动物营养学报    2020, Vol. 32 Issue (11): 5341-5346    PDF    
不同料型草产品对羊草营养成分、康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系碳水化合物组分及体外消化的影响
徐生阳 , 谢艺潇 , 李文麒 , 孙志强 , 玉柱     
中国农业大学草业科学与技术学院, 北京 100193
摘要: 本试验旨在探讨不同料型草产品对羊草营养成分、康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(CNCPS)碳水化合物组分及体外消化的影响。试验将羊草加工成了青贮、人工干燥干草、天然干燥干草、草颗粒和草粉共5种形式的草产品,然后测定发酵指标、营养指标和消化性能。结果表明:中性洗涤纤维(NDF)与酸性洗涤纤维(ADF)的含量在草颗粒中最低。草颗粒中糖类(CA)和非结构性碳水化合物(CNSC)的含量显著高于其他草产品(P < 0.05)。草颗粒的干物质消化率最高。当发酵时间为48 h时,草颗粒与草粉的产气量显著高于青贮、天然干燥干草和人工干燥干草(P < 0.05)。综上所述,相较于其他草产品,草颗粒营养成分含量较高,更易于发酵和消化。
关键词: 草产品    羊草    CNCPS    体外消化率    
Effects of Different Types of Grass Products on Nutrient Composition, Carbohydrate Composition of Cornell Net Carbohydrate-Protein System and in Vitro Digestion of Leymus chinensis
XU Shengyang , XIE Yixiao , LI Wenqi , SUN Zhiqiang , YU Zhu     
College of Grassland Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China
Abstract: The study was aimed to explore the effects of different types of grass products on nutrient composition, carbohydrate composition of Cornell net carbohydrate-protein system (CNCPS) and in vitro digestion of Leymus chinensis. The Leymus chinensis were processed into 5 kinds of grass products, including silage, artificial dry hay, natural dry hay, grass particles and grass powder, and then measured and analyzed the fermentation indexes, nutrition indexes and digestive performance. The results showed that the contents of neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) were the lowest in grass particles. The contents of carbohydrate (CA) and non-structure carbohydrate (CNSC) in grass particles were significantly higher than those in other grass products (P < 0.05). The dry matter digestibility of grass particles was the highest. When the fermentation time was 48 h, and the gas production of grass particles and grass powder was significantly higher than that of silage, natural dry hay and artificial dry hay (P < 0.05). In summary, compared with other grass products, the nutrient contents of grass particles are higher, and grass particles are easier to ferment and digest.
Key words: grass products    Leymus chinensis    CNCPS    in vitro digestibility    

羊草(Leymus chinensis)又名碱草,是我国北方典型草原的主要建群种或优势种,其生态适应性广、抗逆性强、可在寒冷干燥的条件下良好生长[1-2]。并且羊草也具有返青早、枯黄晚的特点,可以较长时间为家畜提供青饲料。天然晾干制作成干草是牧区长期利用牧草的方式,相较于干草,贾玉山等[3]、王凯[4]认为青贮不但具有适口性好、气味芳香等特点,而且还可以减少营养物质的损失,提高消化利用率,所以在广大牧区青贮技术逐渐代替了干草技术,但目前对牧草草产品的研究主要集中在青贮和干草方面,对其他形式的草产品研究较少。众所周知,牧草可以被加工制作成多种多样的草产品,如青贮、干草、草颗粒、草粉、草饼等。所以本研究将羊草加工成了青贮、人工干燥干草、天然干燥干草、草颗粒和草粉共5种形式的草产品,比较其营养成分和消化性能之间的差异。

美国康奈尔大学的学者提出了康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(Cornell net carbohydrate and protein system, CNCPS)[5],CNCPS将碳水化合物(CHO)分为4个部分:以糖类为主的快速降解碳水化合物(CA)、以淀粉和果胶为主的中速降解碳水化合物(CB1)、以可利用的细胞壁为主的缓慢降解碳水化合物(CB2)和以不可利用的细胞壁为主的碳水化合物(CC)[6]。国内,有学者使用CNCPS体系评价了多种牧草,发现CNCPS体系可以更精确地反映饲料的营养价值与特性[7-8]。所以,本研究使用了CNCPS体系来评价不同形式的羊草产品,探究不同草产品之间的差异,为高效利用羊草提供理论基础。

1 材料与方法 1.1 试验材料及瘤胃液

羊草来自于国家草地生态系统野外科学观测站沽源基地,于2019年7月10日收割;瘤胃液来自北京中地畜牧科技有限公司的瘘管奶牛,奶牛受孕日期为2019年3月22日,为第4次产胎,取瘤胃液日期为2019年12月30日。

1.2 主要仪器

万青牌颗粒饲料机(型号为9KS-200-Ⅱ)购自北京市平谷万青机械厂;高速万能粉碎机(型号为QE-250 g)购自浙江屹立工贸有限公司。

1.3 草产品的制作及取样

青贮的制作:将收获的羊草切碎至1 cm左右,混匀,封装入1 L的青贮桶中,密度为500 g/L,发酵40 d。开封后使用四分法取青贮原料约120 g装入种子袋,65 ℃烘干48 h,烘干后使用粉碎机粉碎并过1 mm筛,装入自封袋内,保存在常温避光处备用。

天然干燥干草的制作:将收获的羊草自然晾干。晾干后剪成小段,使用四分法取样装入种子袋,65 ℃烘干48 h,烘干后使用粉碎机粉碎并过1 mm筛,装入自封袋内,保存在常温避光处备用。

人工干燥干草的制作:将收获的羊草放入65 ℃烘箱中,烘干48 h。烘干后剪成小段,使用四分法取样装入种子袋,65 ℃烘干48 h,烘干后使用粉碎机粉碎并过1 mm筛,装入自封袋内,保存在常温避光处备用。

草粉的制作:将制作成功的人工干燥干草放入粉碎机中,粉碎3 min,制成草粉。使用四分法取样装入种子袋,65 ℃烘干48 h,装入自封袋内,保存在常温避光处备用。

草颗粒的制作:将草粉与自来水以1 : 1的比例混合后放入颗粒饲料机中,制成草颗粒。制成后,使用四分法取样装入种子袋,65 ℃烘干48 h,烘干后使用粉碎机粉碎并过1 mm筛,装入自封袋内,保存在常温避光处备用。

1.4 测定方法

用Van Soest[9]的方法测定中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量。用Van Soest等[10]的方法测青贮样品中性洗涤不溶蛋白质(NDIP)和酸性洗涤木质素(ADL)的含量。采用AACC(1976)[11]的方法测定淀粉(Starch)含量。采用AOAC(1980)[12]的方法测定粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、粗蛋白质(CP)、干物质(DM)的含量。

采用王莹[13]的方法测定干物质消化率(IVDMD)与总产气量:准确称取1.0 g草样置于经丙酮浸泡后自然晾干的纤维袋,而后放入体外模拟培养箱的消化罐中,每个罐中放入24个样品和1个空白对照。然后在罐中加入AB缓冲液(A缓冲液1 330 mL、B缓冲液266 mL,见表 1所示),再加入400 mL已经提取的瘤胃液,最后向罐中通二氧化碳(CO2)直至充满整个罐体,并盖好盖子。随后将消化罐置于体外模拟培养箱内,39 ℃发酵48 h,样品取出后用蒸馏水冲洗干净,然后放入105 ℃烘箱中烘干4 h,称重并计算。

表 1 缓冲液的配制 Table 1 Preparation of buffers 

总产气量的测定:采用ANKOM RFS产气测量仪器测定。准确称取1.0 g草样置于试验模块的模块瓶中,向模块瓶中加入AB缓冲液(A缓冲液83.3 mL、B缓冲液16.7 mL),再加入25 mL已经提取的瘤胃液,通入CO2直至充满整个模块瓶,随后将模块瓶置于39 ℃恒温培养箱中,设定仪器配套软件并开始测定,发酵48 h,软件会自动记录各个时间点的压力值。最后通过压力值来计算总产气量。

式中:Vx为39 ℃时产气体积(mL);Vj为模块瓶内液面上部空间的体积(mL);Ppsi为软件记录的累积压力(psi)。

1.5 CNCPS计算

CNCPS计算公式[6]如下:

式中:NSC为非结构性碳水化合物。

1.6 统计分析

采用Excel 2007进行均值和标准误的计算,采用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析,Duncan氏法进行组间两两比较,结果用平均值±标准误表示。P<0.05为差异显著。

2 结果与分析 2.1 不同料型草产品对羊草营养成分的影响

表 2可知,NDF与ADF的含量在草颗粒中最低,青贮中ADF、ADL和Starch的含量显著低于天然干燥牧草(P<0.05),CP的含量显著高于天然干燥牧草(P<0.05)。草粉中ADL含量显著低于其他草产品(P<0.05),EE的含量显著高于其他草产品(P<0.05)。草粉中Starch的含量显著高于青贮(P<0.05),与剩余草产品无显著差异(P>0.05)。

表 2 不同料型草产品对羊草营养成分的影响 Table 2 Effects of different types of grass products on nutrient composition of Leymus chinensis 
表 3 不同料型草产品对羊草CNCPS碳水化合物组分的影响 Table 3 Effects of different types of grass products on CNCPS carbohydrate composition of Leymus chinensis
表 4 不同料型草产品对羊草干物质消化率的影响 Table 4 Effects of different types of grass products on dry matter digestibility of Leymus chinensis 
2.2 不同料型草产品对羊草CNCPS碳水化合物组分的影响

表 3可知,草颗粒和草粉中CA和CNSC的含量显著高于其他草产品(P<0.05),草颗粒中CA和CNSC的含量显著高于草粉(P<0.05),草颗粒中CB1的含量显著高于天然干燥牧草(P<0.05),与剩余草产品无显著差异(P>0.05)。草颗粒中CB2的含量显著低于其他草产品(P<0.05)。草粉中CC的含量最低,剩余草产品之间无显著差异(P>0.05)。

2.3 不同料型草产品对羊草干物质消化率和产气量的影响

表 4可知,天然干燥干草的干物质消化率最低,草颗粒的干物质消化率最高。青贮的干物质消化率显著高于天然、人工干燥干草(P<0.05),与草粉无显著差异(P>0.05)。

表 5可知,随着发酵时间的增加,各草产品中产气量均显著增加(P<0.05)。当发酵时间为48 h时,草颗粒与草粉的产气量显著高于青贮、天然干燥干草和人工干燥干草(P<0.05),青贮、天然干燥干草和人工干燥干草之间无显著差异(P>0.05)。

表 5 不同料型草产品对羊草产气量的影响 Table 5 Effects of different types of grass products on gas production of Leymus chinensis 
3 讨论 3.1 不同料型草产品对羊草营养成分的影响

植物性饲料经过中性洗涤剂和酸性洗涤剂分解后的剩余物就是NDF和ADF,它们与饲料的适口性和消化率有关,NDF和ADF的含量越多,那么可以被畜禽吸收的营养成分就越少[14]。本研究中,草颗粒中NDF和ADF的含量显著低于其他草产品,说明草颗粒的消化率可能好于其他草产品。ADL不能被瘤胃微生物所降解,也不能被消化吸收[5],青贮中ADL的含量显著低于天然干燥干草,草粉中ADL的含量最低,说明青贮相较于天然干燥干草可能易于被消化吸收,加工成草粉可能有利于羊草的消化吸收。格根图等[15]认为与干草相比,青贮可以有效保存牧草中的营养成分,这与本研究青贮中CP的含量显著高于天然干燥干草的结果相类似。有研究表明,在青贮过程中淀粉可能会被兼性厌氧或厌氧的发酵性或水解性细菌分解为挥发性脂肪酸等物质[16]。在本研究中,青贮中淀粉的含量显著低于其他草产品,说明青贮会消耗部分淀粉。EE是衡量饲料营养价值的重要物质,其含有较多热量,是提供能量的重要物质[17],在本研究中,草粉中EE的含量显著高于其他草产品,说明相较于其他草产品,草粉有利于羊草中EE的保存,可提供较多的热量。

3.2 不同料型草产品对羊草CNCPS碳水化合物组分的影响

CHO是植物性饲料中反刍动物的主要能量来源,但饲料中CHO对反刍动物的营养价值主要取决于CNSC的含量[18]。本研究中,各草产品CHO的含量为82.03%~85.01%,是主要提供CHO的粗饲料。草颗粒和草粉中CA和CNSC的含量显著高于其他草产品,初步说明草颗粒和草粉中在瘤胃中消化较快,利用率较高。但草颗粒中CA和CNSC的含量显著高于草粉,说明草颗粒在瘤胃中的消化利用要好于草粉。CC是CHO中不可利用的细胞壁,其含量主要与ADL的含量有关,本研究草粉中CC的含量最低,说明草粉中可被利用的碳水化合物组分较多。

3.3 不同料型草产品对羊草干物质消化率和产气量的影响

王莹[13]研究了13种有代表性的牧草,发现其体外消化率为25.88%~76.62%。本研究中,各草产品的消化率均在该范围中。天然干燥干草的干物质消化率显著低于其他草产品,说明相较于天然干燥干草,加工成其余草产品均有利于提高羊草的干物质消化率。草颗粒的干物质消化率最高,说明草颗粒的草产品形式对于羊草来说较优。青贮的干物质消化率显著高于天然、人工干燥干草,与草粉的干物质消化率相近。这说明相对于干草,青贮可以提高羊草的干物质消化率。孙娟娟等[19]认为牧草调制成青贮,可以软化纤维组分,提高消化率,这与本研究的结果相类似。

目前,体外产气法是评价反刍动物饲料饲用价值的重要手段,其主要通过不同发酵时间的产气量来判断饲料的消化性能,饲料中有机物的含量与产气量呈正相关关系,有机物含量越高,产气量越高,但产气量并不能直接来衡量不同饲料的降解程度,必须要结合DM等的降解率来评价[20]。发酵48 h之后,草颗粒与草粉的产气量要显著高于青贮、天然干燥干草和人工干燥干草,说明草颗粒与草粉中含有更多的易于发酵的物质,并且草颗粒的干物质消化率最高,所以相较于其他草产品形式,草颗粒更易于发酵和消化。

4 结论

① 相较于其他草产品形式,草颗粒营养成分含量较高,更易于发酵和消化。

② 相较于天然、人工干燥干草,青贮可以提高羊草的干物质消化率。

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