引用本文
李媛, 刁其玉, 孔路欣, 张婷婷, 张博, 周朝龙, 屠焰. 辣木在奶牛瘤胃中的降解特性研究.草业学报, 2015,26(10): 140-148
LI Yuan, DIAO Qi-Yu, KONG Lu-Xin, ZHANG Ting-Ting, ZHANG Bo, ZHOU Chao-Long, TU Yan. Ruminal degradation characteristics of Moringa oleifera in dairy cows .ACTA PRATACULTUAE SINICA, 2015,26(10): 140-148  
Doi: 10.11686/cyxb2016497
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本文属于开放获取期刊。
辣木在奶牛瘤胃中的降解特性研究
李媛1, 刁其玉1, 孔路欣1, 张婷婷1, 张博2, 周朝龙3, 屠焰1,*
1.中国农业科学院饲料研究所,农业部饲料生物技术重点实验室,北京 100081
2.山西农业大学动物科技学院,山西 太原 030000
3.世纪爱心集团,北京 100010
*通信作者Corresponding author. E-mail:tuyan@caas.cn

作者简介:李媛(1993-),女,河北唐山人,在读硕士。E-mail:lyqiu0304@163.com

收稿日期: 2016-12-26
基金: 中国农业科学院农业创新工程“奶牛绿色提质增效技术集成生产模式研究与示范项目”资助
摘要

为研究辣木的瘤胃降解特性,探索辣木在反刍动物饲料中的应用技术,以3头安装永久性瘘管的奶牛为试验动物,采用尼龙袋法测定辣木叶、辣木枝、辣木茎在瘤胃内的降解率和降解参数。结果表明:辣木干物质(DM)、有机物(OM)在瘤胃内的降解率和降解参数变化趋势相近, 48 h达到降解平台期,但不同部位的降解率差异较大。辣木叶干物质(DM)96 h降解率最高,为69.34%,辣木枝和辣木茎依次降低;辣木各部位干物质(DM)和有机物(OM)的有效降解率差异显著( P<0.05),叶、枝、茎的有效降解率依次降低。辣木叶粗蛋白(CP)的96 h降解率高达90.86%,较辣木茎和枝分别高22.84%、38.92%;三者粗蛋白(CP)的有效降解率依次降低,但粗蛋白(CP)的有效降解率明显高于干物质(DM)和有机物(OM);辣木叶瘤胃降解蛋白(RDP)含量最高为15.57%,高于过瘤胃蛋白(RUP)含量,但辣木枝和茎的过瘤胃蛋白(RUP)含量高于瘤胃降解蛋白(RDP)含量。辣木叶、枝、茎中性洗涤纤维(NDF)的96 h瘤胃降解率依次降低,分别为50.55%、27.11%、16.24%,辣木叶和辣木枝酸性洗涤纤维(ADF)的96 h降解率大小相近;辣木叶的NDF、ADF的有效降解率均显著高于辣木枝和辣木茎( P<0.05)。因此从瘤胃降解特性来看,辣木3个部位的营养价值依次为辣木叶>辣木枝>辣木茎。在饲喂奶牛过程中,建议单独饲喂辣木叶,辣木枝混合营养含量高的饲料饲喂,不建议将辣木茎直接作为奶牛饲料。

关键词: 非常规饲料辣木; 尼龙袋法; 奶牛; 瘤胃降解率
Ruminal degradation characteristics of Moringa oleifera in dairy cows
LI Yuan1, DIAO Qi-Yu1, KONG Lu-Xin1, ZHANG Ting-Ting1, ZHANG Bo2, ZHOU Chao-Long3, TU Yan1,*
1.Feed Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
2.Shanxi Agricultural University Animal Science and Technology Institute, Taiyuan 030000, China
3.Century Love Group, Beijing 100010, China
Abstract

This experiment was conducted to study the degradation characteristics of Moringa oleifera in the rumen of dairy cows and to explore the possibility of using Moringa as a feed resource for ruminants. Three dairy cows with permanent rumen fistula were selected to determine the disappearance rate and degradation parameters of Moringa leaves, branches, and stems. The disappearance rates and degradation parameters of DM (dry matter) and OM (organic matter) were nearly the same and reached a plateau at 48 h, while the degradation rates varied greatly among the different plant parts. At 96 h, Moringa leaves showed the highest disappearance rate (69.34%), followed by the branches and then the stems. The effective degradation rate of DM and OM differed significantly among the Moringa plant parts ( P<0.05). The disappearance rate of CP (crude protein) of Moringa leaves was up to 90.86%, which was 22.84% and 38.92% higher than that of CP in the stems and branches, respectively. The effective degradability of CP was highest in the leaves, followed by the branches and then the stems, while the effective degradability of stem CP was higher than that of DM and OM. The rumen-degradable protein (RDP) content of Moringa leaves was up to 15.57%, and the contents of undegradable protein (RUP) were higher than that of RDP in the branches and stems. The disappearance rate was highest for the leaves, followed by the branches and then the stems (50.55%, 27.11%, and 41.43%, respectively). At 96 h, the disappearance rates of the branches and leaves were similar. The effective degradability of NDF (neutral detergent fiber) and ADF (acid detergent fiber) were significantly higher in Moringa leaves than in the stems and branches ( P<0.05). In conclusion, the three parts could be ranked, from highest nutritional value to lowest, as follows: Moringa leaves>Moringa branches>Moringa stems. When feeding dairy cows, Moringa leaves should be individually fed, Moringa branches should be mixed with high nutrient content feed, while Moringa stems are not recommended as cow feed.

Keyword: unconventional forage Moringa; nylon-bag technique; dairy cow; ruminal degradation rate

辣木(Moringa oleifera)原产于印度北部, 含有丰富的蛋白质、维生素、氨基酸、矿物质及药物生物活性物质, 被誉为“ 植物中的钻石” [1, 2, 3]。辣木的果荚、种子的生物价值很高, 被广泛用于人类食品和保健产品[4]。我国于20世纪60年代开始在云南、贵州、海南等地试种辣木, 发现其能很好地适应当地环境, 并且获得了一定的经济效益, 现已大面积种植[5]。辣木产量高, 鲜重年产量约为126 t/h m2[6]; 干重年产量约为10.4~24.7 t/hm2[7]; 辣木耐干旱, 可在贫瘠地区生存, 是一种不与粮食争土地的资源[8]。辣木叶粗蛋白质(CP)含量约为27%[9], 高于优质苜蓿(Medicago sativa, 20%); 辣木嫩枝的CP含量为7.2%[10], 接近羊草(Leymus chinensis); 辣木茎的CP含量为5.26%[11], 与秸秆相近。所以可将辣木叶、枝、茎作为粗饲料开发利用, 充分利用辣木叶、枝、茎作为饲料资源, 可一定程度上减缓我国, 特别是干旱地区牧草短缺问题, 为开拓木本植物资源提供参考。

牧草的瘤胃降解率是衡量反刍动物对其利用效率的重要指标之一, 尼龙袋技术是国际认可的测定饲料瘤胃降解率的有效方法, 目前已广泛应用于反刍动物饲料瘤胃降解率的评价。已有部分研究表明, 辣木富含畜禽所需的氨基酸、微量元素和维生素A、C, 作为饲料具有促生长, 改善畜产品品质和保健的作用[12]; 饲料中添加辣木叶可提高奶牛的采食量和产奶量[13], 但其不同部位在奶牛瘤胃中降解率的研究尚未见报道。植物不同组织营养特性存在差异, 叶、枝、茎混合饲喂会造成某些营养物质的浪费。针对各部位营养价值单独合理饲喂畜禽, 使各部位营养成分得到合理利用, 是充分利用植物营养的关键。本试验对辣木叶、茎、枝3个部位各营养成分在奶牛瘤胃的降解率进行分析, 探讨辣木不同部位主要营养成分在奶牛体内的瘤胃降解率, 为辣木作为我国新型粗饲料的开发提供参考依据。

1 材料与方法
1.1 试验动物与饲粮

试验于2015年7月于北京中地奶牛养殖育种技术研究所有限公司进行。选用3头装有永久性瘤胃瘘管的健康状况良好的荷斯坦奶牛为试验动物, 泌乳量平均为30 kg/d。试验日粮以羊草、苜蓿和混合精料为主要原料, 日粮参照NRC(2000)奶牛营养需要进行配制。试验日粮组成和营养组成见表1, 试验牛每日饲喂2次(8:00, 16:00), 单槽饲养, 自由饮水。

表1 日粮配方和营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (dry matter basis)
1.2 试验材料

辣木叶、辣木枝(细枝条)以及辣木茎(茎秆)由世纪爱心国际投资集团有限公司提供。待7月辣木长至约1.5 m时进行收割, 收割的鲜样进行烘干处理, 烘干后用粉碎机粉碎, 过2 mm孔筛。

1.3 尼龙袋试验方法

选用尼龙袋孔径300目(0.05 mm), 尼龙袋尺寸为8 cm× 12 cm, 准确称取5 g过2 mm筛的样品装入尼龙袋中, 每头奶牛每个待测时间点做2个平行样品, 每2个平行样固定在一段塑料管的细缝中并用尼龙扎带固定。采用同时放入, 分别取出的方法, 在0(空白)、6、12、24、36、48、72及96 h, 从瘤胃中取出尼龙袋, 随后立即连同软塑料管一起浸泡在冷水中, 用手轻轻漂洗, 多次换水, 直至滤出水澄清为止。将冲洗过的尼龙袋于65 ℃烘48 h, 称重并记录尼龙袋和残渣的总重量。回潮24 h, 放入自封袋中待测。

1.4 指标测定

干物质(DM)和有机物(OM)测定参照张丽英(2003)[14]的方法, 粗蛋白质(CP)采用全自动凯氏定氮仪测定, 中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)采用Van Soest[15]的方法。

1.5 降解率的计算[16]

1.5.1 饲料样品量的校正

样品逃逸率(%)=[空白样重(g)-空白袋中残渣重(g)]/空白样重(g)× 100

校正饲料样重(g)=实际饲料样重(g)× [1-逃逸率(%)]

1.5.2 营养成分降解量的计算

营养成分某时间点的降解量(g)=[校正饲料样重(g)× 空白残渣中营养成分的含量(%)]

-[某时间点残渣重(g)× 某时间点残渣中营养成分的含量(%)]

某营养成分瘤胃降解率(%)=营养成分某时间点的降解量(g)/[校正饲料样品重(g)

× 空白残渣中营养成分含量(%)]× 100

1.5.3 瘤胃降解参数和有效降解率的计算[17]

P=a+b(1-e-ct)

ED=a+b× c/(c+K)

式中:P为t时间点时的降解率; a为快速降解部分; b为慢速降解部分; a+b为潜在降解部分; c为b的降解速率; ED为待测样品目标养分的有效降解率(%); t为瘤胃降解时间; K为饲料瘤胃外流速率, 本实验K取值0.0314/h[18]。

1.5.4 瘤胃降解蛋白、瘤胃未降解蛋白的计算

瘤胃降解蛋白(RDP)与瘤胃未降解蛋白(RUP)的含量按下列公式计算:

RDP=A+B× [Kd/(Kd+Kp)]

RUP=B× [Kp/(Kd+Kp)]+C

式中:A为饲料蛋白质快速降解部分; B为饲料蛋白质慢速降解部分; C为蛋白质未降解部分; Kd为B 的降解速率; Kp为待测饲料的瘤胃流通速率, 取值0.0314/h[18]。

1.6 数据统计分析

数据用平均值± 标准差表示。降解参数用SAS 9.1NLIN(Nonlinear regression)程序计算。降解率和降解参数采用SAS 9.1的ANOVA进行单因素方差分析, 采用Duncan法进行差异显著性分析, P值小于0.05时为差异显著。

2 结果与分析
2.1 辣木不同部位的营养成分

辣木叶、枝、茎的营养价值如表2所示。3个部位中CP含量最高的为辣木叶, 高达24.47%, 其次为枝和茎, 二者CP含量均低于10%。辣木叶的OM含量较低, 为83.24%。辣木茎的NDF和ADF含量最高, 分别为79.45%和59.79%。

表2 辣木不同部位的主要营养成分(干物质基础) Table 2 The main nutritional components in different parts of Moringa (dry matter basis) %
2.2 辣木不同部位营养物质在瘤胃中的降解率和降解参数

2.2.1 DM 和 OM 各时间点降解率和降解参数

由图1和图2可知, 辣木不同部位DM、OM在奶牛瘤胃内降解率差异很大, 但降解趋势相近, 均随培养时间的增加而增加。辣木叶、茎、枝DM、OM降解率在48 h内均呈平稳增加趋势, 48 h后降解曲线趋于平缓。从降解曲线来看, DM、OM降解率大小依次为辣木叶> 辣木枝> 辣木茎。辣木叶96 h DM、OM降解率分别为69.34%、76.92%, 显著高于枝和茎(P< 0.05); 而辣木茎最低, 96 h的降解率分别为14.01%、19.01%, 辣木枝居中, DM、OM 96 h降解率分别为46.31%、45.12%。

图1 辣木DM各时间点瘤胃降解率Fig.1 The DM degradability of Moringa in rumen of dairy cows at different time points

图2 辣木OM各时间点瘤胃降解率Fig.2 The OM degradability of Moringa in rumen of dairy cows at different time points

由表3可知, 辣木不同部位之间的降解参数存在差异。辣木叶、茎、枝的快速降解部分和慢速降解部分依次降低, 差异显著(P< 0.05)。辣木叶DM和OM的潜在降解部分最高, 超过70%; 辣木茎的最低, 不到20%。辣木各部位DM和OM的有效降解率差异显著(P< 0.05), 依次为辣木叶> 辣木枝> 辣木茎。辣木不同部位DM和OM的瘤胃降解参数变化趋势相近, 但OM的有效降解率略高于DM。

表3 辣木DM和OM的瘤胃动态降解参数 Table 3 The rumen degradation dynamic parameters of Moringa DM and OM

2.2.2 CP各时间点瘤胃降解率和降解参数

由图3可知, 辣木叶、枝、茎CP在奶牛瘤胃的降解率随停留时间的延长而增加, 但增加的幅度和频率存在一定差异。辣木叶CP各时间点的降解率最高, 12 h降解率就超过了40%, 96 h降解率达到90.86%, 显著高于枝和茎的68.02%、51.88%(P< 0.05)。辣木茎CP 降解率显著低于辣木叶和枝, 但高于其 DM、OM 降解率。辣木各部位CP降解曲线呈平稳增加趋势, 在48 h后趋于缓和, 基本进入平台期。

图3 辣木CP各时间点瘤胃降解率Fig.3 The CP degradability of Moringa in rumen at different time points

由表4可知, 辣木不同部位在瘤胃内的降解参数存在一定的差异。辣木叶的CP含量显著高于辣木枝和茎, 但枝、茎的CP含量差异不显著。辣木茎CP的有效降解率明显高于DM、OM。快速降解部分较高的是辣木叶, 为19.18%, 各部位慢速降解部分均超过了40%, 其中辣木叶达到了73.46%, 显著高于枝和茎(P< 0.05)。辣木叶、枝、茎CP的有效降解率依次为辣木叶> 辣木枝> 辣木茎, 差异显著(P< 0.05)。辣木叶的RDP含量高于RUP, 而枝、茎的RUP含量较高。

表4 辣木CP的瘤胃动态降解参数 Table 4 The rumen degradation dynamic parameters of Moringa CP

2.2.3 NDF 和ADF各时间点降解率和降解参数

由图4和图5可看出, 辣木叶、茎、枝NDF、ADF 降解曲线呈缓慢增加趋势, 但ADF降解率的大小和降解趋势存在差异。辣木各部位NDF 96 h降解率大小依次为叶(50.55%)> 枝(27.11%)> 茎(16.24%), 差异显著(P< 0.05); 辣木枝ADF 36~48 h降解率增加较快, 并超过辣木叶, 48 h后辣木叶和枝的ADF降解率差异不显著。

由表5可知, 辣木各部位NDF的有效降解率高于ADF。辣木叶NDF的快、慢速降解部分均显著高于辣木枝和茎(P< 0.05), 但ADF的慢速降解部分低于辣木茎。辣木枝ADF的快速降解部分最低仅为1.28%, 但慢速降解部分最高, 达25.23%。辣木叶、茎、枝NDF和ADF的有效降解率依次降低, 均为辣木叶> 辣木枝> 辣木茎。

图4 辣木NDF各时间点瘤胃降解率Fig.4 The NDF degradability rate of Moringa in rumen of dairy cows at different time points

图5 辣木ADF各时间点瘤胃降解率Fig.5 The ADF degradability of Moringa in rumen of dairy cows at different time points

表5 辣木NDF和ADF的瘤胃动态降解参数 Table 5 The rumen degradation dynamic parameters of Moringa NDF and ADF
3 讨论
3.1 辣木营养成分

试验结果表明, 辣木各部位营养成分存在一定的差异。其中CP和NDF、ADF含量差异最明显, 辣木叶、枝、茎的CP含量依次降低, 而NDF、ADF含量大小为辣木茎> 辣木枝> 辣木叶。王春芳[19]研究表明香蕉(Musa paradisiaca)形态学不同部位化学成分差异显著, 茎的营养物质最低, 本结果与此相似, 说明辣木不同部位有其各自的营养特性。辣木叶的CP含量最高, 达到了24.47%, 低于刘昌芬等[20]研究的结果, 可能与种植地点和收割时间不同有关。据王栋[21]报道22种紫花苜蓿的蛋白含量在15.44%~20.50%之间, 可见辣木叶的蛋白含量高于苜蓿。辣木枝的蛋白含量为8.59%, 与羊草相近[24]。辣木茎的CP含量最低, 为6.98%, 但NDF含量高达79%, 据陈艳等[22]报道玉米(Zea mays)秸秆的CP含量为6.25%, NDF含量为70.34%, 可看出辣木茎的CP含量与秸秆相近, NDF含量高于秸秆。从营养成分分析可知, 辣木叶的营养价值最高, 高于优质苜蓿, 可作为蛋白饲料原料。

3.2 辣木各部位降解率的差异

结果表明辣木不同部位的相同营养成分降解率存在差异。辣木叶DM、OM、CP、NDF、ADF有效降解率均为最高。由表6可看出, 辣木叶营养成分有效降解率略高于贾海军[23]测定苜蓿各营养成分的有效降解率, 说明辣木叶的营养价值与苜蓿相近, 可作为优质蛋白饲料; 但相比于侯玉洁等[24]报道的结果, 营养成分的有效降解率偏低, 这可能是牧草品种和试验动物不同所致。辣木枝各营养成分的降解率显著低于辣木叶, 除NDF、ADF外, 其各营养物质的有效降解率均超过30%, 其中CP有效降解率最高, 为57.52%, 与侯玉洁等[24]报道的羊草各营养成分在奶牛瘤胃内的有效降解率相近, 但NDF、ADF降解率低于其研究结果, 表明辣木枝的营养价值与羊草相近, 但其粗纤维营养价值略低。辣木茎各营养成分降解率均最低, 除CP外, 其他营养成分有效降解率不到20%, 低于陈艳等[22]报道的玉米秸秆的各营养成分的有效降解率, 表明辣木茎在奶牛瘤胃消化率不如秸秆, 不易被瘤胃微生物所降解, 对奶牛的营养价值不高。

表6 辣木各部位与其他牧草营养成分有效降解率对照 Table 6 The comparison of effective degradability between Moringa and other forages

牧草的粗纤维含量和木质化程度是影响瘤胃降解率的主要因素, 随粗纤维含量的增加, 降解率降低[25]。辣木茎的DM、OM有效降解率显著低于叶和枝, 与其纤维含量高有关。辣木各营养成分中, CP的有效降解率最高。这与屠焰等[26]研究的杂交构树瘤胃降解规律一致。辣木叶、枝、茎的CP有效降解率依次降低, 与刘大林等[27]研究的牧草CP含量越高, CP瘤胃降解率越大的规律一致。

辣木叶、枝、茎的RDP和RUP含量依次降低。Makkar等[28]研究表明辣木叶的RDP含量为12.2%, 略低于本研究结果; 而Hps等[29]报道辣木叶RDP为16.8%, 略高于本试验结果, 但其测得辣木枝的RDP含量为5.7%, 辣木茎的为4.2%, 本文研究结果与此差距较大, 可能是由于辣木品种和试验方法不同所致。Sá nchez等[30]研究表明辣木叶的RUP高于合欢树(Albizia julibrissin), 更适合饲喂反刍动物, 也有研究者研究发现, 提高RUP的含量可以提高反刍动物的生产性能。所以, 相比于辣木枝、茎, 辣木叶更适合饲喂奶牛。

本试验中, 除了辣木叶NDF降解率较高外, 其余部位的纤维降解率均低于30%。辣木枝、茎的NDF、ADF含量很高, 但其有效降解率非常低, 不利于被动物消化利用。这与其粗纤维的化学组成和物理特性不同相关。NDF主要包括纤维素、半纤维素、木质素等成分, ADF则包括半纤维素和木质素等, 家畜主要利用粗纤维中的纤维素和半纤维素, 几乎不能利用木质素[31]。从辣木各部位的NDF、ADF含量比较可知, 辣木枝、茎中含有较多的木质素和纤维素, 导致其不易被奶牛消化。

4 结论

辣木不同部位, 营养特性差距较大, 辣木叶的营养价值最高, 辣木枝、茎的营养成分较低, 在实际加工和饲喂过程中, 应区别对待, 最大限度发挥其营养功效。

辣木各部位营养成分瘤胃降解率在培养48 h时基本达平台期。辣木叶DM、OM、CP、NDF的降解率最高, 对反刍动物有较高的价值, 辣木茎各营养成分降解率最低, 对反刍动物的营养价值较低。

综合考虑, 辣木叶营养价值较高, 接近苜蓿, 可作为蛋白饲料原料; 辣木枝营养成分接近羊草, 但其纤维营养价值较差, 建议与营养价值高的饲料混合饲喂; 辣木茎的营养价值过低, 不建议直接作为反刍动物饲料。

The authors have declared that no competing interests exist.

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