油茶籽粕反刍动物饲料化利用价值初探

武月雷 陈忠法 王佳堃

(奶业科学研究所；浙江大学动物科学学院1, 杭州 310058)(浙江万里学院生物与环境学院2, 宁波 315100)

油茶籽粕反刍动物饲料化利用价值初探

武月雷1陈忠法2王佳堃1

(奶业科学研究所；浙江大学动物科学学院1, 杭州 310058)(浙江万里学院生物与环境学院2, 宁波 315100)

在分析油茶籽粕常规营养成分基础上，本试验采用体外产气和尼龙袋技术对油茶籽粕瘤胃发酵和降解特性进行了评定。结果显示：(1)油茶籽粕的粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素分别为13.1%、8.6%、66.2%、44.5%和25.4%(绝干物质基础)；油茶籽粕的代谢能为4.30 MJ/kg DM；(2)油茶籽粕在体外发酵前期(2～12 h)的累积产气量显著高于羊草(P<0.05)，但36 h起油茶籽粕的累积产气量显著低于羊草(P<0.05)。这与尼龙袋法测定的干物质降解率的变化趋势一致，油茶籽粕的干物质降解率在24～72 h显著低于羊草(P<0.05)，但在前期(3～12 h)二者的干物质降解率没有显著性差异(P>0.05)；(3)油茶籽粕25%替代羊草时不影响潜在产气量(P>0.05)，随替代比例的进一步增加(≥50%)慢速产气量显著降低(P<0.05)，但产气速度显著增加(P<0.05)，油茶籽粕25%替代羊草时不影响丙酸浓度(P>0.05)。结果表明油茶籽粕含有较高的粗蛋白和粗脂肪，油茶籽粕替代羊草可提升全混合饲粮的发酵速度，提高丙酸所占挥发性脂肪酸比例；较高含量的木质素降低了其营养价值。

油茶籽粕 反刍动物 体外产气 尼龙袋 木质素

油茶(CamelliaoleiferaAbel)是我国特有的木本经济油料树种，与油棕、橄榄和椰子并称为世界四大木本食用油源树种[1]。油茶主要分布于我国南方丘陵地区，以湖南和江西两省种植面积最大[2]。油茶籽年产量可达120余万吨，油茶籽油即茶油年产量为28余万吨[3]。由于油茶籽中还含有10%～15%的茶皂素，除茶油外，茶皂素是其另一具有重要工业价值的产品[4]。按传统工艺提取茶油和茶皂素后，每年产生的油茶籽粕超过80万t[3]。

目前油茶籽粕的利用还停留在非常落后的阶段，大多直接做燃料处理。油茶籽粕的主要成分是木质纤维素。木质纤维素在自然状态下降解缓慢[5]，而反刍动物的瘤胃是迄今已知的降解纤维物质能力最强的天然发酵罐[6]，如果油茶籽粕可以作为反刍动物的饲料利用起来，不仅解决了油茶籽粕的处理问题，也可以缓解我国反刍动物饲料资源的短缺。因此，本研究在测定油茶籽粕营养成分的基础上，采用尼龙袋和体外产气技术对油茶籽粕的营养价值进行了初步分析，并探讨油茶籽粕替代反刍动物常用粗饲料——羊草的可行性。

1 材料与方法

1.1 样品制备与常规成分测定

试验所用油茶籽粕由青田中野天然植物有限公司提供。粉碎、过40目筛后在4 ℃冷库中保存，用以测定常规营养成分。

油茶籽粕的粗蛋白和粗脂肪含量分别采用凯氏定氮法和索氏抽提法进行测定[7]。中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和酸性洗涤木质素(ADL)采用Van Soest提出的测定方法[8]进行测定。

1.2尼龙袋技术评定油茶籽粕和羊草的干物质降解率

试验选用6只湖羊，每只湖羊瘤胃内分别放置2×7个尼龙袋，2为油茶籽粕和羊草，7为7个时间点。即每种饲料样品每个时间点以羊为重复单位，共6个重复。称取3 g饲料样品装于尼龙袋中，于晨饲前通过瘤胃瘘管投入每只湖羊的瘤胃中，然后在3、6、9、12、24、48、72 h将相应时间点的尼龙袋取出，用自来水细流缓慢冲洗，直至冲流水变洁净。在65 ℃烘干至恒重后待测。

1.3体外产气技术评定油茶籽粕和羊草的发酵特性

1.3.1 试验设计

通过体外产气技术分别对油茶籽粕和羊草的发酵特性进行评定，同时设空白对照组和标准羊草组用于校正，每个处理5个重复。

1.3.2 试验方法

采用Mauricio等[9]提出的压力读取式体外产气技术(Reading Pressure Technique, RPT)进行体外产气试验。称取0.5 g(Dry Matter, DM)的饲料置于120 mL的产气瓶中，再将装有饲料的产气瓶放入M2000厌氧培养箱(美国Coylab公司)的送样室中除去氧气，之后转移到厌氧培养箱的操作室内(氧气含量低于10 mg/kg，氢气分压为7.2%)[10]。

在第2天晨饲前通过永久性瘤胃瘘管采集3头成年湖羊瘤胃液，湖羊日粮精粗比为40∶60，精料为玉米，粗料为羊草，每天饲喂2次(8:30和16:30)。采集的瘤胃液带回实验室后，迅速放进厌氧培养箱中。然后配制人工唾液并将其也放进厌氧培养箱操作室内，在厌氧培养箱操作室内将瘤胃液经4层纱布过滤后与9倍体积的人工唾液混合，得到人工瘤胃液[10]。之后，将每个产气瓶中注入50 mL的人工瘤胃液。最后将产气瓶从厌氧培养箱中取出，置于39 ℃的隔水式恒温培养箱中进行培养。

1.3.3 测定项目及方法

用压力传感器读取2、4、6、9、12、24、36、48 h产气瓶内的压力值并进行放气，根据公式计算各时段累积产气量。

GPt=Pt×(V0-50)/(101.3×W)

式中：GPt为样品在t时间段内的产气量/mL；Pt为t时间段内读取的压力值/kPa；V0为产气瓶体积；101.3是标准大气压/kPa；W为样品干物质质量/kg。产气过程的总累计产气量为各时间段产气量之和。

Menke等[11]经过大量的试验提出Syringe体系下计算不同饲料代谢能(Metabolizable Energy, ME)的模型公式。本试验相关公式为：

ME (MJ/kg DM) = 0.129 8GP+0.004 5CP+0.030 3EE+2.00

式中：GP为Syringe体系24 h累积产气量/mL/200 mg DM；CP为粗蛋白/g/kg DM；EE为粗脂肪/g/kg DM。

Syringe体系和RPT体系产气量根据Duan等[12]提出的公式进行转换：

Y= 1.262 8X+6.259 2

式中：X为RPT体系产气量；Y为Syringe体系产气量

48 h终止培养后，取培养液1 mL，加入0.02 mL 85%的正磷酸，于4 ℃、12 000×g下离心10 min，取上清液，用GC-2010气相色谱仪(日本岛津公司)测定挥发性脂肪酸(VFA)的浓度[9]；PB-10 pH计(德国赛多利丝公司)测定pH；取混合培养液，采用比色法测定氨态氮(NH3-N)浓度[13]。

1.4体外产气技术评定油茶籽粕替代羊草对瘤胃发酵特性的影响

1.4.1 试验设计

在精粗比为30∶70的基础上，其中玉米为30%，羊草为70%，油茶籽粕以0%、25%、50%、75%和100%替换底物中的羊草，共5个处理，每个处理5个重复。同时设空白对照组和标准羊草组用于校正。

1.4.2 试验方法

试验方法与1.3.2相同。

1.4.3测定项目及方法

除代谢能和发酵动力参数外，其他测定项目及方法均与1.3.3相同。利用“fit curve”软件(MLP；Lawes Agricultural Trust, 1991)根据Ørskov(1985)提出的产气模型公式计算发酵动力参数[14]。模型公式为：

GPt=a+b(1-exp-ct)

根据非线性最小二乘法原理，求出a、b、c 值。式中：a 为快速产气部分；b 为慢速产气部分；c 为产气速度常数；GPt为t时刻的产气量。

1.5 数据分析

原始数据经Excel初步处理后，用SAS 9.2进行单因素方差(One-way ANOVA)分析，各平均数之间用Duncan法进行多重比较，以P<0.05作为差异显著性判断的标准。

2 结果与分析

2.1 油茶籽粕和羊草营养成分含量

从常规营养成分看，油茶籽粕的粗蛋白和粗脂肪含量相对羊草较高。同时，油茶籽粕中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维以及酸性洗涤木质素含量也都高于羊草。

表1 油茶籽粕常规营养成分(绝干物质基础)/%

2.2尼龙袋技术测定油茶籽粕、羊草的干物质降解率

油茶籽粕和羊草放置于成年湖羊瘤胃内3、6、9、12 h时，两者的干物质降解率没有显著性差异(P>0.05，表2)。但24、36、48、72 h时，干物质降解率油茶籽粕显著低于羊草(P<0.05)。72 h油茶籽粕和羊草的干物质降解率分别为37.7%、48.4%。

注：同行肩标字母不同者表示差异显著(P<0.05);相同字母者表示差异不显著(P>0.05)，余同。

2.3 油茶籽粕和羊草的产气量及发酵参数

从表3可以看出，体外发酵2 h时，油茶籽粕和羊草的产气量没有显著性差异(P>0.05)。4、6、9、12 h油茶籽粕的累积产气量显著高于羊草的累积产气量(P<0.05)。体外发酵24 h时，二者的累积产气量差异不显著(P>0.05)。从36 h起油茶籽粕的累积产气量显著低于羊草(P<0.05)。

表4数据显示，油茶籽粕的代谢能和羊草的代谢能差异不显著(P>0.05)。发酵时间48 h时，油茶籽粕体外发酵培养液pH为7.14，显著高于羊草体外发酵培养液pH(P<0.05)。两组的NH3-N质量浓度在22～26 mg/100 mL之间，无显著性差异(P>0.05)。油茶籽粕培养液的总VFA浓度、乙酸浓度、丙酸浓度以及丁酸浓度均显著低于羊草培养液的浓度(P<0.05)。但油茶籽粕培养液丙酸以及丁酸所占总VFA比例显著高于羊草组(P<0.05)。油茶籽粕组乙酸/丙酸显著低于羊草组(P<0.05)，两组的乙酸所占总VFA比例无显著性差异(P>0.05)。

表3 不同时间段油茶籽粕和羊草的累积产气量

表4 油茶籽粕和羊草单独作为底物时的发酵参数

2.4 油茶籽粕不同水平替代羊草的产气量

表5数据显示，随着油茶籽粕替代羊草水平的增加，36、48 h的累积产气量呈现出下降趋势。2、4、6、9、12、24 h的累积产气量各组均没有显著性差异(P>0.05)。各组的快速产气量(a)没有显著性差异(P>0.05)。但慢速产气量(b)却随着油茶籽粕替代羊草水平的增加而下降，其中0%组和25%组的慢速产气量没有显著性差异(P>0.05)。产气速率随着油茶籽粕替代羊草水平的增加而提高，50%、75%和100%组显著高于0%组和25%组(P<0.05)。

2.5油茶籽粕不同水平替代羊草的瘤胃发酵参数

从表6可以看出，随着油茶籽粕替代水平的增加，总挥发性脂肪酸含量呈现出下降趋势，但其中替代水平50%和75%2组没有显著性差异(P>0.05)。乙酸、丙酸以及丁酸含量及其所占总VFA含量，也都呈现出随着油茶籽粕替代水平的增加而下降的趋势，但0%、25%以及50%3组间丙酸的含量并无显著性差异(P>0.05)；乙酸/丙酸随油茶籽粕替代羊草水平的增加而增加；各组氨态氮质量浓度在22.24～24.07 mg/100mL之间，各替代水平的发酵液pH在6.84～6.92之间，均符合瘤胃微生物正常生长范围。

表5 不同时间段油茶籽粕替代羊草各水平组的累积产气量(mL/g, DM)

注：a为快速产气部分，b为慢速产气部分，c为产气速度常数。

表6 油茶籽粕不同比例替代羊草培养48 h的发酵参数

注：TVFA-总挥发性脂肪酸。

3 讨论

油茶籽是油茶树的种子，主要由茶籽壳和茶籽仁组成[15-16]。茶籽仁中含油量和蛋白含量都比较高，而茶籽壳是油茶籽的外种皮，质地坚硬，主要成分是木质纤维素。油茶籽粕中粗蛋白质量分数为13.06%，粗脂肪质量分数为8.60%，均高于羊草。蛋白质和脂肪是动物日粮中非常重要的两种营养要素，蛋白质的水平和来源对于维持适宜的瘤胃内环境、保障瘤胃微生物的正常生长极其重要[17]，Sniffen等[18]指出当日粮中可发酵碳水化合物含量较高时，限制微生物生长的主要因子就是蛋白质。脂肪是一种能量密度高并且容易被机体利用的能量形式，同时也是奶牛合成乳脂的必需营养因子[17]。因此，油茶籽粕具有作为反刍动物饲料资源的潜力。

干物质降解率可以直接反映饲料在瘤胃中的降解程度。本试验中，前期(0～24 h)油茶籽粕的干物质降解率有高于羊草降解率的趋势，这应该是由于茶籽仁中的粗蛋白、粗脂肪以及碳水化合物率先降解造成的。24 h后油茶籽粕的干物质降解率显著低于羊草的干物质降解率，原因应是茶籽仁中的易降解部分几乎已经被瘤胃微生物降解，茶籽壳中的半纤维素(NDF-ADF)和纤维素(ADF-ADL)含量低于羊草，并且茶籽壳中含有较高的木质素，进一步阻碍了瘤胃微生物对半纤维素和纤维素的利用。体外发酵产气量可以反映发酵底物被瘤胃微生物的降解程度，产气量越高，说明饲料发酵的越充分[19]。本试验中，油茶籽粕和羊草单独作为发酵底物时，二者的体外发酵产气量的变化趋势和干物质降解率的变化趋势几乎一致。由于油茶籽粕能被瘤胃微生物可利用的碳水化合物低于羊草，因而当随着油茶籽粕替代羊草水平的增加，潜在产气量呈现出下降趋势。产气速率却随着油茶籽粕替代羊草水平的增加呈现出上升趋势，原因则可能是油茶籽粕含有更高的蛋白质和脂肪，促进了发酵底物能量和蛋白的平衡，更加有利于瘤胃微生物的繁殖，从而提高了产气速率[20]。

Menke等[11]经过大量的试验证明24 h产气量与代谢能呈显著正相关，由此估算出油茶籽粕和羊草的代谢能。pH可以综合反映瘤胃的发酵，底物类型、有机酸浓度等许多因素都可以影响瘤胃pH[21]。正常的pH是保证瘤胃发酵、饲料降解正常进行的必要条件[22]。本试验结果表明，各处理组的pH都在反刍动物瘤胃液正常范围5.5～7.5之内。氨态氮是反刍动物瘤胃微生物合成蛋白质的主要氮源，主要来自于瘤胃内蛋白质、氨基酸、饲料肽、尿素以及其他非蛋白氮化合物的分解[20]。因此，氨态氮可以反映在特定的日粮下瘤胃中蛋白质降解和合成所达到的平衡状态[23]。有报道指出，瘤胃液中比较适宜的氨态氮质量浓度范围是0.35～29 mg/100 mL[24-25]。本试验中各组氨态氮质量浓度也都处于该范围内。

VFA浓度也是评价瘤胃发酵的主要指标。瘤胃微生物可以将饲料中的碳水化合物首先转化成丙酮酸，然后再通过不同的代谢途径生成不同的VFA，起到给动物机体提供能量的作用。有研究者证实，VFA提供的能量可占反刍动物所需总能量的70%～80%[26]。油茶籽粕中纤维素和半纤维素含量低于羊草再加上木质素的屏障作用，从而导致油茶籽粕组的总VFA浓度以及乙酸、丙酸和丁酸的浓度均低于羊草组，当油茶籽粕替代羊草时，随着替代水平的增加总VFA浓度以及乙酸、丙酸和丁酸的浓度也都呈现出下降趋势。乙酸和丁酸是乳脂合成的重要前体物质，丙酸是反刍动物肝脏糖原异生的主要前体物质，这条途径来源的葡萄糖约占血糖总量的30%～50%，更有利于肉用反刍动物的肥育[27]。当油茶籽粕替代羊草时，0%和25%两组的丙酸浓度并无显著性差异，因而油茶籽粕替代肉用反刍动物日粮中的部分羊草可能更加合适。

用非常规饲料部分替代反刍动物日粮中的常见粗饲料或者精料也可以取得较为理想的生产性能。有报道指出用花生藤颗粒饲料部分替代奶牛基础日粮中的羊草和苜蓿，发现在等能等氮条件下每天饲喂不多于3 kg的花生藤颗粒饲料对奶牛的泌乳性能没有显著性影响，同时能够降低饲料成本[28]。Yi等[29]用西兰花茎叶分替代精料混合料的水平在20%以内对奶牛产奶量影响不显著。根据本试验结果，用油茶籽粕替代反刍动物日粮中25%以内的羊草，可使油茶籽粕资源得到充分利用。

4 结论

油茶籽粕含有较高的粗蛋白和粗脂肪，但由于酸性洗涤木质素含量高限制了动物对油茶籽粕的利用，但以25%比例替代羊草可提升全混合饲粮的发酵速度，提高丙酸所占VFA比例；作为反刍动物饲料替代羊草的量应控制在25%以下。

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A Study on the Seed Cake Residue ofCamelliaOleiferafor Ruminant Utilization

Wu Yuelei1Chen Zhongfa2Wang Jiakun1

(Institute of Dairy Science College of Animal Sciences Zhejiang University1,Hangzhou 310058) (College of Biological & Environmental Sciences, Zhejiang Wanli University2, Ningbo 315100)

On the basis of nutrient compositions of the seed cake residue ofcamelliaoleifera(SCR), the nutritive value of SCR for ruminants was evaluated using nylon bags technique andinvitrogas production in this experiment. The results showed that: (1) the concentration of crude protein (CP), ether extract (EE), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) and acid detergent lignin (ADL) of SCR were13.1%, 8.6%, 66.12%, 44.5% and 25.4% (dry matter basis) respectively. (2) the gas produced by SCR was significantly higher (P<0.05) than that by Chinese wild rye after being incubated for 2h-12h. However, the gas production of SCR was significantly less (P< 0.05) than that by Chinese wild rye after 36h. This was consistent with dry matter degradability (DMD). The DMD of SCR was significantly lower than that of Chinese wild rye (P<0.05) from 24h to 72h. At the early stage (3h-12h), the difference in DMD between the two feeds was not significant statistically (P>0.05). (3) the potential gas production had no significant difference (P>0.05), when SCR replaced Chinese wild rye by 25%. However, the potential gas production could be significantly lowered and gas production speed significantly was increased (P<0.05) with the increase of replacement levels. The propionic acid concentration of 25% group was not significantly different from the 0% group. The results of this study indicated SCR could be utilized as alternative to conventional feed resources for ruminants for its relative higher CP and EE content, while higher ADL concentration would lower its nutritive value.

seed cake residue ofcamelliaoleifera, ruminants,Invitrogas production, nylon bags, lignin

S816

A

1003-0174(2017)10-0111-07

2016-11-02

武月雷，男，1991年出生，硕士，动物营养与饲料科学

陈忠法，男，1967年出生，副教授，动物养殖技术的应用研究及技术推广