《Italian Journal of Animal Science》：Effects of tannins and drying methods on in vitro dry matter and crude protein degradability and digestibility in rapeseed meal
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摘要:菜籽粕在瘤胃中的广泛降解性限制了其作为反刍动物日粮蛋白质来源的效率,因为这会降低可供瘤胃后吸收的日粮蛋白质比例。本研究完全在体外条件下进行,探讨了两种单宁类型(栗木水提取物[CWE]和坚木提取物[QUE])、两个单宁添加水平(50或100 g/kg)以及
摘要:菜籽粕在瘤胃中的广泛降解性限制了其作为反刍动物日粮蛋白质来源的效率,因为这会降低可供瘤胃后吸收的日粮蛋白质比例。本研究完全在体外条件下进行,探讨了两种单宁类型(栗木水提取物[CWE]和坚木提取物[QUE])、两个单宁添加水平(50或100 g/kg)以及三种干燥方法(冷冻干燥、50°C或80°C烘干)对菜籽粕体外干物质和粗蛋白降解率及消化率的交互影响。体外评估采用来自瘘管公羊的瘤胃液和三步酶促程序进行。使用包含单宁类型、浓度、干燥方法及其交互作用的三因素线性模型进行分析。当添加50和100 g/kg栗木单宁并在50°C下干燥时,体外粗蛋白降解率分别降低了128和243 g/kg干物质。在50°C干燥条件下,添加50 g CWE/kg和100 g QUE/kg时,过瘤胃蛋白含量分别增加了105和219 g/kg干物质。值得注意的是,100 g CWE/kg与80°C干燥的组合使体外粗蛋白消化率显著降低了50 g/kg干物质。在80°C干燥条件下,添加100 g QUE/kg和CWE/kg时,体外干物质降解率的降低幅度最大,分别降低了237和366 g/kg干物质。总体而言,单宁与50°C或80°C干燥的联合应用可以提高菜籽粕中过瘤胃蛋白的量。这些发现表明,在反刍动物营养中,菜籽粕的新型单宁加工策略具有潜力。
**论文解读:单宁与干燥方法对菜籽粕蛋白质瘤胃保护效应的体外研究**
**一、研究背景与目的**
在奶牛反刍动物营养中,高产动物需要充足的瘤胃后蛋白质流量以实现最佳产奶性能。菜籽粕(rapeseed meal, RSM)因其高蛋白质含量和优良的氨基酸组成而被广泛用作奶牛日粮中的蛋白质饲料。然而,RSM在瘤胃中的过度降解限制了其利用效率,因为这会降低可供瘤胃后吸收的日粮蛋白质比例,增加氮排泄损失。为降低RSM的瘤胃蛋白质降解率,已有研究尝试物理和化学改性方法,包括制粒、热处理、化学添加剂以及生物活性植物化学物质的应用。单宁是一类水溶性多酚化合物,能够通过抑制微生物酶活性或形成单宁-蛋白质复合物来减少瘤胃中的蛋白质降解。单宁的效应程度取决于其类型(水解单宁vs.缩合单宁)、浓度以及底物特性。此前研究表明,当单宁添加量低于30 g/kg时结果不一致,而较高添加水平虽可降低降解率,但可能伴随干物质降解率和养分消化率下降等负面效应。加工条件如水分和热量可能进一步影响单宁-蛋白质相互作用。热处理常用于降低RSM的瘤胃蛋白质降解,但商业加工中约100°C的高温可能通过美拉德反应和酶可及性降低而损害瘤胃后消化率。虽然单宁和热处理的单独效应已有文献记载,但二者联合效应对RSM蛋白质降解的影响研究仍然有限。因此,本研究旨在评估两种单宁类型、两个添加浓度与三种干燥方法对RSM体外干物质和粗蛋白降解率及消化率的联合效应。
**二、技术方法**
本研究完全在体外条件下进行。研究人员将RSM与栗木水提取物(CWE,水解单宁来源)和坚木提取物(QUE,缩合单宁来源)以50和100 g/kg两个水平混合,加入蒸馏水(1:2.5 w/v)浸泡24小时后,分别进行冷冻干燥(LYO)、50°C烘干(L)和80°C烘干(H)处理。以不添加单宁且不干燥的RSM作为阴性对照(CON?),以直接添加粉末状单宁但不加水不干燥的RSM作为阳性对照(CON+)。瘤胃液采集自三头安装永久性瘤胃瘘管的成年公羊。体外培养采用ANKOM Daisy II系统,在39°C下培养24小时测定体外干物质降解率(ivDMDeg)。消化率测定采用三步酶促程序(胃蛋白酶-盐酸和胰酶-磷酸盐缓冲液)评估体外干物质消化率(ivDMDig)。粗蛋白含量按Naumann和Bassler方法测定,计算体外粗蛋白降解率(ivCPDeg)、体外粗蛋白消化率(ivCPDig)、过瘤胃粗蛋白含量(CP_BP)及过瘤胃粗蛋白消化率(dCP_BP)。统计分析采用三因素线性模型,包括单宁类型、浓度、干燥方法及其交互作用,并使用Tukey法和Dunnett检验进行事后比较。
**三、研究结果**
1. **体外干物质降解率与消化率**:三因素交互作用(单宁类型×浓度×干燥方法)显著影响ivDMDeg(p<0.0001)。在80°C干燥条件下,添加100 g CWE/kg使ivDMDeg较CON?显著降低151±8.5 g/kg DM,添加100 g QUE/kg时降低83±8.5 g/kg DM。三因素交互作用对ivDMDig无显著影响,但单宁类型×浓度交互作用显著影响ivDMDig(p=0.0056),其中CWE 100处理较CON?显著降低6.7±1.4 g/kg DM。
2. **体外粗蛋白降解率与消化率**:三因素交互作用显著影响ivCPDeg、ivCPDig、CP_BP和dCP_BP(p<0.0001)。干燥温度与CWE或QUE单宁联用显著降低了ivCPDeg,降幅从CWE 100 H处理的357±14 g/kg DM到CWE 50 L处理的128±14 g/kg DM不等。几乎所有经单宁和干燥处理的样品ivCPDig均有所降低,降幅从CWE 100 H的50±1.4 g/kg DM到CWE 50 L和QUE 100 L的11±1.4 g/kg DM。
3. **过瘤胃蛋白含量与消化率**:所有单宁和干燥处理组合均提高了CP_BP,增幅从CWE 100 LYO的101±13.6 g/kg DM到CWE 100 H的295±13.6 g/kg DM。与CON?相比,dCP_BP显著提高,改善幅度从QUE 100 L的124±13.2 g/kg DM到CWE 50 H的83±13.2 g/kg DM。
4. **对照组比较**:不含单宁的LYO处理其ivDMDeg较CON?显著提高39±8.5 g/kg DM,而L和H干燥方法无显著影响。CWE 100粉末直接添加(无干燥)可降低ivCPDeg,而QUE无此效应。
**四、讨论**
研究结果表明,当≥50 g/kg单宁与50°C或80°C干燥条件联合时,RSM的干物质和粗蛋白降解率均下降。添加水后再干燥对未添加单宁的RSM的DM或CP降解率无明显影响,冷冻干燥处理室例外。实际生产中,反刍动物日粮粗蛋白含量约为11-18% DM,经单宁处理的RSM在全混合日粮中的单宁含量约为0.5-1%,产生负面动物效应的可能性较低。干燥可能通过改变蛋白质变性和溶解性来影响蛋白质可及性,但本研究使用的干燥温度(50°C和80°C)低于多数热处理研究报道的降低蛋白质降解率的温度阈值(>80°C)。水解单宁CWE在降低ivCPDeg方面表现出比缩合单宁QUE更强的效应,这与水解单宁具有更强蛋白质结合能力的报道一致。消化率方面,大多数处理的ivCPDig仅降低约1-2%,但CWE 100与80°C干燥的组合导致50 g/kg DM的大幅降低,提示高温高湿条件下蛋白质交联可能限制酶可及性。CP_BP的增加主要由单宁添加驱动,且干燥温度可放大这一效应。dCP_BP在部分处理中提高,表明过瘤胃蛋白的可利用性未受损害甚至有所改善。体外结果作为筛选工具具有价值,但无法反映养分吸收、生物利用度和微生物-宿主互作,需结合体内研究进一步验证。
**五、结论**
本体外研究表明,单宁添加与干燥方法的交互作用显著影响菜籽粕的体外降解率和消化率。干燥与≥50 g/kg单宁联用一致地降低了粗蛋白降解率,80°C的效果强于50°C。大多数处理对瘤胃后蛋白质消化率仅有轻微影响,CWE 100与80°C的组合除外。栗木单宁可提高过瘤胃蛋白含量,尤其在较高干燥温度下,而过瘤胃蛋白消化率在部分情况下保持稳定或提高。然而,这些处理也降低了干物质降解率,可能限制总体养分可利用性。本研究的主要局限包括依赖体外数据而无体内验证,以及仅关注降解率和消化率而缺乏发酵参数和微生物数据的支撑。未来研究应探索微生物响应、发酵特征及体内验证,以优化这些处理的实际饲用价值。
