甘蔗渣的饲用价值评价

2021-01-15彭海芬和嘉荣金显栋李文贵黄必志亐开兴

中国农学通报 2021年2期

彭海芬，和嘉荣，李花，金显栋，李文贵，黄必志，亐开兴

（1云南农业大学动物医学院，昆明 650201；2云南省种畜繁育推广中心，昆明 650212；3云南省草地动物科学研究院，昆明 650212）

0 引言

甘蔗(Saccharum officinarum)是禾本科甘蔗属的多年生草本植物，为喜高温、强光照作物，对土壤的适应性较强，适宜黏壤土、红壤土、砂壤土生长；作为传统的制糖原料，甘蔗是光合能力较强的C4作物之一，也是生物产量最高的栽培作物之一[1-3]。中国甘蔗生产位列世界第三，仅次于巴西和印度[2,4]。甘蔗在我国种植主要集中在南方广西、云南、广东、贵州、福建、四川等省区[2,5]。云南省是仅次于广西的全国第二大甘蔗种植区，主要集中种植于普洱、临沧、德宏、西双版纳、文山、保山、红河等州市，是云南省重要的经济产业之一[5]。制糖过程中，甘蔗茎秆经破碎和榨取蔗汁后产生的纤维性废渣（甘蔗渣），是甘蔗制糖工业的主要副产品，一般湿蔗渣产率为榨蔗量的1/5～1/4[6]。据统计，中国每年甘蔗产量大概7000万t，可产生甘蔗渣2000万t[4,7]。据云南糖网，2018/2019年榨季，云南省甘蔗农业总产1840万t，甘蔗工业入榨量1620万t将产生甘蔗渣400万t[8]。甘蔗渣具有数量多、来源集中（榨糖厂）、质量均一、价格低等优势，但纤维素和木质素含量较高的特点，不适宜于直接饲喂[1,2,9-11]，而70%～80%甘蔗渣被直接用作糖厂锅炉燃料，得不到有效利用，造成资源浪费，对生态环境有一定的污染[2,4]。然而，通常甘蔗收获季节在每年12月至翌年3、4月，恰逢南方冬春季节缺草期，大宗榨糖副产物可有效缓解南方冬春饲草料供应，经化学、生物技术处理后可作为反刍动物的粗饲料[10-15]。

本研究通过甘蔗渣与一些农副产物的营养成分、干物质采食量、产奶净能等指标进作比较，并对其饲料相对价值和粗饲料分级进行评价，以期明确甘蔗渣的饲用价值，权衡其利弊加以利用，如果可有效利用甘蔗渣，缓解现今饲料资源短缺的状况，降低饲料成本，提高养殖业的经济效益；同时又减轻环境污染，具有很大的发展潜力和生态效益，是甘蔗制糖企业拓展循环经济、实现糖业可持续发展的有效途径。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

甘蔗渣取自楚雄市双柏县某肉牛养殖场，鲜绿光叶紫花苕、鲜绿灯盏花秆、干蚕豆秆、熟化洋蓟花苞、青贮玉米和稻草糠多种原料分别采集于曲靖市罗平县、红河州泸西县、楚雄市姚安县、昆明市石林县、楚雄市东瓜镇和大理州巍山县，将所有样品于65℃烘干48 h，过40目筛后混匀，以四分法取样，装入自封袋中密闭保存待测其营养成分。

1.2 测定指标和方法

采用常规法(GB/T 6435—1986)测定干物质(DM)；用高温灼烧法(GB/T 6438—2007)测定粗灰分(Ash)；采用凯氏定氮法(GB/T 6432—1994)测定粗蛋白(CP)；采用石油醚浸提残余法(GB/T6433—2006)测定粗脂肪(EE)；用范氏洗涤纤维测定粗纤维(CF)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤木质素(ADL)；用高锰酸钾滴定法(GB/T 6436—2002)测定钙(Ca)含量，用P钼黄比色法(GB/T 6437—2002)测定磷(P)含量，无氮浸出物(NFE)用差减法计算。

1.3 饲料相对值(RFV)

根据测定的营养成分，参照美国广泛应用的饲料相对营养价值指数(relative feed value,RFV)模型[12-14]评定所测定样品的营养品质，计算模型见式(1)。

式中：DMI(%BW)＝120/NDF(%DM)，DDM(%DM)＝88.9-0.779×ADF(%DM)，其中：DMI为粗饲料干物质随意采食量，DDM为可消化干物质，计算RFV时除以1.29，目的是以盛花期的苜蓿RFV为100；RFV数值大于100的牧草表明相对于基数100而言，整体上品质较好。

1.4 粗饲料分级指数(GI)

根据测定的营养成分，采用我国学者卢德勋提出的粗饲料分级指数(grading index,GI)模型[16-17]评定所测定样品的营养价值，计算模型见式(2)～(4)。

式中：NEL为产奶净能，DMI为干物质随意采食量。

1.5 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2010进行统计整理，利用SPSS 17.0统计软件对数据进行单因素(One-way ANOVA)方差分析，结果以平均值±标准差(Mean±SD)表示，本研究只对甘蔗渣鲜绿光叶紫花苕、鲜绿灯盏花秆、干蚕豆秆、熟化洋蓟花苞5种进行方差分析，列入其它粗饲料数据主要作RFV和GI比较。

2 结果

2.1 常规营养成分

由表1可见，测定几类粗饲料干物质含量较高，除灯盏花秆外，差异不大。灯盏花秆的粗蛋白(20.83%)含量显著高于熟化洋蓟花苞、光叶紫花苕、蚕豆秆和甘蔗渣(P＜0.01)，而甘蔗渣的粗蛋白含量极低(P＜0.01)；甘蔗渣和蚕豆秆的粗脂肪含量显著低于其他三类粗饲料(P＜0.05)，而甘蔗渣的钙、磷含量显著低于其他粗饲料(P＜0.05)。

2.2 纤维成分

由表2可见，甘蔗渣、蚕豆秆的粗纤维含量显著高于光叶紫花苕、灯盏花秆和洋蓟花苞(P＜0.05)，光叶紫花苕和熟化洋蓟花苞显著高于灯盏花秆(P＜0.05)；甘蔗渣、蚕豆秆的NDF含量明显高于光叶紫花苕、灯盏花秆和熟化洋蓟花苞(P＜0.05)；蚕豆秆的ADF显著高于其他四类粗饲料(P＜0.05)。同样，甘蔗渣和蚕豆秆的木质素含量显著高于光叶紫花苕、灯盏花秆和蚕豆秆(P＜0.05)，说明甘蔗渣木质化程度最严重。

表1 甘蔗渣与其它粗饲料常规营养成分比较/(%DM)

表2 甘蔗渣纤维成分与其它粗饲料比较/(%DM)

2.3 饲料品质

由表3可见，在测定的五类粗饲料中，只有光叶紫花苕的RFV超过100，灯盏花秆和熟化洋蓟花苞分别为88.6和94.7，不到100，明显低于优质青贮玉米(139.5)(P＜0.05)；甘蔗渣和蚕豆秆的RFV显著低于光叶紫花苕、灯盏花秆、熟化洋蓟花苞(P＜0.05)，甘蔗渣跟稻草糠差异不显著(76.09 vs.73.45)；熟化洋蓟花苞RFV较加工前下降大半，养分损失严重。相对应光叶紫花苕、灯盏花秆、熟化洋蓟花苞的干物质随意采食量(DMI)和产奶净能(NEL)显著高于甘蔗渣和蚕豆秆(P＜0.05)。灯盏花秆GI优于光叶紫花苕(P＞0.05)和熟化洋蓟花苞(P＜0.05)，甘蔗渣和蚕豆秆二者的极低(P＜0.01)，表明二者饲用价值相当低下，饲喂时必须与其他饲料混合或调制以求降解、酶解或膨化以作为粗饲料资源利用。

3 讨论

3.1 甘蔗渣的营养价值

甘蔗是生物产量最高的大田作物，喜温喜光，却因分葉能力和再生能力差而不适于多次刈割，是作为榨糖业的主要经济作物，因而甘蔗渣产量巨大，但甘蔗渣富含纤维素和木质素而不适宜于直接饲喂牲畜[1,9]。2018/2019年度云南省甘蔗产量1840万t，入榨量1620万t[8]，每年甘蔗渣产量超出400万t，70%～80%甘蔗渣被直接作为糖厂燃料得不到有效利用，如果这些甘蔗渣得以充分开发做成牛羊饲料，那么将极大缓解南方省区冬春季节的饲草料问题[2,11,20]。而甘蔗渣纤维素大多数属于植物的次生壁一类纤维素分子，是由许多葡萄糖以β-1,4苷键缩合而成的高分子化合物，分子间彼此以氢键相连，因氢键数目多，故相当牢固而不易破坏，不溶于水，难以降解或酶解[12,21]，作为反刍动物饲料时，有机物消化率只有20%～25%或更低，单独饲喂仅能达到动物维持需要[9,10,22]。本研究中，甘蔗渣的粗蛋白含量极低，仅为2.41%，而NDF、ADF含量极高，分别为67.71%和43.02%，因此欲将甘蔗渣开发为饲料必须进行调制与处理，研究主要集中在蔗渣粗纤维的降解和粗蛋白含量的提高，化学处理法和生物发酵两种技术的操作较简单、效果明显，是目前蔗渣（梢）处理比较有效、最常用的方法，可将甘蔗渣（梢）开发为中等品质的能量型饲料[12,13,15]，而比较几种甘蔗副产物的消化率以甘蔗梢青贮饲用价值最高，膨化蔗渣优于碱化蔗渣，机械化的膨化和颗粒制料将更有前途[11,24]。据毛华明等[12]报道，甘蔗渣经尿素、Ca(OH)2、NaOH处理后，ADF、NDF和木质素均有不同程度的下降，当NaOH用量为80 g/kg DM时，甘蔗渣营养价值可达中等羊草的水平。而在青贮过程中添加尿素或EM均可改善青贮甘蔗梢品质，提高其营养价值[10,23]。柳富杰[13]向甘蔗渣里添加乳酸菌或纤维素酶均有利于提高青贮质量，二者混合添加后的青贮酸碱度降低至pH 4.27，乳酸含量、可溶性糖含量和干物质粗蛋白含量分别提高了56.52%、61.15%和42.22%，NDF和ADF分别下降了12.08%和5.04%。通过多种途径处理后制作甘蔗渣颗粒料，发酵碱化蔗渣饲料比发酵的粗纤维含量明显降低，粗蛋白含量提高，表明碱化对改变蔗渣营养结构，降低蔗渣纤维素含量有利；而氨化发酵蔗梢粗纤维含量30%，相比普通蔗梢40%则大大下降，粗蛋白可达14.5%[11]。因此，对甘蔗渣和甘蔗梢生物发酵、碱化处理对其饲料化利用十分有利。高温高压膨化处理可极大提高消化率，效果更好，其制备方法工艺简单，操作方便，成本低，实用性好，结合颗粒料生产将极大提高甘蔗副产物饲料化利用，提高机械化程度是必由之路[11,25,26]。

表3 甘蔗渣与其它粗饲料饲用价值比较

3.2 甘蔗渣的饲用品质

以盛花期苜蓿的RFV为100，RFV大于100的牧草表明相对于基数100而言，整体上品质较好；同样，如果RFV低于100，则其牧草饲用品质较差[17,27]。本研究中，几类原料RFV按大小依次为：光叶紫花苕＞熟化洋蓟花苞＞灯盏花秆＞甘蔗渣＞蚕豆秆，对应的RFV分别为：102.90、94.75、88.62、76.09和55.82。甘蔗渣木质化程度高而排名靠后，品质不如稻草糠，饲用价值较低，甘蔗渣需要通过发酵、膨化等方法加工调制后作为反刍动物的饲草料，而对于蚕豆秆应掌握好收获方法与收获时机，一旦叶片凋落而养分损失殆尽（本研究取样的蚕豆秆可能因堆放时间过长而变质，营养成分存在偏差，需要今后进一步验证）。粗饲料GI在计算中考虑了动态因素DMI与粗饲料的科学搭配，实现了粗饲料的优化配合，符合反刍家畜营养摄取和消化特点，排序更为科学全面[17,28]。本研究的几类粗饲料GI排序依次为：灯盏花秆＞光叶紫花苕＞熟化洋蓟花苞＞蚕豆秆＞甘蔗渣，对应值分别为：22.09、18.48、12.46、2.47和1.87，甘蔗渣和蚕豆秆的饲用价值较差，而灯盏花秆、光叶紫花苕的饲用价值较高，熟化洋蓟花苞次之。总之，几类农副产物都可以在南方冬春季节物尽其用，合理利用当地廉价粗饲料资源可缓解饲料短缺以提高畜牧业养殖效益。