不同水平干苹果渣对育肥牛体外产气量、发酵参数、营养物质消化率和生长性能的影响

马 宁，何立荣，许 迟，赵 强，马 峰，张 林，李博宁，马 帆

（宁夏大北农科技实业有限公司，宁夏 银川 750200）

苹果渣是将苹果榨汁加工后产生的一种非粮型饲料资源。由于苹果渣含水量高，在常温下难以保存，腐败变质后会产生难闻的气味，大部分不被利用，易造成环境污染。利用生物发酵技术将苹果渣转化成菌体蛋白饲料，可提高饲料中蛋白质含量。在肉牛养殖过程中，将发酵苹果渣添加到日粮中不仅可以增加饲料营养价值，还可以降低饲料成本，实现农业废弃物循环再利用［1］。杨福有等［2］对干苹果渣进行检测分析，营养水平为粗蛋白（6.25%）、粗脂肪（6.8%）、粗纤维（16.9%）、粗灰分（2.3%）、钙（0.06%）、磷（0.06%），苹果渣的总能值比小麦麸高1.02 MJ/kg，并且含有大量的微量元素Fe、Cu、Zn、Se等，营养非常丰富。陈志强等［3］研究表明，肉牛全混合日粮中添加苹果渣等非常规饲料原料可提高日增重，提升屠宰性能，增加养殖经济效益。

体外产气法是一种基于饲料样品在体外利用瘤胃液发酵产生气体的比例估计有机物消化率的体外模拟技术，也是一种评定反刍动物饲料营养价值的常用方法。利用体外发酵技术可以预测发酵底物的营养价值。该方法因具有准确性高、可批量测定样品等优点得到广泛应用［4］。该试验通过在肉牛精料补充料中添加不同水平的干苹果渣替代部分玉米，探讨对瘤胃体外产气量、发酵参数、营养物质消化率以及生长性能的影响，以期为肉牛产业化生产中科学应用干苹果渣等非常规饲料原料提供参考。

1 材料与方法

1.1 日粮组成及营养水平

采用单因子试验设计原则，试验日粮参照《肉牛饲养标准》（NY/T 815—2004）以及《中国饲料成分及营养价值表》（2019年第30版）配制，用不同水平干苹果渣替换部分玉米，配伍到肉牛育肥期精料补充料中。精料补充料由宁夏大北农科技实业有限公司生产，粗饲料为养殖场统一提供的稻草秸秆、玉米秸秆和全株玉米青贮。试验日粮分为对照组（干苹果渣添加比例为0）、试验1组（干苹果渣添加比例为4%）、试验2组（干苹果渣添加比例为8%）、试验3组（干苹果渣添加比例为12%）和试验4组（干苹果渣添加比例为16%）。试验日粮组成及营养水平见表1。

表1 试验日粮组成及营养水平

1.2 体外发酵试验

1.2.1人工缓冲液的制备试验所用的体外人工缓冲液按照Menke等［5］所述的方法配制，由常量元素溶液、微量元素溶液、缓冲液、还原剂溶液和指示剂溶液配制而成。溶液配制好后立即通入CO2，保证处于厌氧环境，置于39℃恒温水浴保存备用，同时用磁性搅拌器不断搅拌。人工缓冲液各组分配制方法见表2，人工缓冲液配制各组分体积见表3。

表2 人工缓冲液各组分配制方法

表3 人工缓冲液配制各组分体积 单位：mL

1.2.2瘤胃液的采集在试验当天清晨于屠宰场选择健康状况良好的西门塔尔肉牛，屠宰后立即取出瘤胃并切开，将瘤胃内容物混合均匀，用4层纱布过滤收集瘤胃液。将现取的瘤胃液置于预热到39℃并通有CO2的保温瓶中密封后迅速带回实验室。将瘤胃液混合均匀后倒入预热的三角瓶，39℃水浴保存，持续通入CO2保持厌氧环境。

1.2.3样品称量将每组试验日粮样品制成风干样，粉碎过1 mm筛，称取2 g装入尼龙袋并用封口机封好，每个样品10个重复。

1.2.4产气量和产气后瘤胃发酵参数的测定将预先准备好的美国ANKOM RFS气体测量系统250 mL产气瓶放入39℃的恒温培养箱预热1 h，然后将三角瓶中的瘤胃液与提前配制的人工缓冲液按1∶2的体积比混合均匀制成人工瘤胃培养液，取180 mL人工瘤胃培养液置于预热好的产气瓶，并持续通入CO2，将每组样品取3个重复放入产气瓶，同时另取3个产气瓶加入180 mL人工瘤胃培养液作为产气空白对照，检查并拧紧每个产气瓶瓶盖。将每个产气瓶在（39.0±0.5）℃的空气浴摇床中体外发酵72 h。气体测量系统自动记录每个产气瓶的压力数据，根据公式将气压换算成气体体积，计算公式如下：

Vx=Vj×Ppsi×0.068，

式中:Vx为39℃产气体积；Vj为产气瓶顶部空间体积；Ppsi为气体测量系统自动记录的压力值。

记 录 并 计 算 发 酵0、1、2、4、8、12、16、24、36、48、72 h的产气体积，减去空白对照发酵瓶产气体积即为产气量。产气试验结束后测定发酵后人工瘤胃培养液pH值、挥发性脂肪酸（VFA）含量、氨态氮（NH3-N）浓度和菌体蛋白含量。瘤胃液pH值：采用UB-7型酸度计测定。瘤胃VFA含量：采用气相色谱仪进行分析［6］。NH3-N浓度：取发酵后人工瘤胃培养液10 mL，3 500 r/min离心10 min后，取2 mL上清液置于15 mL试管内，再加入8 mL 0.2 mol/L HCl摇匀，待测；使用氯化铵作为标准品，用UV-2102 PCS型紫外分光光度计测定特定波长条件下的上清液中的NH3-N浓度［7］。菌体蛋白含量：采用考马斯亮蓝法［8］，应用752紫外可见分光光度计测定。

1.2.5营养物质体外消化率的测定将每组样品取7个重复放入ANKOM DaisyⅡ型自动体外培养箱2.5 L发酵罐，并在通入CO2的条件下向发酵罐中加入1 L人工瘤胃培养液，培养48 h后迅速将尼龙袋放入冷水停止发酵，再用蒸馏水清洗几遍后继续放入培养箱，加入1 L酸性胃蛋白酶溶液 （1 L 0.1 mol/L HCl溶液中加入2 g胃蛋白酶）培养48 h终止发酵。将尼龙袋转移到烘箱中以65℃烘48 h至干燥。根据标准方法测定干物质（GB/T 6435—2014）、粗蛋白（GB/T 6432—2018）、酸性洗涤纤维（NY/T 1459—2007）和中性洗涤纤维（GB/T 20806—2006）的含量，并计算体外消化率。某养分消化率（%）=100×（底物某养分含量-消化残渣某养分含量）/底物某养分含量。

1.3 肉牛育肥试验

1.3.1试验动物及分组采用完全随机分组的设计原则，从养殖场同批次牛群中选择体重相近［（283.37±42.93）kg］，健康状况良好，体型、膘情和毛色相近的西门塔尔育肥牛20头，随机分为4组，分别为对照组、试验1组（4%干苹果渣）、试验2组（8%干苹果渣）和试验3组（12%干苹果渣）。

1.3.2育肥试验日粮及营养水平试验选用对照组和含4%、8%和12%干苹果渣的精料补充料进行育肥试验，日粮精粗比为4∶6，试验日粮组成同表1。根据标准方法测定育肥试验日粮中粗蛋白（GB/T 6432—2018）、中性洗涤纤维（GB/T 20806—2006）、酸性洗涤纤维（NY/T 1459—2007）、粗灰分（GB/T 6438—2007）、盐酸不溶灰分（GB/T 23742—2019）、钙（GB/T 13885—2013）和磷（GB/T 6437—2018）含量。育肥试验日粮营养水平实测值见表4。1.3.3试验时间与地点育肥试验于2020年10月17日—12月16日在宁夏贺兰县某肉牛养殖场进行，试验预饲期10 d，正试期50 d。

表4 育肥试验日粮营养水平实测值 单位：%

1.3.4饲养管理试验前做好每个圈舍的消毒工作。试验牛编号入舍，按照牛场日常管理要求统一饲喂，每日8:00和16:00各饲喂1次。随着牛体重的增加，逐渐增加投料量，食槽旁另外放干稻草，自由采食，自由饮水。

1.3.5生长性能指标测定及方法试验预饲期结束当天对试验牛逐个称重、为试验初重，试验正试期结束当天对试验牛逐个称重、为试验末重。计算试验期间总增重和平均日增重。试验期间总增重=试验末重-试验初重；平均日增重=（试验末重-试验初重）/试验天数。

1.4 数据整理与统计分析

试验数据利用Excel 2010进行初步整理，应用SPSS24.0统计学软件进行单因素方差分析，Duncan氏法进行多重比较，显著性差异的判断标准为P＜0.05。试验结果以“平均值±标准差”的形式表示。

2 结果与分析

2.1 不同水平干苹果渣对体外产气量的影响

由表5可知，在体外产气试验前2小时，试验1组各时间点的产气量是最多的，说明起始发酵速度较快；在12～24 h各时间点对照组产气量显著（P＜0.05）高于4个试验组；0～48 h各时间点试验1组、试验2组和试验3组产气量差异均不显著（P＞0.05）；12～72 h各时间点试验4组产气量均显著低于对照组、试验1组、试验2组和试验3组（P＜0.05）；试验1组总产气量最多，显著（P＜0.05）高于试验2组和试验4组，与对照组和试验3组差异不显著（P＞0.05）；试验4组总产气量最少，显著（P＜0.05）低于对照组、试验1组、试验2组和试验3组。各样品产气主要集中在4～24 h，36～72 h各样品产气量趋于平稳。

表5 不同水平干苹果渣对体外产气量的影响

2.2 不同水平干苹果渣对体外发酵参数的影响

由表6可知，产气试验结束后，对照组体外发酵后瘤胃液pH值最高，显著（P＜0.05）高于试验2组，与试验1组、试验3组、试验4组差异不显著（P＞0.05）。试验2组NH3-N浓度最高，显著（P＜0.05）高于试验3组和试验4组；对照组、试验1组和试验2组NH3-N浓度均无显著（P＞0.05）差异，由大到小依次为试验2组＞试验1组＞对照组；试验1组NH3-N浓度显著（P＜0.05）高于试验4组。各个处理组菌体蛋白含量无显著（P＞0.05）差异。通过分析VFA含量可以看出，试验1组和试验2组的乙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸浓度显著（P＜0.05）高于其他各组；试验2组丙酸浓度最高，显著（P＜0.05）高于对照组、试验3组和试验4组，与试验1组差异不显著（P＞0.05）。

表6 不同水平干苹果渣对体外发酵参数的影响

2.3 不同水平干苹果渣对营养物质体外消化率的影响

由表7可知，对照组的干物质（DM）、粗蛋白（CP）和中性洗涤纤维（NDF）消化率最高，与4个试验组相比均有显著（P＜0.05）差异；4个试验组DM消化率均无显著（P＞0.05）差异，由大到小依次为试验4组＞试验1组＞试验3组＞试验2组；4个试验组CP消化率存在显著（P＜0.05）差异，由大到小依次为试验4组＞试验3组＞试验1组＞试验2组；4个试验组NDF消化率均存在显著（P＜0.05）差异，由大到小依次为试验3组＞试验1组＞试验4组＞试验2组。试验2组酸性洗涤纤维（ADF）消化率最高，显著（P＜0.05）高于其他各组；试验1组ADF消化率最低，显著（P＜0.05）低于其他各组；ADF消化率由大到小依次为试验2组＞对照组＞试验3组＞试验4组＞试验1组。

表7 不同水平干苹果渣对营养物质体外消化率的影响 单位：%

2.4 不同水平干苹果渣对肉牛生长性能的影响

由表8可知，各组肉牛的试验期间总增重和平均日增重差异均不显著（P>0.05）；试验期间总增重和平均日增重由大到小依次为对照组>试验3组>试验2组>试验1组。

表8 不同水平干苹果渣对肉牛生长性能的影响

3 讨论

3.1 不同水平干苹果渣替代玉米对瘤胃体外发酵产气量的影响

体外发酵产气量不仅是衡量饲料营养消化水平的重要指标，也是反映饲料中有机物可发酵程度的指标。黄江丽等［9］研究表明，体外发酵产气量可反映底物被瘤胃微生物利用的程度，与饲料中碳水化合物消化率有关，是评价反刍动物瘤胃发酵功能的一个重要指标。该研究开展的体外模拟瘤胃发酵试验结果显示，发酵前2小时4%干苹果渣组各时间点产气量最高，说明起始发酵速度较快；16%干苹果渣组日粮的粗纤维（CF）、CP、NDF、ADF浓度较高，可能是整个发酵过程中产气速度缓慢且产气量最少的原因。各组样品产气主要集中在4～24 h，36～72 h各组样品产气量趋于平稳、发酵速度减慢，可能是因为随着发酵的不断进行底物被快速消化，随着发酵时间的延长，人工瘤胃培养液中微生物数量变少或活性减弱。4%干苹果渣组总产气量最高，说明少量干苹果渣有利于提高瘤胃微生物对饲料营养物质的利用水平。

3.2 不同水平干苹果渣替代玉米对瘤胃体外发酵参数的影响

pH值是反映瘤胃发酵稳定性的重要指标。日粮结构是影响瘤胃液pH值的主要因素，pH值过高或过低对瘤胃微生物的生长和发酵功能都会产生影响［10］。高天爽等［11］研究发现，瘤胃液pH值的变化可影响瘤胃微生物发酵，只有当瘤胃液pH值处于正常范围，瘤胃发酵和饲料降解才能正常进行。体外人工瘤胃培养液的pH值变动范围一般为5.5～7.5，最适宜范围为6.6～7.0［12］。该试验加入底物的所有参试样本经发酵，人工瘤胃培养液pH值均在正常范围内，未对人工瘤胃内环境产生不良影响，说明瘤胃培养液的酸碱环境一直处于可以使瘤胃微生物具有正常活性的状态。pH值越低，说明发酵产生的酸累积量越大［9］。该试验中，对照组pH值高于各试验组，原因可能是加入干苹果渣有助于有机酸的累积；4%干苹果渣组pH值最低，且在最适宜范围内，说明添加4%干苹果渣使饲粮更容易在瘤胃中消化。

NH3-N是瘤胃内饲料蛋白质、肽、氨基酸、氨化物、尿素和其他非蛋白氮化合物分解的终产物［13］。瘤胃液NH3-N浓度与诸多因素有关，包括蛋白质的摄入量、蛋白质在瘤胃中降解为NH3-N的降解速率、瘤胃壁对NH3-N的吸收与再循环，以及瘤胃微生物对NH3-N的利用效率等。NH3-N浓度受发酵底物蛋白质含量和降解率的影响，NH3-N是合成微生物蛋白的主要氮源，而微生物蛋白是反刍动物重要的蛋白质来源。该试验结果表明，4%和8%干苹果渣组NH3-N浓度均高于对照组，说明添加一定水平的干苹果渣可提高瘤胃中NH3-N浓度。

反刍动物瘤胃发酵产生的VFA大约占进入机体代谢的碳流量的2/3，是反刍动物维持生理功能的重要能量来源，可提供能量总需要量的70%～80%［14］，此外，VFA还能促进反刍动物肠胃运动，抑制肠胃中病原微生物的生长［15］。影响瘤胃液VFA浓度的因素主要包括干物质采食量、淀粉摄入量以及瘤胃微生物对有机物的发酵。以采食精饲料为主的反刍动物，日粮中富含非纤维性碳水化合物，发酵产生的丙酸较多；而以采食粗饲料为主的反刍动物，日粮中结构性碳水化合物含量较高，微生物降解粗纤维生成的乙酸较多［13］。该试验结果表明，4%和8%干苹果渣组饲料中VFA浓度显著（P＜0.05）高于其他各组，说明以一定比例的干苹果渣替代精料补充料中的部分玉米，可提高瘤胃VFA的含量。

3.3 不同水平干苹果渣替代玉米对营养物质体外消化率的影响

干苹果渣具有丰富的营养价值，矿物质、氨基酸、纤维素和可溶性糖类等营养成分含量较高，并且容易消化、适口性好，在动物养殖中无论是直接饲喂还是和其他饲草混合加工饲喂，对动物生长都具有明显的促进作用［16］。王雯熙等［17］研究表明，体外DM消化率的高低可直接反映饲料消化的难易程度，与饲料中NDF和ADF的含量有关。该试验中对照组的DM、CP和NDF的消化率显著（P＜0.05）高于4个试验组，说明干苹果渣替代部分玉米有降低饲料体外消化率的趋势。

3.4 不同水平干苹果渣替代玉米对肉牛生长性能的影响

随着科学技术的不断进步，人们越来越认识到资源和环境对人类的重要性。如何进行绿色生产、零排放已成为未来发展需要攻克的难题，因此，农产品加工的废弃下脚料的回收利用势在必行。干苹果渣作为非粮型饲料原料资源具有营养成分丰富、有毒有害物质含量低、应用成本较低的优点，在畜禽养殖业上已经开始应用［18］。有研究表明，干苹果渣中存在多种酸性物质，可改善瘤胃内环境，同时还可促进反刍动物胃肠道对其他营养物质的消化利用。干苹果渣还具有特殊的苹果香味，可提高动物的采食量，在一定程度上还会增加母畜产奶量并提高生产性能［19］。该试验对育肥牛生长性能进行了监测，结果显示对照组试验期间总增重和日增重高于3个试验组，但差异均不显著（P＞0.05），说明干苹果渣替换精料补充料中部分玉米对育肥牛增重效果无显著影响，但育肥牛的试验期间总增重和日增重随着苹果渣替代比例的增加而增加，同时，通过观察试验牛的采食行为，发现添加干苹果渣有一定的诱食效果。这为后续干苹果渣应用到反刍动物饲料中提供了参考。

4 结论

在该试验条件下，肉牛育肥期精料补充料中添加一定比例的干苹果渣影响饲料DM和CP的体外消化率，精料补充料中添加4%和8%干苹果渣可提高发酵后瘤胃液NH3-N和VFA浓度。添加4%干苹果渣可提高体外发酵产气量，有利于瘤胃发酵和饲粮消化。育肥牛增重效果随着干苹果渣添加量的增加而提升，说明干苹果渣具有较高的营养价值，可以作为非粮型饲料资源应用到反刍动物精饲料或日粮当中，但其最适添加水平还有待研究。