日粮添加甜菜糖蜜提高能量进食水平对新疆褐牛增重性能和瘤胃发酵的影响

2021-04-21张娟利陈如龙杨开伦杨红建

中国畜牧杂志 2021年4期

张娟利，莫放，姚刚，陈如龙，杨开伦，杨红建*

（1.中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京 100193；2.新疆农业大学动物科学学院，新疆乌鲁木齐 830052；3.新疆天莱牧业有限责任公司，新疆博乐 833400）

新疆是我国最大甜菜产区，种植面积在7万hm2左右，约占全国甜菜总种植面积的30%，主要集中于伊犁、塔城、博乐等地区，甜菜平均单产在57 t/hm2，年产糖50 万t左右，占到全国产量50%以上[1]。甜菜糖蜜（Sugar Beet Molasses）是甜菜块根经切丝榨汁、加热蒸发、糖分萃取结晶等工艺制糖后剩余的深褐色浓稠液体。与此同时，甜菜块根汁液榨取后，经烘干还会产生大量略带甜味的丝状甜菜渣（Sugar Beet Pulp）副产物。长期以来，如何充分开发利用甜菜制糖副产物饲喂牛羊等反刍动物，备受国内外畜牧养殖业的高度关注。甜菜糖蜜因富含可消化蔗糖等碳水化合物，极易在瘤胃微生物作用下发酵产生乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸（VFA），并为宿主提供能量。甜菜糖蜜中总可消化养分（TDN）、代谢能、增重净能分别82.9%、12.05 MJ/kg、5.56 MJ/kg，与马齿型黄质玉米有效能值十分接近[2]。有研究表明，肉牛日粮中添加10%糖蜜可显著提高肉牛育肥增重效果，但当添加量增加至30% 时，其饲用功效大幅下降[3]。就新疆地区甜菜糖蜜而言，在肉牛育肥期日粮中提高糖蜜添加量是否能提高肉牛育肥生长性能，并对瘤胃微生物发酵有何影响，国内尚鲜有研究报道。本研究通过增加日粮中甜菜糖蜜添加量来提高日粮能量水平，探讨其在新疆褐牛育肥中的饲用效果，旨在为充分开发利用新疆地区甜菜糖蜜资源提供科学依据与应用指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料本试验中所用到的鲜甜菜渣与甜菜糖蜜均购自新疆博乐地区糖厂，甜菜渣外观呈丝状，水分含量为88%。甜菜糖蜜呈深褐色，水分含量为30%，具体营养成分见表1。

1.2 试验设计与饲养管理试验选取69 头15 月龄、体重（340±5.7）kg 的新疆褐牛杂交公牛随机分为2 组，对照组35 头，试验组34 头，在具有遮阳棚和配有自由饮水槽的开放式隔栏中，采用全混合日粮（TMR）方式进行饲喂。如表2 所示，对照组饲喂育肥场原有日粮，甜菜糖蜜添加量为3.6%；试验组在对照组日粮基础上，在保持日粮粗蛋白质水平相近情况下，将甜菜糖蜜含量增加至13.6%。饲养期为145 d，在每天08:00 和18:00用TMR 搅拌车进行定时投喂，按照平均剩料量不高于5% 为标准，每3 d 进行1 次投料量调整，并清理1 次食槽和饮水槽。

表1 鲜甜菜渣与甜菜糖蜜营养成分（干物质基础）

1.3 增重性能测定根据TMR 搅拌车投料数据现场显示，记录各组肉牛每天投料量，每3 天清理饲槽1 次，记录TMR 剩料量。每7 d 测定TMR 投料与剩料水分含量，测算干物质采食量（DMI），结合TMR 中营养含量计算有机物、粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维摄入量。针对TMR 投料与剩料，利用宾州筛（2012 版：第1 层孔径19 mm，第2 层8 mm，第3 层1.18 mm）对饲料颗粒分布比例进行现场测定。试验开始并晨饲前对所有牛只进行称重，试验开始后每30 d 于晨饲前对所有牛只进行称重，计算平均日增重（ADG）与耗料增重比（F/G=DMI/ADG）。

1.4 瘤胃微生物体外发酵将采集获得的对照组与试验组代表性TMR 样品在65℃烘干48 h 后进行粉碎过1.0 mm筛，按照每个处理组5 个重复，称取500 mg 日粮样品置于140 mL 厌氧发酵瓶中，向每个发酵瓶中加入50 mL缓冲液（经39℃预热、pH 6.85）[4]与25 mL 经4 层纱布过滤瘤胃液。将每个发酵瓶利用输液针管与AGRSIII 型微生物发酵微量产气自动记录仪气路连接，在39℃下进行实时产气量数据自动记录[5]。当培养时间达到48 h 后，取出发酵瓶，用孔径200 目尼龙袋（12 cm×6 cm）过滤所有发酵内容物，立即测定滤液pH。将尼龙袋残渣用自来水漂洗后在65℃下烘干48 h 后称重，利用差减法计算干物质消失率（IVDMD）。采集发酵滤液样品，经10 000 ×g 4℃离心15 min 后测定滤液中氨氮、微生物蛋白（MCP）以及乙酸、丙酸、丁酸等VFA 浓度。

表2 肉牛TMR 组成及营养成分

1.5 产气动力学分析将AGRS-III 型微生物发酵微量产气自动记录仪记录获得的每个发酵瓶产气时间（t，h）及对应累积产气量（GPt）Excel 数据利用SAS 9.4 统计软件import 语句导入后，运用SAS 9.4 软件中NLIN 过程对产气数据进行非线性曲线参数拟合：GPt=A/[1+(C/t)]B，其中，A 为理论最大产气量，B 为曲线曲度参数，C 为达到1/2 最大产气量时（A）的发酵时间。利用数学函数求导方法，计算出当t=C 时的平均产气速率（AGPR）：AGPR=A×B/（4×C）。

1.6 统计分析使用SAS 9.4 软件中GLM 进行方差分析。利用LSMEANS 语句输出各测定指标最小二乘法均值的标准误（SEM），使用Tukey 检验对不同效应因子进行多重比较，显著水平设定为P＜0.05。

2 结果

2.1 不同糖蜜处理组对肉牛TMR 投料与剩料中饲料粒度分布的影响由表3 可知，试验组TMR 投料宾州筛第3层日粮比例高于对照组（P＜0.01），其他各层差异不显著。与对照组相比，试验组TMR 剩料宾州筛第1、2 层比例下降（P＜0.01），而第3 层剩料比例升高（P＜0.01）。

表3 不同糖蜜处理组TMR 投料与剩料宾州筛各层粒度分布 %

2.2 不同糖蜜处理组对肉牛养分摄入量与增重性能的影响如表4 所示，试验组与对照组相比，虽然DMI、有机物摄入量（OMI）、酸性洗涤纤维摄入量（ADFI）差异不显著，但粗蛋白摄入量（CPI）升高（P＜0.05）。如图1所示，试验各组肉牛体重随饲养天数呈线性增长变化，经过145 d 育肥后，宰前活重均超过了500 kg。如表4所示，试验组试验全期ADG 高于对照组（P＜0.01）。尽管两组屠宰率差异不显著，但试验组F/G 低于对照组（P＜0.01），饲料转化效率提高了14.12%。

2.3 不同糖蜜处理组对瘤胃微生物体外发酵的影响由图2 所示，不同糖蜜处理组TMR 瘤胃微生物发酵产气量仅在12 h 前后略有差异，但在发酵48 h 结束时，2组总产量未呈显著差异（表5）；经产气动力学分析后，二者在产气速率等方面也均未呈显著差异。

如表6 所示，不同糖蜜处理组TMR 经瘤胃微生物48 h 发酵后，发酵液pH、氨氮（NH3-N）、MCP 未呈显著差异，但试验组总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度高于对照组（P＜0.05）。试验丁酸摩尔生成比例高于对照组（P＜0.01），其他VFA 生成比例在两组间差异不显著。

表4 不同糖蜜处理组肉牛养分摄入量与增重性能

图1 不同糖蜜处理肉牛体重随饲养天数变化

图2 不同糖蜜处理日粮瘤胃微生物体外发酵产气变化曲线

表5 不同糖蜜处理组肉牛TMR 瘤胃微生物发酵产气动力学

3 讨论

3.1 日粮中增加甜菜糖蜜饲用比例对日粮粒度比例分布与养分摄入量的影响在饲养实践中，宾州筛通常被用于评价TMR 制作饲料颗粒分布均匀度与物理有效纤维摄入比例分析[7]。本试验中TMR 投料经宾州筛饲料粒度分布比例分析差异不大，表明糖蜜添加后没有显著改变TMR 制作质量，但TMR 剩料经宾州筛分析后，宾州筛第1 层与第2 层比例下降而第3 层比例大幅升高，间接说明添加甜蜜可显著提高TMR 中麦秸、苜蓿干草等长纤维粗饲料的摄入量，这可能与甜菜糖蜜中含有大量庶糖、葡萄糖和果糖等可溶性碳水化合物，继而改善TMR 适口性有关[8]。本研究中虽然DMI 未出现显著差异，但添加糖蜜后CPI 显著增加，这可能与添加糖蜜后蛋白质含量相对较高的长纤维类苜蓿干草摄入量增加有关。在国内外研究报道中，宾州筛通常用于TMR 投料时的制作质量分析评价，但对剩料的饲料粒度分析鲜有报道。笔者认为，将宾州筛同时用于剩料饲料粒度分析，更有助于了解和分析TMR 的适口性以及不同饲料原料实际摄入比例与日粮配方设计时的投料比例差异。

表6 不同糖蜜处理组肉牛TMR 瘤胃微生物发酵特性

3.2 日粮中增加甜菜糖蜜饲用比例对肉牛增重性能与饲料转化效率的影响肉牛在品种遗传背景、饲料原料使用、饲养管理等相同条件下，育肥增重性能表现如何很大程度上取决于日粮养分浓度与总的干物质采食量。甜菜糖蜜含糖量通常在70%～75%，除富含蔗糖等可溶性碳水化合物外，糖蜜还含有非蛋白氮、维生素、矿物质元素等非糖物质[8-9]。本研究中虽然添加甜菜糖蜜后，2组的肉牛DMI 虽然未出现显著差异，但日增重与饲料转化效果获得显著提高，这应该与日粮能量浓度提高有关。在日粮蛋白水平基本相同情况下，增加甜菜糖蜜饲用比例后，日粮中总可消化养分提高了5.1 个百分点，日粮代谢能浓度提高了3.1 MJ/kg，因甜菜糖蜜饲用比例增加后，日粮蛋白质实际摄入量也得到显著升高。这些研究结果再次表明，日粮添加糖蜜不仅可以改善日粮适口性，同时可以通过提高日粮能量浓度显著提高肉牛增重性能与饲料转化效率。

3.3 日粮添加甜菜糖蜜对肉牛瘤胃参数的影响黏稠性和半流动状态使糖蜜具有黏结作用，日粮中添加糖蜜后可降低饲料制作过程中产生的粉尘，同时因其富含可溶性蔗糖等碳水化合物，可为反刍动物瘤胃微生物提供充足的可利用碳源，从而提高微生物活性[10-11]。此外，糖蜜中矿物质含量较高（8%～10%），钙、磷含量较低，而钾、氯、钠、镁含量相对较高。因此，在饲养实践中糖蜜过量饲喂可导致反刍动物出现轻微腹泻[12]。在本研究中，试验组日粮中甜菜糖蜜添加量虽然比对照组增加了10%，但没有发生腹泻，这可能与本研究中TMR中粗饲料配方比例较高有关。

瘤胃pH 受粗饲料进食比例与进食量等很多因素的影响。本试验中增加糖蜜浓度后，pH 没有显著差异，说明糖蜜浓度增加后，没有对肉牛瘤胃pH 的缓冲调节能力产生负面影响。马群山等[13]在瘘管肉羊饲料中添加0%、2%、5% 和8% 大豆糖蜜，不同时间点采集瘤胃液pH 也无显著差异。NH3-N 是由瘤胃代谢中外源饲料蛋白质和内源含氮物质降解产物，也是瘤胃微生物合成微生物菌体蛋白的重要原料[13]。王新峰等[14]研究表明，在绵羊日粮中添加0%、4%、6% 和8% 糖蜜的各组瘤胃液中NH3-N 浓度也未出现显著差异。瘤胃微生物包含原虫、细菌等。本试验中增加糖蜜饲用比例后未对瘤胃微生物发酵产气量以及MCP 浓度产生显著影响，表明添加糖蜜未对瘤胃微生物氮代谢与微生物活性产生不利影响。

Waldo 等[15]研究发现，肉牛日粮中添加蔗糖糖蜜可导致瘤胃乙酸水平降低，丁酸水平升高。Reyes 等[16]和Silvestre 等[17]研究发现，在日粮中添加糖蜜会使肉牛瘤胃液中丁酸含量增加，丙酸含量减少。在研究中将日粮中糖蜜添加量由3.6%增加到13.6%时，仅发现瘤胃液中丁酸浓度显著升高，而对乙酸和丙酸生成比例升高未产生显著影响。Hatch[18]发现，在高浓缩精加工日粮中添加15%的糖蜜会增加瘤胃液的总VFA 含量，但不会影响瘤胃的pH。在本研究中，增加糖蜜饲用比例后TVFA 水平显著上升，NGR 呈下降趋势，表明增加日粮甜菜糖蜜饲用比例可为瘤胃微生物发酵提供可发酵能量物质，并一定程度有助于增加糖异生前体物丙酸生成比例。