3個不同品種甜高粱營養(yǎng)價值研究以及蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)比較

張思琦 呂靜儀 魏梓恒 李培龍 陳 友 武文斌 辛杭書* 孫 芳*

(1.東北農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院,哈爾濱 150030;2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院畜牧研究所,哈爾濱 150086;3.黑龍江八一農(nóng)墾大學動物科學技術(shù)學院,大慶 163319;4.南京原谷生物技術(shù)有限公司,南京 210036;5.富錦市動物疫病預防控制中心,佳木斯 156100;6.廊坊致匠和牛商貿(mào)有限公司,廊坊 065300)

目前,隨著我國牛、羊規(guī)模養(yǎng)殖的不斷發(fā)展,優(yōu)質(zhì)粗飼料資源不足的問題也逐漸顯露出來,飼草的供給量不能滿足畜牧養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,仍需大量進口優(yōu)質(zhì)牧草[1]。因此,不斷開發(fā)新的粗飼料資源和深入挖掘飼料潛能意義重大。甜高粱作為一種C4植物,光合作用效率高,氮素利用效率高,其生物產(chǎn)量是常用的青貯作物玉米的2～3倍[2]。飼用甜高粱適口性好、易消化、利用性強,1年可以刈割2～5次,夏季刈割可以用于青飼,秋末收獲也可以制成青貯[3-4],且甜高粱具有耐寒、耐旱、耐澇、耐瘠薄、適應性強等優(yōu)質(zhì)特性[5-6]。因此,選擇甜高粱等生物產(chǎn)量高的C4作物與集約化反芻動物養(yǎng)殖相結(jié)合,可能是支持現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的更優(yōu)方案,合理開發(fā)利用甜高粱等優(yōu)質(zhì)飼草資源,可以降低飼草供應壓力,促進畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

王宏博等[7]用50%甜高粱秸稈替代50%玉米秸稈進行飼養(yǎng)試驗,發(fā)現(xiàn)甜高粱替代方案對羔羊育肥成效顯著,與完全使用玉米秸稈組相比,羔羊日增重提高了4.21 g,干物質(zhì)(DM)、中性洗滌纖維(NDF)表觀消化率也得到顯著提高。在奶牛養(yǎng)殖中,飼喂甜高粱不僅沒有對奶牛的生產(chǎn)性能產(chǎn)生不良影響[8],還提高了牛奶中亞麻酸的含量,并能夠有效預防奶牛乳房炎的發(fā)生[9]。Sánchez-Duarte等[10]研究發(fā)現(xiàn),與飼喂玉米青貯料的奶牛相比,飼喂甜高粱青貯料的奶牛平均每頭產(chǎn)奶量提高1.64 kg/d,乳脂濃度提高0.09%,乳脂產(chǎn)量提高0.08 kg/d,乳蛋白產(chǎn)量提高0.04 kg/d。

我國地域遼闊,但飼草資源緊張,因此,科學合理地開發(fā)甜高粱的飼用價值,可有效緩解粗飼料資源不足的問題,為畜牧業(yè)的發(fā)展提供物質(zhì)保證。我國針對不同甜高粱品種的多角度品質(zhì)評價方法尚缺乏系統(tǒng)的研究。甜高粱有很多品種,如大卡、百戰(zhàn)、海牛、綠巨人等,本試驗從甜高粱品種特性及市場選擇等方面綜合考量,選取了3個抗逆性、抗病性和抗倒伏性較強,且植株高大、生物量高的甜高粱品種,即牛魔王、海牛和綠巨人。其中,牛魔王屬于褐色中脈型(brown midrib genotype,BMR)品種,其纖維含量低,總可消化養(yǎng)分含量高[11];海牛為光周期敏感型(photoperiod sensitive,PPS)品種[12],營養(yǎng)體生長的時間長,干草產(chǎn)量大;而綠巨人分蘗性強、鮮草產(chǎn)量高,適口性好[13]。

基于此,本研究采用濕化學分析法、模型預測和光譜分析等方法,比較3種甜高粱,即牛魔王、海牛和綠巨人的營養(yǎng)價值,旨在挑選出優(yōu)質(zhì)的甜高粱品種,為后續(xù)的深入挖掘和推廣應用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗選取3個品種甜高粱(均處于拔節(jié)期),分別為牛魔王、海牛和綠巨人,正對照組為苜蓿干草,負對照組為玉米秸稈。每種樣品均有2個重復(來源于2個不同的種植區(qū),每個重復內(nèi)設(shè)置3個平行),其中,甜高粱樣品均由黑龍江省湯原鴻運畜牧養(yǎng)殖合作社提供,苜蓿樣品采自甘肅省酒泉市,玉米秸稈樣品采自吉林省公主嶺市。所有樣品在55 ℃烘箱中烘干至恒重后分成2份,一份粉碎至1.0 mm用于常規(guī)化學成分分析和瘤胃降解參數(shù)的測定,另一份粉碎至0.25 mm用于光譜掃描。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 常規(guī)營養(yǎng)成分分析

根據(jù)AOAC(1990)[14]的方法測定了DM、粗灰分(Ash)、粗蛋白質(zhì)(CP)和粗脂肪(EE)的含量;NDF、酸性洗滌纖維(ADF)和酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)的含量采用Van Soest等[15]的方法進行測定(Ankom 200纖維分析儀);使用Licitra等[16]的方法測定中性洗滌不溶蛋白質(zhì)(NDICP)、酸性洗滌不溶蛋白質(zhì)(ADICP)和非蛋白氮(NPN)的含量;可溶性蛋白質(zhì)(SCP)的含量參照Roe等[17]的方法測定;淀粉(Starch)含量測定使用Megazyme總淀粉試劑盒(產(chǎn)品編號:K-TSTA;Megazeme國際愛爾蘭有限公司,愛爾蘭);碳水化合物(CHO)含量根據(jù)NRC(2001)[18]進行計算,CHO=100-EE-CP-Ash。

1.2.2 康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系(CNCPS)組分測定

使用CNCPS公式[19]計算蛋白質(zhì)和CHO組分含量。蛋白質(zhì)分為以下組分:1)PA,非蛋白氮(其降解速率是無限的)。2)PB根據(jù)瘤胃降解率的差異進行劃分。PB1是快速降解蛋白質(zhì);PB2是中速降解蛋白質(zhì);PB3是慢速降解蛋白質(zhì)。PB1、PB2和PB3的降解速率分別為1.20～4.00 h-1、0.03～0.16 h-1和0.000 6～0.005 5 h-1。3)PC被認為是不可降解的蛋白質(zhì)(ADICP)[19]。CHO分為以下組分:1)CA,是可快速降解的CHO,由可溶性糖組成,降解速率為3.00 h-1;2)CB1是中速降解CHO,如淀粉或果膠,降解速率為0.20～0.50 h-1;3)CB2是慢速降解CHO,如可用纖維,降解速率為0.02～0.10 h-1;4)CC是不可降解CHO,如不可利用纖維[19]。各組分計算公式[19]如下:

PA(% CP)=NPN(%SCP)×0.01×SCP(%CP);
PB1(% CP)=SCP(%CP)-PA(%CP);
PB2(% CP)=100-PA(%CP)-PB1(%CP)-
PB3(%CP)-PC(%CP);
PB3(% CP)=NDICP(%CP)-ADICP(%CP);
PC(% CP)=ADICP(%CP);
CA(% CHO)=[100-Starch(%NSC)]×[100-
CB2(%CHO)-CC(%CHO)]/100;
CB1(% CHO)=Starch(%NSC)×[100-CB2
(%CHO)-CC(%CHO)]/100;
CB2(% CHO)=100×[NDF(% DM)-NDICP
(% CP)×0.01×CP(% DM)-NDF(% DM)×
0.01×ADL(% NDF)×2.4]/CHO(% DM);
CC(% CHO)=100×[NDF(%DM)×0.01×
ADL(%DM)×2.4]/CHO(%DM);
NSC(% CHO)=100-CB2(%CHO)-
CC(%CHO);
CHO(% DM)=100-CP(%DM)-EE(%DM)-
Ash(%DM)。

1.2.3 能值估算

本試驗中,估測的能值有:總可消化養(yǎng)分(TDN)、消化能(DE)、代謝能(ME)、凈能(NE)、總可消化非纖維性碳水化合物(td NFC)、總可消化粗蛋白質(zhì)(td CP)、總可消化中性洗滌纖維(td NDF)、總可消化脂肪酸(td FA)、1倍維持需要總可消化養(yǎng)分(TDN1×)、1倍維持需要消化能(DE1×)、3倍維持需要消化能(DE3×)、3倍維持需要代謝能(ME3×)和3倍維持產(chǎn)奶凈能(NEL3×),均參照NRC(2001)[18](奶牛)和NRC(1996)[20](肉牛)進行計算。

1.2.4 瘤胃降解特性

采用Madsen等[21]的方法,測定5種飼料樣本CP和NDF的瘤胃降解參數(shù)。供體瘤胃瘺管牛為3頭健康的荷斯坦干奶牛,單欄飼養(yǎng),每天06:00和18:00飼喂[飼料配方滿足NRC(2001)[18]維持水平的要求]。準確稱取2.0 g樣品放入已稱重的尼龍袋(80 mm×150 mm,孔徑38～40 μm)中,用橡皮筋扎緊袋口。每個時間點、每個樣本設(shè)置6個重復。將每個時間點裝有不同樣本的尼龍袋混合均勻,按照“依次放入/全部取出”原則隨機放入瘤胃培養(yǎng)72、48、36、24、16、12、8、4、2和0 h。培養(yǎng)結(jié)束后,將所有尼龍袋從瘤胃中取出,放入冰水中終止發(fā)酵(包括0 h的尼龍袋),再用自來水沖洗直至澄清,取出后瀝干水分,放入55 ℃烘箱中干燥48 h,室溫回潮24 h,將干燥的樣品在4 ℃下儲存,待進一步的化學分析。

根據(jù)?rskov等[22]的描述,采用瘤胃動力學數(shù)學指數(shù)模型計算CP和NDF的瘤胃降解率。運用SAS 9.4非線性模型(NLIN)和迭代最小二乘回歸法對數(shù)據(jù)進行處理,計算公式如下:

R(t)=U+(100-S-U)×e(-kd×(t-T0 ) )。

式中:R(t)為培養(yǎng)t小時后的殘渣(%);S為可溶性組分(g/100 g CP);U為潛在不可降解組分(g/100 g CP);Kd為降解速率(h-1);T0為滯后時間(h)。

根據(jù)NRC(2001)[18]模型計算營養(yǎng)物質(zhì)的瘤胃不可降解率(RU)和有效降解率(ED),計算公式如下:

式中:EDCP為瘤胃有效降解粗蛋白質(zhì)(g/kg DM);RUP為瘤胃不可降解粗蛋白質(zhì)(g/kg DM);S為可溶性組分(g/100 g CP);D為潛在可降解組分(g/100 g CP);U為潛在不可降解組分(g/100 g CP);Kd為降解速率(h-1);瘤胃外流速度Kp為0.045 h-1[23]。

1.2.5 利用DVE/OEB2010模型評定飼料價值

使用Van Duinkerken等[24]更新的DVE/OEB2010數(shù)學模型來計算樣本的可代謝蛋白質(zhì)(MP)含量、小腸中真消化和吸收蛋白質(zhì)(DVE)和蛋白質(zhì)降解平衡值(OEB)。

1.2.6 利用紅外光譜技術(shù)分析飼料的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

在東北農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院反芻動物營養(yǎng)實驗室,使用WGH-30雙光束紅外分光光度計(天津港東科技股份有限公司)對5種樣本進行光譜數(shù)據(jù)采集。每個樣品在4 000～400 cm-1掃描波段內(nèi)掃描5次,在4 cm-1的光譜分辨率下進行2次聯(lián)合掃描。使用OMNIC 8.2軟件(Thermo Nicolet公司,美國)對樣本光譜數(shù)據(jù)進行收集分析。

根據(jù)文獻確定樣本的蛋白質(zhì)官能團(包括峰高和峰面積)以及基線位置[25]。本試驗對樣本中與蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)相關(guān)的光譜參數(shù)進行了分析。蛋白質(zhì)酰胺Ⅰ帶(峰落在1 859～1 576 cm-1)和酰胺Ⅱ帶(峰落在1 576～1 496 cm-1)的蛋白質(zhì)基線為1 859～1 496 cm-1。通過OMNIC 8.2軟件中的傅里葉自去卷積(FSD)功能,檢測蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中的α-螺旋和β-折疊,在酰胺Ⅰ帶出峰區(qū)域內(nèi)確定,α-螺旋和β-折疊的峰分別落在1 660～1 648 cm-1和1 641～1 612 cm-1。根據(jù)相應的光譜數(shù)據(jù)計算光譜的峰高、峰面積、峰高比和峰面積比。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用SAS 9.4軟件中的GLM程序?qū)颖净瘜W成分、CNCPS組分、可消化養(yǎng)分、能值、瘤胃降解參數(shù)、分子結(jié)構(gòu)以及潛在的營養(yǎng)供應進行數(shù)據(jù)分析。采用Duncan氏法進行多重比較,P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 常規(guī)營養(yǎng)成分

由表1可知,牛魔王的Ash含量最高(10.29% DM),比玉米秸稈高4.46% DM。綠巨人的CP、SCP含量僅次于苜蓿干草,分別比其他樣本高3.89%～11.23% DM和3.77%～6.27% DM。甜高粱的NDF、ADF含量在玉米秸稈和苜蓿干草之間,玉米秸稈最高,苜蓿干草最低,在3個品種的甜高粱中,NDF、ADF含量由高到低依次是牛魔王、海牛、綠巨人,其中,綠巨人的ADF含量比玉米秸稈低15.18% DM。苜蓿干草和玉米秸稈的ADL含量顯著高于甜高粱(P<0.05),牛魔王的ADL含量在3個品種甜高粱中最高,海牛居中,綠巨人最低。苜蓿干草的Starch含量最高,其次是牛魔王、綠巨人、海牛和玉米秸稈。綠巨人的NPN在所有樣本中含量最高,為5.72% DM,比玉米秸稈高5.67% DM。樣本中NDICP、ADICP含量排序為牛魔王>海牛>綠巨人>苜蓿干草>玉米秸稈。樣本間EE含量差異不顯著(P>0.05)。

表1 牛魔王甜高粱、海牛甜高粱、綠巨人甜高粱、苜蓿干草和玉米秸稈的營養(yǎng)成分(干物質(zhì)基礎(chǔ))

2.2 CNCPS組分

由表2可知,5個飼料樣本的CNCPS蛋白質(zhì)和CHO組分均存在顯著差異。對于蛋白質(zhì)組分,綠巨人的PA含量最高(41.66% CP),顯著高于其他樣本(P<0.05),比玉米秸稈高39.40% CP。綠巨人的PB1含量顯著高于牛魔王和海牛,而PB3、PC含量最低。苜蓿干草的PB1含量(17.84% CP)最高,PB3、PC含量最低。玉米秸稈的PA含量最低,PB3、PC含量最高,玉米秸稈的PC含量比甜高粱高4.83%～10.38% CP。

表2 牛魔王甜高粱、海牛甜高粱、綠巨人甜高粱、苜蓿干草和玉米秸稈CNCPS組分分析

從CHO組分看,甜高粱的CA、CB1含量在苜蓿干草和玉米秸稈之間,苜蓿干草最高,比甜高粱高20.45%～23.40% CHO,玉米秸稈最低。綠巨人的CB2含量(70.88% CHO)最高,和玉米秸稈含量相似,其次是海牛、牛魔王和苜蓿干草,甜高粱樣本的CB2含量比苜蓿干草高34.29% CHO～38.24% CHO。綠巨人的CC含量在所有樣本中最低,為13.59% CHO,低于其他樣本2.83%～16.27% CHO。苜蓿干草的CHO含量顯著低于其他樣本(P<0.05),其次是綠巨人、牛魔王、海牛和玉米秸稈。

2.3 能值

由表3可知,5種樣本的可消化養(yǎng)分含量和能值存在差異(P<0.05)。苜蓿干草的td NFC含量(25.75% DM)最高,顯著高于甜高粱(P<0.05),玉米秸稈最低。綠巨人的td CP含量(12.31% DM)僅次于苜蓿干草(15.65% DM),牛魔王和海牛td CP含量分別為8.22% DM和8.05% DM,甜高粱的td CP含量高于玉米秸稈6.15%～10.41% DM。玉米秸稈的td NDF含量顯著高于其他4種樣本(P<0.05)。綠巨人的TDN1×含量(58.16% DM)和苜蓿干草(57.61% DM)相似,顯著高于牛魔王、海牛和玉米秸稈(P<0.05)。5種樣本的能值均以苜蓿干草和綠巨人最高,海牛和牛魔王次之,玉米秸稈的各能值最低。

表3 用NRC(2001)和NRC(1996)模型估算牛魔王甜高粱、海牛甜高粱、綠巨人甜高粱、

續(xù)表3項目Items牛魔王甜高粱Bull Demon Kingsweet sorghum海牛甜高粱Manateesweet sorghum綠巨人甜高粱Hulk sweet sorghum苜蓿干草Alfalfa hay玉米秸稈Corn strawSEMP值P-value3倍維持需要代謝能 ME3×1)1.90c1.99b2.17a2.20a1.75d0.023<0.013倍維持產(chǎn)奶凈能 NEL3×1)1.14c1.21b1.33a1.36a1.04d0.016<0.01代謝能 ME2)1.81c1.93b2.14a2.16a1.67d0.028<0.01維持凈能 NEm2)0.97c1.09b1.28a1.30a0.84d0.027<0.01生長凈能 NEg2)0.43c0.53b0.71a0.73a0.30d0.025<0.01

2.4 瘤胃降解特性

由表4可知,不同樣本的CP和NDF瘤胃降解參數(shù)存在顯著差異(P<0.05)。從CP瘤胃降解參數(shù)看,綠巨人的S組分(71.86 g/100 g CP)顯著高于其他飼料樣本,其次是苜蓿干草、海牛、牛魔王和玉米秸稈,甜高粱的S組分含量高于玉米秸稈15.20～33.31 g/100 g CP。甜高粱RUP和EDCP含量在苜蓿干草和玉米秸稈之間,苜蓿干草最高,玉米秸稈最低,綠巨人的EDCP含量高于其他品種甜高粱39.11～43.70 g/kg DM。不同飼料間Kd、D、U差異不顯著(P>0.05)。

表4 牛魔王甜高粱、海牛甜高粱、綠巨人甜高粱、苜蓿干草和玉米秸稈的CP和NDF瘤胃降解參數(shù)

從NDF瘤胃降解參數(shù)看,苜蓿干草的T0、S組分和U組分顯著高于其他飼料樣本(P<0.05)。甜高粱的D組顯著高于苜蓿干草和玉米秸稈(P<0.05),苜蓿干草最低,海牛D組分(72.95 g/100 g CP)最高,高于苜蓿干草35.86 g/100 g CP。甜高粱的U組分顯著低于苜蓿干草和玉米秸稈(P<0.05),其中,海牛的U組分(18.83 g/100 g CP)最低,低于苜蓿干草26.84 g/100 g CP。甜高粱的RUNDF含量居于苜蓿干草和玉米秸稈之間,玉米秸稈最高,苜蓿干草最低,甜高粱的RUNDF含量低于玉米秸稈183.68～163.14 g/kg DM,綠巨人的RUNDF含量(450.34 g/kg DM)在甜高粱樣本中最低。瘤胃EDNDF含量由高到低依次為海牛>牛魔王>綠巨人>玉米秸稈>苜蓿干草。飼料間Kd差異不顯著(P>0.05)。

2.5 利用DVE/OEB2010模型評定飼料價值

使用DVE/OEB2010系統(tǒng)預測的5種飼料樣本對奶牛潛在營養(yǎng)供應見表5。甜高粱的MCP含量在苜蓿干草和玉米秸稈之間,苜蓿干草最高,玉米秸稈最低。甜高粱與苜蓿干草的AMCP、BCP、DVE含量相似,均顯著高于玉米秸稈(P<0.05),其中,甜高粱的DVE含量比玉米秸稈高21.56～25.33 g/kg DM。玉米秸稈的UDM和ENDP含量顯著高于其他樣本(P<0.05),分別高于甜高粱樣本159.05～179.72 g/kg DM和11.93～13.48 g/kg DM,苜蓿干草UDM、ENDP含量均最低。NMCP和OEB值排序為:苜蓿干草>綠巨人>海牛>牛魔王>玉米秸稈。飼料間ABCP含量差異不顯著(P>0.05)。

表5 使用更新的DVE/OEB2010系統(tǒng)預測牛魔王甜高粱、海牛甜高粱、綠巨人甜高粱、苜蓿干草和玉米秸稈對奶牛的潛在營養(yǎng)供應

2.6 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)光譜參數(shù)

試驗樣本的蛋白質(zhì)光譜結(jié)構(gòu)見圖1。表6為不同樣本的蛋白質(zhì)分子光譜結(jié)構(gòu)特點。酰胺Ⅰ帶峰面積(A_Amide Ⅰ)、酰胺Ⅰ帶/酰胺Ⅱ帶峰面積(A_Amide Ⅰ/Amide Ⅱ)、酰胺Ⅰ帶峰高(H_Amide Ⅰ)、酰胺Ⅰ帶/酰胺Ⅱ帶峰高(H_ Amide Ⅰ/Amide Ⅱ)均為苜蓿干草最高,玉米秸稈最低,甜高粱居中。酰胺Ⅱ帶峰面積(A_Amide Ⅱ)排序為玉米秸稈>綠巨人>苜蓿干草>海牛>牛魔王。對于蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)光譜特點,苜蓿干草的α-螺旋峰高(H_α-helix)、β-折疊峰高(H_β-sheet)均最高,其他樣本間差異不顯著(P>0.05)。海牛的α-螺旋/β-折疊峰高(H_α-helix/β-sheet)最大(1.09),其次是牛魔王、綠巨人、苜蓿干草和玉米秸稈。飼料間H_Amide Ⅱ差異不顯著(P>0.05)。

圖1 牛魔王甜高粱、海牛甜高粱、綠巨人甜高粱、苜蓿干草和玉米秸稈在蛋白質(zhì)相關(guān)光譜區(qū)域內(nèi)的光譜圖

表6 牛魔王甜高粱、海牛甜高粱、綠巨人甜高粱、苜蓿干草和玉米秸稈的蛋白質(zhì)光譜分子結(jié)構(gòu)特點比較

3 討 論

3.1 飼料的常規(guī)營養(yǎng)成分、CNCPS組分和瘤胃降解參數(shù)

飼草中Ash含量高,其中的礦物質(zhì)更為豐富,植物莖稈中充足的硅、鉀元素會使植株莖稈粗壯,機械性能改善,增強植株的抗倒伏能力[26]。飼草中ADL含量高,可以增強莖稈的機械強度,莖稈ADL含量高的品種抗倒伏能力強[27]。本試驗所測的甜高粱品種中,牛魔王的Ash、ADL含量最高,因此在抗倒伏能力方面,可能要好于其他品種。在蛋白質(zhì)含量上,綠巨人的NPN含量最高,CP、SCP含量僅次于苜蓿干草。孫玉琴等[28]比較了16種飼用高粱的營養(yǎng)價值,也發(fā)現(xiàn)綠巨人的CP含量最高,為8.46%,低于本試驗結(jié)果,這可能是種植條件不同所導致的。綠巨人不僅CP含量高,其ADICP含量也處于較低水平,眾所周知,ADICP是附著在ADF上的蛋白質(zhì),降解率低,如果飼料中ADICP含量越低,可能表明其蛋白質(zhì)質(zhì)量越好[29],由此可見,綠巨人甜高粱的蛋白品質(zhì)較高。NDF是飼料中CHO的組成部分,由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成,ADF由纖維素和木質(zhì)素組成,纖維素和半纖維素在瘤胃中緩慢降解,而木質(zhì)素不能降解。本試驗中,3個品種甜高粱的NDF、ADF含量低于玉米秸稈,高于苜蓿干草,說明甜高粱的纖維品質(zhì)在苜蓿干草和玉米秸稈之間,3個品種甜高粱中,牛魔王的NDF、ADF含量最高,海牛居中,綠巨人最低,均可提供一定的CHO,又能維持瘤胃正常發(fā)酵。王若楠[30]對禾本科牧草與豆科牧草的化學成分進行了比較,苜蓿等豆科牧草的CP、Ash、ADL含量高于高粱、玉米秸稈等禾本科牧草,NDF、ADF含量等低于禾本科牧草,與本試驗結(jié)果相似。

CNCPS體系在飼料營養(yǎng)價值評估方面已得到廣泛應用[31]。蛋白質(zhì)組分分析和CHO組分分析是該評價體系的核心。在CNCPS蛋白質(zhì)組分中,PA為非蛋白氮,表示在零時間點瞬間溶解的CP部分,反芻動物瘤胃中微生物能將其轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì),較快速地為機體提供營養(yǎng)。PB1表示可以快速降解蛋白質(zhì)組分,其一部分在瘤胃中發(fā)酵,另一部分進入下一段消化道;相比于PA和PB1,PB2表示只有少量降解,大部分剩余物流入后腸段;PB3為慢降解蛋白質(zhì)組分;PC被認為在瘤胃中是不可降解的,主要是飼料中的ADICP[32]。數(shù)據(jù)顯示,綠巨人的PA含量最高,且綠巨人的PC含量與苜蓿干草相似,在5個飼料樣本中最低,說明綠巨人可以較快地為動物機體提供營養(yǎng),且不可利用部分最少,因此總利用率高。3種甜高粱的PC含量高于苜蓿,低于玉米秸稈,所以,甜高粱的蛋白品質(zhì)介于苜蓿和玉米秸稈之間。本試驗苜蓿干草的蛋白質(zhì)組成與王一強等[33]研究結(jié)果相似。在3個品種的甜高粱中,綠巨人的CHO含量最低,海牛最高,牛魔王居中,并且,在CHO組分中,三者的結(jié)構(gòu)也不盡相同,綠巨人的CC含量最低,牛魔王的CC含量最高,說明綠巨人甜高粱的CHO質(zhì)量較好,另外,從本試驗數(shù)據(jù)來看,3個品種甜高粱的CC含量均低于苜蓿和玉米秸稈,說明它們的CHO利用率要好于苜蓿和玉米秸稈,這也與瘤胃降解率的數(shù)據(jù)(表4)相吻合。

根據(jù)NRC(2001)[18]模型,飼料中的CHO分為非纖維性碳水化合物(NFC)和纖維性碳水化合物(FC),苜蓿干草和海牛的td NFC含量較高,這與其NFC含量較高有關(guān)。td CP與ADICP占CP的比例呈指數(shù)關(guān)系[18],5種飼料樣本中,苜蓿干草和綠巨人的CP含量最高,ADICP含量較低,故含有較高的td CP,即苜蓿干草和綠巨人的CP對能量供應所作貢獻更大。玉米秸稈的td NDF含量最高,苜蓿干草最低,甜高粱居中,這與NDF含量趨勢一致。3個品種甜高粱中,綠巨人的td NDF含量與牛魔王和海牛相似,但綠巨人的NDF含量顯著低于牛魔王和海牛,說明綠巨人的NDF對能量供應的貢獻可能更大。飼料的TDN1×含量為真可消化養(yǎng)分之和減去糞中的可代謝TND1×[18],本試驗中,綠巨人與苜蓿干草的TDN1×含量相似,均高于其他飼料,能值也有相同的趨勢。這表明在提供能量方面,綠巨人與苜蓿干草優(yōu)勢最大,其次為牛魔王、海牛,玉米秸稈提供的能量較少。試驗原料的可消化養(yǎng)分和各能值是基于預測模型計算得出的,并非體內(nèi)代謝試驗實測值。飼料的消化率及能值還受其營養(yǎng)成分和DM采食量影響,如果飼糧不能維持瘤胃最佳的發(fā)酵狀態(tài),其能值可能低于預測模型估算出的能值。

飼料營養(yǎng)成分的瘤胃降解特性可以反映飼料的營養(yǎng)價值。飼料的瘤胃降解參數(shù)會因為其種類、來源和營養(yǎng)物質(zhì)的不同存在差異[34]。反芻動物蛋白質(zhì)營養(yǎng)的目標就是用最少的飼料蛋白質(zhì)來滿足瘤胃微生物最佳合成效率所需的瘤胃降解蛋白質(zhì),并使動物表現(xiàn)出理想的生產(chǎn)性能。從CP瘤胃降解參數(shù)數(shù)據(jù)可以看出,綠巨人的S組分最高,U組分最低,即其不可降解部分最少。綠巨人的EDCP含量在甜高粱中最高,RUP含量低于牛魔王,高于海牛,說明綠巨人中的蛋白質(zhì)除了在瘤胃中被降解,也有一定量的蛋白質(zhì)可以供小腸和后消化道消化。苜蓿干草的RUP和EDCP含量均最高,可能與苜蓿干草本身的蛋白質(zhì)含量高(表1)有關(guān)。NDF瘤胃降解參數(shù)體現(xiàn)了反芻動物對飼料纖維物質(zhì)的利用程度,飼料中的纖維對反芻動物瘤胃正常發(fā)酵具有重要作用。由表4中NDF瘤胃降解參數(shù)數(shù)據(jù)可知,甜高粱的潛在可降解部分D組分顯著高于苜蓿干草和玉米秸稈,不可降解部分U組分在樣本中含量最低,海牛在3個品種甜高粱中D組分最高,U組分最低,說明甜高粱的NDF更易被反芻動物的瘤胃消化利用,尤其是海牛甜高粱。

3.2 DVE/OEB2010模型評定飼料價值

DVE/OEB2010系統(tǒng)表示,微生物生長或微生物蛋白質(zhì)合成的效率可能受到底物類型、組分傳代速率或微生物種類的影響[24]。DVE表示飼料中的蛋白質(zhì)在小腸中消化和吸收的部分,這部分蛋白質(zhì)能夠被動物利用,用于生長、泌乳等生理功能。試驗數(shù)據(jù)表明,除玉米秸稈外,其他4種飼料均具有較高的DVE值,說明甜高粱和苜蓿干草的微生物蛋白質(zhì)(AMCP)、瘤胃未降解飼料蛋白質(zhì)(ABCP)和內(nèi)源性蛋白質(zhì)(ENDP)向小腸的代謝蛋白質(zhì)供應較高[24],如果其他因素差異不大,均可作為良好的蛋白質(zhì)來源。OEB值反映了飼料中蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的代謝情況。本試驗中,綠巨人和苜蓿干草均出現(xiàn)了較高的OEB值(52.95和79.37 g/kg DM),這可能導致瘤胃微生物對這2種飼料的蛋白質(zhì)的利用效率降低,即飼料在瘤胃中出現(xiàn)了氮損失的情況,從而影響奶牛的生產(chǎn)性能。而玉米秸稈的OEB值很低,為-40.01 g/kg DM,這會使瘤胃內(nèi)缺乏可利用氮,進而限制瘤胃MCP的合成,過低的OEB值可能會導致小腸對蛋白質(zhì)的吸收不足。在之前的研究中發(fā)現(xiàn),玉米粒、小麥也出現(xiàn)了負的OEB值(-82.82和-68 g/kg DM)[25,35],與本研究結(jié)果類似。適中的OEB值有助于維持瘤胃微生物的正常生長和發(fā)酵功能,從而提高動物對飼料中營養(yǎng)成分的利用。因此,制定飼糧配方時,需要考慮所有飼料的OEB值,盡可能使得配制后的飼糧OEB值接近0[35]。

3.3 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)光譜參數(shù)

飼料中蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值與蛋白質(zhì)內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān),有研究表明,酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶在峰面積和峰高方面的光譜強度差異表明了官能團或蛋白質(zhì)含量的定量差異,它們的比例表明了飼料之間蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)組成的差異[36]。根據(jù)以上說法,本研究試驗數(shù)據(jù)得出,甜高粱、苜蓿干草、玉米秸稈的蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)組成存在顯著差異。本研究發(fā)現(xiàn),甜高粱的A_Amide Ⅰ、H_Amide Ⅰ在苜蓿干草和玉米秸稈之間,苜蓿干草最高,玉米秸稈最低,這說明甜高粱的蛋白質(zhì)含量顯著高于玉米秸稈,苜蓿干草蛋白質(zhì)含量最高,與所測營養(yǎng)成分數(shù)據(jù)(表1)吻合。Liu等[37]在研究不同類型干酒糟蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)時發(fā)現(xiàn),不同種類飼料的A_Amide Ⅰ/Amide Ⅱ存在差異。本試驗中,樣本間的A_Amide Ⅰ/Amide Ⅱ也存在差異。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)特征可能影響蛋白質(zhì)量、營養(yǎng)利用和消化特性[38-39],α-螺旋和β-折疊以及它們的比值會影響小腸中蛋白質(zhì)的吸收,高比例的β-折疊會減少小腸內(nèi)消化酶與蛋白質(zhì)的接觸,導致蛋白質(zhì)利用率降低[40]。本試驗數(shù)據(jù)顯示,在甜高粱品種中,綠巨人的H_α-helix/β-sheet最小(1.02),蛋白質(zhì)利用率要優(yōu)于牛魔王(1.06)和海牛(1.09)。本研究結(jié)果說明,幾種不同飼料原料的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)存在顯著差異,這可能與它們的營養(yǎng)價值不同,以及在奶牛體內(nèi)的消化利用率不同有關(guān)。

4 結(jié) 論

① 3個品種甜高粱中,綠巨人的CP、NPN、SCP、td CP含量、TDN1×和能值均高于其他甜高粱樣本;NDF瘤胃降解參數(shù)中,牛魔王的RUNDF含量最高,海牛的EDNDF含量最高。使用DVE/OEB2010系統(tǒng)估測后發(fā)現(xiàn),牛魔王的OEB值(9.07 g/kg DM)最低。因此,綠巨人可以為反芻動物提供更多豐富優(yōu)良的蛋白質(zhì),而牛魔王和海牛則可以提供更多的纖維物質(zhì)。

② 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)(酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶)和二級結(jié)構(gòu)(α-螺旋和β-折疊)的光譜參數(shù)在不同品種甜高粱間存在差異。