潘發(fā)明,王彩蓮,刁其玉,宋淑珍,郎俠,宮旭胤,張軍成

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，農(nóng)業(yè)部飼料生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；3.紅古區(qū)動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，甘肅 蘭州 730080)

單寧酸對(duì)綿羊日糧養(yǎng)分消化利用及氮代謝的影響

潘發(fā)明1,2,王彩蓮1,刁其玉2*,宋淑珍1,郎俠1,宮旭胤1,張軍成3

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，農(nóng)業(yè)部飼料生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；3.紅古區(qū)動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，甘肅 蘭州 730080)

通過(guò)在飼料中添加不同比例的分析純單寧酸(鞣酸)，對(duì)綿羊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化利用及氮代謝參數(shù)的影響進(jìn)行了研究，并探討分析純單寧酸在飼糧中的適宜添加量。試驗(yàn)選用4只安裝永久性瘤胃瘺管的羯綿羊(2歲，平均體重為35±2.15 kg)作試畜，采用4×4拉丁方設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，研究了飼糧單寧酸水平(A、B、C、D分別為0、10、15、20 g/kg DM)對(duì)綿羊養(yǎng)分消化利用與氮代謝參數(shù)的影響，16 d(預(yù)試期10 d，正試期6 d)為一個(gè)飼糧循環(huán)，全期共64 d。結(jié)果表明，高濃度單寧酸(20 g/kg DM)影響綿羊的采食量，進(jìn)而影響綿羊?qū)Ω晌镔|(zhì)(DM)、有機(jī)物(OM)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)的食入量(P<0.01)；但隨著單寧酸濃度的增加，綿羊?qū)M、OM、NDF、ADF、Ca、P的消化率并無(wú)顯著影響(P>0.05)；處理組A、B、C的N食入量與N消化量極顯著高于D(P<0.01)，N存留率隨單寧酸比例的增大而升高，僅C處理組顯著高于A(P<0.01)；N消化率、pH、總N濃度差異不顯著(P>0.05)；而瘤胃液NH3-N濃度和尿素氮(BUN)呈線性下降，A的NH3-N顯著高于D(P<0.05)，而其血漿尿素氮(BUN)高于C、D(P<0.01)?？梢?jiàn)，單寧酸具有提高蛋白質(zhì)在綿羊體內(nèi)消化吸收的功效；飼糧中單寧酸含量小于15 g/kg DM時(shí)，能夠顯著提高氮存留率，對(duì)蛋白質(zhì)保護(hù)的效果較好；故單寧酸在飼糧中的添加量不應(yīng)該超過(guò)15 g/kg DM。

綿羊；單寧酸；營(yíng)養(yǎng)；消化；氮代謝

單寧酸(tannic acid)又稱鞣酸，是一種多酚類化合物，存在于柿子、茶葉、咖啡、石榴、高粱籽粒等植物組織中，在植物尚未成熟時(shí)形成水溶性單寧，隨著籽實(shí)的成熟由水溶性轉(zhuǎn)為凝結(jié)性。單寧酸的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，屬于多羥基酚類化合物[1]。食品、飼料中的澀味，通常與單寧酸有關(guān)。而且，單寧酸能夠與蛋白質(zhì)、生物堿、果膠等相結(jié)合形成沉淀，因此一直被認(rèn)為是飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子[2]。然而，由于反芻動(dòng)物特殊的生理結(jié)構(gòu)和消化特點(diǎn)，飼糧中適量的單寧酸對(duì)反芻動(dòng)物的蛋白質(zhì)消化利用與環(huán)境保護(hù)具有一定的積極作用[3]，一方面是當(dāng)瘤胃pH為5～7時(shí)，單寧可與植物性飼料中的蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，降低蛋白質(zhì)在瘤胃中的溶解度和表面活性，避免被瘤胃微生物迅速降解，增加過(guò)瘤胃蛋白數(shù)量，從而提高蛋白質(zhì)利用效率。當(dāng)這種單寧-蛋白質(zhì)復(fù)合物進(jìn)入真胃(pH為2.5)和小腸(pH為8～9)時(shí)，經(jīng)過(guò)胃蛋白酶和胰蛋白酶分解，形成易于吸收的小分子物質(zhì)，從而達(dá)到過(guò)瘤胃蛋白保護(hù)的作用。有人在奶牛飼料中添加少量單寧酸，可提高牛奶中蛋白含量[4]，可見(jiàn)，單寧酸可以提高飼料蛋白在奶牛體內(nèi)的消化吸收。張曉慶等[5]通過(guò)給綿羊飼喂單寧水平分別為0.00、1.70和3.40 g/kg干物質(zhì)(dry matter,DM)的紅豆草飼糧，研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中單寧含量為3.40 g/kg DM時(shí)對(duì)飼糧蛋白質(zhì)的保護(hù)效果最好。目前，茶葉、高粱籽粒、灌木葉等富含單寧的物質(zhì)對(duì)反芻動(dòng)物過(guò)瘤胃蛋白質(zhì)的保護(hù)效果，國(guó)內(nèi)外已有大量研究報(bào)道；而對(duì)于化學(xué)純品單寧酸(C76H52O64)對(duì)蛋白質(zhì)的保護(hù)效果鮮有研究報(bào)道。本試驗(yàn)以綿羊?yàn)閯?dòng)物模型，旨在研究飼糧中添加分析純單寧酸(C76H52O64)對(duì)反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化利用和氮代謝的影響，探討分析純單寧酸在飼糧中的適宜添加量，為純品單寧酸作為反芻動(dòng)物保護(hù)過(guò)瘤胃蛋白的一種新型飼料添加劑加以開(kāi)發(fā)利用并為生產(chǎn)實(shí)踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用4×4拉丁方設(shè)計(jì)，選用4只安裝永久性瘤胃瘺管的羯綿羊(2歲，平均體重為35±2.15 kg)，飼糧循環(huán)周期為16 d(預(yù)試期10 d，正試期6 d)，全期共64 d。根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)結(jié)果(影響綿羊采食量的單寧酸最大添加劑量≤20 g/kg DM)，本試驗(yàn)分為A、B、C和D組，依次在基礎(chǔ)飼糧中添加純品單寧酸0、10、15、20 g/kg DM。

1.2 試驗(yàn)飼糧與動(dòng)物管理

試驗(yàn)飼糧參照中國(guó)美利奴綿羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，按日增重50 g/d育成公羊消化能(digestible energy，DE)、粗蛋白質(zhì)(crude protein，CP)推薦量的1.5倍配制(表1)。分析純單寧酸(鞣酸)購(gòu)自天津市凱通化學(xué)試劑有限公司。

安裝瘤胃瘺管前，對(duì)試驗(yàn)羊進(jìn)行免疫，瘺管術(shù)后恢復(fù)一個(gè)月再進(jìn)行試驗(yàn)；試驗(yàn)前與試驗(yàn)期間保持羊舍及用具清潔，并定期消毒。將試驗(yàn)羊置于個(gè)體消化代謝籠中飼養(yǎng)，試驗(yàn)前一周逐漸過(guò)渡為試驗(yàn)飼糧，精料和粗料均粉碎后，按日糧配方制備成全混合日糧進(jìn)行飼喂，日投喂量約為體重的3%(平均1.0 kg DM)，分3次等量飼喂(07:00、14:00、21:00)，每天準(zhǔn)確稱量與記錄投料量和剩料量，且晨飼前清理剩料，自由飲水。

表 1 試驗(yàn)基礎(chǔ)飼糧的組成及營(yíng)養(yǎng)水平Table 1 Composition and nutrient levels of the diets

預(yù)混料每kg日糧提供的元素 Composition of premix(mg/kg飼糧 Diet)：Zn 60，F(xiàn)e 60，Mn 40，Cu 12，I 1，Se 0.2，Co 0.3。

1.3 樣品采集與測(cè)定方法

1.3.1消化代謝試驗(yàn) 用全收糞尿法進(jìn)行消化代謝試驗(yàn)[6]，收集期5 d中，逐日準(zhǔn)確稱量與記錄投料量和剩料量，并采集有代表性的樣品；分別混勻、縮分、粉碎(過(guò)1 mm孔篩)后，備測(cè)DM、CP、鈣(calcium，Ca)、磷(phosphorus，P)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)與酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)。每天定時(shí)(06:30)收集糞、尿樣品。按日排糞量的一定比例取糞樣，在65 ℃烘干至恒重、回潮、再稱重后制成半干樣，供測(cè)DM、Ca、P、ADF與NDF；另取日排糞量的2%置廣口瓶中，加10%硫酸(H2SO4)溶液浸沒(méi)糞樣，冷藏，備測(cè)糞中氮。在收尿容器中加濃H2SO4數(shù)mL，以固定氨氮；按日排尿量的10%～20%取尿樣(依排尿量確定)，置塑料瓶中，冷藏，備測(cè)尿中氮。按照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》[7]中方法，測(cè)定飼糧和糞樣中DM、CP、Ca、P、灰分(Ash)、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維及尿氮(nitrogen，N)含量。

1.3.2瘤胃液樣品 收集期第6天，分別在6:00(食前1 h)、8:00(食后1 h)、10:00(食后3 h)、12:00(食后5 h)、14:00(食后7 h)，經(jīng)每只試羊瘤胃瘺管從腹囊中抽取瘤胃液約50 mL，用雷磁PHS-2F型酸度計(jì)(上海雷磁儀器廠)立即測(cè)定pH值；而后用4層紗布過(guò)濾，收集濾液于采樣瓶，加入飽和HgCl2溶液2滴(使酶滅活)后，于-20 ℃保存，備測(cè)瘤胃液總氮(total nitrogen，TN)、氨氮(NH3-N)。瘤胃液NH3-N濃度的測(cè)定，按馮宗慈[8]改進(jìn)的比色法進(jìn)行。

1.3.3血漿樣品 在正試期第6天9:00(食后2 h)，每只羊頸靜脈采血10 mL(肝素抗凝)，立即搖勻，而后以5000 r/min離心10 min，制取血漿，-20 ℃保存，備測(cè)尿素氮(blood urea nitrogen，BUN)。采用二乙酰—肟法(試劑盒由南京建成生物工程研究所提供)進(jìn)行血漿尿素氮的測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行拉丁方方差分析，差異顯著時(shí)均用Turkey法做多重比較，試驗(yàn)結(jié)果表示為Mean±SD。

2 結(jié)果與分析

2.1 飼料中單寧酸含量對(duì)瘤胃代謝參數(shù)的影響

由表2看出，各處理組單寧酸含量對(duì)瘤胃液pH和總N量均值無(wú)顯著影響(P>0.05)；但隨著單寧酸的增加，瘤胃液NH3-N均值和血漿尿素氮均呈線性下降，處理組A的NH3-N濃度顯著高于D(P<0.05)，且其血漿BUN極顯著高于C、D(P<0.01)。

表 2 瘤胃氮代謝參數(shù)與血漿尿素氮Table 2 The average of rumen metabolic parameters and plasma blood urea nitrogen (BUN)

注：同列不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note：Means with different lowercase letters for the 0.05 level，different capital letters for the 0.01 level within the same column represent differ significantly， the same below.

2.2 飼糧中單寧酸含量對(duì)綿羊養(yǎng)分消化與氮利用的影響

2.2.1干物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)與纖維物質(zhì)的表觀消化率 處理組A、B、C的DM與有機(jī)質(zhì)(organic matter,OM)采食量、消化量極顯著高于D(P<0.01)；各處理組DM與OM的糞中排出量、消化率差異均不顯著(P>0.05)，但處理組A、B、C的DM、OM消化率均呈高于D的趨勢(shì)(表3)；還可看出，處理組A、B的NDF與ADF食入量、消化量極顯著高于C、D(P<0.01)，處理組C的NDF與ADF食入量、消化量極顯著高于D(P<0.01)；各處理間NDF與ADF的糞排出量、消化率差異均不顯著(P>0.05)。

表 3 處理對(duì)干物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維表觀消化的影響Table 3 Effects of treatments on apparent digestion of dry matter, organic matter, neutral detergent fiber and acid detergent fiber

2.2.2氮的表觀消化和存留 處理組A、B、C的N食入量與N消化量極顯著高于D(P<0.01)；各處理間尿N排出量與N的消化率差異不顯著(P>0.05)；各處理間糞N排出量隨單寧酸比例的增大而下降，處理組A顯著高于處理組C、D，處理組B顯著高于處理組D(表4)；處理組C的N存留量顯著高于A、D(P<0.01)；各處理間N存留率隨單寧酸比例的增大呈上升的趨勢(shì)，僅C處理組顯著高于A(P<0.01)，其他各處理間差異不顯著(P>0.05)。

表 4 試驗(yàn)處理對(duì)N表觀消化和存留的影響Table 4 Effects of treatments on apparent digestion and retention of N

2.2.3鈣、磷的表觀消化 由表5看出，處理組A的Ca食入量與處理組B差異不顯著，但顯著高于C、D(P<0.01)；處理組C的Ca食入量也極顯著高于D(P<0.01)；處理組A、B、C的糞Ca排出量極顯著高于D(P<0.01)；各處理組間Ca消化量、消化率無(wú)顯著差異(P>0.05)；處理組A、B、C的P食入量極顯著高于D(P<0.01)；各處理組間P糞排出量、消化量、消化率的差異均不顯著(P>0.05)。

表5 試驗(yàn)處理對(duì)Ca、P表觀消化的影響Table 5 Effects of treatments on apparent digestion of Ca and P

3 討論

3.1 飼糧單寧酸水平對(duì)綿羊DM、OM和纖維物質(zhì)消化的影響

低濃度單寧酸含量不影響綿羊的采食量，高濃度單寧酸(20 g/kg DM)，明顯影響飼糧的適口性，從而降低綿羊的采食量，進(jìn)而影響綿羊?qū)M、OM、NDF與ADF的攝入量。隨著單寧酸濃度的增加，綿羊?qū)M、OM、NDF與ADF的消化率并無(wú)顯著影響，這與前期許多研究報(bào)道相似[9-11]；張曉慶[12]給綿羊飼喂單寧水平分別為0.00、1.70和3.40 g/kg DM的紅豆草飼糧研究發(fā)現(xiàn)，各處理間DM、OM、NDF與ADF消化率差異不顯著。潘發(fā)明等[13]研究了飼糧茶渣單寧水平(A、B、C、D分別為0.00、0.77、1.53、2.30 g/kg DM)對(duì)綿羊養(yǎng)分消化利用的影響，結(jié)果表明，茶渣單寧水平對(duì)DM、OM、NDF與ADF消化率無(wú)顯著影響；Merkel等[14]研究表明，羯山羊采食富含單寧的水櫟樹(shù)(Quercusnigra)樹(shù)葉，與采食不含單寧的亮葉漆樹(shù)(Rhuscopallina)樹(shù)葉相比，其DM、OM、NDF與ADF消化率都顯著提高。

3.2 飼糧單寧酸水平對(duì)氮代謝參數(shù)及消化利用的影響

刁其玉[15]提出，單寧在瘤胃中可和蛋白質(zhì)結(jié)合成單寧-蛋白質(zhì)復(fù)合物，成為過(guò)瘤胃蛋白，當(dāng)?shù)竭_(dá)真胃和小腸后復(fù)合物可釋放出蛋白，這樣增加了小腸對(duì)氨基酸的吸收，或增加了瘤胃的氨基酸外流速度；另外還提出，在瘤胃蛋白質(zhì)和單寧結(jié)合可以預(yù)防脫氨基作用，新鮮牧草含有大量的可溶性蛋白，采食后降解快，單寧能有效地阻止蛋白質(zhì)的快速降解，客觀上增加了過(guò)瘤胃蛋白的數(shù)量。Yu等[16]報(bào)道，鞣酸(水解單寧)具有保護(hù)蛋白質(zhì)免在瘤胃內(nèi)降解、改善氮沉積的作用。反芻動(dòng)物采食單寧含量低的飼草后，降低了可溶性蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的降解率，使過(guò)瘤胃蛋白數(shù)量增加，從而提高家畜利用蛋白質(zhì)的效率[17-18]。本研究表明，在單寧酸低濃度時(shí)，隨著飼糧單寧酸濃度的增大，氮的存留量、存留率顯著提高，這與很多報(bào)道相一致；瘤胃液中CP降解率的降低，導(dǎo)致瘤胃中NH3-N濃度的下降，這與張曉慶[12]半體內(nèi)法試驗(yàn)呈現(xiàn)的規(guī)律一致；血漿尿素氮的變化趨勢(shì)與瘤胃液NH3-N相一致，且二者存在很高的相關(guān)性(r=0.999，P=0.001)，表明血漿尿素氮主要受瘤胃液NH3-N制約。飼糧單寧酸濃度主要通過(guò)降低尿氮排出量而提高了氮的存留率，糞氮排出量基本未受影響。

據(jù)報(bào)道，影響單寧酸對(duì)蛋白質(zhì)作用的主要因素是單寧酸與蛋白質(zhì)的結(jié)合能力，氮消化率與單寧對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)合能力呈負(fù)相關(guān)[19]。單寧—蛋白質(zhì)復(fù)合物的結(jié)合強(qiáng)度取決于單寧和蛋白質(zhì)的特性，即分子量、三級(jí)結(jié)構(gòu)、等電點(diǎn)和結(jié)合位置的相容性[20]。張曉慶等[5]給綿羊飼喂單寧水平分別為0.00、1.70和3.40 g/kg DM的紅豆草飼糧研究發(fā)現(xiàn)，單寧水平為3.40 g/kg DM飼糧的尿氮排出量顯著低于其他處理組，而氮存留率極顯著高于其他各處理組。

3.3 飼糧單寧酸水平對(duì)鈣、磷消化的影響

本研究表明，各處理組間Ca、P消化量和消化率差異不顯著。Calixto等[21]研究發(fā)現(xiàn)，食物中單寧可以影響人體對(duì)鈣離子的吸收。Neto等[22]研究表明，Lotuspedunculatus的單寧降低硫在瘤胃中的降解和吸收，提高了磷與鋅的消化吸收，而對(duì)鈉、鈣、鎂、鐵、錳等的消化吸收影響不顯著。單寧酸(水解單寧)與細(xì)胞內(nèi)或組織外的鈣離子結(jié)合，可拮抗平滑肌和心肌鈣誘導(dǎo)收縮，降低血壓[23]。而本試驗(yàn)中單寧酸濃度對(duì)Ca、P表觀消化吸收也無(wú)顯著影響。

4 結(jié)論

本研究表明，單寧酸具有提高蛋白質(zhì)體內(nèi)消化吸收的功效；飼糧中單寧酸含量小于15 g/kg DM時(shí)，對(duì)綿羊采食影響很小，而顯著提高氮存留率，對(duì)蛋白質(zhì)消化吸收的效果較好；而當(dāng)飼糧中單寧酸含量為15～20 g/kg DM時(shí)，顯著影響綿羊的采食量；故單寧酸在飼糧中的添加量不應(yīng)該超過(guò)15 g/kg DM。目前，蛋白質(zhì)飼料資源相對(duì)缺乏，單寧含量高的飼料原料可以與其他飼料合理搭配，以提高飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物學(xué)價(jià)值，也可以考慮添加適量的單寧酸作為飼料添加劑使用。

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Effectsoftannicacidondigestionandutilizationofnutrientsandthemetabolicparametersofnitrogeninsheep

PAN Fa-Ming1,2, WANG Cai-Lian1, DIAO Qi-Yu2*, SONG Shu-Zhen1, LANG Xia1, GONG Xu-Yin1, ZHANG Jun-Cheng3

1.InstituteofAnimal&PastureScienceandGreenAgricultureofGansuAcademyofAgriculturalScience,Lanzhou730070,China； 2.FeedResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,KeyLaboratoryofFeedBiotechnology,TheMinistryofAgricultureofChina,Beijing100081,China； 3.HongguAnimalDiseasePreventionandControlCenter,Lanzhou730080,China

An experiment was conducted to determine the effects of tannic acid on nutrient digestion and nitrogen metabolic parameters in sheep, in order to determine the appropriate amount of tannic acid in feed. Four fine-wool wethers (two years old and average live weight of 35±2.15 kg) fitted with permanent rumen fistula were selected and a 4×4 Latin square design with 10 d preliminary and 6 d sampling experiment was used to study the effects of 4 different tannic acid contents on nutrient digestion and nitrogen metabolic profiles. The contents of tannic acid in diets were 0 (A), 10 (B), 15 (C), and 20 (D) g/kg DM. The results indicated that both feed intake and the intake of DM, OM, NDF and ADF were affected by the tannic acid in treatment D (20 g/kg DM) (P>0.01), while the digestibility of DM, OM, NDF, ADF, Ca and P was unaffected by the acid contents (P>0.05). The intake and digestion of N were higher in the A, B and C treatments than in treatment D (P>0.01). N retention increased as the level of tannic acid increased (N retention in treatment C was higher than in treatment A). No differences were observed in N digestibility, pH and total nitrogen in rumen fluids (P>0.05), whereas the levels of NH3-N and BUN decreased linearly. The level of NH3-N for diet A was higher than for D (P<0.05) and BUN was higher in the C and D treatments (P>0.01). In conclusion, tannic acid increased rumen bypass proteins. N retention was improved when the ratio of tannic acid was less than 15 g/kg DM, suggesting that the optimal tannic acid content in diets is less than this ratio.

sheep； tannic acid； nutrients； digestion； utilization of nitrogen

10.11686/cyxb2017135http//cyxb.lzu.edu.cn

潘發(fā)明, 王彩蓮, 刁其玉, 宋淑珍, 郎俠, 宮旭胤, 張軍成. 單寧酸對(duì)綿羊日糧養(yǎng)分消化利用及氮代謝的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26(12): 179-185.

PAN Fa-Ming, WANG Cai-Lian, DIAO Qi-Yu, SONG Shu-Zhen, LANG Xia, GONG Xu-Yin, ZHANG Jun-Cheng. Effects of tannic acid on digestion and utilization of nutrients and the metabolic parameters of nitrogen in sheep. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(12): 179-185.

2017-03-21；改回日期：2017-06-02

甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中青年

基金項(xiàng)目，甘肅省委組織部2016年隴原青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才項(xiàng)目和甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中青年

基金項(xiàng)目(2015GAAS30)資助。

潘發(fā)明(1983-)，男，甘肅民勤人，助理研究員，碩士。E-mail：pan-faming@163.com*通信作者Corresponding author. E-mail: diao-qiyu@caas.cn