饲粮中中性洗涤纤维的研究进展
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奶牛饲养中日粮的有效纤维问题碳水化合物是奶牛日粮中比例最大的成分,约占干物质总量70%以上,其主要作用是提供奶牛所需的能量。
碳水化合物可分为纤维性和非纤维性两个组分,在营养学上将纤维定义为“饲料中被动物缓慢消化或不被消化的饲料碳水化合物成分”。
Powell(1939)最早发现,给奶牛饲喂高精料、低粗料日粮会导致乳脂率下降。
V an Soest(1963)通过大量奶牛试验结果的总结,证实了乳脂率与日粮纤维间的关系,并推断日粮纤维含量和来源对乳脂率的影响可能与纤维的碎片大小有直接关系。
目前;大多数研究都说明:饲料精粗比、纤维的碎片大小、以及日粮的纤维水平等指标都是影响奶牛生产性能的重要因素。
Mertens(1985,1992)建议,中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)含量可以作为估测奶牛饲粮精粗比是否合适的重要指标。
但是,使用这一指标配合奶牛日粮也不理想,因为当日粮纤维主要来源于较长的粗饲料时,NDF在日粮中的含量可以很低,而当日粗纤维主要来源于过短的粗饲料或其它非粗料成分时,NDF在日粮中的含量必须提高。
也就是说,使用NDF作为日粮纤维的指标仍然不甚可靠,因而生产上提出了满足奶牛日粮有效纤维(EffectiV e fiber)需要的问题。
1 奶牛饲料有效纤维的概念有效纤维的定义最初是指能有效保持乳脂率稳定和动物健康的那部分纤维。
但是,当使用乳脂率作为反应指标时,由于饲料化学成分不同产生的代谢影响,致使日粮纤维与其刺激咀嚼、唾液分泌以及瘤胃缓冲能力的物理有效性混淆不清。
于是,1997年国外学者提出了两个新的术语——有效中性洗涤纤维(eNDF,即effective NDF)和物理有效中性洗涤纤维(peNDF,即physically effective NDF)。
eNDF是指有效维持乳脂率稳定总能力的饲料特性;peNDF是指纤维的物理性质(主要是碎片大小),刺激动物咀嚼活动和建立瘤胃内容物两相分层的能力。
中性洗涤纤维在奶牛饲粮中重要性2010-09-15 荷斯坦奶农俱乐部网访问量:430朱耀辉甘肃秦王川奶牛场技术员[ 字号:大中小]甘肃秦王川奶牛场技术员甘肃畜牧工程技术学院毕业牛龄7年爱好打篮球、跑步最大的心愿牛场单产达到10吨牛场基本情况存栏1200 泌乳牛590单产 6.8养牛感悟:奶牛的生产周期较长,每个阶段的饲养都很重要,一份付出,一份收获!洗涤纤维分析体系于20世纪60年代由van soest等人提出,于20世纪90年代得到完善。
中性洗涤纤维(NDF)测定的是植物细胞壁中大部分结构性成分(即纤维素、半纤维素、木质素)。
1、NDF的来源与用量NDF主要来源于青粗饲料,如秸秆、青贮饲料、稻草、羊草、苜蓿干草、豆秧等,作物籽粒中含量较低。
根据NRC标准泌乳奶牛饲粮中NDF应占干物质25%以上,其中19%以上应来自粗饲料。
干奶牛饲粮中NDF含量应占干物质32-35%,来自粗饲料的NDF应占28%以上。
2、NDF的消化吸收。
NDF主要由纤维降解菌发酵分解,其主要包括:a、瘤胃球菌发酵产物主要为琥珀酸、乙酸、甲酸、乙醇、氢气。
b、产琥珀酸丝杆菌发酵产物通常为乙酸和琥珀酸。
c、溶纤维丁酸弧菌发酵产物主要有二氧化碳、氢气、乙醇、乙酸、丁酸、甲酸和乳酸。
d、梭菌发酵产物主要为甲酸、丁酸和乙酸。
乙酸、丙酸和丁酸为发酵的最终产物被机体吸收利用。
3、NDF的营养学作用确定干物质采食量。
促进消化。
维持瘤胃pH值平衡。
保持乳脂率。
4、NDF与奶牛健康奶牛真胃移位和瘤胃酸中毒的发病率与饲粮中NDF含量有关。
皱胃移位的前因是分娩后腹腔内空间的改变引起皱胃、瘤胃和子宫位置的改变。
干奶期高粗料饲粮使瘤胃乳头状突起的长度和瘤胃黏膜吸收挥发性脂肪酸的能力下降,多达50%的瘤胃吸收面积在干奶前7周丧失。
但其主要原因还是围产期饲粮中非结构性碳水化合物含量过高,引起了前胃迟缓甚至瘤胃酸中毒,产生了大量的挥发性脂肪酸未被吸收,进入皱胃。
奶牛中性洗涤纤维营养研究进展奶牛中性洗涤纤维(NDF)是奶牛饲料中的重要组成部分,对奶牛的健康和生产性能具有重要影响。
NDF的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素等,具有改善肠道健康、提高生产性能的作用。
近年来,随着人们对动物营养和健康的不断提高,NDF的营养价值和应用前景越来越受到重视。
本文将介绍NDF的相关研究、营养成分、应用前景等方面的进展。
NDF的研究主要集中在对其组成、性质和在动物消化道中的生理作用等方面。
研究表明,NDF能够促进奶牛的消化吸收、改善肠道微生态环境、提高生产性能。
同时,NDF还能降低奶牛的代谢应激,增强免疫力,改善奶牛的健康状况。
NDF的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素等,其中纤维素是NDF 的主要组成部分,占NDF总量的50%以上。
纤维素是一种复杂的碳水化合物,能够被微生物分解,为肠道益生菌提供营养,同时能够提高奶牛的饱腹感,降低能量摄入。
半纤维素是NDF中另一重要的组成部分,占NDF总量的20%左右,能够改善肠道健康,提高奶牛的生产性能。
木质素是NDF中含量最少的一部分,具有抗氧化作用,能够提高奶牛的免疫力。
随着人们对动物营养和健康的不断提高,NDF的营养价值和应用前景越来越受到重视。
NDF在改善奶牛肠道健康和提高生产性能方面具有重要作用,因此,在奶牛饲养中,应适当提高NDF的摄入量。
同时,NDF还可以作为膳食纤维的重要来源,应用于人类的饮食中,具有改善肠道健康、降低胆固醇、预防肥胖等作用。
NDF还可以作为生物材料用于工业生产中,制作纤维板、纸张等产品具有良好的应用前景。
本文对奶牛中性洗涤纤维的营养研究进展进行了详细的阐述。
NDF作为奶牛饲料中的重要组成部分,具有改善肠道健康、提高生产性能等多种作用。
通过合理地调整日粮中NDF的含量,可以有效地提高奶牛的健康水平和生产性能。
在未来的研究中,我们应进一步深入了解NDF的营养价值及其在动物生产中的应用前景,为合理地配制动物饲料提供更加科学的依据。
饲料原料之二——DDGS在饲料中的研究应用进展文章来源:广州博仕奥集团更新时间:2012-09-26点击数: 4647 评论本文1 前言酒糟蛋白饲料,商品名称DDGS(Distillers Dried Grains with Soluble),即含有可溶固形物的干酒糟,其主要指在现代化技术和设备的燃料乙醇工厂,用玉米籽实与精选酵母混合发酵生产乙醇和二氧化碳后,剩余的发酵残留物通过低温干燥形成的共生产品。
在生产乙醇过程中,玉米中占籽实三分之二的淀粉发酵形成乙醇和二氧化碳,另外的三分之一则形成共生产品,由于这些共生产品蛋白质含量高,还富含脂肪、纤维等,同时由于微生物的作用,酒糟中蛋白质、B族维生素及氨基酸含量均比玉米有所增加,并含有发酵中生成的未知促生长因子,故称为蛋白质饲料。
市场上的玉米酒糟蛋白饲料产品有两种:一种为DDG(Distillers Dried Grains),是将玉米酒精糟作简单过滤,滤渣干燥,滤清液排放掉,只对滤渣单独干燥而获得的饲料;另一种为DDGS(Distillers Dried Grains with Solubles),是将滤清液干燥浓缩后再与滤渣混合干燥而获得的饲料。
后者的能量和营养物质总量均明显高于前者。
由于DDGS的蛋白质含量在26%以上,营养价值全,且产量大、价格低廉、安全性好,近年来作为各种家畜廉价高效的饲料原料,已成为国内外饲料生产企业广泛应用的一种新型蛋白饲料原料,在畜禽及水产配合饲料中通常用来替代豆粕、鱼粉,添加比例最高可达30%,并且可以直接饲喂反刍动物。
但在使用DDGS时有一些限制性因素,其中最重要的是其非淀粉多糖的含量比较大,所以需要配合酶制剂使用,来降低非淀粉多糖对禽畜生长的影响,充分利用DDGS中的营养成分。
2 DDGS饲料的营养价值DDGS的主要特点是高蛋白、低淀粉、高纤维及有效磷含量高,其养分(以干物质为基础)含量变化范围为粗蛋白26.7%—32.9%、粗脂肪8.8%—12.4%、中性洗涤纤维33%—40%、酸性洗涤纤维7.5%—18.5%、钙0.06%—0.12%和磷0.58%—0.73%,此外,DDGS富含B族维生素和维生素E,还融入了糖化曲和酵母的营养成分及活性因子,并含有很高水平的中性洗涤纤维,木质素含量非常低,这就是DDGS含有高消化率纤维的来源,中性洗涤纤维有42%在24 h内被消化,这与玉米青贮和苜蓿下草非常相似。
饲粮中中性洗涤纤维的研究进展近年来,尽管动物营养学家已把研究的重点放在了纤维性物质上,但长期以来对饲粮纤维(Fiber)的认识并不统一,对饲粮纤维的认识很不全面,对其定义至今还有争议。
在比较常用的粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)或非淀粉多糖(NSP)等指标中,许多人认为NDF是目前表示纤维最好的指标,因为NDF涵盖了被认为是组成纤维的大多数物质。
本文拟从饲粮中中性洗涤纤维的定义出发,就其构成成分以及由不同分析方法得到的纤维组分的化学组成及其在动物营养中的作用进行讨论。
1 中性洗涤纤维的定义和成分从营养学的观点来看,饲粮中中性洗涤纤维的成分包括以下几种(见表1)。
NDF是对植物细胞壁或纤维成分的一种测量指标,根据Van Soest(1967)提出的洗涤纤维分析方法,所测得的NDF主要包括纤维素、半纤维素和木质素等成分,即由不溶性的非淀粉多糖和木质素所组成,能够较准确地反映纤维的实际含量[1]。
在细胞壁的构成中,与NSP和木质素相连的蛋白质(细胞壁镶嵌蛋白或细胞壁蛋白)是细胞壁的重要构成成分。
这种蛋白质主要是一种高度不溶的糖蛋白——伸展蛋白,单胃动物对其消化率低,因此,这类蛋白质也被认为是饲粮纤维的构成成分(Annison, 1993)[2]。
2 中性洗涤纤维的分析方法在建立NDF分析方法时,Van Soest认为,应将饲料划分为可消化和不完全消化的两部分。
用新的纤维分析方法进行分析时可消化的部分应是可溶的;而不完全消化(不可溶)的部分则被称为“纤维”(Van Soest和Moore,1965)[1]。
其基本方法是:在含有3%十二烷基硫酸钠(SDS)和19% EDTA(pH=7的磷酸缓冲液)的中性洗涤剂中煮沸样品,所得到的残渣减去灰分即为NDF。
在测定高淀粉含量样品的NDF时,应加入α-淀粉酶处理(Schaller,1977)[3]。
测定NDF的目的是分析饲料原料中细胞壁成分,但未能回收所有的水溶性纤维物质,包括细胞壁中的果胶物质,只包含了细胞壁中的纤维素、绝大多数半纤维素和木质素及与细胞壁相嵌的蛋白质和矿物质等。
尽管测定NDF的目的是测定样品中的细胞壁,但细胞壁与NDF的定义和化学成分并不完全等同[4],如谷实类饲料的细胞壁中不含果胶;而苜蓿类植物的细胞壁中果胶含量很高。
因此,NDF可以准确度量谷实类饲料的细胞壁含量,但很大程度上低估了其它植物尤其是苜蓿类植物的细胞壁含量(Chesson和Austin,1998)[5]。
由此看来,NDF的测定结果也并不完全符合日粮纤维的定义,不能完全代表日粮中所有的纤维成分。
3 中性洗涤纤维对动物的畜牧学意义通常认为,饲粮中的NDF含量与非纤维碳水化合物(NFC)、能量浓度、干物质采食量(DMI)呈负相关[6]。
不同饲料中NDF的化学组分及其所含的纤维素、半纤维素和木质素等成分的比例不同,会影响NDF的可消化性。
NDF比非纤维碳水化合物难消化,故饲粮中NDF的含量与其能量浓度呈负相关。
NDF中纤维素、半纤维素组成的差异影响着NDF的消化性,故NDF含量相同的饲粮并不一定含有相同的有效能值,也可能存在这种情况,NDF含量高的饲粮,其有效能值高于另外一种NDF含量低的饲粮[7]。
NDF的组成会影响到NDF的消化率,从理论上说,纤维素和半纤维素是可以完全被反刍动物消化的,但是由于木质素和半纤维素形成的酯键将纤维素包裹在其中,影响到反刍动物瘤胃微生物对纤维素和半纤维素的消化利用,而木质素又几乎完全不能被瘤胃微生物降解,故饲粮纤维中的纤维素和半纤维素并不能全被微生物发酵利用,其消化率取决于木质素的含量,尤其是NDF中木质素所占比例的大小,从而揭示出饲粮纤维的品质。
饲粮中含有一定量NDF对维持瘤胃正常的发酵功能具有重要意义,但过高的NDF则会对干物质采食量产生负效应。
在乳牛研究中已查明,饲粮NDF的最低需要量很大程度上取决于瘤胃的状况。
NDF的浓度与瘤胃的pH值呈负相关,因NDF的消化速度慢且较难被消化(即瘤胃中酸的产生量少)[7]。
常规饲粮中NDF 大多数来源于粗料,其物理结构能够促进咀嚼和唾液分泌,故通常以乳脂率、瘤胃pH值、瘤胃挥发性脂肪酸浓度和咀嚼时间作为检测瘤胃环境的指标[8]。
精饲料中NDF在这方面的作用不及粗料NDF,若饲粮中粗料来源的NDF数量下降,或饲粮粗料被切得较碎时,NDF的最低需要量应当增加,这里就涉及到了有效纤维(effective fiber)的概念。
所谓有效纤维,最初是指制定配方时不仅要考虑NDF,而且需考虑饲粮中营养物质促进咀嚼的能力,即能有效保持乳脂率稳定和动物健康的那部分纤维。
有效纤维的数量是根据乳脂率的变化来调整的。
咀嚼能力是饲料的一个重要指标,奶牛需要最低的咀嚼活动[9]。
Mertens(1997)提出了两个术语来区分维持乳脂率和促进唾液分泌的有效纤维,即有效中性洗涤纤维(eNDF,即effective NDF)和物理有效中性洗涤纤维(peNDF,即physically effective NDF)。
eNDF是指有效维持乳脂率稳定总能力的饲料特性,它必须是所测定的某种饲料替代饲粮中干草或粗饲料的总能力,这种替代不会引起乳脂率和瘤胃pH值的改变;peNDF指的是与纤维的物理性质(主要指碎片大小,多指长度)有关的、刺激动物咀嚼活动和建立瘤胃内容物两相分层的能力[10]。
饲料中peNDF总是低于其NDF含量,eNDF可以低于也可以高于NDF含量。
eNDF不仅包括所有与peNDF相关的因素,而且还包括与内源缓冲能力(或中和酸能力)有关的饲料特性、脂肪含量与组成、可溶性碳水化合物含量、蛋白质含量、挥发性脂肪酸(VFA)比例与产量等因素[11]。
与peNDF密切相关的动物反应是咀嚼活动变化。
从概念上看,peNDF与纤维特性(fibrosity characteristic)、粗饲料价值指数(roughage value index)、物理结构(physical structure)和纤维指数(fibrosity index)都有关系,而不是与随测定条件变化的生物学反应——如单纯的每千克饲料干物质的咀嚼时间有关[12]。
因为peNDF与纤维的物理特性有关,所以它是一个比eNDF更具体的术语和概念。
饲粮中NDF的最大含量,与奶牛维持良好的瘤胃发酵所需要的NFC的最低量和NDF较高时对采食量潜在的负效应等有关。
在苜蓿为基础饲粮和玉米为主要淀粉来源的奶牛试验中(Colenbrander等,1991;Hansen等,1991;Weiss和Shockey,1991;Clark和Armentano,1993),饲粮NDF总量为25%时,牛的产奶量和乳成分与NDF含量更高的饲粮相近。
在这些试验中,16%~20%的NDF(DM 基础)来源于粗料。
饲粮NDF总量小于25%且粗料来源的NDF小于16%时,乳脂率降低(Clark和Armentano,1993;Depies和Armentano,1995)[13]。
以青贮玉米为基础饲粮时,对NDF最低需要量的试验研究进行的很少。
Cummins (1992)的试验表明,饲粮NDF含量为24%的奶牛,其乳脂率低于饲喂饲粮NDF 含量为29%或35%的奶牛[14]。
但在Bal等(1997)的一个试验中,饲喂青贮玉米为基础饲粮、NDF含量为25%和29%的饲粮时,其产奶量和乳品质没有差异[15]。
根据上述的试验结果可以得出,在以青贮玉米或青贮苜蓿为主要粗料来源和以玉米粉为主要淀粉来源时,泌乳奶牛饲粮干物质中NDF的总量应为25%,而且其中必须有19%(DM为基础)来自粗料。
奶牛饲粮的NDF必须保证有75%由粗料提供,因粗料NDF与饲粮采食量高低和瘤胃功能正常发挥直接有关(NRC,1985)[16]。
通常许多非粗料来源的NDF具有相对较多的潜在可降解NDF、较小的粒度和相对较大的比重(Batajoo和Shaver,1994)[17];非粗料来源纤维与粗料来源纤维相比,通常具有相似或较快的外流速度(Bhatti和Firkins,1995)和相似或较慢的NDF消化速度。
大部分非粗料来源纤维的潜在可利用NDF可逃逸瘤胃发酵,导致瘤胃内酸的生成量较少(Firkins,1997)[18,19]。
大多数非粗料来源的NDF 维持乳脂率的效果明显不如粗料来源的NDF(Swain和Aamentao,1994;Vaughan 等,1991)[7]。
根据Allen(1997)得出的关系式,非粗料来源的NDF在维持瘤胃pH值方面的有效性只有粗料来源NDF的倍[20]。
Firkins(1997)认为,非粗料来源的NDF维持NDF在胃肠道消化率的有效性只及粗料来源NDF的倍[19]。
在刺激咀嚼活动上,Mertens(1997)得出的结论是,高NDF的非粗料来源(如副产品)的有效性相当于粗料来源NDF的倍,另外一些精料来源NDF的有效性相当于粗料来源NDF的~倍[21]。
根据上述的研究,非粗料来源NDF的有效性平均只相当于粗料来源NDF的50%。
NDF含量在饲粮中低于19%时,来源于粗料的NDF每减少1个百分点(DM基础),饲粮NDF总量的推荐值就应增加2个百分点,NFC最大浓度就需要下降2个百分点。
一般来说,饲粮NDF和NFC的含量存在着高度负相关(Armentano和Pereira,1997)[22],因此,必须将NDF 的最低需要量与NFC的含量联系起来。
4 小结近年来,虽然中性洗涤纤维的研究取得了很大的进展,但由于测定方法的不完善,在配合饲粮和评定饲粮营养价值时采用较少。
然而从众多的研究结果可看出,NDF在反刍动物,尤其是乳牛营养中起着非常重要的作用,并涉及到了有效中性洗涤纤维、物理有效中性洗涤纤维及中性洗涤纤维来源的问题,故在今后的研究中,我们要重视这些方面的问题,从而促进动物营养研究的发展。
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