发酵杂粕替代豆粕对肉牛生长性能、养分表观消化率及血清生化指标的影响

2022-03-03李友英彭忠利吴华卓

中国畜牧兽医 2022年2期

曾钰，刘垚，李友英，彭忠利，吴华卓

(1.西南民族大学畜牧兽医学院，青藏高原动物遗传资源保护与利用重点实验室，成都 610041；2.四川省甘孜藏族自治州畜牧科学研究所，康定 626000)

随着中国畜牧业的迅猛发展，饲料资源短缺的问题日趋严重，豆粕、鱼粉等优质蛋白质原料不仅价格上涨且供应严重不足，严重制约中国畜牧业发展，寻求新型可替代的优质蛋白质饲料原料就显得尤为重要[1]。中国棉粕和菜粕饲料资源丰富，其蛋白质含量较高，氨基酸组成较合理，价格约为豆粕的60%～70%，都是潜力巨大的蛋白质饲料原料。棉粕是浸提棉籽油过程中的副产物，是仅次于豆粕的植物蛋白原料，粗蛋白质(CP)含量较高(40%～50%)，但赖氨酸含量较低[2-3]；菜粕是油菜籽榨油的副产物，其CP含量在35%～45%，可消化蛋白质含量高达90%以上，富含谷氨酸、精氨酸、谷氨酰胺等[4]。由于棉粕和菜粕的粗纤维含量较高、适口性较差，加上游离棉酚、硫葡萄糖苷、单宁、植酸等抗营养因子的影响，极大地限制了其在畜禽饲粮中的利用[1,5-6]。近年来，发酵饲料行业的兴起和发酵工艺的完善为该问题提供了新的解决方法，微生物发酵可改善棉粕和菜粕的营养价值，具有工艺简单、成本低、脱毒效率高、便于推广等优势。微生物发酵能有效地降低棉粕和菜粕中抗营养因子含量，将植物蛋白转化为菌体蛋白，提高其CP含量，平衡氨基酸组成，并将大分子物质降解为小分子肽、低聚糖、游离氨基酸等，改善棉粕和菜粕的营养价值和适口性，促进营养物质的消化吸收，提高养分表观消化率[7-11]；此外，微生物发酵过程中产生的消化酶、维生素、有机酸以及未知促生长因子等物质，能促进肠道有益菌的增殖，维持胃肠道微生态平衡，增强机体免疫力，从而提高动物生产性能和抗病力[1,12-14]。

目前，发酵棉粕和发酵菜粕已广泛应用于单胃动物和水产动物饲粮中，但其在反刍动物饲粮中的应用相对较少。本试验利用棉粕和菜粕等质量混合后进行固态发酵生产的发酵杂粕替代肉牛饲粮中的豆粕，探究不同比例发酵杂粕替代豆粕对肉牛生长性能、养分表观消化率及血清生化指标的影响，并对其经济效益进行评价，以期为发酵杂粕在肉牛生产中的应用和肉牛低成本饲粮配制技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 发酵杂粕

发酵杂粕在四川新通达生物饲料科技有限公司生产。棉粕和菜粕均由四川新通达生物饲料科技有限公司提供；黑曲霉(CICC2139AS3.324)、米曲霉(CICC2329 沪酿 3.042)购自济宁玉园生物科技有限公司；枯草芽孢杆菌(BNCC188080)购自北京北纳创联生物技术研究院。发酵杂粕的生产条件如下：棉粕与菜粕等质量混合，料水比为1∶1，黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌的活性比为5∶5∶2，接种量为5.92×107～6.26×107CFU/g，发酵温度为(35±2)℃，发酵时间为4 d。发酵杂粕的营养成分和氨基酸组成见表1。

表1 发酵杂粕的常规营养成分及氨基酸组成(干物质基础)

1.2 试验动物与分组

试验于2018年12月-2019年3月在四川省宜宾市长宁县某肉牛养殖有限责任公司进行。挑选35头初始体重为480.71 kg±45.65 kg、健康状况良好的西门塔尔杂交肉牛(西门塔尔牛×黄牛)，采用单因素随机试验设计，随机分为5组，每组7个重复，每个重复1头牛，分别饲喂发酵杂粕替代豆粕的饲粮，替代豆粕的比例分别为0、25%、50%、75%和100%。预试期14 d，正试期60 d。

1.3 试验饲粮

试验饲粮参考肉牛饲养标准(NY/T 815-2004)中体重500 kg、平均日增重(ADG)为1 000 g/d的营养需要量设计，由精料和粗料(发酵酒糟、皇竹草)两部分组成，饲粮组成和营养水平见表2。精料和发酵酒糟按需要量1次备齐，打包后统一存放。皇竹草现割现用，饲喂前切断为1～3 cm。每天按预估采食量配制TMR，现配现喂。

表2 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础)

续表

1.4 饲养管理

试验牛进场前进行圈舍清洁和消毒等准备工作，进场后每头牛采用分栏栓系饲养，统一驱虫，每7 d消毒1次，由专人管理，保证牛舍清洁卫生。每天08:30和15:30各饲喂1次，自由采食、自由饮水。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 生长性能试验开始前后对试验牛空腹称重，记录初始体重和终末体重，计算平均日增重(ADG)，每2 d记录1次采食量，根据饲喂量和剩料量计算平均日采食量(ADFI)。然后根据ADG和ADFI计算料重比(F/G)。

1.5.2 养分表观消化率试验结束前3 d，每天采集新鲜粪便100 g，加20 mL 10%硫酸固氮，混合均匀后随机取100 g，3 d收粪结束后，将同1头牛的粪便混合，随机取150 g于-20 ℃保存待测。同时，每天收集1 kg饲粮，将同一处理组3 d采集的饲粮混合均匀用于常规养分分析。养分表观消化率采用盐酸不溶灰分(AIA)法测定。饲料和粪便中干物质(DM)、CP、粗灰分(Ash)含量分别参照饲料中水分的测定(GB/T 6435-2014)、饲料中粗蛋白质的测定凯氏定氮法(GB/T 6432-2018)、饲料中粗灰分的测定(GB/T 6438-2007)方法测定；钙(Ca)和磷(P)的含量参照张丽英[15]方法测定，中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)的含量参照Van Soest等[16]滤袋法测定；总能采用等温氧弹量热仪(C6000,IKA公司)测定。有机物(OM)通过计算得出，AIA参照饲料中盐酸不溶灰分的测定(GB/T 23742-2009)方法测定。某养分表观消化率的计算公式如下：

某养分表观养分消化率(%)=100×(1-(RAIA/MAIA)×(Mn/Rn))。

式中,RAIA和MAIA分别表示饲粮和粪便中AIA含量；Rn和Mn分别表示饲粮和粪便中某养分含量。

1.5.3 血清生化指标试验结束时，每组随机选取接近平均体重的5头试验牛静脉采血20 mL，于4 ℃ 2 245×g离心5 min，分离血清，-80 ℃保存待测。采用兽用全自动生化分析仪(BC-240VET,深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司)测定血清中总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素氮(UN)、总胆固醇(TC)、葡萄糖(GLU)、甘油三酯(TG)含量及碱性磷酸酶(ALP)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)活性，球蛋白(GLB)含量根据TP和ALB含量计算得出。

1.5.4 经济效益分析统计试验期间肉牛的采食量、增重，在各饲料原料单价和活牛收购价格的基础上计算饲料单价、饲料增重成本和毛利润。

1.6 数据统计分析

采用SPSS 24.0对试验数据进行单因素方差分析，采用Duncan氏法进行多重比较，并对发酵杂粕替代豆粕比例进行线性(Linear)和二次曲线(Quadratic)的回归分析。结果用平均值表示，各处理的变异程度用平均数的标准误(SEM)表示。P<0.05表示差异显著，0.05

2 结果

2.1 饲粮中发酵杂粕替代豆粕对肉牛生长性能的影响

由表3可知，随着发酵杂粕替代豆粕比例的升高，ADG有先升高后降低的二次曲线变化趋势(P=0.096)，Ⅲ和Ⅳ组ADG显著高于Ⅱ组(P<0.05)，与Ⅰ和Ⅴ组差异不显著(P>0.05)；Ⅲ和Ⅳ组F/G显著低于Ⅱ组(P<0.05)，与Ⅰ和Ⅴ组差异不显著(P>0.05)。

表3 各组肉牛生长性能

2.2 饲粮中发酵杂粕替代豆粕对肉牛养分表观消化率的影响

由表4可知，随着发酵杂粕替代豆粕比例的升高，CP、NDF和ADF表观消化率呈先升高后降低的二次曲线变化(P<0.05)；Ⅴ组OM表观消化率显著低于Ⅰ～Ⅳ组(P<0.05)，Ⅰ～Ⅳ组间无显著差异(P>0.05)；Ⅳ组CP和NDF表观消化率显著高于Ⅰ和Ⅴ组(P<0.05)；Ⅳ组ADF表观消化率显著高于Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ组(P<0.05)，与Ⅲ组无显著差异(P>0.05)。发酵杂粕替代豆粕对Ca和P表观消化率无显著影响(P>0.05)。

表4 各组肉牛饲粮养分表观消化率

2.3 饲粮中发酵杂粕替代豆粕对肉牛血清生化指标的影响

由表5可知，随着发酵杂粕替代豆粕比例的升高，血清UN含量和ALP活性线性降低(P<0.05)，血清TC含量有线性降低的趋势(P=0.098)。Ⅳ组血清UN含量显著低于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.05)；Ⅳ和Ⅴ组血清ALP活性显著低于Ⅰ组(P<0.05)。发酵杂粕替代豆粕对血清ALT、AST活性和TG、GLU、TP、ALB、GLB含量均无显著影响(P>0.05)。

表5 经济效益分析

表5 各组肉牛血清生化指标

2.4 经济效益分析

按试验期间各饲料原料和试验结束时活牛收购价格进行经济效益核算，其中玉米、豆粕、发酵杂粕、皇竹草、发酵酒糟的单价分别为2.1、3.12、2.4、1.4、1.5元/kg，活牛收购价格为27元/kg。由表6可知，Ⅰ～Ⅴ组饲料单价分别为1.85、1.84、1.82、1.81、1.80元/kg，饲料增重成本分别为17.09、17.88、15.32、14.86、16.13元/kg，毛利润分别为702.07、623.42、954.21、1011.48、778.89元/头，以Ⅳ组经济效益最高。

3 讨论

3.1 饲粮中发酵杂粕替代豆粕对肉牛生长性能和经济效益的影响

研究表明，棉粕和菜粕经微生物发酵后能改善畜禽的生产性能[1,3,17]。孙佩佩等[6]研究发现，饲粮中添加发酵菜籽粕可在一定程度上改善生长猪的生长性能，其用量可提高到16%；梁敏[9]在安格斯肉牛饲粮中添加益生菌发酵棉粕显著提高了ADG和采食量，降低了F/G。本试验中，Ⅲ和Ⅳ组肉牛ADG显著提高、F/G显著降低，与前人报道一致。发酵杂粕替代豆粕提高ADG和降低F/G，一方面是因为微生物发酵将棉粕和菜粕中的多种抗营养因子(硫苷、游离棉酚、单宁、植酸和环丙烯脂肪酸等)大量降解[1]，提高了饲粮的适口性，降低了抗营养因子对肝脏、甲状腺等生理器官的不利影响[6]；另一方面，杂粕在发酵过程中，微生物分泌各种消化酶，将大分子物质降解为小分子肽、游离氨基酸、低聚糖等[8]，杂粕粗纤维含量降低，蛋白质含量提高，营养价值得到改善[5]；同时，发酵底物中富含益生菌、有机酸及未知促生长因子，可维持肠道菌群平衡，提高机体免疫力，从而提高肉牛的生长性能[18-19]。与Ⅰ组相比，Ⅴ组的ADG和F/G均有一定程度改善，且饲粮成本较低、经济效益提高；而Ⅲ和Ⅳ组肉牛的生长性能提高显著，经济效益也极大地提高(Ⅲ组提高35.91%，Ⅳ组提高44.07%)。通过分析发酵杂粕营养成分和氨基酸含量发现，发酵杂粕中赖氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和总必需氨基酸含量较发酵前分别提高了30.93%、23.97%、22.07%、20.56%和21.36%[5]，对照中国饲料成分及营养价值表(2019年第30版)[20]，发酵杂粕CP含量(49.6%)高于大豆粕(44.2%)，赖氨酸含量略低于大豆粕，苏氨酸、缬氨酸、精氨酸、胱氨酸、蛋氨酸含量高于大豆粕，发酵杂粕营养价值极大改善，推测这可能也是肉牛生产性能提高的原因之一。

3.2 饲粮中发酵杂粕替代豆粕对肉牛养分表观消化率的影响

研究表明，在反刍动物饲粮中添加发酵饲料，可通过促进瘤胃微生物的生长繁殖而提高饲料的利用率[19]。本试验中，CP、NDF和ADF的表观消化率随着发酵杂粕替代豆粕比例的增加先升高后降低，Ⅴ与Ⅰ组表观消化率无显著差异。牛俊丽等[12]在肉鸡饲粮中添加6%的发酵棉粕显著提高了DM和CP表观消化率，陈婷等[21]以不同比例发酵饲料替代基础饲粮可显著提高雪峰乌骨鸡CP和EE表观消化率，以100%替代的效果最佳，与本试验结果基本一致。棉酚等抗营养因子主要通过与蛋白质结合抑制动物体内蛋白酶和消化酶的活性，影响动物对饲粮蛋白质的消化吸收[22]。对本试验所用的发酵杂粕营养价值分析发现，杂粕经微生物发酵后，游离棉酚、单宁、植酸分别降低51.51%、21.21%和23.22%，蛋白酶活性提高115%[5]，杂粕抗营养因子含量降低的同时还能提供部分蛋白酶可能是肉牛养分表观消化率得到改善的原因之一。此外，与本试验同期开展的对瘤胃菌群研究的结果显示，适宜比例的发酵杂粕替代豆粕可以促进瘤胃中普雷沃氏菌属和拟杆菌属的生长、增殖，提高对纤维、CP、淀粉等物质的降解，促进营养物质在瘤胃中的消化利用[23]。

3.3 饲粮中发酵杂粕替代豆粕对肉牛血清生化指标的影响

动物机体的血液生化指标受饲粮组成、营养水平、生长阶段以及自身内分泌状况等因素的影响，是反映机体物质代谢和健康状况的重要指标，也能反映动物体内营养物质沉积的状况[24-25]。AST和ALT是反映心脏和肝脏功能健康状况的关键指标，肝细胞受损后血清AST和ALT活性会迅速升高。本试验中，发酵杂粕替代豆粕对血清AST和ALT活性无显著影响，与桑静超[26]在生长猪饲粮中添加发酵饲料的结果一致。ALP能水解多种磷酸化合物[27]，与体内锌和P的代谢密切相关，也是反映肝脏功能的指标[28]。本试验中，血清ALP活性随着发酵杂粕替代豆粕比例的升高线性降低，与康怀艳[29]在奶山羊中的研究结果一致，可能与杂粕发酵后总P含量显著升高[5]有关，进而血清P浓度升高，ALP释放量减少[30]。GLU是动物体内最主要的能源物质，也是能量平衡的主要指标，其浓度过高或过低都会对动物产生影响。本试验中，发酵杂粕替代豆粕对血清GLU含量无显著影响，与刘俊阳[31]在犊牛饲粮中添加固态发酵微生态制剂的结果相似。血清中TG和TC含量是反映机体脂肪组织发育和脂肪沉积的重要指标[32]。本试验中，血清TC含量有线性降低的趋势，与康怀艳[29]给奶山羊饲喂益生菌发酵饲料后血清TC含量降低的结果相似。魏莲清等[33]发现，发酵棉粕可以通过减慢脂肪的合成、加快脂肪的分解调节机体脂肪的沉积，说明发酵杂粕可能也具有调节脂类代谢的作用。

血清TP主要由血清ALB和血清GLB组成，具有维持血管内渗透压、酸碱度和运输营养代谢物的功能[34]，与机体蛋白质代谢密切相关。血清ALB是运输营养物质的主要载体，血清GLB可以反映机体的生理状况和免疫水平。血清UN是蛋白质和氨基酸代谢的终产物，能反映动物机体含氮物质的代谢和蛋白质的利用效率，其含量越低机体蛋白质的利用效率越高[35]，若反刍动物体内能量不足或能氮比失衡，部分氨基酸会用于葡萄糖的合成，导致血清UN浓度升高[36]。本试验中，发酵杂粕替代豆粕对肉牛血清TP、ALB和GLB含量均无显著差异，而血清UN含量随发酵杂粕替代豆粕比例的升高有线性降低的趋势，与Hu等[37]和张晓羊等[38]在肉鸡饲粮中添加发酵菜粕和发酵棉粕使血清UN含量降低的结果一致。说明发酵杂粕替代豆粕会影响机体蛋白质代谢，推测与微生物发酵过程中将机体不易吸收的大分子蛋白质转化为小肽、氨基酸等物质，提高CP利用率有关。