持续的粮食与饲料竞争给畜牧业带来了挑战[1-2],发展节粮型草食畜牧业是解决人畜争粮、促进畜牧业可持续发展的重要方向之一[3]。非常规饲料的开发利用是发展节粮型畜牧业的有效方法[4]。茉莉花渣是生产茉莉花茶残留的副产品,含有粗蛋白19.2%、粗纤维13.6%以及其他营养物质和植物源活性成分[5-6]。茉莉花渣具有茉莉花香,可以改善饲料风味[7]。因此,将茉莉花渣资源进行科学、合理、高效利用,能够缓解当地粮食饲料不足的问题,促进生态环境良性循环及茉莉花产业和畜牧业的可持续发展[8]。陈笑寒等[9]评估了茉莉花渣对水牛生长性能、肉用性能以及血清生化指标的影响,发现茉莉花渣可有效提高育成期水牛的平均日增重,降低水牛血清总胆固醇含量。关于茉莉花渣作为饲料原料调控山羊营养物质消化率、瘤胃发酵以及瘤胃微生物的影响研究较少。反刍动物采食饲料均会对瘤胃内环境造成不同的影响,瘤胃菌群结构也与饲料种类相关[10],从而影响瘤胃微生物菌群[11-12]。本研究旨在探究茉莉花渣对山羊营养物质消化率、瘤胃发酵及瘤胃菌群的影响,为茉莉花渣在山羊生产中的应用提供参考。1材料与方法1.1试验材料茉莉花渣购自广西横县,将茉莉花渣铺排在木筛上,置于室外于太阳光下暴晒6 h,再将茉莉花渣放入烘干机烘干,使茉莉花渣水分约为10%。将茉莉花渣与其他饲料原料放入搅拌机混匀,制备全价颗粒料。利用近红外法评估茉莉花渣营养物质,茉莉花渣营养成分见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.02.001.T001表1茉莉花渣营养成分项目粗蛋白中性洗涤不溶蛋白酸性洗涤不溶蛋白中性洗涤纤维酸性洗涤纤维木质素淀粉脂肪粗灰分钙磷含量25.203.201.4024.8917.704.306.905.4012.901.980.47%DM1.2试验设计试验采用单因素试验设计,选择健康无病、体重相近、4月龄的去势努比亚公羊24只,随机分为2组,每组12个重复,每个重复1只羊。对照组羊饲喂基础日粮,试验组在基础日粮中添加100 g/kg茉莉花渣,制成全价颗粒饲料,日粮配制参照《肉羊饲养标准(2004)》进行。试验日粮组成及营养水平见表2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.02.001.T002表2试验日粮组成及营养水平项目对照组试验组原料组成/%象草25.0025.00发酵木薯酒精渣32.0032.00玉米20.0014.00豆粕9.005.00大麦4.004.00麦麸2.502.50茉莉花渣010.00食盐0.750.75小苏打0.250.25石粉1.001.00磷酸氢钙0.500.50预混料5.005.00合计100.00100.00营养水平粗蛋白/%18.9018.00中性洗涤纤维/%40.2343.19酸性洗涤纤维/%23.6028.60钙/%1.261.25磷/%0.440.54代谢能/(MJ/kg)9.879.25注:1.预混料购自广西南宁鑫牧生物科技有限公司。2.营养水平中代谢能为计算值,其余均为实测值。预试期7 d,正式试验期45 d。每日9:00和17:00饲喂全价颗粒料,保证剩余料在5%~10%,各组试验羊自由饮水。1.3测定指标及方法1.3.1样品采集正式试验结束前3 d,参照Marcos等[13]的方法采集保存粪便。试验期最后1 d,试验羊屠宰,采集24只山羊瘤胃内容物,经4层纱布过滤,使用15 mL离心管收集,-20 ℃冷冻保存,用于测定瘤胃发酵参数;使用5 mL冻存管收集,-80 ℃冷冻保存,用于瘤胃微生物多样性的分析。1.3.2生长性能试验期间每天记录每只羊的采食量,试验第45 d晨饲前称取每只羊的体重,计算试验期间羊的平均日增重、平均日采食量、料重比。平均日增重=(末重-初重)/试验天数(1)平均日采食量=总采食量/试验天数(2)料重比=平均日采食量/平均日增重(3)1.3.3营养物质表观消化率饲料和粪便样品中各营养物质养分参照张丽英[14]方法测定。营养物质表观消化率=(日粮中营养成分含量-粪中营养成分含量)/日粮中营养成分含量×100%(4)1.3.4瘤胃发酵参数瘤胃液pH值采用便携式pH计测定,瘤胃液氨态氮浓度采用苯酚-次氯酸钠比色法测定[15],瘤胃液挥发性脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异丁酸、异戊酸)含量采用TP-2060气相色谱仪测定。1.3.5瘤胃微生物每组随机选取6个瘤胃内容物,采用试剂盒 FastD NA®Spin Kit for Soil提取山羊瘤胃内容物的总DNA,分光光度计和琼脂糖凝胶电泳测定提取DNA。提取样品总DNA后,根据16S RNA V3-V4保守区引物。在引物末端加上测序接头,进行PCR扩增并对其产物进行纯化、定量和均一化形成测序文库,建好的文库先进行文库质检,质检合格的文库使用Illumina Novaseq 6000进行测序。1.4数据统计与分析试验数据采用Excel 2019进行整理,Graph pad Prism 9软件进行独立样本t检验。结果以“平均值±标准误”表示,P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1日粮中添加茉莉花渣对山羊生长性能的影响(见表3)由表3可知,两组山羊的平均日采食量、平均日增重和料重比差异均不显著(P0.05)。研究表明,日粮中添加100 g/kg茉莉花渣对山羊生长性能无不利影响。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.02.001.T003表3日粮中添加茉莉花渣对山羊生长性能的影响项目初重/kg末重/kg平均日采食量/[kg/(头·d)]平均日增重/[g/(头·d)]料重比P值0.990.840.360.740.86对照组24.36±0.9431.69±1.081.30±0.04162.90±7.4112.56±0.51试验组24.37±0.7131.88±0.751.35±0.03166.80±8.9912.41±0.642.2日粮中添加茉莉花渣对山羊营养物质表观消化率的影响(见表4)由表4可知,与对照组相比,试验组山羊的粗蛋白表观消化率极显著降低(P0.01),酸性洗涤纤维的表观消化率极显著提高(P0.01)。研究表明,日粮中添加茉莉花渣能够改善山羊对纤维物质的消化吸收。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.02.001.T004表4日粮中添加茉莉花渣对山羊营养物质表观消化率的影响项目粗蛋白中性洗涤纤维酸性洗涤纤维钙磷P值0.010.110.010.700.29对照组76.25±0.46A62.44±0.6550.38±0.95B46.75±2.6854.81±1.72试验组72.24±0.59B63.77±0.3955.07±0.61A48.85±4.6551.73±2.16注:同列数据肩标不同大写字母表示差异极显著(P0.01),无字母表示差异不显著(P0.05)。%2.3日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃发酵参数的影响(见表5)由表5可知,日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃pH值、瘤胃液氨态氮含量、挥发性脂肪酸各项指标均无显著性影响(P0.05)。研究表明,日粮中添加茉莉花渣不会改变瘤胃的发酵模式,且茉莉花渣在瘤胃发酵良好。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.02.001.T005表5日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃发酵参数的影响项目对照组试验组P值pH值6.10±0.096.31±0.100.13氨态氮/(mg/L)78.70±6.9087.80±6.800.36总挥发性脂肪酸/(mmol/L)91.32±6.6094.49±3.510.66乙酸/(mmol/L)56.17±3.9559.93±2.290.42丙酸/(mmol/L)17.52±1.3716.51±1.940.68乙丙比3.33±0.253.98±0.330.13丁酸/(mmol/L)11.17±1.1312.57±1.080.38戊酸/(mmol/L)2.25±0.531.47±0.130.17异丁酸/(mmol/L)1.65±0.181.69±0.110.85异戊酸/(mmol/L)2.56±0.402.42±0.160.75总支链挥发性脂肪酸/(mmol/L)4.21±0.474.00±0.230.702.4日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃细菌菌群α多样性的影响(见表6)由表6可知,日粮中添加茉莉花对山羊瘤胃菌群α多样性ACE指数、Chao1指数、Shannon指数、Simpson指数无显著影响(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.02.001.T006表6日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃菌群α多样性的影响项目覆盖率/%ACE指数Chao1指数Shannon指数Simpson指数P值0.560.470.610.220.323对照组99.81±0.03445.6±8.6460.0±8.05.69±0.240.93±0.03试验组99.78±0.04461.8±19.6472.1±20.46.05±0.120.96±0.01研究表明,日粮中添加茉莉花渣不会改变瘤胃细菌菌群的丰富度和多样性。2.5日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃菌群β多样性的影响(见图1)由图1可知,日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃细菌菌群β多样性无显著影响(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.02.001.F001图1PCoA主坐标分析结果2.6日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃细菌相对丰度的影响2.6.1日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃细菌门水平相对丰度的影响(见表7)由表7可知,对照组和试验组瘤胃细菌菌群主要由厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、螺旋体门和广古菌门组成。两组间的优势菌门均为厚壁菌门和拟杆菌门,优势菌门的相对丰度均达到85%以上。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.02.001.T007表7日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃细菌门水平相对丰度的影响项目厚壁菌门拟杆菌门变形菌门螺旋体门广古菌门P值0.240.510.130.100.57对照组40.88±10.7146.63±9.096.21±3.663.30±1.511.10±0.72试验组57.51±7.6838.43±8.010.23±0.080.48±0.261.74±0.82%2.6.2日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃细菌属水平相对丰度的影响(见图2)由图2可知,两组之间优势菌属中普雷沃氏菌属(Prevotella)、未培养的瘤胃细菌(uncultured_rumen_bacterium)、未分类的普雷沃氏菌科(unclassified_Prevotellaceae)是共同的优势菌属。但试验组中未分类的月形单胞菌科(unclassified_Selenomonadaceae)低于对照组,是对照组的优势菌属;瘤胃球菌属(Ruminococcus)高于对照组,是试验组的优势菌属;试验组中普雷沃氏菌科_UCG_001(Prevotellaceae_UCG_001)、克里斯滕森菌科_R_7群(Christensenellaceae_R_7_group)、解琥珀酸菌属(Succinielasticum)高于对照组。研究表明,茉莉花渣改变了瘤胃菌群的优势菌属,增加了有关纤维降解相关菌属的丰度。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.02.001.F002图2瘤胃细菌属水平相对丰度2.6.3瘤胃细菌属水平Metastats分析结果(见图3)由图3可知,试验组中毛螺菌科NK3A20类群相关丰度极显著高于对照组(P0.01),假丁酸弧菌属、普雷沃氏菌科_UCG_001、克里斯滕森菌科_R_7类群、互营球菌属、缠结优杆菌、未分类的颤螺旋菌科、解琥珀酸菌属等菌相对丰度显著高于对照组(P0.05),未分类的拟杆菌科相对丰度显著低于对照组(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.02.001.F003图3细菌属水平Metastats分析注:“*”表示与对照组相比差异显著(P0.05),“**”表示与对照组相比差异极显著(P0.01)。3讨论3.1日粮中添加茉莉花渣对山羊生长性能以及营养物质消化率的影响农悦锋[16]研究发现,配制了含75%茉莉花渣粗饲料可以提高肉牛的日增重。陈笑寒等[9]研究发现,日粮中添加200、600 g/(头·d)茉莉花渣可以显著提高水牛的日增重。黄艳娜等[17]研究发现,日粮中添加10%茉莉花渣全价颗粒料能够改善鸵鸟的生长性能。本试验与上述研究结果相似,表明日粮中10%茉莉花渣并不会对山羊生长性能产生不利影响。本试验中,日粮中添加茉莉花渣对山羊采食量具有增加的趋势,表明茉莉花渣具有一定的适口性,可能是茉莉花渣的中性洗涤纤维能够在瘤胃中迅速降解,导致茉莉花日粮摄入量增加。Marcos等[13]发现,农副产品存在的中性洗涤纤维能够被瘤胃迅速降解,导致山羊采食量增加。本试验发现,试验组山羊的平均日增重具有升高的趋势,通过及瘤胃菌群多样性分析发现,茉莉花渣日粮可以促进纤维物质的消化,可以提高厚壁菌门的丰度。Jami等[18]研究发现,厚壁菌门丰度的增加会影响能量收集,从而影响脂肪沉积。Myer等[19]研究发现,厚壁菌门丰度与牛的平均日增重呈正相关。本试验中,日粮中添加茉莉花渣山羊的粗蛋白消化率显著降低,酸洗洗涤纤维消化率显著升高,可能是因为茉莉花渣含有的酸性洗涤不溶蛋白、中性洗涤不溶蛋白和酸性洗涤纤维比玉米、豆粕多[20-21],茉莉花渣的纤维物质容易被瘤胃消化。研究表明,酸性洗涤不溶蛋白是不能被瘤胃降解的蛋白,中性洗涤不溶蛋白是在瘤胃中降解缓慢的蛋白[22]。研究表明,茉莉花渣含有的粗蛋白营养物质利用率低,未来需要进一步提高茉莉花渣粗蛋白的利用率。3.2日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃发酵参数的影响本研究中,日粮添加茉莉花渣能够提高山羊瘤胃pH值,可能是茉莉花渣中的中性洗涤纤维含量高于玉米、豆粕。Schmitz等[23]研究表明,日粮中中性纤维含量增加能够导致反刍活性和缓冲唾液的增加,进而导致pH值升高。本试验中,试验组山羊瘤胃氨态氮具有增加趋势,可能是因为茉莉花渣含有的中性洗涤不溶蛋白较多,在瘤胃中降解缓慢,瘤胃微生物对蛋白的利用缓慢,导致氨态氮含量上升,表明茉莉花渣日粮在瘤胃中氮的利用效率降低。姜君等[24]研究发现,DDGS中蛋白降解缓慢,替代豆粕同样导致氨态氮含量上升。本研究中,试验组的山羊瘤胃乙酸含量具有增加趋势,而丙酸含量并无明显变化,从而导致乙酸与丙酸的比例具有降低趋势。毋昊[25]研究发现,日粮酸性洗涤纤维水平提升,能够引起乙酸和丙酸的积累。本试验中,试验山羊瘤胃丁酸含量具有增加趋势,可能与添加茉莉花渣导致丁酸代谢相关的微生物丰度增加(如假丁酸弧菌)有关。支链挥发性脂肪酸主要源于蛋白质的发酵,蛋白质的快速发酵能够影响支链挥发性脂肪酸含量[26]。本研究中,试验组山羊瘤胃的支链挥发性脂肪酸含量低于对照组,原因是茉莉花渣被快速降解的粗蛋白比例低于玉米和豆粕。3.3日粮中添加茉莉花渣对山羊瘤胃细菌菌群的影响本研究发现,日粮中添加茉莉花渣不会影响菌群的多样性和丰富度;厚壁菌门和拟杆菌门是山羊瘤胃液的优势菌门,日粮中添加茉莉花渣能够提高山羊瘤胃中厚壁菌门相对丰度,厚壁菌门能够降解瘤胃中的纤维物质[27]可能与茉莉花渣含有大量的纤维物质有关。本试验中,与对照组相比,试验组山羊瘤胃螺旋体门和变形菌门的相对丰度具有下降趋势,茉莉花渣含有的多种生物活性成分能够达到抑菌的作用,推测可能是茉莉花渣含有的植物源活性成分对革兰氏阴性菌具有抑制作用[28-29],所以导致了这两个菌门丰度下降。本试验中,瘤胃球菌属是试验组的优势菌属,试验组毛螺菌科NK3A20类群、假丁酸弧菌属、普雷沃氏菌属_UCG_001、克里斯滕森菌科_R_7类群、互营球菌属、缠结优杆菌属、未分类的颤螺旋菌科、解琥珀酸菌属相对丰度均明显增加,其均是与乙酸、丁酸代谢相关的菌属,这与乙酸、丁酸含量的增加结果相一致。瘤胃球菌属、毛螺菌属NK3A20类群和假丁酸弧菌属来源于毛螺菌科,毛螺菌科具有纤维素降解活性,与其他纤维素降解菌密切相关[30-31],在瘤胃纤维降解中起重要作用。解琥珀酸菌属的丰度的增加可能也与日粮中纤维含量有关,戴东文等[32]研究发现,日粮中非纤维物质减少解琥珀酸菌属的丰度随着日粮中非纤维物质减少而降低。4结论本研究结果表明,日粮中添加茉莉花渣能够促进山羊对纤维物质的消化,并且不会改变瘤胃发酵模式。但茉莉花渣降低了山羊对粗蛋白的消化吸收,因此建议将茉莉花渣进行发酵处理,以提高其营养价值,并优化日粮配方。
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