菊芋粕对泌乳奶牛的营养价值评定

赵芳芳，郑琛，李发弟，2，韩向敏＊，郝正里

（1.甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃 兰州730070；2.甘肃省饲料工程技术研究中心，甘肃 兰州730000）

菊芋（Helianthustuberosus）又名洋姜，是一种菊科向日葵属宿根性草本植物，具有耐寒、耐贫瘠、耐干旱、抗风沙、保持水土、繁殖能力强等特点［1，2］。菊芋在我国西部干旱地区有长期种植传统，近年来种植面积不断扩大，资源优势日渐明显。菊芋地下块茎富含淀粉、菊糖等果糖多聚物，是最具代表性的生产菊粉的植物［3］。

菊粉已被世界四十多个国家批准列为食品的营养补充剂，在乳制品、饮料、巧克力、面点、冰淇淋食品加工中广泛应用。随着我国食品安全体系的不断健全，菊粉作为一种绿色食品添加剂，在国内市场需求量急剧增加。我国现在菊粉需求用量较大的企业有蒙牛集团、宝兰集团、建特集团、伊利集团等，年需求量约为5万吨左右。国内饮料、保健品行业中正在大力推广菊粉添加剂这一产品，在菊粉的功效和作用逐渐被广大的消费者认识后，预计未来市场将以每年6.6%的速度递增［4］。

菊粉需求量的增加，使得菊芋提取菊粉后的副产品——菊芋渣产量增加。菊芋粕的加工工艺比较简单，工艺流程主要包括：洗净菊芋块茎，提取菊粉，块茎渣粉碎制粒，制成菊芋粕。菊芋粕颗粒呈红褐色，味甘，富含膳食纤维、低聚果糖等。将这些人类不能使用的副产品用于动物饲料，既经济又环保，不仅减少了废弃物的排放又降低了处理费用。另外，副产品处理后又有额外的收入。菊芋粕作为一种非常规饲料资源，还未引起养殖场及养殖户的重视。目前国内外也未有关于菊芋粕营养价值及其饲喂效果的研究报道。本次试验对菊芋粕常规营养成分进行了实验室分析测定，并通过消化试验测定了菊芋粕在泌乳奶牛体内养分的消化率［5，6］，以期对菊芋粕饲料的合理开发和推广利用提供一些基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验动物及试验材料

2009年12月9日－2010年1月22日，从甘肃农业大学试验奶牛场选用年龄、体重、产奶量、营养状况相近，胎次（2～3胎）、泌乳中期的健康荷斯坦奶牛6头作为试验动物。试验用菊芋粕购自甘肃省定西市陇海乳业有限公司。

1.2 试验设计与试验期

试验采用3×3有重复拉丁方试验设计，进行3期动物试验，每个试验期16d，其中预试期10d，正试期6d，每组2头试牛。试验设3个日粮处理，处理1为基础日粮（含3.04%的菊芋粕），处理2用菊芋粕替代15%基础日粮（干物质基础），处理3用菊芋粕替代30%基础日粮（干物质基础）。

1.3 试验饲粮配方

参照中国奶牛行业标准［7］中体重580kg、日产奶（乳脂率3.5%）20kg的奶牛营养推荐量配制基础日粮（处理1），在基础日粮配方不变的基础上，根据套算法分别用菊芋粕代替15%基础日粮和30%基础日粮（干物质基础）配制处理2和处理3日粮。

1.4 试验奶牛的饲养管理

试验牛饲喂全混合日粮，单槽饲喂。在过渡期，3个处理组每头试牛每日饲喂16.5kg日粮（干物质基础），由于菊芋粕替代基础日粮后，产奶净能略有降低，因此，从第1期预试期开始，在保证试牛基本采食完全部饲粮的基础上，处理1、处理2和处理3每头试牛每日分别饲喂16.50，17.68和17.71kg日粮（干物质基础）。每天于5：30，14：30和21：00各等量饲喂1次。每天清槽1次，下槽后让奶牛到运动场自由饮水和运动，保证试验场地干净卫生，每天随时观察试牛的采食、排粪情况。每天于6：00和15：00各挤奶1次 。

1.5 样品的采集及处理

1.5.1 饲料样品的采集及处理 每阶段正试期采用四分法每天采集饲料样品200g左右，并收集当天的剩料，将6d的饲料样品和剩料样品分别混匀，风干后用装有40目（0.45mm）筛的粉碎机粉碎，储存于广口瓶内待测。

表1 试验日粮配方及营养成分（风干基础）Table 1 Nutritive levels and composition of trial feed（Air dry basis）

1.5.2 粪样的采集及处理 每阶段正试期采集部分粪样，其中一部分粪样加入10% 硫酸用以固氮，将6d粪样混匀后4℃冰箱中保存；另一部分粪样装入铝盒后置于65℃烘箱烘干，将6d粪样混匀测定初水分后，用装有40目（0.45mm）筛的粉碎机粉碎，储存于广口瓶待测。

1.5.3 乳样采集 每阶段正试期的第3和6天采集乳样，每天收集2次，根据每次产奶量多少按比例混合均匀，分别放入带盖玻璃瓶中，4℃冰箱中保存，用于测定乳成分。

1.6 测定指标和方法

每天记录每头牛的饲喂量和剩料量，计算采食量；每阶段正试期连续6d记录产奶量，计算平均日产奶量；用JulieC2乳成分分析仪测定乳脂率（milk fat content）、乳蛋白（milk protein content）、乳糖（lactose）、非脂固形物（solid non－fat，SNF）等乳成分；饲料和粪样中干物质（dry matter，DM）、粗蛋白质（crude protein，CP）、酸不溶灰分（acid－insoluble ash，AIA）含量按照杨胜［8］方法测定；饲料和粪样中中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）含量按照 Van Soest饲草分析法［9］测定；饲料和粪样中的能值采用WZR－1A真空弹微电脑自动热量计测定。

采用内源指示剂法进行奶牛消化试验，养分消化率计算公式如下［10］：

根据消化能实测值推算产奶净能，其计算公式为：产奶净能＝0.550 1×消化能－0.395 8［7］

1.7 统计分析

采用SPSS 16.0统计软件对试验数据进行拉丁方方差分析，差异显著时，采用SNK法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 菊芋粕及其他常见能量饲料养分含量

风干菊芋粕样品中粗蛋白含量为12.98%，粗纤维含量为12.67%（表2），绝干菊芋粕样品中粗蛋白含量为14.04%，干物质中粗纤维含量为13.71%，因此，菊芋粕属于能量饲料［11］。

与其他常用能量饲料相比，菊芋粕粗蛋白含量相对较高，粗纤维含量高于其他能量饲料而中性洗涤纤维含量高于除稻谷和小麦麸外的其他能量饲料，酸性洗涤纤维含量低于稻谷、高于其他常用能量饲料，无氮浸出物含量低于除小麦麸和米糠外的其他能量饲料，钙含量高于而磷含量低于其他常用能量饲料，其产奶净能低于其他常用能量饲料，表明菊芋粕的营养价值低于其他一些常用能量饲料。

表2 菊芋粕及其他常用能量饲料营养成分Table 2 The nutritive composition of H.tuberosus meal and common energy feed

2.2 菊芋粕常规养分消化率及消化能

在干物质基础上，用菊芋粕替代15%和30%的泌乳中期奶牛基础日粮，通过内源指示剂法，测定不同替代比例菊芋粕在奶牛体内养分消化率，消化能和产奶净能。结果（表3，4）表明，2种不同替代比例的菊芋粕养分消化率，消化能和产奶净能均无显著差异（P＞0.05）。因此，用2种不同替代比例的菊芋粕养分消化率，消化能和产奶净能的平均值作为菊芋粕的养分消化率，消化能和产奶净能。

2.3 对产奶量及乳成分的影响

在干物质基础上菊芋粕替代不同比例日粮时，对奶牛的产奶量和乳成分无显著影响（P＞0.05）（表5），这表明添加菊芋粕对奶牛生产性能无不良影响。

表3 各处理组日粮养分消化率、消化能及产奶净能Table 3 Digestive rate of nutrients，digestible energy and net energy in different treatment

表4 菊芋粕养分消化率、消化能及产奶净能Table 4 Digestive rate of nutrients，digestible energy and net energy of H.tuberosus meal

表5 不同处理对奶牛生产性能的影响Table 5 Effects of different treatments on production performance of dairy cattle

3 讨论

3.1 菊芋粕的常规营养成分

粗蛋白、粗纤维和无氮浸出物是衡量饲料营养价值的重要指标。一般来说，粗蛋白含量高，饲料营养价值高［11，12］。本试验中，菊芋粕风干样品中粗蛋白含量为12.98%，高于玉米、大麦等常用能量饲料，因此，可用菊芋粕替代部分玉米、大麦，降低日粮中蛋白质饲料的用量。

目前，在奶牛营养上，多用中性洗涤纤维这一指标替代粗纤维。中性洗涤纤维主要是植物细胞壁中结构性成分的纤维素、半纤维素和木质素等，酸性洗涤纤维主要是纤维素、酸性洗涤不溶氮及角质物等［13，14］，中性洗涤纤维－酸性洗涤纤维＝半纤维素。本试验中，菊芋粕风干样品中中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量分别为25.93%和21.44%，这表明菊芋粕的半纤维素含量较低。

无氮浸出物主要包括糖和淀粉以及少量的半纤维素和木质素，后两者含量的多少取决于植物的种类和成熟期。糖和淀粉易于被动物体消化吸收，可以提高日粮的能量浓度［11］。与常用能量饲料相比，菊芋粕风干样品中无氮浸出物含量略低，表明菊芋粕能提供的能量低于大多数常用能量饲料。同时菊芋粕的产奶净能、脂肪含量与常用能量饲料相比也较低，这都限制了日粮中菊芋粕的用量。

3.2 泌乳奶牛对日粮和菊芋粕养分消化率的影响

常规养分测定并不能完全反映饲料的营养价值，还需要通过动物试验来评价其利用率。饲料中养分被家畜消化吸收越多，饲料养分消化率就越高，饲料营养价值就越高［11］。王桂瑛等［15］报道，粉碎玉米在泌乳奶牛上干物质，粗蛋白，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的消化率分别为51.41%，37.94%，32.89%和32.84%（干物质基础）。张宏福［16］报道，牛对玉米粗蛋白和粗纤维的消化率为69%和16%，对小麦麸粗蛋白和粗纤维的消化率为76%和42%，对大米粗蛋白和粗纤维的消化率为70%和76%，对大麦粗蛋白和粗纤维的消化率为72%和32%，对黑麦粗蛋白和粗纤维的消化率为84%和59%，对燕麦粗蛋白和粗纤维的消化率为78%和42%。本试验中，菊芋粕总能，干物质，粗蛋白，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维消化率分别62.09%，61.81%，73.26%，51.67%和61.20%，与上述报道中常用能量饲料的消化率相近或略高，表明在奶牛日粮中添加菊芋粕对日粮消化率不会产生不利的影响。

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，从而影响了中性洗涤纤维的消化利用程度［17，18］。本试验中，菊芋粕酸性洗涤纤维消化率和中性洗涤纤维消化率较高，这表明菊芋粕中纤维是非木质化的，奶牛对其消化程度高。

3组日粮的干物质消化率、中性洗涤纤维消化率、酸性洗涤纤维消化率、消化能和产奶净能差异不显著（P＞0.05），而处理2和处理3的粗蛋白消化率差异显著。引起粗蛋白消化率明显降低的原因可能是：1）菊芋粕加工工艺中使用的化学提取物影响了粗蛋白在泌乳奶牛上的消化利用；2）随着菊芋粕替代基础日粮比例的增加，菊芋粕与基础日粮发生了组合效应，使得奶牛瘤胃内环境发生变化，降低了粗蛋白的消化利用程度。菊芋粕粗蛋白在奶牛瘤胃内的降解机理还有待于进一步的研究。

3.3 日粮和菊芋粕对奶牛生产性能的影响

饲料的组成和消化利用程度，影响奶牛的生产性能。刘强［19］研究发现非结构性碳水化合物（non－structural carbohydrates，NSC）要比中性洗涤纤维降解快得多，非结构性碳水化合物的快速降解可能导致挥发性脂肪酸的积累，使瘤胃pH值降低、渗透压升高。纤维降解菌对低pH值很敏感，在这种条件下，纤维的降解速度就会降低，从而造成瘤胃中乙酸比例减少，而丙酸比例增加，导致乳脂率的降低。本试验中，各处理组奶牛产奶量和乳成分无显著差异（P＞0.05），可能与菊芋粕风干样品中中性洗涤纤维含量较高有关，也表明奶牛日粮中添加菊芋粕时不会降低奶牛产奶量及乳成分［20］。

4 结论

菊芋粕风干样品中干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗灰分、钙、磷和产奶净能分别为92.43%，12.98%，0.81%，12.67%，25.93%，21.44%，3.92%，0.27%，0.20%和5.18MJ／kg。泌乳奶牛对菊芋粕干物质消化率、粗蛋白消化率、中性洗涤纤维消化率、酸性洗涤纤维消化率分别为61.78%，73.21%，51.65%，61.14%；消化能和产奶净能分别为10.13和5.18MJ／kg。干物质基础上菊芋粕替代不同比例基础日粮后，试牛产奶量和乳成分无显著差异。这表明菊芋粕是种养分含量低，但养分消化率较高的能量饲料，在奶牛日粮中添加一定比例的菊芋粕不会影响奶牛生产性能。

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