我国是生猪养殖大国，养殖过程中产生的大量氮对环境、人畜健康及生产安全均造成严重的负面影响[1-3]。研究表明，在猪饲养过程中科学合理利用日粮纤维，不仅提高猪生长性能和肠道健康[4-7]，而且降低氮排放和饲料成本[8-10]。甜菜渣和大豆皮属于常用饲料原料。甜菜粕富含粗纤维，中性洗涤纤维可显著提高日粮各营养成分在后肠的发酵率，进而提高总能消化率[11]。大豆皮由于纤维素和半纤维素含量较高，是很好的纤维饲料原料。大豆皮产量大、价格低，可以降低养猪成本，提高养猪效益[12-13]。Menke等[14]利用体外产气法成功地预测发酵底物的营养价值，且体外法更简便、快速、数据重复性好、可进行大量样品检测，所以广泛应用于饲料营养价值的评定[15-16]。本试验使用体外发酵法，研究不同日粮纤维在体外的发酵特性，为在生猪养殖中合理利用日粮纤维提供参考。1材料与方法1.1试验设计选取3月龄“杜×长×大”三元杂生长猪15头，分为3组。对照组猪饲喂基础日粮，甜菜渣组猪饲喂基础日粮＋５％甜菜渣，大豆皮组猪饲喂基础日粮＋5％大豆皮。基础日粮组成及营养水平见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.13.001.T001表1基础日粮组成及营养水平原料组成含量/%营养水平合计100.00玉米70.02消化能/(MJ/kg)13.47豆粕22.00粗蛋白质/%17.50小麦麸5.00粗脂肪/%5.20大豆油1.88中性洗涤纤维/%11.10磷酸氢钙1.04酸性洗涤纤维/%7.90石粉0.65总日粮纤维/%12.30赖氨酸0.11可溶性纤维/%1.80盐0.30不溶性纤维/%10.50预混料1.00干物质/%89.00注：1.预混料为每千克日粮提供：VA 8 250 IU、VD 3 825 IU、VE 40 IU、VK 34 mg、生物素0.2 mg、氯化胆碱600 mg、叶酸2 mg、烟酸35 mg、核黄素5 mg、硫胺素1 mg、VB6 2 mg、VB12 25 μg、Cu 50 mg、I 0.5 mg、Fe 80 mg、Mn 25 mg、Se 0.15 mg、Zn 100 mg。2.营养水平中消化能为计算值，其余均为实测值。1.2试验方法1.2.1发酵培养基参照Menke等[14]方法配制发酵培养基，现用现配。每1 000 mL培养基含：蛋白胨0.2 g、NH4HCO3 0.4 g、NaHCO3 35 g、Na2HPO4·12H2O 9.45 g、K2HPO4 6.2 g、MgSO4·7H2O 0.6 g、CaCl2·2H2O 13.2 mg、MnCl2·4H2O 10 mg、CoCl2·6H2O 1 mg、FeCl3·6H2O 8 mg、半胱氨酸盐酸盐1 g，加0.1%刃天青1 mL以指示培养基的厌氧状况。1.2.2发酵底物试验预试期３ d，取第4 d回肠末端食糜和粪便，-20 ℃备用。1.2.3发酵菌源提前将上述培养基高压蒸汽灭菌2 h备用。带回实验室的粪便由磷酸缓冲盐溶液（PBS）1∶5（w/v）稀释，混匀，4层无菌纱布过滤并移至已灭菌的30 mL离心管中，立即接种至上述培养基中，每瓶5 mL，发酵体系为100 mL。1.3测定指标及方法1.3.1表观消化率本试验使用指示剂法来测定饲料各养分的表观消化率[17]。1.3.2产气动力学参数发酵过程中记录0.5、1、2、3、6、9、12、18、24、30、36、42、48、60、72、84、96 h的产气量。试验中累积产气量由各底物的有机物含量进行校正，累积产气量单位为：mL/g有机物，计算公式为：Gt=(Vt-VAt-VBt)/m (1)式中：Gt为t时刻每克底物的产气量（mL）；Vt为t时刻底物的产气体积（mL）；VAt为t时刻对照组的产气体积（mL）；VBt为t时刻空白组的产气体积（mL）；m为发酵体系中底物有机物的质量（m=DM-Ash，g）。根据Groot等[18]的方法建立发酵产气动力模型：G=A/[1+(C/t)B] (2)式中：G为总产气量（mL/g有机物）；A为渐进产气量；C为达到总产气量一半的时间（T1/2）；B为曲线的转换特性；t为发酵时间（h）。最大产气速率（Rmax）与达最大产气速率的时间（Tmax）计算公式如下：Rmax={A×(CB)×B×[Tmax(-B-1)]}/{1+(CB)×[Tmax(-B)]}2 (3)Tmax=C×{[(B-1)/(B+1)](1/B)} (4)1.3.3发酵液中VFAs和挥发性盐基氮（VBN）含量反应开始后，分别于0、12、24、48、72、96 h抽取瓶中发酵液，每次抽取3 mL，共计6次。取1 mL发酵液至2 mL离心管中，共计3次。之后将其中1份加入0.2 mL的25%偏磷酸巴豆酸混合溶液（巴豆酸作为内标），-20 ℃保存过夜，12 000 r/min离心10 min，取上清液测定。预处理结束后利用毛细管气相色谱（GC-14B型岛津气相色谱仪，日本岛津）检测VFAs（包括SCFAs和BCFAs）。第二管参照国标GB 5009.228—2016测定蛋白质的发酵产物挥发性盐基氮含量。最后1份采用嘌呤法[19]测定发酵液微生物蛋白（MCP）含量。1.4数据统计与分析数据采用Excel 2003软件整理，采用SPSS 21.0统计进行单因素方差分析。采用Duncan氏法进行多重比较，结果以“平均值±标准差”表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1日粮中添加甜菜渣和大豆皮对猪回肠养分表观消化率的影响（见表2）由表2可知，生长猪日粮中添加5%甜菜渣和5%大豆皮对回肠养分表观消化率无显著影响（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.13.001.T002表2日粮中添加甜菜渣和大豆皮对生长猪回肠养分表观消化率的影响项目干物质粗灰分粗蛋白中性洗涤纤维酸性洗涤纤维粗纤维对照组73.8119.5075.3624.5012.1310.79甜菜渣组71.1510.8272.3720.8911.6312.79大豆皮组70.8415.5276.0723.4010.6112.29SEM0.771.681.251.621.050.92P值0.260.150.460.660.840.66注：同列数据肩标字母不同表示差异显著（P0.05），字母相同或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。%2.2日粮中添加甜菜渣和大豆皮对体外发酵产气量的影响（见图1）由图1可知，在2 h时，甜菜渣组和大豆皮组的产气量显著低于对照组（P0.05）；但反应结束时，甜菜渣组和大豆皮组产气量高于对照组（P0.05）。其中甜菜渣组在24、36、72 h和最终的产气量显著高于对照组（P0.05）。大豆皮组较对照组和甜菜渣组的T1/2分别显著延长32.5%和26.0%（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.13.001.F001图1日粮中添加甜菜渣和大豆皮对体外发酵产气量的影响注：产气量为以回肠末端食糜有机物含量校正后的产气量；*代表组间差异显著（P0.05）；T1/2为达到1/2最大产气量所用时间。2.3日粮中添加甜菜渣和大豆皮对反应体系发酵产物组成的影响（见表3）由表3可知，甜菜渣组乙酸、丁酸、戊酸、异丁酸、异戊酸、VBN、SCFA、BCFA、VFA的浓度较对照组有提高趋势，但差异不显著（P0.05）；大豆皮组丁酸、戊酸、异戊酸、VBN、BCFA的浓度较对照组有提高趋势，但差异不显著（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.13.001.T003表3日粮中添加甜菜渣和大豆皮对反应体系发酵产物组成的影响项目乙酸丙酸丁酸戊酸异丁酸异戊酸VBNSCFABCFAVFA对照组2 175.00988.20395.90223.2049.5988.08104.603 782.00137.703 920.00甜菜渣组2 440.00955.20521.70282.2052.2191.24114.204 199.00143.504 343.00大豆皮组2 160.00840.30471.20275.4049.3190.91111.203 747.00140.203 888.00SEM50.7740.3837.0642.672.706.714.5797.989.39103.10P值0.080.330.410.830.900.980.690.150.970.18单位%3讨论3.1日粮中添加甜菜渣和大豆皮对猪回肠养分表观消化率的影响甜菜渣中粗纤维含量约20%[20]。大豆皮粗纤维含量约35%，中性洗涤纤维含量为58%~68%[21]。猪的盲肠和全肠道营养物质消化率受到高纤维日粮的消极影响[22]。达富兰等[23]研究表明，高纤维日粮组较低纤维日粮组显著降低干物质、有机物、蛋白质和能量的表观消化率。吕知谦等[24]研究发现，添加22%的甜菜渣极显著降低了日粮干物质及有机物的消化率，添加20%的大豆皮极显著降低日粮干物质及有机物的消化率。在本试验中，两种纤维原料均降低了干物质、粗灰分、NDF和ADF的消化率，可能由于纤维原料的添加量较低而未产生显著影响。不可溶性纤维和可溶性纤维含量不同的日粮对消化率作用机理不同。甜菜渣日粮含有更多可溶性纤维，使食糜的黏度增加，这种现象不仅限制了酶和营养物质的有效结合，还在小肠的表面形成静止水层，从而造成物理屏障，导致限制养分的吸收；而大豆皮中不可溶性纤维的含量较高，对微生物消化有抵抗作用，同时增加食糜流通速度，使得粪便干物质增加，造成营养物质消化率的降低[25-26]。3.2日粮中添加甜菜渣和大豆皮对体外发酵产气量的影响研究表明，可溶性日粮纤维比不可溶性日粮纤维更易发酵、降解，并且通过发酵为微生物供能，加速生长，进而影响其他养分消化吸收[27-28]。底物发酵越充分，产气量越高。甜菜渣组、大豆皮组和对照组在48 h后产气速度缓慢。Awati指出[29]产气量在发酵一定时间之后增加变慢是因为产气来源的物质被大量消耗，微生物处于接种液中也已经习惯发酵底物。本试验中，甜菜渣组和大豆皮组在发酵反应结束时的产气量高于对照组，其中甜菜渣组在24、36、72 h和最终的产气量均显著高于对照组，这是因为甜菜渣可溶性纤维含量更高，发酵能力更强。涂远璐等[30]研究表明，大豆皮产气量高、产气速率快但是延滞时间长。在本试验中，大豆皮组较对照组和甜菜渣组的Ｔ1/2分别显著延长32.5%和26.0%，发酵速率较慢，与前人研究结果相近，原因可能是大豆皮的NDF含量较高[31]。3.3日粮中添加甜菜渣和大豆皮对反应体系发酵产物组成的影响日粮纤维发酵主要产生短链脂肪酸（SCFAs），支链脂肪酸（BCFAs）和挥发性盐基氮为蛋白质的发酵产物。甜菜渣中可溶性纤维占1/3，发酵性强，在猪后肠发酵可产生大量的SCFA[32]。Lynch等[33]在育肥猪的日粮中添加20%甜菜粕，降低了猪肠道挥发性脂肪酸的浓度，且氮排放量增多；甜菜粕在后肠道发酵产生丙酸、丁酸减少，而产乙酸增多。孙海清[34]发现，添加30%的甜菜粕提高了猪血浆中短链脂肪酸的浓度。闵晓梅等[35]研究表明，提高大豆皮添加水平，24 h总VFA产量、戊酸、异戊酸摩尔比例无变化，乙酸摩尔比例明显增高，丙酸、丁酸摩尔比例和氨态氮浓度显著下降。本试验中，甜菜渣组较对照组和大豆皮组有提高发酵产物乙酸浓度的趋势；甜菜渣组丁酸、SCFAs和总VFAs的浓度较对照组有提高趋势，但差异不显著（P0.05）。原因可能是甜菜渣纤维含有大量的糖醛酸和阿拉伯聚糖，能够为乙酸生产提供可发酵的底物[36]。4结论试验表明，添加5%甜菜渣可能显著提高日粮在猪后肠的发酵能力，而大豆皮日粮较基础日粮和甜菜渣日粮具有较慢的发酵速率。