试验采用3× 3拉丁方试验设计, 选取体况良好, 年龄、体重一致[(32.91± 2.15) kg]的黔北麻羊羯羊6只, 将其分为3组:对照组、试验1组、试验2组, 每组两个重复, 每个重复1只羊。对照组饲喂基础饲粮, 试验1组、试验2组在基础饲粮中分别添加2.5%、5%代乳粉(养分含量见表1)。代乳粉由维生素A、维生素D₃、维生素E、乳蛋白粉、乳清粉、植物蛋白粉、碳酸钙、碳酸氢钙、氨基酸、食盐、乙氧基喹啉组成。整个试验持续45 d, 分3期, 每期15 d, 包括14 d预饲期和1 d采样期。供试羊单笼饲养, 羊舍自然通风, 统一管理, 每天定时定量饲喂, 自由饮水。供试羊基础饲粮组成参照文献[7]进行配制, 营养水平见表2。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 代乳粉养分含量 Table 1 The content of nutrients in the milk replacer 项目Item 含量Content 项目Item 含量Content VA/IU· kg-1 13 000~50 000 粗蛋白CP/% 23.0 VD3/IU· kg-1 3 000~10 000 粗脂肪EE/% 12.0 VE/IU· kg-1 70.0 赖氨酸Lys/% 2.2 钙Ca/% 0.6~1.5 蛋氨酸Met/% 1.0 磷Total P/% 0.5~1.2 苏氨酸Thr/% 1.0 干物质DM/% 94.0 食盐NaCl/% 0.1~1.2

表1 代乳粉养分含量 Table 1 The content of nutrients in the milk replacer

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 山羊基础饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Ingredient and nutrients levels of the basal diet for goats (DM basis) 原料Ingredient 比例Proportion/% 营养成分Nutrient composition 含量Content/% 全株玉米Whole-plant corn 14 干物质DM 89.75 花生秧Peanut seedling 20 粗蛋白CP 11.47 草粉Grass meal 16 粗脂肪EE 4.43 精料混合料Concentrate mixture 50 中性洗涤纤维NDF 40.11 酸性洗涤纤维ADF 29.35 粗灰分Ash 4.78 Note: Ingredient level of concentrate mixture: corn 70%, soybean meal 17%, rapeseed cake 6%, wheat bran 3%, premix 1%, CaHPO4 1%, CaCO3 1%, NaCl 1%. 注:精料混合料原料及比例为玉米70%、豆粕17%、菜籽饼6%、麸皮3%、预混料1%、磷酸氢钙1%、碳酸钙1%、食盐1%。

表2 山羊基础饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Ingredient and nutrients levels of the basal diet for goats (DM basis)

1.2.1 基础日粮养分 采用四分法将各组500 g饲粮样品烘干、粉碎, 测定概略养分水平。其中, 采用烘干法测定干物质(dry matter, DM), 凯氏定氮法测定粗蛋白(crude protein, CP), 乙醚浸提法测定粗脂肪(ether extract, EE), Van Soest纤维素分析法测定中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF), 高温灼烧法测定粗灰分(ash)^[8]。

1.2.2 瘤胃发酵参数 在每期试验采样当天晨饲前, 利用胃管式瘤胃液采样器经山羊口腔采集瘤胃液50 mL, 便携式pH仪立即测定pH, 4层纱布过滤, 测定瘤胃发酵参数。其中, 利用比色法^[9]测定NH₃-N浓度、差速离心法^[10]测定MCP含量、气相色谱法测定VFA浓度(岛津GC-14B)^[11], 参照王加启^[12]的方法测定瘤胃纤维素酶活性(微晶纤维素酶、羧甲基纤维素酶、纤维二糖酶与木聚糖酶)。

1.2.3 血浆生化指标 采集完瘤胃液后, 用一次性肝素钠抗凝血真空采血管经颈静脉采血10 mL, 然后3 000 r· min^-1离心15 min, 收集上层血浆, 置于-20 ℃冰箱中保存, 用于测定葡萄糖(glucose, Glu)、尿素氮(urea nitrogen, UN)、总蛋白(total protein, TP)、白蛋白(albumin, Alb)、总胆固醇(total cholesterol, TC)、甘油三酯(triglyceride, TG)、肌酐(creatinine, Cr)。检测试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。

用SAS 9.4(SAS Inst., Cary, NC)软件对试验数据进行方差分析, 平均值多重比较采用Duncan’ s法进行。试验数据以平均值± 标准差(Mean± SD)表示, 差异显著性水平为P< 0.05。

试验按照山羊体重的3.5%进行定量饲喂并采取少喂勤添、增加饲喂次数的方式诱食代乳粉。观察发现, 前3 d山羊的采食速度随代乳粉水平的增加逐步递减; 山羊逐渐适应了代乳粉的气味, 在第5天时, 各组间的采食速度基本一致; 其后试验组山羊的采食速度略快于对照组, 采食时间得以缩短。

各组间pH均在正常范围内, 差异不显著(P> 0.05)(表3)。对于NH₃-N浓度, 以试验1组最低, 显著低于对照组(P< 0.05), 较试验2组低6.73%(P> 0.05)。各组MCP含量虽然差异不显著(P> 0.05), 但试验1组、试验2组分别比对照组高17.76%、15.03%。乙酸、丙酸和丁酸浓度, 试验1组、试验2组间差异不显著(P> 0.05), 但均显著高于对照组(P< 0.05), 分别较对照组高8.48%、18.61%、14.48%与10.14%、19.08%、16.88%; A/P以对照组最高, 分别较试验1组、试验2组高9.58%(P< 0.05)、8.23%(P< 0.05)。对于TVFA, 对照组分别较试验1组、试验2组低10.53%(P< 0.05)、11.69%(P< 0.05), 试验2组显著高于试验1组(P< 0.05)。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 代乳粉对山羊瘤胃液pH、NH3-N浓度、MCP产量及VFA的影响 Table 3 Effect of milk replacer on ruminal pH, NH3-N concentration, MCP production, and VFA levels of goats 项目 Item 对照组 Control 试验1组 Treatment 1 试验2组 Treatment 2 SEM pH 6.57± 0.19a 6.72± 0.14a 6.68± 0.29a 0.137 氨态氮质量浓度 NH3-N Concentration/mg· dL-1 11.58± 0.58a 10.53± 0.99b 11.29± 0.12ab 0.262 微生物蛋白质量浓度 MCP Production/mg· dL-1 9.18± 2.48a 10.81± 2.90a 10.56± 3.19a 1.612 乙酸浓度 Acetic acid/mmol· L-1 33.62± 0.45b 36.47± 0.63a 37.03± 0.29a 0.253 丙酸浓度Propionate/mmol· L-1 12.79± 0.16b 15.17± 0.19a 15.23± 0.25a 0.179 丁酸浓度Butyrate/mmol· L-1 8.08± 0.14b 9.25± 0.28a 9.43± 0.54a 0.314 乙酸/丙酸A/P 2.63± 0.05a 2.40± 0.07b 2.43± 0.05b 0.044 总挥发性脂肪酸浓度TVFA/mmol· L-1 54.48± 0.36c 60.89± 0.34b 61.69± 0.62a 0.125 Note: Values with different lower case letters within the same row are significantly different at 0.05 level, and values with same lower case letters are not significantly different at 0.05 level. The same below. 注:同行数值后不同小写字母表示差异显著(P< 0.05), 相同字母表示差异不显著(P> 0.05)。下表同。

表3 代乳粉对山羊瘤胃液pH、NH3-N浓度、MCP产量及VFA的影响 Table 3 Effect of milk replacer on ruminal pH, NH3-N concentration, MCP production, and VFA levels of goats

对于羧甲基纤维素酶活性, 试验1组、试验2组间差异不显著(P> 0.05), 但均显著高于对照组(P< 0.05), 分别较对照组高27.12%、18.64%; 补饲代乳粉对黔北麻羊瘤胃液其余纤维素酶活性的差异不显著(P> 0.05), 但总体有提升的趋势(表4)。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 代乳粉对山羊瘤胃液纤维素酶活性的影响 Table 4 Effect of milk replacer on ruminal celluloses activity of goats 项目 Item 对照组 Control 试验1组 Treatment 1 试验2组 Treatment 2 SEM 微晶纤维素酶活性Microcrystalline cellulose/U 0.57± 0.10a 0.72± 0.13a 0.87± 0.22a 0.133 羧甲基纤维素酶活性Carboxymethyl cellulose/U 1.18± 0.22b 1.50± 0.26a 1.40± 0.06a 0.068 纤维二糖酶活性Cellobiase/U 2.63± 0.70a 2.80± 0.57a 2.60± 0.24a 0.477 木聚糖酶活性Xylanase/U 7.03± 1.81a 8.03± 1.85a 8.01± 0.38a 1.122

表4 代乳粉对山羊瘤胃液纤维素酶活性的影响 Table 4 Effect of milk replacer on ruminal celluloses activity of goats

在黔北麻羊山羊饲粮中补饲代乳粉对血浆UN、TP、Alb、TC、Cr浓度影响不大, 差异不显著(P> 0.05)(表5)。对于血浆Glu浓度, 试验1组最高, 与对照组差异不显著(P> 0.05), 但显著高于试验2组24.20%(P< 0.05)。对于血浆TG, 以试验2组最低, 分别较对照组、试验1组低28.33%(P< 0.05)、23.89%(P> 0.05)。

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5 代乳粉对山羊血浆生化指标的影响 Table 5 Effect of milk replacer on plasma biochemical metabolites of goats 项目 Item 对照组 Control 试验1组 Treatment 1 试验2组 Treatment 2 SEM 葡萄糖浓度Glu/mmol· L-1 3.61± 0.17ab 3.90± 0.02a 3.14± 0.37b 0.137 尿素氮浓度UN/mmol· L-1 7.68± 1.22a 7.35± 0.67a 7.48± 0.68a 0.231 总蛋白浓度TP/g· L-1 36.63± 0.83a 37.40± 1.15a 36.40± 0.41a 0.378 白蛋白浓度Alb/g· L-1 27.20± 8.92a 29.28± 3.29a 33.10± 4.29a 2.541 总胆固醇浓度TC/mg· dL-1 54.87± 4.34a 62.76± 10.33a 60.87± 11.31a 9.417 甘油三酯浓度TG/mg· dL-1 39.60± 9.52a 37.29± 8.31ab 28.38± 9.92b 2.099 肌酐浓度Cr/μ mmol· L-1 51.30± 12.48a 45.25± 14.28a 47.80± 9.28a 3.797

表5 代乳粉对山羊血浆生化指标的影响 Table 5 Effect of milk replacer on plasma biochemical metabolites of goats

pH是衡量瘤胃发酵是否产生异常的风向标, 是反映瘤胃内环境的主要指标。瘤胃pH水平可帮助研究人员从侧面把握山羊瘤胃内环境的发酵状况^[13]。对反刍动物来说, 由瘤胃pH降低引起瘤胃酸中毒是其发酵异常的重要表征。Keunen等^[14]与Krehbiel等^[15]分别将瘤胃液pH 5.6及6.0作为急性及亚急性瘤胃酸中毒的界限, 瘤胃内pH偏低, 将会引起瘤胃发酵紊乱, 从而影响动物机体健康和生长。本研究发现, 添加代乳粉对山羊瘤胃液的pH影响较小, 各组间数值均在正常范围之内, 差异不显著, 说明不会对成年山羊瘤胃发酵产生负面影响。另外, 与本研究结果相似, 郭峰等^[16]添加代乳粉和蛋白质后, 肉犊牛瘤胃pH介于6.62~6.75, 各处理间也未表现出显著差异。

氨氮是瘤胃微生物发酵的主要氮源, 是保证单核细胞趋化蛋白(MCP)合成效率必不缺少的条件, 其数值可间接反映特定饲粮组成下的蛋白降解速率及合成效率之间的平衡状态。因此, NH₃-N浓度与饲粮营养物质含量及其降解特性有关。瘤胃NH₃-N过低或过高都不利于微生物的健康繁殖与生长, 适宜的瘤胃液NH₃-N浓度是微生物合成菌体蛋白的重要条件^[17]。奶牛瘤胃液NH₃-N正常数值处在6.3~27.5 mg·dL-118, 肉牛瘤胃液氨态氮浓度在15~30 mg· dL^-1时则最适合微生物生长^[19]。本研究中, 试验1组NH₃-N浓度虽然较对照组显著降低, 但都处于正常范围。这可能是因为:1)代乳粉所含的优质蛋白质为瘤胃微生物提供了充足的营养物质, 促进了瘤胃微生物的定殖能力, 使NH₃-N浓度亦随着变化; 2)代乳粉的添加有利于其它原料的降解, 提高了饲粮养分(N)的降解率。有文献报道, 绵羊瘤胃液NH₃-N水平在7.30~11.35 mg· d L-120, 本研究结果与其接近。

瘤胃微生物发酵和自身蛋白质的合成主要依靠饲粮蛋白质降解产生的氨、肽和氨基酸等作为氮源; 不同饲粮蛋白质组分在瘤胃内降解的产物不同, 所以不同蛋白质来源的物质在一定程度上影响瘤胃微生物的发酵与生长^[21]。MCP是成年反刍动物最重要的蛋白来源, 其数值的高低不仅能间接反映微生物种群的数量, 还可体现微生物利用NH₃-N的能力, 两者相互验证。本研究发现, 虽然各组间MCP含量的数值差异均不显著, 但是代乳粉添加组均高于对照组, 这可能与代乳粉中含有乳清粉等高质量的蛋白质饲料有关, 也说明在黔北麻羊饲粮中补饲代乳粉可合成更多供机体利用的蛋白质。

瘤胃内发酵生成的挥发性脂肪酸(VFA)主要经瘤网胃壁吸收, 少量在瓣胃和真胃吸收, 供机体氧化提供能量。乙酸、丁酸可相互转化, 在体内可转变成乙酰辅酶A进入三羧酸循环合成脂肪; 丙酸是机体葡萄糖异生的主要前体^[22]。乙酸、丙酸和丁酸是瘤胃厌氧消化过程的重要中间产物, 是反刍动物能量的主要来源, 在动物体内起着重要的作用。乙酸是由微生物慢速发酵饲粮中纤维物质生成的, 乙酸含量的大小可反映瘤胃微生物降解纤维的活性^[23]。VFA主要包括乙酸、丙酸与丁酸, 其数值大小和相对比例不仅受动物采食水平的影响, 也受日粮组成等因素的影响, 因此, 测定VFA浓度的含量可间接反映乙酸、丙酸、丁酸在瘤胃中的发酵类型和被吸收利用情况^[24]。本研究表明, 在黔北麻羊饲粮中补饲代乳粉显著提升了乙酸、丙酸、丁酸及TVFA含量, 显著降低了乙酸/丙酸比值。这可能是因为本研究所用代乳粉中含有多种维生素、乳蛋白等优质蛋白和氨基酸等养分, 在瘤胃中被微生物优先利用提供充足的氮源, 提高了瘤胃中碳水化合物的含量。该结果也间接说明代乳粉对瘤胃产VFA的微生物类群数量、种类等有优化作用, 增强了该类群微生物代谢能力, 促进碳水化合物、氨基酸等营养物质的降解, 改善了瘤胃液VFA水平。本研究还发现, 代乳粉对瘤胃丙酸的增幅较大, 促进形成丙酸型发酵, 说明补饲代乳粉可提高能量利用效率, 从而提高机体营养物质消化利用率及生长性能。与本研究结果相似, 哺喂高能量水平代乳粉有助于肉犊牛瘤胃VFA的发酵^[16]。

纤维素酶是一类能降解纤维素生产碳水化合物(主要是葡萄糖)的复杂酶聚合物, 亦称为纤维素酶系。瘤胃液中羧甲基纤维素酶、微晶纤维素酶、纤维二糖酶及木聚糖酶是分解饲粮碳水化合物的主要酶种^[25], 纤维素在反刍动物瘤胃内的降解主要是通过纤维分解菌分泌的多酶复合体来实现的^[26], 因此, 可用瘤胃纤维素酶活来间接反映微生物对饲粮中碳水化合物的降解规律。反刍动物瘤胃内非纤维分解菌优先降解可溶性碳水化合物, 对纤维素分解菌有竞争性的抑制作用, 可降低纤维素酶活^[27]。本研究中, 各组山羊瘤胃微晶纤维素酶、纤维二糖酶及木聚糖酶差异不显著, 但试验1组羧甲基纤维素酶显著高于对照组, 说明补饲代乳粉有提高机体降解纤维素、合成血糖浓度的作用, 从而提高机体生长性能, 这也在羔羊试验中得以论证^[6], 也与本研究血浆生化指标相对应。分析原因可能如下:1)代乳粉改善了瘤胃微生物区系(与前述瘤胃发酵参数一致), 有效降解了饲粮养分(CP、EE等), 提高了饲料利用率; 2)添加代乳粉降低了饲粮可溶性碳水化合物的比例, 使纤维素分解菌的抑制得到解除, 进而提高了纤维素酶活性; 但这一假说需试验进一步验证。

需要说明的是, 正如前言所述, 目前有关代乳粉在成年山羊上的研究较少, 对成年山羊瘤胃发酵的研究较为缺乏, 本研究所使用的代乳粉不能代表其它种类代乳粉, 因为不同品牌代乳粉养分含量存在差异; 此外, 代乳粉的成分很复杂。笔者认为, 明确试验效果由代乳粉中的哪种营养物质引起, 以及研制专门针对促进成年山羊瘤胃发酵的代乳粉, 可作为该领域研究的方向。

本研究发现, 补饲一定水平的代乳粉对山羊血浆生化指标(除Glu、TG)的影响较小, 总体有改善的趋势。其原因可能为:本研究所用动物为成年黔北麻羊, 对营养物质的需求与羔羊有所差异, 此时代乳粉虽在一定程度上有改善瘤胃发酵参数、纤维素酶活性及血浆生化指标的作用, 但与羔羊相比代乳粉的营养学作用已没有那么重要。试验1组、2组血浆TG水平较对照组低, 提示代乳粉降低了血液粘稠度, 改善了血浆脂质代谢, 其原因可能与代乳粉有改善羧甲基纤维素酶活性有关。采用国产和进口代乳粉饲喂犊牛发现, 各组间的UN、TP、Alb、Glo、TC及Cr的数值差异均没有达到显著水平^[28]。在羔羊饲粮中补饲6%以内的代乳粉, 对血浆Glu的影响较小, 各组间差异均不显著, 但总体以4%代乳粉组数值最优^[29]。王海超等^[30]发现, 代乳粉对血清TP、TC、Alb、UN等含量的影响不显著, 说明在早期断奶羔羊中补饲代乳粉对其糖脂等代谢影响有限。这些研究报道与本研究结果基本一致。