تاثیر نسبت متفاوت پروتئین غیر قابل تجزیه به قابل تجزیه شکمبه‌ای در گوسفندان تغذیه شده با سطح بالای کاه گندم بر تخمیر شکمبه‌‌ای، قابلیت هضم ظاهری مواد مغذی، متابولیت‌های خونی، و تولید پرتئین میکروبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، دانشیار و استادیار ، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه اراک،

2 دانشیار، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه اراک،

3 استادیار، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه اراک،

چکیده

سابقه و هدف: کاه گندم علیرغم ارزش غذایی پایین اما به دلیل دسترسی بالا و همچنین قیمت کمتر از منابع علوفه‌ای دیگر مصرف زیادی در پرواربندی بره دارد. روش‌های متفاوتی نظیر فرآوری شیمیایی کاه گندم صورت گرفته است که می‌تواند برای دامدار و دام همراه با عوارض باشد. از طرف دیگر یکی از روش‌های بهبود قابلیت هضم علوفه‌های کم کیفیت و افزایش عملکرد دام‌ها، توازن مناسب منابع نیتروژنی موجود در جیره است. به گونه‌ای که افزایش سطح پروتئین عبوری در جیره نشخوارکنندگان سبب بهبود کارایی مورد استفاده قرار گرفتن منابع علوفه‌ای کم کیفیت شده است. بنابراین در مطالعه حاضر تاثیر سه سطح متفاوت پروتئین غیر قابل تجزیه به پروتئین قابل تجزیه در شکمبه در جیره‌های حاوی سطح بالایی از کاه گندم (400 گرم در کیلوگرم) بر روی فراسنجه‌های تخمیر، قابلیت هضم مواد غذایی، متابولیت‌های خونی و مشتقات پورینی ادرار مورد بررسی قرار گرفته است.
مواد و روش‌ها: تعداد سه راس بره نژاد فراهانی با فیستولای دائم شکمبه‌ای در قالب سه تیمار و طرح مربع لاتین 3 در 3 و با دوره‌های 21 روزه (14 روز برای سازش‌پذیری به جیره‌ها و 7 روز برای نمونه‌گیری) تحت آزمایش قرار گرفتند. تیمارهای آزمایشی شامل سه تیمار بود که شامل؛ (1) نسبت پروتئین غیر قابل تجزیه به پروتئین قابل تجزیه با نسبت (30:70) معادل نسبت کم، (2) نسبت (35:65) معادل نسبت متوسط، و (3) نسبت (40:60) برابر نسبت بالا بود. با جایگزینی کنجاله سویای فرآوری شده به جای کنجاله سویای معمولی نسبت پروتئین غیر قابل تجزیه به پروتئین قابل تجزیه در شکمبه در جیره‌های آزمایشی متوازن شد. جیره پایه در آزمایش حاضر حاوی 400 گرم در هر کیلوگرم کاه گندم بود. در آزمایش حاضر الگوی تخمیر شکمبه-ای، قابلیت هضم مواد مغذی، سنتز پروتئین میکروبی از طریق مشتقات پورینی ادرار، متابولیت‌های خونی و فعالیت آنزیم‌های کبدی مورد بررسی قرار گرفت.
یافته‌ها : مقدار خوراک مصرفی در بین سه تیمار تفاوت معنی‌داری نداشت (05/0 > P). تفاوت غلظت کل اسیدهای چرب فرار تولید شده در مایع شکمبه در بین تیمارها معنی‌دار نبود، اما سطح استات تولید شده و همچنین سطح اسیدهای چرب فرار شاخه دار نیز در تیمار با نسبت پایین افزایش داشت (01/0 = P). سطح نیتروژن آمونیاکی مایع شکمبه نیز در بالاترین سطح برای تیمار با نسبت پایین قرار داشت. فراسنجه‌های مربوط به قابلیت هضم بجز دیواره سلولی تفاوتی در بین تیمارها نداشتند و تیمار با نسبت پایین پروتئین غیر قابل تجزیه دارای بیشترین قابلیت هضم دیواره سلولی بود (04/0 = P). در بین متابولیت‌های خونی، تیمار با نسبت بالای پروتئین غیر قابل تجزیه سبب کاهش نیتروژن اوره‌ای خون گردید (04/0 = P) ولی فراسنجه دیگری تحت تاثیر قرار نگرفت. غلظت آنزیم‌های کبدی نیز تحت تاثیر تیمارهای آزمایشی قرار نگرفت. سطح آلانتوئین دفع شده از طریق ادرار (03/0 = P) و به دنبال آن مجموع آلانتوئین و اسید اوریک دفعی در تیمار با نسبت بالای پروتئین غیر قابل تجزیه افزایش یافت (04/0 = P) و از طرف دیگر دفع اوره ادراری در این تیمار کاهش نشان داد (05/0 = P) که نشان دهنده بازدهی بالاتر نیتروژن مصرفی در این تیمار بود.
نتیجه‌گیری: نتایج آزمایش حاضر نشان داد که سطح پایین پروتئین غیر قابل تجزیه در شکمبه (70: 30) سبب بهبود قابلیت هضم فیبر شد از طرفی سبب کاهش سنتز پروتئین میکروبی و افزایش دفع اوره از طریق ادرار شد و این فراسنجه‌ها در سطح بالاتر یعنی سطح 40:60 بهبود نشان دادند. لذا سطح بالاتر پروتئین غیر قابل تجزیه به پروتئین قابل تجزیه در شکمبه (40:60) در جیره‌هایی که سطح بالایی از کاه گندم به عنوان علوفه کم کیفیت دارد قابل توصیه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of different RUP: RDP ratios in sheep fed high wheat straw diet on ruminal fermentation, nutrient digestibility, blood metabolites, and microbial protein yield

نویسندگان [English]

  • Mehdi Kazemi-Bonchenari 1
  • Ali Valizadeh 2
  • Mahdi Khodaeii-Motlagh 2
  • Mohammad Hossein Moradi 3
1 Department of Animal Science
2 Arak University
3 Arak University
چکیده [English]

Background and objectives: Wheat straw (WS) has low nutritional value; however, because of simple availability as well as its low price rather than other forage sources has high consumption in lamb production. Different methods such as chemical processing for WS has been suggested that could be have some health concerns for both producer and animal. The other strategy is to improve fiber digestion of low quality forages with balanced nitrogen sources in diet. Greater rumen undegradable protein (RUP) level in diet of ruminansts those fed low quality forages caused greater efficiency. Therefore, in the present study we evaluated the effects of different ratios of RUP: RDP in sheep fed with high level of WS (400 g/d) on fermentation parameters, nutrients digestibility, blood metabolites, and purine derivatives excreted through urine.
Materials and methods: The study was carried out on three ruminal fistulated sheep in 3 × 3 Latin square design with 21-d periods (the first 14-d for adaptation period and the last 7-d for sample collection). The treatments were; (1) LR; low RUP: RDP ratio (30:70); (2) MR; medium RUP: RDP ratio (35:65) (3) HR: high RUP: RDP ratio (40: 60). For RUP modification in diet and having different RUP: RDP ratios, processed soybean meal was replaced with soybean meal. The basal diet contained high amount of WS (400 g/kg, DM basis) as low quality forage. Ruminal fermentation pattern, microbial protein synthesis, nutrients digestibility, blood metabolites and urinary purine derivatives were evaluated in the current study.
Results: The results show that the intake did not differed among treatments (P > 0.05). The concentration of short chain fatty acids (SCFA) was constant among treatments; however, acetate concentration (P = 0.05) as well as branched chain volatile fatty acid (BCVFA) concentrations (P = 0.04) were greater in LR diet. The greatest ruminal ammonia nitrogen was obtained for LR diet as well. Neutral detergent fiber digestibility was the greatest value for LR diet among treatments (P = 0.04). There was no significantly different for another nutrients digestibility. Considering blood metabolites, HR diet reduced blood urea nitrogen. But there was no other effect of treatments. The liver enzymes (AST and ALT) did not differed among treatments. The urinary excretion of allantoin (P = 0.03) was increased in HR diet and subsequently purine derivatives excretion (P = 0.04) was improved in this diet. Urinary urea nitrogen (UUN) (P = 0.05) concentration was reduced in HR diet that was a greater nitrogen efficiency.
Conclusion: The present study results show that the high level of RUP: RDP (40:60) caused increased MPY and reduced UUN. In conclusion lower level of RUP: RDP improved digestibility, but from the nitrogen efficiency perspective, the greater RUP: RDP could be recommendable in diets high in wheat straw as low quality forage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • degradable protein
  • ؛ un-degradable protein؛ low quality forage
  • Sheep
  1. Agricultural and Food Research Council. 1992. Energy and Protein Requirements of Ruminants. Technical Committee on Responses to Nutrients. CAB International. Wallingford, U.K.
  2. Antongiovanni, M., Acciaoli, A., Grifoni, F., Martini, A. and P. Ponzetta. 1991. Effects of wheat straw treated with ammonia from urea hydrolysis in lamb diets. Small Ruminant Research. 6: 39-47.
  3. 1990. Official Methods of Analysis. 15th ed. Association of Official Analytical Chemists, Arlington, VA.
  4. Bandyk, C.A., Cochran, R.C., Wickersham, T.A., Titgeymer, E.C., Farmer, C.G. and Higgins, J.J. 2001. Effects of ruminal versus postruminal administration of degradable protein on utilization of low-quality forage by beef steers. Journal of Animal Science. 79: 225-231.
  5. Batista, E.D., Titgemeyer, E.C., Valadares, Filho. S.C., Valadares, R.F.D., Prates, L.L., Rennó, L.N. and Paulino, M.F. 2016. Effects of varying ruminally undegradable protein supplementation on forage digestion, nitrogen metabolism, and urea kinetics in Nellore cattle fed low-quality tropical forage. Journal of Animal Science. 94: 201–216
  6. Broderick, G.A. and Kang, J.H. 1980. Automated simultaneous determination of ammonia and total amino acids in ruminal fluid and in vitro Journal of Dairy Science. 63: 64-75.
  7. Cebra, C.K., Gerry, F.B., Getzy, D.M. and Fettman, M.J. 1997. Hepatic lipidosis in anorectic lactating Holstein cattle. a retrospective study of serum biochemical abnormalities. Journal of Veterinary Internal Medicine. 4: 231-237.
  8. Chegini, R., Kazemi-Bonchenari, M., Khaltabadi-Farahani, A.H., Khodaei-Motlagh, M. and Salem, A.Z.M. 2019. Effects of liquid protein feed on growth performance and ruminal metabolism of growing lambs fed low-quality forage and compared to conventional protein sources. The Journal of Agricultural Science (Cambridge) 1–9. https:// doi.org/10.1017/S0021859619000595.
  9. Chen, X. B. and Gomes, M.J. 1992. Estimation of microbial protein supply to sheep and cattle based on urinary excretion of purine derivatives: An Overview of Technical Details. Occasional Publication. Aberdeen, UK: Rowett Research Institute.
  10. Cochran, R.C., Köster, H.H., Olson, K.C., Heldt, J.S., Mathis, C.P. and Woods, B.C. 1997. Observations regarding the amount and source of degradable intake protein in supplements for beef cattle consuming low-quality forages. In: AFIA Liquid Feed Symposium Proceedings, St. Louis, MO. Pp: 17–30
  11. David, D.B., Poli, C.H.E.C., Savian. J.V., Amaral. G.A., Azevedo. E.B. and Jochims, F. 2015. Urinary creatinine as a nutritional and urinary volume marker in sheep fed with tropical or temperate forages. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia. 67: 1009-10015.
  12. Gorosito, A.R., Russell, J.B. and Van Soest, P.J. 1985. Effect of carbon-4 and carbon-5 volatile fatty acids on digestion of plant cell wall in vitro. Journal of Dairy Science. 68: 840–847.
  13. Griswold, K.E., Apgar, G.A., Bouton, J. and Firkins, J.L. 2003. Effects of urea infusion and ruminal degradable protein concentration on microbial growth, digestibility, and fermentation in continuous culture. Journal of Animal Science 81: 329-336.
  14. Hill, T.M., Bateman, H., Aldrich, J.M. and Schlotterbeck, R.L. 2008. Effects of the amount of chopped hay or cottonseed hulls in a textured calf starter on young calf performance. Journal of Dairy Science. 91(7): 2684-2693.
  15. Hill, T.M., Bateman, H.G., Aldrich, J.M. and Schlotterbeck, R.L. 2010. Roughage amount, source, and processing for diets fed to weaned dairy calves. The Professional Animal Scientists 26(2): 181-187.
  16. Horton, G.M.J., Nicholson, H.H. and Christensen, D.A. 1982. Ammonia and sodium hydroxide treatment of wheat straw in diets for fattening steers. Journal of Animal Feed Science and Technology. 7: 1-10.
  17. Jiriaei, F., Kazemi-Bonchenari, M., Moradi, M.H., and Mirmohammadi, D. 2020. Synchronous feeding of liquid protein source with different grains on performance, digestibility, ruminal fermentation, blood metabolites, and carcass characters in growing lambs. Tropical Animal Health and Production. 52: 829–837
  18. Kazemi-Bonchenari, M., Salem, A.Z.M. and Lopez, S. 2017. Influence of barley grain particle size and treatment with citric acid on digestibility, ruminal fermentation and microbial protein synthesis in Holstein calves. Animal (Cambridge). 11: 1295-1302.
  19. Kennedy, P.M. and Milligan, L.P. 1978. Transfer of urea from the blood to the rumen of sheep. British Journal of Nutrition. 40: 149–154.
  20. Koch, L.E., Gomez, N.A., Bowyer, A. and Lascano, G.J. 2017. Precision feeding dairy heifers a high rumen-undegradable protein diet with different proportions of dietary fiber and forage-to-concentrate ratios. Journal of Animal Science. 95: 5617–5628.
  21. Kohn, R.A., Dinneen, M.M. and Russek-Cohen. E. 2005. Using blood urea nitrogen to predict nitrogen excretion and efficiency of nitrogen utilization in cattle, sheep, goats, horses, pigs, and rats. Journal of Animal Science. 83: 79–889.
  22. Lascano, G.J., Koch, L.E. and Heinrichs, A.J. 2016. Precision feeding dairy heifers a high rumen-degradable protein diet with different proportions of dietary fiber and forage-to concentrate ratios. Journal of Dairy Science. 99: 7175–7190.
  23. Leibholz, J. 1975. Ground roughage in the diet of the early-weaned calf. Animal Production. 20(01): 93-100.
  24. Lobley, G.E., Bremner, D.M. and Zuur, G. 2000. Effects of diet quality on urea fates in sheep as assessed by refined, non-invasive [15N15N] urea kinetics. British Journal of Nutrition. 84: 459–468.
  25. National Research Council (NRC). 2001. Nutrient Requirements of Dairy Cattle (7th Ed.). National Academy Press, Washington, DC.
  26. National Research Council (NRC). 2007. Nutrient Requirements of Small Ruminants: Sheep, Goats, Cervids and New World Camelids. National Academy Press, Washington, DC.
  27. Norouzian, M.A., Valizadeh, and Vahmani, P. 2011. Rumen development and growth of Balouchi lambs offered alfalfa hay pre- and post-weaning. Tropical Animal Health and Production. 43(6): 1169-74.
  28. Ørskov, E.R. and McDonald I. 1979. The estimation of protein degradability in the rumen from incubation measurements weighed according to rate of passage. Journal of Agricultural Science (Camb.). 92: 499-503.
  29. Reynal, S.M and Broderick, G.A. 2005. Effect of dietary level of rumen degraded protein on production and nitrogen metabolism in lactating dairy cows. Journal of Dairy Science. 88:4045–4064.
  30. Salisbury, M.W., Krehbiel C.R., Ross, T.T., Schultz, C.L. and Melton, L.L. 2004. Effects of supplemental protein type on intake, nitrogen balance, and site, and extent of digestion in whiteface wethers consuming low-quality grass hay. Journal of Animal Science. 82: 3567-3576.
  31. Soltani, M., Kazemi-Bonchenari, M., Khaltabadi-Farahania, A.H. and Afsarian, O. 2017. Interaction of forage provision (alfalfa hay) and sodium butyrate supplementation on performance, structural growth, blood metabolites and rumen fermentation characteristics of lambs during pre-weaning period. Journal of Animal Feed Science and Technology. 230: 77–86.
  32. Valadares, R.F.D., Broderick, G.A., Valadaresfilho, S.C. and Clayton, M.K. 1999. Effect of replacing alfalfa silage with high moisture corn on ruminal protein synthesis estimated from excretion of total purine derivatives. Journal of Dairy Science 82: 2686–2696.
  33. Van Keulen, J., and Young, B.A. 1977. Acid insoluble ash as a natural marker for digestibility studies. Journal of Dairy Science. 44: 282–287.
  34. Van Soest, P.J, Roberts, J.B. and Lewis, B.A. 1991. Methods of dietary fiber, neutral detergent fiber and non-trach polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science. 74: 3583-3597.
  35. Wang, Z., Cui, Y., Liu, P., Zhao, Y., Wang, L., Liu, Y. and Xie, J. 2017. Small peptides isolated from enzymatic hydrolyzate of fermented soybean meal promote endothelium-independent vasorelaxation and ACE inhibition. Journal of Agricultural Food and Chemistry. 65: 10844-10850.
  36. Wickersham, T.A., Cochran, R.C., Titgemyer, E.C., Farmer, C.G., kleveshal, E.A., Arroquy, Johnson, D.E. and Gnad, D.P. 2004. Effect of postruminal protein supply on the response to ruminal protein supplementation in beef steers fed a low-quality grass hay. Journal of Animal Feed Science and Technology.115: 19-36
  37. Wickersham, T.A., Titgemeyer, E.C., Cochran, R.C. and Wickersham, E.E. 2008. Effect of undegradable intake protein supplementation on urea kinetics and microbial use of recycled urea in steers consuming low-quality forage. British Journal of Nutrition. 101: 225-232.
  38. Yang, C.M.J. 2002. Response of forage fiber degradation by ruminal microorganisms to branched-chain volatile fatty acids, amino acids, and dipeptides. Journal of Dairy Science. 85: 1183-1190.