全 文 ：中国农业大学学报　 2000, 5( 5): 81～ 87
Journal of China Ag ricultural Univ ersity
①
大豆皮替代奶牛日粮中玉米与小麦麸对瘤胃
干物质与纤维消化的影响
闵晓梅　孟庆翔　鲁 琳　范小飞
(中国农业大学动物科技学院 )
P. J. McKinnon　熊易强
(美国大豆协会北京办事处 )
摘　要　采用尼龙袋消化试验研究大豆皮替代产奶牛日粮中玉米与小麦麸对瘤胃干物质与纤维消化特性的
影响。试验处理为大豆皮分别替代精料中 0(对照 ) , 25% , 50% , 75%和 100%玉米与小麦麸的 5个替代水平的
产奶牛饲粮。饲粮的精料和粗料比为 50∶ 50。利用 2头装有永久性瘤胃瘘管的本地黄牛测定 5种大豆皮替代
水平饲粮的干物质 ( DM )和中性洗涤纤维 ( NDF)的尼龙袋消化率与动态消化参数。所用数学模型为 : Y= a+ b
( 1- e- c ( t- L ) )。大豆皮 DM与 NDF的每小时消化速度分别为 0. 072和 0. 063, DM和 NDF中潜在可消化组分
比例 (a+ b )分别为 92%和 89% 。提高大豆皮替代水平 ,饲粮 DM中慢速消化组分 b直线提高 (P= 0. 023) ,快
速消化组分 a趋于下降 (P= 0. 140) ,消化延滞期趋于延长 (P= 0. 127)。 提高大豆皮替代水平 ,对饲粮 DM中
其他动态消化参数没有影响 (P= 0. 360～ 0. 903)。随着大豆皮替代玉米与小麦麸水平的提高 ,饲粮 N DF中慢
速消化组分的比例 b、潜在可消化组分 (a+ b)呈二次曲线规律提高 (P= 0. 001～ 0. 006) ,快速消化组分 a的比
例趋于线性提高 (P= 0. 082) ,而慢速消化组分的消化速度 c不受大豆皮替代水平的影响 (P= 0. 688)。从本试
验得出结论:以大豆皮替代奶牛饲粮中 0, 25% , 50% , 75%和 100% 的玉米与小麦麸 ,对饲粮干物质潜在可消
化组分比例和消化速度无明显影响 ,但对纤维消化具有促进作用。
关键词　大豆皮 ; 尼龙袋法 ; 动态消化 ; 奶牛
分类号　 S816. 15
Effect of Replacing Corn and Wheat Bran with Soyhulls in Dairy
Cow Diets on Digestion Characteristics of Dry Matter and Fiber
Min Xiaomei　 Meng Qingx iang　 Lu Lin　 Fan Xiao fei
( College of Animal Sciences and Tech nology, CAU)
P. J. McKinnon　 Xiong Yiqiang
( American Soyb ean Associat ion Beijing Of fice)
Abstract　 An in situ dig estion trial was conducted to determine ef fect o f replacing corn and
whea t bran wi th soyh ulls ( SH) in dai ry cow diets on dig estion characteristics o f dieta ry dry
mat ter and fiber. Five concentrate mix tures wi th 0, 25% , 50% , 75% and 100% SH
replacements for co rn and whea t bran w ere mixed w ith fo rag es ( 50∶ 50, DM ) and w ere used
as treatment diets. The dig estion rates of SH DM and NDF were 0. 072 h- 1 and 0. 063 h- 1 ,
and the percentag es of po tentially digestible DM and NDF fo r SH were 92% and 89% ,
① 收稿日期: 2000-02-23
①闵晓梅 ,北京海淀区圆明园西路 2号中国农业大学 (西校区 ) , 100094
respectiv ely. As SH replacements increased, the percentag e o f slow ly digestible DM fraction
linea rly increased ( P= 0. 023) , the percentag e o f the fast dig estible DM fraction tended to
decrease ( P= 0. 140) , dig estion lag time tended to be pro longed (P= 0. 127) , w hereas o ther
dig estion kinetic parameters w ere unaffected ( P = 0. 360～ 0. 903) . Increasing SH
replacements resulted in a quadratic ( P= 0. 001～ 0. 006) increase in slow ly dig estible NDF
fraction and percentag es o f po tentially dig estible N DF. With increasing SH replacements,
fast dig estible NDF fractions tended to increase ( linea r, P= 0. 082) , w hereas the dig estion
ra te o f dieta ry NDF was unaffected ( P= 0. 688) . It w as concluded that w hen SH replaced fo r
corn and wheat bran at a ra te ranged from 25% to 100% in dairy cow diets, there was no
di fference in potential dig estion f ractions and digestion ra te of dietary DM, whereas there
w as a posi tive ef fect on fiber dig estion.
Key words　 soybean hulls; in situ; digestion kinetics; dai ry cow s
去皮浸出工艺加工大豆的副产品大豆皮 ( soyhulls)主要成分是细胞壁及植物纤维 ,不能
很好地被猪、鸡等单胃动物消化吸收 ,但可以通过瘤胃微生物的作用被反刍动物所利用。尽管
大豆皮的中性洗涤纤维 ( NDF)和酸性洗涤纤维 ( ADF)含量高达 67%和 50% ,但其木质素含
量不足 2% [1 ] ,这使得大豆皮的活体外干物质消化率高达 90% [2 ]。 据报道 ,大豆皮干物质 27 h
尼龙袋消失率达到 90. 3% , 36～ 48 h可完全被消化 [ 3, 4]。 大豆皮的 NDF可消化程度为
95%
[5 ]
;其 NDF的尼龙袋消失速度为每小时 6%～ 7. 5% [ 6, 7 ]。
大豆皮在反刍动物饲养中替代能量饲料的研究在国外已有许多报道 ,我国学者也进行了
利用大豆皮饲喂产奶牛的试验研究 [ 8] ,但有关大豆皮替代不同水平精料成分对瘤胃干物质与
纤维消化动态学方面的研究目前尚未见报道。本研究采用尼龙袋试验方法 ,研究大豆皮替代奶
牛饲粮不同水平玉米与小麦麸对瘤胃干物质和纤维动态消化规律的影响 ,为大豆皮在反刍动
物生产中的合理应用提供科学依据。
1　材料与方法
1. 1　饲粮配方
根据 NRC[1 ]奶牛营养需要 ,配制出以大豆皮替代饲粮中 0, 25% , 50% , 75%和 100%玉米
与小麦麸的 5种饲粮 ,饲粮配方与营养成分见表 1。大豆皮购自江苏省张家港东海粮油工业有
限公司。所有饲料样本粉碎过 1 mm筛 ,干燥备用。
1. 2　试验方法
2头体重约为 400 kg、安装有永久性瘤胃瘘管的本地阉牛作为试验动物。试验牛按 1. 3倍
维持水平饲养。每天分 2次饲喂混合精料 (组成为玉米 69. 6% , 大豆粕 24% , 骨粉 2. 2% , 石
粉 1. 8% , 食盐 1. 2% , 微量元素 -维生素预混料 1. 2% ) 2 kg , 羊草 2 kg ,干玉米秸自由采食。
自由饮水。
在每一尼龙袋 ( 80 mm× 120 mm;孔径 50μm)中准确称入约 5 g饲粮或大豆皮样本。 将
尼龙袋固定于铁链上 ,放入试验牛瘤胃中培养。 在培养 6, 12, 24, 48和 72 h后取出尼龙袋 ,用
自来水缓慢冲洗干净 ,在 100℃下烘干 ,称重。每个样本每个时间点有 3个重复测定。
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1. 3　化学分析
采用常规烘箱烘干法分析饲料原料和尼龙袋残渣样本的干物质量 ( DM) ,根据 Goering与
Van Soest
[9 ]的方法分析样本的 NDF含量。
1. 4　结果计算与统计分析
计算各个培养时间点大豆皮替代不同水平玉米与小麦麸饲粮与大豆皮样本的 DM及
NDF消化率。根据 McDonald[ 10]的动态消化模型利用 SAS[11 ]统计软件中的 NON-LIN EAR方
法计算样本的动态消化参数。该模型为:
P= a+ b( 1- e- c( t- L ) )
式中: P为 t时间点 DM或 NDF的消化率 ; a为样本中与水溶物相关的快速消化组分的比
例 ,在公式中为指数曲线的截距 ; b为样本中慢速消化组分的比例 ; c为 b组分的消化速度 ; t
为样本在瘤胃中的培养时间 ; L为消化延滞期。
对各个时间点培养 DM与 NDF消化率与动态消化参数进行 GLM方法方差分析 ,并进行
大豆皮替代处理的 CON TRAST直线 ( L)和二次曲线 ( Q)反应趋势分析 [ 11]。
表 1　大豆皮替代不同水平玉米与小麦麸饲粮配方及其营养成分
　　项　目 大豆皮替代水平 w /% ( DM )
0 25 50 75 100
饲料组成 w /% , ( DM )
　青贮玉米秸 20 20 20 20 20
　羊草 7. 5 7. 5 7. 5 7. 5 7. 5
　啤酒糟 15 15 15 15 15
　压块玉米秸 7. 5 7. 5 7. 5 7. 5 7. 5
　玉米籽粒 20 16. 5 11. 15 6. 5 1. 7
　小麦麸 5 2. 35 2 1 0
　大豆皮 0 6. 25 12. 5 18. 75 25
　大豆粕 12. 5 12. 5 12. 5 12. 5 12. 5
　玉米酒精糟 3 3 3 3 3
　棉仁粕 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3
　胡麻粕 3 3 3 3 3
　预混料① 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5
　食盐 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5
　骨粉 1. 6 1. 7 1. 85 2. 05 2. 1
　牡虫历粉 0. 9 0. 7 0. 5 0. 1 0
　小苏打 0. 7 0. 7 0. 7 0. 7 0. 7
饲料化学成分 w /% ( DM )
　 DM w /% 92. 3 92. 4 92. 1 92. 4 92. 1
　 N El② , M J kg- 1 6. 48 6. 48 6. 48 6. 48 6. 48
　 CP 17. 2 17. 3 17. 9 17. 3 17. 8
　 NDF 39. 2 41. 8 45. 1 48. 3 51. 4
　 ADF 26. 5 29. 2 32. 1 34. 9 37. 8
　 Ca 0. 94 0. 92 0. 91 0. 88 0. 88
　 P 0. 69 0. 66 0. 67 0. 68 0. 66
　　①微量元素 -维生素预混料每千克含有: Fe 10 g; Cu 2. 4 g; Mn 8. 4 g; Zn 13 g; I 160 mg; Se 70 mg; Co 100 mg; V A
960 IU; V D3 200 IU; V E 7. 5 g。
　　②查表 [12 ]计算结果。
83第 5期 闵晓梅等: 大豆皮替代奶牛日粮中玉米与小麦麸对瘤胃干物质与纤维消化的影响
2　结果与讨论
2. 1　大豆皮的养分消化率与动态消化参数
表 2列出了大豆皮 DM和 NDF在不同培养时间点的消化率和计算的动态消化参数。 大豆
皮 DM和 NDF 48 h消化率分别达到 86%和 81% ,且 DM和 NDF消化速度分别达到每小时
0. 072和 0. 063。 Hsu等 [4 ]报道 ,大豆皮在瘤胃中 36～ 48 h可以完全被消化。 Ludden等 [ 7]和
Anderson等 [ 6]证实 ,大豆皮 NDF在瘤胃的消失速度为每小时 0. 06～ 0. 075。本试验结果与此相
一致。 本试验所得到的 DM和 NDF消化率数据与采用的数学模型具有很好的拟合度 ( R2DM D=
0. 999; R
2
NDFO= 0. 986。图 1)。 大豆皮的 DM和 NDF中潜在可消化组分比例 (a+ b)分别达到
92%和 89% ,不仅大大超过苜蓿中潜在可消化 NDF组分的比例 ( 41%～ 45% [12 ] ) ,而且高于燕
麦的可消化 DM比例 ( 79% [13 ] )。
　图 1　大豆皮 DM与 NDF在瘤胃
中的尼龙袋消化率
2. 2　大豆皮替代不同水平玉米与小麦麸饲粮的养分消
化率与动态消化参数
如表 3所示 ,大豆皮替代精料中玉米与小麦麸对饲
粮 NDF各时间点的消化率具有显著影响 ( P <
0. 000 1) ,但对饲粮 DM各时间点的消化率 ( 6 h除外 ,
P < 0. 003)没有明显影响 ( P> 0. 11)。 随着大豆皮替代
玉米与小麦麸水平的提高 , 6和 12 h培养的尼龙袋 DM
消化率直线下降 ( P < 0. 02) ,但当培养进行至 24 h以
后 ,大豆皮不同替代水平的饲粮间 DM消化率没有显著
差异 ( P> 0. 11)。 提高大豆皮替代水平导致饲粮 NDF
消化率提高 ,其中 6和 12 h培养的 NDF消化率呈直线
提高 ( P= 0. 04和 P= 0. 001) ,而 24～ 72 h培养的
NDF消化率呈二次曲线规律上升 ( P= 0. 001～ 0. 049,表 3)。在 6和 12 h培养阶段 ,提高大豆皮
替代水平降低饲粮 DM消化率的原因主要与饲粮中大豆皮 NDF未能开始有效消化有关。 大豆
皮中 NDF消化率低于玉米和小麦麸中淀粉的消化率 ,这点可以从表 3中 6和 12 h两个时间点
含大豆皮饲粮较低的 DM消化率得到验证。 24 h后含大豆皮饲粮 ( 25%～ 100%替代水平 )的
NDF消化率均高于不含大豆皮饲粮 ( 0替代水平 )的 NDF消化率 ,其原因可能与添加大豆皮具
有一定的促进尼龙袋内饲粮纤维消化的“正互作效应”有关。 添加大豆皮导致日粮纤维消化率提
高的“正互作效应”在活体内试验 [14, 15 ]中已有报道。
由表 4可见 ,提高大豆皮替代水平 ,饲粮 DM中慢速消化组分 b的比例直线提高 ( P=
0. 023) ,快速消化组分 a趋于下降 ( P= 0. 140) ,消化延滞期 L趋于延长 ( P= 0. 127)。这可能是
由于大豆皮的主要成分是 NDF,比其所替代的玉米和小麦麸中的淀粉消化速度较慢 ,消化延滞
期也较长。提高大豆皮替代水平 ,对饲粮潜在可消化组分 (a+ b)和消化速度 c没有影响 ( P= 0.
360～ 0. 903)。随着大豆皮替代玉米与小麦麸比例的提高 ,饲粮 NDF中慢速消化组分的比例 b、
潜在可消化组分 (a+ b)和消化延滞期 L呈二次曲线规律提高 (P= 0. 001～ 0. 006) ,快速消化组
分 a的比例趋于线性提高 ( P= 0. 082) ,而慢速消化组分的消化速度 c不受大豆皮替代水平的影
响 (P= 0. 688)。从本次尼龙袋消化试验结果来看 ,似乎以大豆皮替代饲粮精料中 25% ～ 75%玉
84 中 国 农 业 大 学 学 报 2000年
米与小麦麸提高饲粮 NDF潜在可消化组分和慢速消化组分比例的效果为好。提高大豆皮替代精
料中玉米与小麦麸的水平 ,导致 NDF中潜在可消化组分和慢速消化组分比例提高。其原因是大
豆皮中 NDF木质化程度低 ,与玉米和小麦麸相比 ,其 NDF消化率高且消化速度快。进一步研究
工作需要进行动物活体内消化试验和瘤胃微生物学试验加以证实。 NDF消化延滞期随大豆皮替
代水平的提高呈二次曲线规律变化 ,对此尚难解释。
表 2　大豆皮各时间点的 DM与 NDF消化率和动态消化参数 n= 6
项　目 干物质量 ( DM ) (± SD ) 中性洗涤纤维 ( NDF) (±SD )
消化率　 w /%
　培养时间 t /h　 6 20. 9 (± 1. 8) 12. 5 (± 2. 4)
12 48. 4 (± 2. 1) 42. 1 (± 2. 5)
24 71. 5 (± 1. 6) 65. 9 (± 1. 9)
48 86. 1 (± 1. 9) 81. 1 (± 1. 7)
72 93. 1 (± 0. 9) 91. 2 (± 1. 2)
动态消化参数　a, w /% 11. 7 (± 1. 7) 7. 3 (± 0. 3)
b, w /% 80. 0 (± 0. 5) 81. 6 (± 0. 4)
a+ b, w /% 91. 63 (± 2. 4) 88. 8 (± 0. 6)
c , t /h 0. 072 (± 0. 002) 0. 063 (± 0. 003)
Lag , t /h 4. 1 (± 0. 3) 4. 8 (± 0. 2)
表 3　大豆皮替代不同水平玉米与小麦麸饲粮的 DM与 NDF的消化率 w /%
项　目 大豆皮替代水平 w /%
0 25 50 75 100
SEM值 反应趋势 , P=
L① Q②
DM消化率
培养时间 t /h　 6 25. 2 23. 9 23. 0 22. 5 19. 5 0. 9 0. 001 0. 408
12 38. 6 36. 3 34. 3 31. 7 33. 7 1. 8 0. 020 0. 263
24 53. 6 54. 0 53. 2 51. 9 49. 5 2. 0 0. 113 0. 413
48 69. 0 71. 1 71. 0 68. 2 68. 8 1. 1 0. 302 0. 151
72 75. 1 76. 6 75. 2 74. 9 74. 0 0. 4 0. 003 0. 010
NDF消化率
培养时间 t /h　 6 9. 7 8. 7 8. 2 11. 2 11. 5 1. 0 0. 040 0. 187
12 21. 8 20. 7 24. 8 28. 0 29. 2 1. 2 0. 001 0. 393
24 43. 1 47. 9 47. 2 48. 2 47. 9 1. 1 0. 010 0. 049
48 54. 1 61. 6 64. 2 64. 6 64. 6 0. 6 0. 001 0. 001
72 64. 6 69. 1 70. 7 70. 8 70. 3 0. 4 0. 001 0. 001
　　① L为大豆皮替代水平的直线反应值 ; ② Q为大豆皮替代水平的二次曲线反应值。 下同。
85第 5期 闵晓梅等: 大豆皮替代奶牛日粮中玉米与小麦麸对瘤胃干物质与纤维消化的影响
表 4　大豆皮替代不同水平玉米与小麦麸饲粮的瘤胃尼龙袋养分动态消化参数 DM
项　目 大豆皮替代水平 w /%
0 25 50 75 100
SEM值 反应趋势 , P <
L Q
DM消化参数
　a , w /% 10. 1 9. 5 8. 3 8. 5 6. 2 1. 8 0. 140 0. 767
　b, w /% 68. 6 71. 3 72. 0 71. 4 72. 2 0. 9 0. 023 0. 167
　 (a+ b) , w /% 78. 7 80. 8 80. 3 79. 9 78. 4 2. 0 0. 796 0. 360
　 c, t /h 0. 045 0. 044 0. 045 0. 040 0. 043 0. 005 0. 593 0. 903
　 Lag , t /h 0. 71 1. 04 1. 34 1. 08 1. 27 0. 3 0. 127 0. 286
NDF消化参数
　a , w /% 2. 0 2. 5 3. 7 2. 9 5. 4 1. 0 0. 082 0. 646
　b, w /% 63. 9 68. 6 69. 0 69. 8 66. 7 0. 5 0. 002 0. 001
　 (a+ b) , w /% 65. 9 71. 1 72. 7 72. 7 72. 1 1. 1 0. 001 0. 005
　 c, t /h 0. 045 0. 051 0. 051 0. 050 0. 053 0. 004 0. 194 0. 688
　 Lag , t /h 3. 2 4. 6 4. 7 3. 1 4. 0 0. 2 0. 746 0. 006
值得注意的是 ,本试验中 5种混合饲粮 ,特别是 0替代水平饲粮的 DM消化率观察值对动
态消化模型的拟合度 ( R2= 0. 915)明显低于其 NDF消化率的拟合度 ( R2= 0. 986～ 0. 998,表
4)。这可能是因为饲粮 DM中的 b组分至少包含淀粉 (消化速度相对较快 )和 NDF(消化速度相
对较慢 ) 2个组分。在类似情况的试验中 , Xiong等 [ 16]报道 ,用双组分模型描述生淀粉与全熟化淀
粉的混合物的动态消化过程 ,其拟合度明显高于单组分模型。
3　结论
大豆皮消化率高 ,消化速度快 ,干物质和细胞壁潜在可消化组分比例分别达到 92%和 89% ,
消化速度分别达到每小时 0. 072和 0. 063。以大豆皮替代奶牛饲粮中 0, 25% , 50% , 75%和
100%的玉米与小麦麸 ,对饲粮干物质潜在可消化组分比例和消化速度均无明显影响 ,但对纤维
消化有促进作用。
参　考　文　献
1　 NRC. Nutrient Requirements of Dairy Cattle. 6th Rev. ed. Washing ton, DC: National Academy Press,
1989
2　 Quicke G V , Bentley O G, Scot t H W , et al. Dig estibility o f soybean h ulls and flakes and the in vitro
dig estibilit y of th e cellulose in va rious milling by-produc ts. J Dair y Sci, 1959, 42: 185, 186
3　 Belyea R L , Stevens B J, Rest repo R J, et al. Variation in composition o f by-product feeds. J Dairy Sci,
1989, 72: 2339～ 2345
4　 Hsu J T , Faulkner D B, Ga rleb K A, et al. Evalua tion of co rn fiber, co ttonseed h ulls, oa t hulls, and
soybean hulls a s roughage sour ces fo r ruminants. J Anim Sci, 1987, 65: 244～ 255
5　 Klopfenstein P J, Owen F G. Soyhulls: An energ y supplement for ruminants. Anim Health Nutr , 1987,
86 中 国 农 业 大 学 学 报 2000年
43: 48～ 52
6　 Anderson S J, Merrill J K, McDonnell M L, e t a l. Dig estibility and utiliza tion o f mechanically processed
soybean hulls by lambs and stee rs. J Anim Sci, 1988, 66: 2965～ 2976
7　 Ludden P A, Cecava M J, Hendrix K S. The value of so ybean hulls a s a replacement fo r co rn in beef
ca ttle diets fo rmulated with or without added fat. J Anim Sci, 1995, 73: 2706～ 2711
8　鲁琳 ,孟庆翔 ,史敬飞 ,等 . 大豆皮替代产奶牛日粮精料中玉米与小麦麸对产奶性能的影响 . 中国畜牧杂志 ,
2000, 36: (待发表 )
9　 Goering H K, Van Soest P J. Fo rage fiber analyses ( appa ratus, r eagents, pro cedures, and some
applica tions) . Ag ric Handbook No. 379. ARS-USDA, Washing ton, DC. 1970
10 McDonald I. A rev ised model fo r th e estima tion of pro tein deg radability in the rumen. J Ag ric Sci
( Camb) , 1981, 96: 251～ 252
11 SAS. SAS User’ s Guide: Sta tistics ( Ver sion 6. 12 ed. ) . S AS Inst Inc, Ca ry , NC, 1996
12 Panto ja J, Firkins J L, Ea stridg e M L , et al. Effects of fa t sa turation and source of fibe r on site of
nutrient dig estion and milk pr oduction by lactating dairy cow s. J Dai ry Sci, 1994, 77: 2341～ 2356
13 Her rer a-Saldana R E, Huber J T , Poo re M H. Dry ma tter, crude pro tein, and starch deg radability o f fiv e
cer eal g r ains. J Dairy Sci, 1990, 73: 2386～ 2393
14 Cunningham K D, Cecava M J, Johnson T R. Nutrient dig estion, nitrog en, and amino acid flows in
lactating cow s fed soybean h ulls in place o f fo rag e or concentrate. J Dair y Sci, 1993, 76: 3523～ 3535
15 Nakamura T , Ow en F G. High amounts o f so yhulls fo r pelleted concentr ate diets. J Dairy Sci, 1989, 72:
988～ 994
16 Xiong Y Q , Bar tle S J, Preston R L. Improved enzymatic method to measure pr ocessing effects and starch
availability in sor ghum g rain. J Anim Sci, 1990, 68: 3861～ 3870
87第 5期 闵晓梅等: 大豆皮替代奶牛日粮中玉米与小麦麸对瘤胃干物质与纤维消化的影响