effects between SH and VE at P<0.05. The same as blow.

2.2 SH和VE对绒山羊体外瘤胃发酵液中VFA含量的影响

由表3可知,SH1.5乙酸含量和乙酸/丙酸显著低于SH0(P<0.05),但SH1.5丙酸、丁酸和异戊酸含量显著高于SH0(P<0.05);异丁酸、戊酸和TVFA含量在2个处理间差异不显著(P>0.05)。VE2异戊酸含量显著高于VE0(P<0.05),VE1与VE0和VE2之间差异不显(P>0.05);其余VFA含量在不同VE添加水平间均无显著差异(P>0.05)。SH与VE的互作效应对VFA含量均无显著的影响(P>0.05)。
表3 SH和VE对绒山羊体外瘤胃发酵液中VFA含量的影响

Table 3 Effects of SH and VE on VFA contents in rumen fermentation fluid of cashmere goats in vitro

项目
Items		 乙酸
Acetic
acid/
(mmol/L)		 丙酸
Propionic
acid/
(mmol/L)		 异丁酸
Isobutyric
acid/
(mmol/L)		 丁酸
Butyric
acid/
(mmol/L)		 异戊酸
Isovaleric
acid/
(mmol/L)		 戊酸
Valeric
acid/
(mmol/L)		 乙酸/丙酸
Acetic acid/
propionic
acid		 总挥发性
脂肪酸
TVFA/
(mmol/L)
处理 Treatments
SH0 VE0 64.27 20.31 1.16 14.82 2.18 1.91 3.11 107.07
VE1 64.92 20.25 1.14 15.02 2.17 1.79 3.03 109.15
VE2 64.09 20.98 1.17 15.54 2.25 1.80 3.02 109.02
SH1.5 VE0 59.41 22.43 1.47 15.82 2.26 2.16 2.66 106.20
VE1 59.74 22.39 1.17 16.56 2.38 1.83 2.73 106.30
VE2 60.31 22.23 1.18 16.92 2.41 1.96 2.76 109.18
SEM 1.057 0.375 0.105 0.482 0.040 0.140 0.068 1.443
主效应 Main effects
SH SH0 64.43a 20.51b 1.16 15.13b 2.20b 1.83 3.05a 108.41
SH1.5 59.82b 22.35a 1.27 16.43a 2.35a 1.98 2.72b 107.23
VE VE0 61.84 21.37 1.32 15.32 2.22b 2.04 2.88 106.64
VE1 62.33 21.32 1.16 15.79 2.28ab 1.81 2.88 107.72
VE2 62.20 21.61 1.18 16.23 2.33a 1.88 2.89 109.10
P值 P-value SH <0.001 <0.001 0.188 <0.001 <0.001 0.194 <0.001 0.322
VE 0.891 0.717 0.277 0.185 0.036 0.260 0.988 0.248
SH×VE 0.787 0.410 0.320 0.848 0.290 0.745 0.322 0.575

2.3 SH和VE对绒山羊体外营养物质降解率的影响

由表4可知,与SH0相比,SH1.5 CP、EE和NDF降解率显著提高(P<0.05),SH1.5 DM和OM降解率有升高趋势(0.05<P<0.10)。与VE0相比,VE1 CP降解率显著提高(P<0.05),VE2有升高趋势(0.05<P<0.10),但与VE0和VE1均无显著差异(P>0.05)。VE添加水平对DM和OM的降解率无显著影响(P>0.05)。SH与VE的互作效应对上述营养物质的降解率均无显著影响(P>0.05)。
表4 SH和VE对绒山羊体外营养物质降解率的影响

Table 4 Effects of SH and VE on nutrient degradability of cashmere goats in vitro

项目
Items		 干物质
DM		 有机物
OM		 粗蛋白质
CP		 粗脂肪
EE		 中性洗涤纤维
NDF		 酸性洗涤纤维
ADF
处理 Treatments
SH0 VE0 59.70 55.91 61.42 48.35 37.29 31.88
VE1 62.48 58.74 68.88 56.20 42.78 34.79
VE2 58.82 54.84 62.19 48.70 38.24 32.77
SH1.5 VE0 62.99 59.37 66.94 59.64 47.79 35.67
VE1 63.36 59.74 76.93 65.29 50.02 39.24
VE2 62.55 59.26 70.59 59.68 46.55 36.55
SEM 1.805 1.984 3.416 5.388 2.096 3.481
主效应Main effects
SH SH0 60.33 56.49 64.16b 51.08b 39.44b 37.16
SH1.5 62.97 59.45 71.49a 61.54a 48.12a 33.15
VE0 61.34 57.64 64.18b 53.99 42.54 33.77
VE VE1 62.92 59.24 72.91a 60.75 46.40 37.01
VE2 60.69 57.05 66.39ab 54.19 42.40 34.66
P值P-value SH 0.081 0.075 0.012 0.022 <0.001 0.166
VE 0.451 0.525 0.038 0.370 0.108 0.632
SH×VE 0.699 0.674 0.899 0.976 0.731 0.994

2.4 SH和VE对绒山羊体外瘤胃发酵MFAEI的影响

由表5可知,与SH0+VE0相比,SH0+VE1、SH0+VE2、SH1.5+VE0、SH1.5+VE1和SH1.5+VE2的MFAEI均增加,其中以SH1.5+VE0最高,由高到低依次为SH1.5+VE1、SH0+VE1与SH1.5+VE2、SH0+VE2和SH0+VE0。
表5 SH和VE的SFAEI和MFAEI

Table 5 SFAEI and MFAEI of SH and VE

项目 Items SH0+VE0 SH0+VE1 SH0+VE2 SH1.5+VE0 SH1.5+VE1 SH1.5+VE2
单项组合效应指数 SFAEI
pH 0 0.007 0.023 0.014 -0.002 0.007
产气量 Gas production 0 0.188 0.103 0.232 0.195 0.188
菌体蛋白 BCP 0 0.061 -0.015 0.116 0.116 0.061
总挥发性脂肪酸 TVFA 0 0.019 0.019 -0.008 -0.007 0.019
多项组合效应指数 MFAEI 0 0.275 0.130 0.354 0.302 0.275

2.5 SH和VE对绒山羊体外瘤胃发酵液中脂肪酸组成的影响

由表6可知,SH1.5瘤胃发酵液C18∶1n9c、C18∶3n3、C20∶5n3和C22∶6n3含量显著高于SH0(P<0.05),但SH1.5瘤胃发酵液C18∶0含量显著低于SH0(P<0.05)。VE1和VE2瘤胃发酵液C18∶3n3、C20∶5n3和C22∶6n3含量显著高于VE0(P<0.05)。SH与VE的交互效应可显著提高C18∶3n3、C20∶5n3和C22∶6n3含量(P<0.05),其中,上述脂肪酸含量在SH1.5+VE1与SH1.5+VE2组合间无显著差异(P>0.05),但二者均显著高于其他组合(P<0.05)。
表6 SH和VE对绒山羊体外瘤胃发酵液中脂肪酸组成的影响(占总脂肪酸的百分比)

Table 6 Effects of SH and VE on fatty acid composition in rumen fermentation fluid of cashmere goats in vitro (% of total fatty acids)

项目 Items C4∶0 C6∶0 C8∶0 C10∶0 C11∶0 C12∶0 C13∶0 C14∶0 C15∶0 C16∶0 C17∶0 C18∶0 C20∶0 C21∶0 C22∶0 C23∶0 C24∶0 C14∶1 C15∶1 C16∶1 C17∶1
处理 Treatments
SH0 VE0 0.14 0.70 0.11 0.07 0.08 0.42 0.11 1.33 1.15 25.13 0.87 55.78 0.53 0.15 0.22 0.14 0.13 3.56 0.07 1.16 0.12
VE1 0.11 0.71 0.14 0.08 0.08 0.38 0.12 1.26 1.25 25.94 0.84 56.04 0.57 0.15 0.23 0.17 0.14 3.46 0.07 1.19 0.13
VE2 0.12 0.74 0.13 0.07 0.08 0.42 0.11 1.26 1.30 25.34 0.80 55.47 0.55 0.14 0.23 0.16 0.13 3.33 0.07 1.17 0.13
SH1.5 VE0 0.11 0.66 0.14 0.06 0.07 0.41 0.10 1.26 1.18 25.68 0.85 49.83 0.54 0.15 0.23 0.17 0.13 3.43 0.06 1.13 0.11
VE1 0.12 0.65 0.14 0.07 0.06 0.40 0.11 1.30 1.21 25.76 0.85 50.01 0.56 0.15 0.20 0.15 0.12 3.43 0.07 1.16 0.11
VE2 0.12 0.79 0.14 0.07 0.07 0.38 0.11 1.27 1.25 25.60 0.81 53.55 0.54 0.15 0.23 0.13 0.13 3.74 0.06 1.20 0.12
SEM 0.020 0.065 0.014 0.005 0.011 0.017 0.004 0.086 0.049 0.860 0.065 1.463 0.026 0.004 0.018 0.011 0.013 0.057 0.004 0.020 0.007
主效应 Main effect
SH SH0 0.12 0.72 0.13 0.07 0.08 0.41 0.11 1.29 1.23 25.47 0.84 55.76a 0.55 0.15 0.23 0.15 0.13 3.45 0.07 1.17 0.12
SH1.5 0.12 0.70 0.14 0.07 0.07 0.40 0.11 1.28 1.22 25.72 0.84 51.26b 0.55 0.15 0.22 0.15 0.13 3.55 0.06 1.17 0.11
VE VE0 0.12 0.68 0.13 0.07 0.07 0.42 0.11 1.30 1.17 25.41 0.86 52.81 0.54 0.15 0.22 0.15 0.13 3.50 0.07 1.14 0.11
VE1 0.12 0.68 0.14 0.07 0.07 0.39 0.11 1.28 1.23 25.86 0.84 53.03 0.56 0.15 0.22 0.16 0.13 3.45 0.07 1.17 0.12
VE2 0.12 0.77 0.13 0.07 0.08 0.40 0.11 1.27 1.28 25.51 0.81 54.70 0.55 0.14 0.23 0.14 0.13 3.56 0.07 1.19 0.12
P值
P-value		 SH 0.662 0.753 0.304 0.234 0.237 0.509 0.315 0.935 0.723 0.725 0.919 0.001 0.930 0.790 0.791 0.551 0.663 0.407 0.264 0.879 0.410
VE 0.936 0.312 0.712 0.208 0.867 0.378 0.256 0.941 0.096 0.864 0.742 0.379 0.565 0.128 0.757 0.468 0.893 0.738 0.804 0.673 0.928
SH×VE 0.526 0.649 0.637 0.442 0.983 0.171 0.385 0.814 0.733 0.908 0.948 0.230 0.947 0.694 0.569 0.109 0.820 0.099 0.896 0.718 0.980
项目
Items		 C18∶1
n9t		 C18∶1
n9c		 C20∶1 C22∶1 C24∶1 C18∶2
n6t		 C18∶2
n6c		 C18∶3
n6		 C20∶2
n6		 C20∶3
n6		 C20∶4
n6		 C22∶2
n6		 C18∶3
n3		 C20∶3
n3		 C20∶5
n3		 C22∶6
n3
处理 Treatments
SH0 VE0 0.59 5.02 0.03 0.02 0.02 0.03 2.56 0.04 0.21 0.02 0.05 0.23 0.10C 0.12 0.07C 0.07C
VE1 0.58 5.02 0.03 0.02 0.03 0.02 2.53 0.05 0.20 0.02 0.06 0.26 0.12C 0.12 0.08C 0.12C
VE2 0.51 5.09 0.03 0.03 0.03 0.06 2.67 0.05 0.24 0.02 0.06 0.25 0.12C 0.15 0.06C 0.15C
SH1.5 VE0 0.59 6.36 0.03 0.03 0.04 0.04 2.56 0.04 0.21 0.02 0.06 0.27 0.22B 0.14 0.13B 2.25B
VE1 0.64 6.39 0.03 0.03 0.02 0.02 2.60 0.05 0.24 0.02 0.06 0.23 0.29A 0.12 0.21A 2.74A
VE2 0.56 5.67 0.03 0.02 0.04 0.02 2.57 0.05 0.22 0.03 0.05 0.26 0.30A 0.14 0.22A 2.93A
SEM 0.024 0.126 0.001 0.002 0.002 0.018 0.216 0.008 0.029 0.003 0.004 0.013 0.009 0.014 0.010 0.060
主效应 Main effect
SH SH0 0.56 5.04b 0.03 0.02 0.03 0.04 2.59 0.05 0.22 0.02 0.06 0.25 0.12b 0.13 0.06b 0.11b
SH1.5 0.60 6.14a 0.03 0.03 0.03 0.02 2.58 0.04 0.22 0.02 0.06 0.25 0.27a 0.13 0.18a 2.64a
VE VE0 0.59 5.69 0.03 0.03 0.03 0.03 2.56 0.04 0.21 0.02 0.06 0.25 0.16b 0.13 0.10b 1.16b
VE1 0.61 5.71 0.03 0.02 0.03 0.02 2.56 0.05 0.22 0.02 0.06 0.25 0.21a 0.12 0.14a 1.43a
VE2 0.53 5.38 0.03 0.03 0.04 0.04 2.62 0.05 0.23 0.02 0.06 0.26 0.21a 0.15 0.14a 1.54a
P值P-value SH 0.455 <0.001 0.804 0.650 0.583 0.438 0.968 0.623 0.753 0.525 0.589 0.669 <0.001 0.710 <0.001 <0.001
VE 0.408 0.496 0.315 0.714 0.353 0.588 0.953 0.149 0.842 0.533 0.775 0.756 <0.001 0.213 <0.001 <0.001
SH×VE 0.866 0.355 0.874 0.602 0.092 0.229 0.929 0.825 0.685 0.640 0.155 0.060 <0.001 0.807 <0.001 <0.001
由表7可知,SH1.5体外瘤胃发酵液PUFA、n-3 PUFA、n-3 LCPUFA含量和P/S显著高于SH0(P<0.05),而n-6 PUFA/n-3 PUFA显著低于SH0(P<0.05)。VE1和VE2体外瘤胃发酵液PUFA、n-3 PUFA、n-3 LCPUFA含量和P/S显著高于VE0(P<0.05)。SH与VE的交互效应可显著提高PUFA、n-3 PUFA、n-3 LCPUFA含量和P/S(P<0.05),以SH1.5+VE1和SH1.5+VE2组合的n-3 PUFA和n-3 LCPUFA含量较高,二者显著高于其他组合(P<0.05);以SH1.5+VE1组合的PUFA含量和P/S最高,其次为SH1.5+VE0和SH1.5+VE2组合。
表7 SH和VE对绒山羊体外瘤胃发酵液SFA、UFA、MUFA和PUFA含量的影响(占总脂肪酸的百分比)

Table 7 Effects of SH and VE on SFA, UFA, MUFA, and PUFA contents in rumen fluid of cashmere goats in vitro (% of total fatty acids)

项目
Items		 饱和
脂肪酸
SFA		 不饱和
脂肪酸
UFA		 单不饱和
脂肪酸
MUFA		 多不饱和
脂肪酸
PUFA		 n-3多不饱
和脂肪酸
n-3 PUFA		 n-6多
不饱和
脂肪酸
n-6 PUFA		 n-3 长链多
不饱和
脂肪酸
n-3
LCPUFA		 n-6 长链
多不饱和
脂肪酸
n-6
LCPUFA		 n-6多不饱和
脂肪酸/n-3
多不饱和脂肪酸
n-6 PUFA/
n-3 PUFA		 不饱和脂肪
酸/饱和
脂肪酸
U/S		 多不饱和脂肪
酸/饱和
脂肪酸
P/S
处理 Treatments
SH0 VE0 84.19 14.78 11.26 3.37C 0.41C 2.96 0.26C 0.52 7.46 0.20 0.04C
VE1 83.38 16.62 12.05 3.58C 0.48C 3.09 0.32C 0.51 7.96 0.20 0.04C
VE2 83.75 16.25 12.16 3.95C 0.50C 3.20 0.34C 0.52 7.22 0.21 0.05C
SH1.5 VE0 81.29 17.72 12.52 5.77B 2.99B 3.07 2.52B 0.50 1.10 0.22 0.07B
VE1 83.35 16.65 11.49 7.19A 3.43A 3.10 3.21A 0.51 0.75 0.20 0.09A
VE2 82.15 17.85 12.69 6.30B 3.49A 2.99 3.26A 0.50 0.65 0.19 0.08B
SEM 0.941 0.962 0.834 0.215 0.079 0.254 0.062 0.022 0.581 0.008 0.003
主效应 Main effect
SH SH0 83.77 15.89 11.82 3.63b 0.47b 3.08 0.31b 0.51 7.14a 0.20 0.04b
SH1.5 82.29 17.39 12.23 6.42a 3.29a 3.05 3.00a 0.50 0.95b 0.20 0.08a
VE VE0 82.74 16.25 11.89 4.57b 1.70b 3.02 1.39b 0.51 4.28 0.21 0.05b
VE1 83.37 16.63 11.77 5.38a 1.96a 3.10 1.76a 0.51 3.80 0.20 0.06a
VE2 82.97 17.03 12.43 5.13a 1.97a 3.09 1.80a 0.51 4.06 0.20 0.06a
P值P-value SH 0.063 0.066 0.549 <0.001 <0.001 0.880 <0.001 0.636 <0.001 0.987 <0.001
VE 0.799 0.725 0.706 0.002 0.002 0.940 <0.001 0.988 0.709 0.751 0.007
SH×VE 0.321 0.327 0.556 0.009 0.043 0.810 <0.001 0.888 0.903 0.114 0.042

3 讨论

产气量是体外法评价饲粮在瘤胃中发酵程度的关键指标。李海庆等[8]研究表明,在滩羊饲粮中添加比例为3%的SH,在3、6、12 h的产气量和发酵效果最好,添加比例为2%时24 h的产气量最高。瘤胃中NH3-N含量反映了饲粮蛋白质被瘤胃微生物分解的速度及被代谢利用情况。NH3-N适宜含量在10~50 mg/dL比较合理,如果NH3-N含量过高,说明瘤胃微生物降解蛋白质释放氨气的速率超过了微生物利用氮的速率,这会增加瘤胃氮循环中氮素的损失[16]。苏峰祥[17]研究表明,饲喂奶牛200 g/d DHA微藻显著降低NH3-N含量。BCP是瘤胃内微生物利用瘤胃中的氮源合成的微生物蛋白,瘤胃内80%的细菌可以利用NH3-N作为唯一氮源合成BCP[18]。
本研究结果得出,SH1.5可促进瘤胃发酵,提高微生物利用氮源合成BCP的效率,降低了NH3-N含量,增加了产气量和BCP含量。
瘤胃发酵产生的VFA是反刍动物主要能量来源,其中乙酸、丙酸、丁酸占TVFA的95%以上,乙酸促进体脂沉积,丙酸可提升能量供给,丁酸改善消化吸收,异丁酸和异戊酸则能增强纤维素酶活性,提升纤维消化效率[19]。Boeckaert等[20]研究发现,SH替代饲粮淀粉可显著增加乳中DHA和CLA含量,显著提高了瘤胃液中丁酸、异丁酸和异戊酸含量,并显著降低了乙酸含量。综合本试验结果,SH1.5的体外瘤胃液VFA含量显著提高,其中丙酸、丁酸及支链脂肪酸含量均显著增加,这说明饲粮中添加1.5%的SH有助于提升能量代谢效率并促进纤维类物质的消化吸收,这些结果以及多项体外发酵参数MFAEI值均进一步说明了SH对绒山羊体外瘤胃发酵具有促进效果。饲粮营养物质的瘤胃降解率是影响反刍动物生产性能的重要因素之一,与瘤胃发酵功能密切相关。本研究中,1.5%的SH添加可不同程度增加绒山羊对DM、OM、CP、EE和NDF的降解率,也进一步说明了SH对绒山羊体外瘤胃发酵和营养物质降解的促进作用。研究表明,在山羊饲粮中添加富含DHA微藻,改善了瘤胃发酵功能,这可能与普雷沃氏菌属(Prevotella)、丁酸弧菌属(Butyrivibrio)和未分类毛螺菌科(unclassified Lachnospiraceae)等的相对丰度有关[21]。因此,本研究中得出的SH对绒山羊体外瘤胃发酵和营养物质降解的促进作用可能与其高含量DHA改变微生物区系有关,因此需要进一步探究。
De Lima Valença等[6]研究表明,在羔羊饲粮中添加4%SH、1 000 mg/kg VE或二者混合添加时DM消化率未发生明显变化,但单独添加SH显著提高了EE和NDF的消化率,VE单独或与SH共同添加时均能显著提高NDF的消化率。Naziroğlu等[22]研究表明,在杂交肉牛体外瘤胃发酵饲粮中添加50 mg/L的VE,使TVFA含量显著提高,显著降低NH3-N含量。Joo等[23]研究发现,在韩牛发情期饲粮中添加1 000 IU/kg VE对体外瘤胃DM和OM降解率未产生显著影响。本研究得出,VE添加水平对瘤胃发酵、DM、EE、OM和纤维物质的降解均无显著的影响,与SH1.5也未产生显著的交互作用。造成上述结果不尽一致的原因可能与动物的种类和VE的添加量有关,本研究中VE在绒山羊底物饲粮中的添加水平为250、500 IU/kg,在体外发酵体系中的含量远低于前人研究的50 mg/L。当进一步增加绒山羊发酵底物的VE添加水平,以增加体外瘤胃发酵液中的VE含量,是否会对瘤胃发酵功能产生影响需要进一步探究。
在反刍动物中,瘤胃微生物介导的生物氢化过程受多种因素影响,其中厌氧真菌的去饱和酶可降低UFA氢化效率,促进CLA和反式C18∶1等中间产物积累[24]。DHA作为营养调控剂,在抑制瘤胃生物氢化方面比EPA更有效,主要通过抑制C18∶1t11向C18∶0的转化,减少C18∶3n3在瘤胃中的降解,从而使更多n-3 PUFA抵达小肠被吸收[25]。在胃肠消化过程中,α-生育酚的添加能有效保护葵花籽油和亚麻籽油中的C18∶3n3,显著降低其降解率,同时减少消化过程中丙二醛等有害物质的产生,从而更好地维持油脂的营养品质和稳定性[26]。研究表明,补充富含DHA的微藻能显著降低C18∶0比例,抑制山羊饲粮C18∶3n-3在瘤胃内的完全氢化,导致瘤胃内C18∶1t11大量累积,同时也可以提升体组织和瘤胃液中n-3 PUFA及DHA含量[21]。Kim等[27]研究表明,在奶牛饲粮中添加含亚麻籽油、VE、迷迭香提取物和氢化棕榈油的混合补充剂,使乳脂中C18∶3n-3含量提升42%,显著提高了n-3 PUFA在乳FA组成中的比例。本试验研究表明,SH1.5与VE(250与500 IU/kg)单独添加均可改善体外瘤胃液中脂肪酸的组成,提高C18∶3n3、C20∶5n3、C22∶6n3、PUFA、n-3 PUFA、n-3 LCPUFA含量及P/S,并降低C18∶0含量,尤其SH1.5对瘤胃液中C22∶6n3含量的增加幅度高达24倍,此外,SH1.5还可增加C18∶1n9c含量,降低n-6 PUFA/n-3 PUFA。而且,SH与VE的交互作用提高了C18∶3n3、C20∶5n3、C22∶6n3、PUFA、n-3 PUFA及n-3 LCPUFA含量与P/S,即相较于单独添加SH1.5%,SH联合VE1或VE2可使这些脂肪酸组成进一步提升,其中,SH1.5与VE1组合添加时表现出更好的增加效果,这表明二者通过抑制生物氢化与抗氧化保护,可改善脂肪酸组成,这为开发高n-3 PUFA的功能性畜产品提供了新策略。然而,目前相关的研究甚少,亟待通过体内试验进一步验证,并探究其影响机制。

4 结论

饲粮添加1.5%SH可改善绒山羊体外瘤胃发酵功能和促进营养物质降解。饲粮单独添加1.5%SH或250、500 IU/kg VE均可改善绒山羊体外瘤胃脂肪酸组成,增加C22∶6n3、C18∶3n3、C20∶5n3和n-3 PUFA的含量,且1.5% SH与250或500 IU/kg VE组合添加可进一步提高上述脂肪酸含量。

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