精料类型对肉羊饲粮养分消化率及尿嘌呤衍生物排出量的影响

富丽霞，马 涛，刁其玉*，成述儒，宋雅喆

(1. 中国农业科学院饲料研究所，农业部饲料生物技术重点试验室，北京 100081；2. 甘肃农业大学动物科学技术学院，兰州 730070)

反刍动物代谢蛋白质(MP)或小肠可消化蛋白质包括小肠可消化菌体蛋白质(MCP)和过瘤胃蛋白质两部分。正常饲喂条件下，进入小肠消化吸收的主要是MCP，可达50%以上[1]，因此定量分析MCP对于测定MP很重要。应用微生物标记物法估测MCP含量，需要给动物安装瘘管，而且测定过程比较繁琐。尿嘌呤衍生物(PD)法克服了安装瘘管这一缺点，测定结果比较准确，因此被广泛应用于测定MCP。国内外应用PD法估测MCP的报道较多，Martínorúe和Gonzalez-ronquillo等[2-3]已经建立了肉牛和奶牛等不同动物的估测模型，Ma等[4]报道，PD排出量可以预测反刍动物MN含量，PNI可以评价饲粮中氮的利用效率[5]。先前应用PD预测肉羊MCP的研究主要集中在不同饲喂水平[6]和精粗比[7-8]上，且饲料原料组成较为单一，精料是反刍动物MCP合成的重要来源，饲粮蛋白质来源的不同是影响微生物蛋白质合成的主要因素[9]。

本试验以杜寒杂交公羊为试验动物，采用套算法探究肉羊在10种常用精料组成的饲粮条件下，营养物质消化率、PD排出规律及氮平衡情况，为建立肉羊MCP模型提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要试验材料

尿囊素：纯度≥98.0%(Sigma)，尿酸：纯度≥99.0%(Sigma)，黄嘌呤氧化酶：7.6 U·mL-1(Sigma)，尿酸酶：5.0 U·mg-1(Sigma)。

1.2 试验动物与设计

本试验选用10只体况健康，平均体重为(47.4±4.4) kg 的杜寒杂交成年公羊，试验分10期处理，每期处理10只羊，每个重复1只羊。试验采用单因子设计，试验饲粮为10种全混颗粒饲料(每期饲喂一种饲粮)，当单一精料替换比例在30%时，配方精粗比与生产实践最为接近(赵江波等[10])，因此本试验中饲粮分别由高粱、玉米、大麦、小麦、燕麦、菜籽粕、花生粕、棉籽粕、豆粕、DDGS替换基础饲粮中羊草、玉米和豆粕。饲粮组成及营养水平见表1。每种饲粮饲喂20 d，其中预试期15 d，正试期5 d，正试期全收粪和尿，整个试验持续200 d。

1.3 饲养管理

试验羊提前打好耳号，使用伊维菌素进行驱虫，试验羊单栏饲养。每期消化代谢试验正试期前后均称重并记录。饲喂量按照维持需要饲喂，每天饲喂2次，分别于08:00、16:30各饲喂1次，每次饲喂600 g，自由饮水。

1.4 指标测定与方法

1.4.1 样品采集与处理 消化代谢试验正试期每天全收粪并称重，将粪样充分混匀并从不同位点取未受羊毛及尘土污染的部分样品，准确称取总粪量的10% 于自封袋中，置于-20 ℃冰箱保存；每天全收尿并记录尿量，收尿前于桶中加入100 mL 10% 的稀硫酸，调整尿样pH至2～3，防止尿样腐败分解，4层纱布过滤，采集尿样时先加自来水将尿样稀释至5 L，混匀后取30 mL尿样于收尿瓶中，置于-20 ℃冰箱保存。

1.4.2 测定方法及计算公式 样品营养成分干物质(DM)、有机物(OM)、粗灰分(Ash)、粗蛋白质(CP)的测定参照张丽英[11]的方法，测定中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量时，先用胰蛋白酶及淀粉酶对样品进行酶解，再按照Van Soest等[12]方法进行操作。PD采用分光光度计进行测定[13]。

营养物质消化率、氮平衡及PD排出量等指标计算公式：

饲粮中某营养成分的表观消化率(%)=100×(饲粮采食量×饲粮中该营养成分的含量-排粪量×粪中该养分含量)/(饲粮采食量×饲粮中该营养成分的含量)；

沉积氮(g·d-1)= 摄入氮-粪氮-尿氮；

吸收氮(g·d-1)=摄入氮-粪氮；

氮沉积率(%)= 100×沉积氮/摄入氮；

氮表观消化率(%)= 100×吸收氮/摄入氮；

PD(mmol·d-1)= 尿囊素+尿酸+黄嘌呤+次黄嘌呤；

嘌呤氮指数(PNI)=(PD×0.056)/尿氮排出量[14]；

PD排出量(mmol·d-1)=0.84X+0.150W0.75×e-0.25X [13]，式中X为嘌呤吸收量(mmol·d-1)；

微生物氮(MN，g·d-1)=70X÷(0.83×0.116 ×1 000)=0.727X[15]，式中，X为嘌呤吸收量(mmol·d-1)， 0.83为微生物嘌呤在肠道中平均消化率，70为嘌呤含氮量是70 mg N·mmol-1，0.116 为瘤胃微生物嘌呤氮与总氮的比值。

1.5 数据处理

试验数据采用Excel整理统计，采用SAS 9.1进行单因素方差分析(one-way ANOVA, LSD)，并采用Duncan氏法进行多重比较。P<0.05作为差异显著的判断标准。

2 结 果

2.1 精料类型对肉羊营养物质表观消化率的影响

由表2可以看出，10种饲粮的DM、OM、CP、NDF、ADF的平均表观消化率分别是63.21%、67.00%、71.76%、42.28%、40.52%，变异系数分别是6.48%、5.57%、9.04%、11.62%、14.67%。DM、OM和CP的变异系数均在10%以下，ADF的变异系数最高。

表3表明，营养物质消化率与饲粮中的营养物质含量存在相关性。饲粮DM消化率与NDF呈极显著负相关(P<0.01)，与ADF显著负相关(P<0.05)；OM消化率与ADF呈极显著负相关(P<0.01)，与NDF显著负相关(P<0.05)；CP消化率与OM呈显著负相关(P<0.05)，与CP呈极显著正相关(P<0.01)。可见，饲粮可消化蛋白质(DCP)的最佳预测因子是粗蛋白质(CP)。

2.2 精料类型对肉羊氮表观消化率的影响

由表4可以看出，10种饲粮的摄入氮、尿氮、粪氮等差异显著(P<0.01)，氮的摄入量与总排出氮及存留氮均有相关，其中花生粕饲粮摄入氮最多，总排出氮最高；玉米饲粮摄入氮最低，总排出氮也较低。氮的表观消化率为64.04%～83.00%，氮沉积率为13.46%～25.11%。10个处理组的羊只均处于正氮平衡状态，摄入氮与沉积氮呈线性相关(R2=0.825，图1)，随着摄入氮的增加，尿氮呈直线增加(R2=0.985，图2)。

2.3 精料类型对肉羊尿嘌呤衍生物排出量的影响

表5显示，尽管10种饲粮的粗蛋白质和表观消化率不同，但黄嘌呤+次黄嘌呤排出量比较稳定，差异不显著(P>0.05)；10种饲粮的尿囊素和尿酸排出量差异极显著(P<0.01)，花生粕饲粮的尿囊素和尿酸排出量最高，玉米饲粮的尿囊素排出量最低，燕麦饲粮尿酸排出量最低；10种饲粮尿囊素、尿酸、黄嘌呤+次黄嘌呤占PD总排出量的比例差异极显著(P<0.01)，占PD总排出量比例范围分别是85.60%～92.47%、2.54%～7.18%、3.20%～7.41%。10种 饲粮的PNI均在0.1之下。10种饲粮MN数值稳定，差异不显著(P>0.05)，MN含量范围是10.84～13.99 g·d-1。摄入氮与PD排出量存在线性相关(R2=0.925，图3)，建立的方程式为：PD排出量=0.119 7×摄入氮+10.161；MN与PD排出量存在线性相关(R2=0.898，图4)，由此建立的方程式：MN=0.746 1×PD+1.785 4。

3 讨 论

3.1 精料类型对肉羊营养物质表观消化率的影响

消化率是评价饲料营养价值的重要指标，饲粮的组成、采食量、动物机体本身都会影响消化率的变化。本试验10种饲粮的DM、OM、CP、NDF、ADF表观消化率的变化范围：57.32%～67.40%、61.45%～70.44%、64.03%～80.16%、36.37%～48.03%、32.21%～47.00%。除NDF之外，DM、OM、CP、ADF等4种营养物质表观消化率与赵江波等[10]在杜寒杂交肉用羯羊上(分别是：57.46%～68.93%、58.32%～72.23%、63.56%～80.38%、33.90%～47.06%)的研究结果相近。本研究中，10种饲粮CP、NDF等物质含量存在着差异，故表观消化率的差异符合营养消化的逻辑，孔祥浩等[16]通过对不同NDF水平对肉羊饲粮营养物质表观消化率影响的探究，结果显示，NDF水平低于30% 或超过45% 都对营养物质的表观消化率产生一定的影响，本试验中，NDF水平在33.33%～41.33%之间，处于上述研究报道的适宜范围之内。日粮中各种营养物质的含量存在着互作，DM消化率与ADF呈显著负相关，刘洁等[17]研究了不同精粗比对肉羊营养物质表观消化率的影响得出类似的结果；OM表观消化率与NDF呈极显著负相关，CP表观消化率与CP呈极显著正相关、与OM呈显著负相关，与赵江波等[10]的研究结果相似。本试验中，饲粮CP含量为10.56%～26.89%，随着不同饲粮蛋白质水平的提高，CP表观消化率有升高的趋势，但对其他几种营养物质的表观消化率没有显著影响，李志静等[18]、彭玉麟等[19]和王波等[20]的研究也得出类似的结果。

图1 不同精料类型沉积氮与摄入氮的相关关系Fig.1 The correlation between retained N and intake N in different concentrates

图2 不同精料类型尿氮排出量与摄入氮的相关关系Fig.2 The correlation between urinary nitrogen excretion and intake N in different concentrates

图3 不同精料类型尿嘌呤衍生物排出量与摄入氮的相关关系Fig.3 The correlation between PD excretion and intake N in different concentrates

图4 不同精料类型尿嘌呤衍生物排出量与微生物氮的相关关系Fig.4 The correlation between PD excretion and MN in different concentrates

3.2 精料类型对肉羊氮表观消化率的影响

本试验中，10种饲粮的CP水平不同，随着摄入氮水平的增加，氮总排出量显著增加，氮沉积量与氮表观消化率增加，粪氮排出量有增加的趋势，尿氮的排出量呈线性增加，Castillo等[21]、Marini和Van Amburgh[22]和楼灿等[23]得出类似的结果。反刍动物对蛋白质的消化利用与瘤胃微生物对其降解合成、氮排出量有关，MCP占反刍动物小肠吸收蛋白质的很大一部分，MCP的合成与饲粮可降解蛋白质(RDP)及有机物采食量(DOMI)有关，本研究是在维持水平进行，因此影响MCP合成的关键因素是RDP含量，随着饲粮摄入氮的增加，MCP合成量增加，反刍动物小肠吸收的蛋白质一部分用于动物自身维持基本生命活动，另一部分沉积于机体及随粪尿排出体外，所以氮沉积量增加，氮总排出量增加。本试验中，10种饲粮均处于正氮平衡状态，其中尿氮排出量均大于粪氮排出量，Deng等[24]研究了20～50 kg 杜寒杂交肉羊的氮代谢规律，除自由采食水平之外，其他处理组尿氮排出量均大于粪氮排出量，Zou等[25]、Jardstedt等[26]和楼灿等[27]研究得出类似的结果，也有报道显示，粪氮排出量大于尿氮排出量[28]，但Hristov等[29]报道，瘤胃可降解蛋白质的过量供给主要以尿氮的形式排出，Agle等[30]通过减少饲料中的CP和RDP的浓度证实了这一观点。

3.3 精料类型对肉羊尿嘌呤衍生物排出量的影响

本试验中，PD排出量为12.27～16.33 mmol·d-1，与马涛等[6]研究的不同采食水平下杜寒杂交肉羊PD排出量(9.0～18.8 mmol·d-1)接近，在Chen等[31]研究的欧洲绵羊PD排出量(6.4～22.6 mmol·d-1)范围之内。本研究中，10种不同类型饲料的PD排出量表明，随摄入氮水平的增加，PD排出量增加，并且两者间具有强相关性(R2=0.925)，Ma等[5]、Dipu等[32]和Zhou等[33]的研究得出了类似的结果。反刍动物采食量相同的情况下，摄入氮越多，即饲粮提供的氮源越丰富，微生物合成蛋白越多，进而PD排出量也越多[34]，因此可利用方程Y=0.119 7X+10.161来通过摄入氮预测PD排出量，Y为PD排出量(mmol·d-1)，X是摄入氮量(g·d-1)。其中黄嘌呤+次黄嘌呤的排出量很稳定，表明它们在体内代谢途径的特殊性。本研究得出，尿囊素、尿酸、黄嘌呤+次黄嘌呤占PD总排出量的比例分别是89.42%、4.88%、5.70%，Belenguer等[35]研究得出，山羊所占比例分别是63.71%～88.60%、1.79%～9.15%、6.62%～27.27%，PD排出量与动物品种、饲粮组成、采食水平、摄入氮含量及蛋白质来源有关[32]，本研究中，10种饲粮的蛋白来源不同，因此PD排出量有差异。本研究中，10种饲粮的MN合成量处于稳定状态，并且MN与PD排出量存在很强的相关性(R2=0.898)，反刍动物小肠吸收的核酸主要来源于瘤胃微生物，微生物核酸在小肠中降解释放出嘌呤核苷和碱基, 最后转化为嘌呤衍生物, 随尿排出体外，因此可通过建立PD排出量与MN的相关关系来估测MN，进而估测微生物蛋白质的合成。所以可以利用PD=0.119 7×摄入氮+10.161和MN=0.746 1×PD+1.785 4这两个方程来通过摄入氮估测MN，得出微生物蛋白质的合成量。PNI是一种评价可降解饲粮氮转化为瘤胃微生物的简单、快速的指标，本研究得出，随着饲粮摄入氮的增加，PNI减少，Ma等[5]和Zhou等[33]得出类似的结果。

4 结 论

4.1在本试验日粮范畴内，肉羊日粮中蛋白质含量不同可以导致粗蛋白质表观消化率有差异，摄入氮与表观消化率、尿氮和氮沉积具有强相关关系；建立的沉积氮估测方程式：Y=0.244 9X-1.319 9(R2=0.825)，Y为沉积氮(g·d-1)，X是摄入氮(g·d-1)。

4.2在本试验条件下，摄入氮与嘌呤衍生物排出量存在线性强相关关系，建立的嘌呤衍生物估测方程式为：PD=0.119 7×摄入氮+10.161(R2=0.925)。

4.3在本试验条件下，嘌呤衍生物排出量与微生物氮存在强相关关系，建立的微生物氮估测方程式：MN=0.746 1×PD+1.785 4(R2=0.898)。