日粮添加甜高粱与苜蓿混贮对卡拉库尔羊消化道酶活性的影响

王 娇，杨宝钰，阿依古丽·艾买尔，张苏江*，郭雪峰，艾买尔江·吾斯曼

（1.新疆生产建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室，新疆阿拉尔 843300；2.塔里木大学动物科学学院，新疆阿拉尔 843300；3.塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300）

牛羊养殖是南疆少数民族的传统优势产业，但受沙漠干旱气候环境影响，南疆粗饲料资源极度匮乏，不能满足南疆牛羊业对粗饲料的需求。选择栽培抗逆性强、产量高、品质优的饲草料作物是解决南疆粗饲料资源不足的重要措施，也是促进南疆畜牧业发展的关键环节。甜高粱（Sweet Sorghum，SS）具有光合效率高、生物产量高、糖分含量高、抗逆性强等特点，是制作青贮的优良材料，但其蛋白质含量较低，不能满足家畜需要。苜蓿（Alfalfa，AF）蛋白质含量丰富，但其可发酵碳水化合物含量偏低，单独青贮不易成功[1]。将两者混合青贮可以优势互补，提高饲草营养价值，保证动物机体对营养物质的需要。

化学消化是反刍动物对饲粮消化的重要方式，因此消化酶的分泌是衡量反刍动物对饲料消化能力的重要指标[2]。饲粮类型及其营养成分对动物消化酶的分泌存在显著影响[3-4]。卡拉库尔羊是南疆优良地方肉羊品种之一，具有耐干旱炎热、适应性强、繁殖率高、耐粗饲等特性，主要分布于新疆南部塔里木盆地、天山南麓及帕米尔以东的平原地带，目前新疆阿克苏地区约有90 万只卡拉库尔羊。相关研究表明，适当比例的甜高粱与苜蓿混贮可以提高青贮品质，改善瘤胃内环境[5]，然而不同比例甜高粱与苜蓿混贮对肉羊消化道酶活性的影响尚未见报道。本试验旨在研究不同比例甜高粱与苜蓿混贮对卡拉库尔羊消化道pH 及消化酶的影响，为甜高粱与苜蓿混贮的利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 甜高粱（考利）种植于阿拉尔市10 团农场，于2018 年10 月22 日蜡熟期收割；紫花苜蓿（和田大叶）购于阿拉尔市5 团。利用粉碎机将收割的甜高粱和苜蓿粉碎至2～3 cm，粉碎后自然晾晒控制其水分约为70%。根据饲养试验需要分别称重，按甜高粱与苜蓿比为100:0（SS100）、80:20（SS80）、60:40（SS60）、40:60（SS40）、20:80（SS20）充分混匀压实，装入聚乙烯袋中制作成袋装青贮储存于青贮窖内。各青贮组营养成分见表1。

表1 不同比例甜高粱与苜蓿混贮的营养成分（干物质基础）

1.2 试验动物和试验设计 选用4 月龄、体重（25.95±1.37）kg 的健康无病卡拉库尔羊30 只，随机分为SS100、SS80、SS60、SS40、SS20 5 个青贮组，每组3 个重复，每个重复2 只羊。试验饲粮的配制参照我国《肉羊饲养标准》（NY/T 816-2004），以体重25 kg、平均日增重（ADG）100 g/d 的绵羊营养需要量设置饲粮营养水平，饲粮组成及营养成分见表2。

表2 基础饲粮组成及营养成分（风干基础）

1.3 样品采集与处理 于饲喂3 个月后从各组随机选择3 只试验羊禁食24 h，不禁水，称重后采用静脉放血致死。屠宰后打开腹腔，按《畜禽解剖学》[6]所描述的解剖位置立即将各肠道结扎，迅速分离出瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃、十二指肠、空肠、回肠、盲肠、结肠、直肠。瘤胃液和网胃液于4 层纱布过滤后，分装于50 mL 离心管中，并采集其余胃肠道内容物至离心管内，此外分别取十二指肠、空肠和回肠中段组织各5 cm，用生理盐水冲洗食糜后，载玻片刮取黏膜分装于1.5 mL 离心管。所有样品用纱布包裹后放置液氮罐内保存，之后转入-80℃冰箱用于酶活性的测定。

1.4 测定指标及方法 pH：试验羊屠宰后取出胃肠道，将样品采集至50 mL 离心管，用校正后的酸度计插入离心管中进行pH 测定。

消化酶活性：从冰箱中取出冷冻的胃肠道内容物解冻，在未完全解冻前称取适宜重量，瓣胃内容物按w/v为1:5，皱胃液及小肠内容物按w/v 约1:2.5，小肠黏膜按w/v 约1:10 的比例加入4℃的0.4 mol/L 氯化钾溶液匀浆45 s，4℃离心10 min（13 000 r/min），取上清液用于酶活性的测定。

消化酶活性均采用相对应的酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒（上海邦奕生物科技有限公司）进行测定。孵育温度37℃、孵育时间Ⅰ30 min、孵育时间Ⅱ30 min、比色波长450 nm，标准品浓度见表3，并用全功能酶标仪（美国伯腾仪器有限公司产SYNERGY H1）测量吸光度值（OD 值）。

表3 消化酶活性的测定标准品浓度

1.5 统计分析 试验数据用Excel 2013 初步整理统计后，采用SPSS 17.0 进行ANOVA 模型方差分析，并用Duncan's 法进行多重比较，P＜0.05 表示差异显著，结果用平均值和SEM 表示。同时对日粮添加不同比例混贮与胃肠道内容物及小肠黏膜上皮消化酶活性变化的关系进行线性（linear）和二次曲线（quadratic）回归分析。

2 结果

2.1 不同比例混贮对卡拉库尔羊消化道pH 的影响 由表4 可看出，卡拉库尔羊消化道不同部位内容物pH 各不相同，在胃部随着食物的流动，pH 逐渐下降，瘤胃内pH 在6.46～6.79。不同饲粮组成对复胃内容物pH 无显著性影响，但随着混贮中苜蓿比例的增加，pH 呈下降趋势；SS20 组最低。

十二指肠段pH 小于7，呈弱酸性；回肠段内容物pH 大于7，弱碱性；从小肠近端至远端，pH 逐渐上升。肠部pH 随混贮中甜高粱比例减少，pH 逐渐降低，但均无显著性差异。

表4 甜高粱与苜蓿混贮对卡拉库尔羊消化道pH 的影响

2.2 不同比例混贮对卡拉库尔羊胃内容物消化酶活性的影响 由表5 可知，随着混贮中甜高粱比例的减少，蛋白水解酶活性在瘤胃、网胃及皱胃内容物中呈线性升高趋势（P＜0.05），SS40 组酶活性高于SS100、SS80、SS60组（P＜0.05），在网胃中无显著性影响。SS40 组氨基肽酶活性在网胃和瓣胃内容物中高于其他组（P＜0.05），且随着甜高粱比例的减少呈先升高后降低二次曲线趋势（P＜0.05），在瘤胃与皱胃中呈线性升高趋势（P＜0.05）。

内切葡聚糖酶活性在瓣胃和皱胃内容物中随甜高粱比例的减少呈线性升高趋势（P＜0.05），SS40 和SS20组高于SS100 组（P＜0.05），在瘤胃和网胃中无显著影响。纤维素酶活性在网胃和皱胃内容物中随甜高粱比例的减少呈线性升高趋势（P＜0.05），SS60、SS40 和SS20 组高于前两组（P＜0.05），在瓣胃中呈先升高后降低二次曲线趋势（P＜0.05），在瘤胃中无显著影响。木聚糖酶活性在网胃和瓣胃内容物中随甜高粱比例的减少呈线性升高趋势（P＜0.05），SS40 和SS20 组高于前3 组（P＜0.05）。在瘤胃和皱胃中呈先升高后降低二次曲线趋势（P＜0.05）。

2.3 不同比例混贮对卡拉库尔羊小肠消化酶活性的影响 由表6 可知，SS40 组小肠黏膜上糜蛋白酶、胰蛋白酶、α-淀粉酶及脂肪酶活性显著增强。随甜高粱比例的减少糜蛋白酶活性在十二指肠黏膜上呈先升高后降低二次曲线趋势（P＜0.05），在空肠和回肠黏膜上呈线性升高趋势（P＜0.05）。胰蛋白酶活性随甜高粱比例的减少在十二指肠和回肠黏膜上呈先升高后降低二次曲线趋势（P＜0.05），在空肠黏膜上呈线性升高趋势（P＜0.05）。随甜高粱比例的减少α-淀粉酶及脂肪酶活性在十二指肠和空肠黏膜上呈先升高后降低二次曲线趋势（P＜0.05），在回肠黏膜上呈线性升高趋势（P＜0.05）。

由表7 可见，SS40 组与SS20 组空肠和回肠内容物中糜蛋白酶活性增强（P＜0.05），SS40 组回肠内容物中胰蛋白酶活性增强（P＜0.05），SS40 组十二指肠和空肠内容物中α-淀粉酶活性增强（P＜0.05），且均随甜高粱比例的减少呈线性升高趋势（P＜0.05）。SS100组降低了回肠内容物中脂肪酶活性（P＜0.05），随甜高粱比例的减少呈先升高后降低二次曲线趋势（P＜0.05）。

3 讨 论

3.1 不同比例混贮对卡拉库尔羊消化道pH 的影响 pH是衡量反刍动物瘤胃发酵的一个重要指标。本研究结果表明，不同比例甜高粱与苜蓿混贮对卡拉库尔羊瘤胃pH 的影响不明显，随着苜蓿比例的增加，蛋白质含量随之升高，pH 在消化道中呈现递减趋势，这与米浩等[7]的研究结果一致。赵丽艳等[8]研究也证明了饲喂高蛋白饲粮蛋鸡的pH 低于低蛋白饲粮。胃肠道内的pH 一般受饲粮性质、唾液分泌及瘤胃中有机酸的代谢等影响，而主要影响因素是饲粮结构及饲粮中的营养水平[9]。苜蓿相对于甜高粱具有高蛋白、低纤维的特性，因此苜蓿比例增加会使反刍次数及时间减少，进入瘤胃液的唾液减少，瘤胃的缓冲能力下降，最终导致pH 降低。

当食糜进入肠道后，胰液中的HCO3-会使肠道pH升高，小肠自身分泌的酶、黏液和HCO3-能够保护肠道内环境的缓冲能力，使之保持相对稳定的生理状态[10]，因此在不同饲粮组成下，肠道内pH 基本保持一致。本研究中，十二指肠内容物偏酸性（pH 小于7），回肠内容物偏碱性，大肠内容物pH 相应升高，这可能与肠道不同部位与皱胃的距离有关，受胃酸分泌的影响，造成pH 不同。刁小高等[11]研究也证明了这一点。

表5 甜高粱与苜蓿混贮对卡拉库尔羊胃内容物消化酶活性的影响

表6 甜高粱与苜蓿混贮对卡拉库尔羊小肠黏膜消化酶活性的影响 IU/L

表7 甜高粱与苜蓿混贮对卡拉库尔羊小肠内容物消化酶活性的影响 IU/L

3.2 不同比例混贮对卡拉库尔羊胃内容物消化酶活性的影响 消化酶活性能够反映畜禽对营养物质的消化吸收程度，并影响着动物的生长性能和屠宰性能[12]。本试验中，苜蓿比例较高的混合青贮提高了卡拉库尔羊胃内消化酶活性，其中混贮中苜蓿占比为80%和60%时提升较为明显。蛋白水解酶在瘤胃中由瘤胃微生物分泌合成，纤维素酶、木聚糖酶和内切葡聚糖酶等纤维素降解酶是由各种纤维素降解菌产生的，因此在瘤胃中消化酶活性受微生物种类和数量影响[13]，而饲粮结构及营养物质组成能够影响瘤胃微生物的变化[14]，进而影响消化酶的活性。因为苜蓿比例较高的混贮为瘤胃微生物提供了更多的能量和蛋白质，随着摄入氮的升高，合成瘤胃微生物的氮源增加，使瘤胃微生物蛋白合成增强，蛋白水解酶和纤维素降解酶作为由瘤胃微生物合成分泌的蛋白，其酶活性随之增强。景小平等[15]研究也证明补饲提高了藏羊瘤胃对蛋白质、纤维素及淀粉的消化吸收。网胃、瓣胃及皱胃内容物中消化纤维素的酶活性变化趋势与瘤胃内容物保持一致，可能是伴随食糜的流动酶活性逐渐减弱但还未被完全抑制的结果。作为酶的底物，饲料中各养分含量往往引起消化酶的“适应性分泌”[16]。本研究中，苜蓿比例较高的青贮组引起了消化酶的“适应性分泌”，因此SS40 组和SS20 组的酶活性显著高于苜蓿比例较低的3 个组，而SS20 组的混贮由于苜蓿比例过多，水溶性碳水化合物（WSC）含量偏低，没有为青贮乳酸菌提供足够的发酵底物，导致乳酸产量不足，而部分腐败菌的繁殖不仅破坏了混贮的营养成分还使适口性变差，导致采食量降低；此外SS20 组产生的有害微生物也破坏了瘤胃微生物的稳定，因此SS20 组略低于SS40 组。

蛋白水解酶是催化多肽或蛋白质水解的酶，在皱胃中分泌最多，不同饲粮营养水平下4 个胃内的蛋白水解酶均呈递增趋势。本研究结果表明，SS40 组的蛋白水解酶活性最高。已有研究证明，反刍动物饲粮中所需蛋白水平低于调节水平时采食量和消化率均会降低，但当饲粮蛋白质水平过高时，不会提高采食量和消化率，因为动物能够利用氮循环满足自身需要[17]。本试验中，随着饲粮中蛋白水平的增加，蛋白水解酶活性逐渐升高，并在SS40 组达到最高水平，说明SS40 组的蛋白水平是卡拉尔羊所需蛋白水平的最高值，超过此值蛋白水解酶活性不会持续增加。

氨基肽酶的活性取决于肠腔中小肽含量，反刍动物吸收小肽的主要部位是瓣胃，其次是瘤胃等其他非肠系膜和肠系膜系统[18]。本试验中，皱胃中氨基肽酶活性最高，其次是瓣胃和瘤胃，不同饲粮水平下SS40 组的氨基肽酶活性均显著高于前3 组，说明蛋白质含量增加使小肽含量随之增加，因为蛋白质在动物消化道中水解的最终产物大部分是氨基酸残基组成的小肽。甜高粱中适量的单宁可在反刍动物体内形成单宁蛋白复合物，作为动物的天然蛋白质保护剂，可以增加蛋白质的消化率以及体内氮的保留，从而做到最大限度的利用消化道中的氨基酸[19]。因此在甜高粱与苜蓿比为40:60 时消化酶活性最高。

3.3 不同比例混贮对卡拉库尔羊小肠消化酶活性的影响家畜对营养物质的消化主要依靠小肠上皮细胞和胰腺分泌的消化酶[20]，这些酶会促进小肠对食糜的进一步消化吸收，酶活性越高，说明消化能力越强。曲星梅等[21]研究表明，小肠消化酶的分泌与饲粮营养水平息息相关，高营养水平饲粮可提高消化酶活性。刘月琴等[22]研究证明，小肠内消化酶的分泌及活性在一定范围内会随着饲粮中非结构性碳水化合物、蛋白质和脂肪的增加而增加。本试验中，苜蓿作为适口性良好的高蛋白饲草，青贮时伴随苜蓿比例的增加，卡拉库尔羊采食量增加，使微生物蛋白及淀粉含量增加，从而刺激小肠消化酶的分泌。正常生理条件下，家畜体内的消化酶还受pH 影响。研究表明，α-淀粉酶最适pH 为6.5～8.0，胰蛋白酶和胰脂肪酶的最适pH 为7.0～7.5[23]。本研究中，除十二指肠外，空肠内各处理组的pH 均适合消化酶的分泌，回肠内SS20 组和SS40 组更适合消化酶发挥作用。

不同蛋白水平的饲粮对蛋白酶活性影响较大，饲粮蛋白含量的降低会使进入胰腺的蛋白质和氨基酸减少，从而限制了胰腺的生长和酶的合成，导致小肠段的蛋白酶活性降低[24]。饲粮中脂肪含量增加可使消化道黏度下降，从而增加干物质采食量[25]，饲粮中粗脂肪增加可以提高小肠中脂肪酶活性。调查研究表明甜高粱的粗脂肪含量为1.1%～1.5%[26]，紫花苜蓿约为3.0%[27]，但随着粗脂肪的增加，脂肪酶活性并不完全呈线性关系增加。本试验结果也显示，不论是小肠黏膜中还是小肠内容物中，脂肪酶活性在苜蓿含量从0%至40%时增加较为明显，但从40%到80%时增长速度减缓，说明饲粮中持续增高的脂肪含量并没有让脂肪酶活性持续增加。

动物获取能量的主要来源是饲料中的淀粉，因此淀粉酶活性的大小直接影响动物对能量的利用效率。张英杰等[28]研究结果表明，羔羊空肠内容物的α-淀粉酶活性高于十二指肠和回肠内容物，十二指肠最低，证明淀粉酶活性的变化与其最适pH 的变化基本一致。本试验中，回肠内容物α-淀粉酶活性均高于空肠和十二指肠内容物，空肠内容物中α-淀粉酶活性与前人[21,28]研究结果不完全一致，但都遵循α-淀粉酶最适pH 的变化规律。在十二指肠和空肠黏膜中α-淀粉酶活性高于回肠黏膜。Wang 等[29]研究也证明，α-淀粉酶活性在小肠黏膜上从近端至远端逐渐降低。

4 结 论

本研究结果表明，甜高粱与苜蓿混合青贮时，苜蓿比例的增加使卡拉库尔羊消化道pH 下降，甜高粱占比20%时，pH 最低；混贮中苜蓿比例的增加可显著提高卡拉库尔羊消化道消化酶活性，其中，复胃内消化蛋白质、纤维素的酶活性，以及小肠中消化蛋白质、脂肪和淀粉的酶活性均在甜高粱与苜蓿混贮比为40:60 时最高，在甜高粱与苜蓿比为20:80 和60:40 时次之。