不同比例玉米秸秆和湿玉米纤维饲料替代苜蓿的发酵全混合日粮营养价值的评定

2022-05-16冯冠智吕静仪王啸林房新鹏张广宁张永根

中国畜牧杂志 2022年5期

冯冠智，吕静仪，王啸林，房新鹏，张广宁，张永根

（东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨 150030）

近年来，随着奶牛养殖业高速发展，优质草料的价格高涨，急需寻找苜蓿、燕麦草等优质草料的替代品来降低饲料成本。湿玉米纤维饲料（WCGF）是反刍动物常用饲料，具有较高的瘤胃消化率和高蛋白质，但其水分含量高、不易存储、易腐败变质。而非饲草来源纤维饲料的小粒径并不能像饲草一样有效地刺激反刍活动。将高水分副产物与干饲料混合制备成低水分发酵混合日粮是保存高水分副产物的有效方法。研究表明，干玉米纤维饲料和中国野生黑麦草可有效替代部分苜蓿干草。玉米秸秆产量高和成本低，但其木质素和纤维含量较高，会降低动物的营养物质消化率。而联合使用乳酸菌与溶菌酶可有效提高含有秸秆的全混合日粮（TMR）青贮饲料的体外干物质消化率和体外中性洗涤纤维消化率。本试验采用康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系CNCPS 和NRC（2001）模型的原理和方法，旨在研究不同比例玉米秸秆和WCGF 替代苜蓿的FTMR 营养价值，为玉米秸秆和WCGF 替代苜蓿提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料玉米秸秆取自哈尔滨松花江牧场；WCGF 来自嘉吉生化有限公司；植物乳酸菌主要成分为植物乳杆菌（CGMCC10516，活菌数为1×10CFU/g）和布氏乳杆菌（BNCC189797，活菌数为1×10CFU/g），比例为1:1。

1.2 FTMR 的制作试验设0%WCGF（对照组）、处理组7%WCGF+3%CS（7%WCGF 组）和13%WCGF+5%CS（13%WCGF 组），将3 种不同饲料组成的TMR均匀喷洒植物乳酸菌1×10CFU/g 后放到发酵袋中，进行真空密封，每袋重量为1 kg。在密封好的TMR 发酵袋上贴好标签，共计18 包（3 个处理×6 个重复）。设定发酵温度为22～25℃，发酵时间为60 d。TMR 组成及营养成分如表1 所示。

表1 TMR 组成及营养成分（DM 基础）

1.3 样品采集在贮存发酵后第60 天，等量混匀后四分法取样，并置于55℃烘箱内烘干48 h，回潮24 h 后称重，粉碎后过1 mm 筛制成风干样放入自封袋待测。

1.4 指标检测

1.4.1 营养成分饲料样品中的干物质（DM）、粗脂肪（EE）、粗灰分（Ash）、粗蛋白质（CP）含量按照AOAC的方法进行测定和分析；中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤不溶蛋白质（NDICP）、酸性洗涤不溶蛋白质（ADICP）和酸性洗涤木质素（ADL）含量依照Van Soest 等方法测定；可溶性粗蛋白质（SP）则采用Krishnamoorthy 等方法进行分析；淀粉（Starch）含量参照张旭等方法测定；可溶性粗蛋白质（SCP）和非蛋白氮（NPN）含量采用CNCPS方法测定。计算得出碳水化合物（CHO）和非结构性碳水化合物（NSC）。

1.4.2 CNCPS 对FTMR 蛋白质组分的剖分与计算在CNCPS 蛋白质体系中，根据蛋白质在沉淀剂、缓冲液以及洗涤剂溶液中的溶解情况，将其划分为非蛋白氮（PA）、真蛋白质（PB）和不可降解粗蛋白质（PC）3 部分。PA 溶于瘤胃缓冲液且快速转化成氨，而且根据固有瘤胃降解率的不同，又可将PB 分为快速降解真蛋白质（PB，溶于缓冲液）、中速降解真蛋白质（PB，不溶于缓冲液而溶于中性洗涤剂）、慢速降解真蛋白质（PB，溶于酸性而不溶中性洗涤剂）。瘤胃内细菌不能降解PC，因此不能提供氨基酸。各组分含量根据Sniffen 等的方法进行计算。

1.4.3 CNCPS 对FTMR 的碳水化合物组分的剖分与计算CNCPS 基于饲料的化学成分组成、物理特征以及碳水化合物在瘤胃中的降解速度将其细分为快速降解碳水化合物部分（CA）、中速降解碳水化合物部分（CB）、缓慢降解碳水化合物部分（CB）以及不可利用碳水化合物部分（CC）4 个部分。其中，CA 主要由糖类组成；CB主要由淀粉和果胶组成；CB主要由在瘤胃内缓慢降解的可消化纤维素组成；CC 主要为不可在瘤胃内降解的细胞壁组成，且数值是 ADL 的2.4 倍。各组分含量采用曹志军等方法进行测定。

1.4.4 CNCPS 预测FTMR 的潜在营养价值供给量 FTMR的潜在营养物质供给量根据 CNCPS 模型预测，分为瘤胃可降解蛋白质（RDP）、瘤胃非降解蛋白质（RUP）、菌体蛋白质（MCP）、小肠可吸收菌体蛋白质（AMCP）、小肠可吸收瘤胃非降解蛋白质（ARUP）、小肠可吸收内源真蛋白质（AECP）以及可代谢蛋白质（MP）。采用林曦和Fox 等方法进行测定计算。根据CNCPS 模型，不同饲粮瘤胃能氮平衡（RENB）值由瘤胃可降解蛋白质可合成菌体蛋白质（MCPRDP）和总可消化养分可合成菌体蛋白质（MCPTDNm）的差值来估测。

1.4.5 采用 NRC 模型预测FTMR 真可消化养分与能值FTMR 的真可消化养分与能值根据NRC（2001）模型预测，主要分为真可消化非纤维性碳水化合物（tdNFC）、真可消化粗蛋白质（tdCP）、真可消化中性洗涤纤维（tdNDF）和真可消化脂肪酸（tdFA）4 部分。估测出3 种FTMR 的维持水平总可消化养分（TDNm）、生产水平消化能（DEp）、生产水平代谢能（MEp）及生产水平泌乳净能（NELP）。并采用肉牛预测模型公式估测3 种FTMR 饲料的维持净能（NEm）和增重净能（NEg），采用Council 等方法进行测定计算。

1.5 统计分析试验数据经Excel 基本处理后，使用SAS 9.4 软件中的GLM 程序进行统计分析，采用 Duncan's 法进行显著性分析，＜0.05 为差异性显著。

2 结果

2.1 采用CNCPS 体系对FTMR 营养成分的评测由表2 所示，7% WCGF 组和13%WCGF 组DM 和ADICP含量低于对照组（＜0.05）；13%WCGF 组CP、SP 和NPN 含量高于其他2 组（＜0.05），ADF 和ADL 低于其他2 组（＜0.05）。7%WCGF 组ADF 含量低于对照组（＜0.05）；13%WCGF 组EE 含量高于7%WCGF组（＜0.05）。此外，与对照组相比，7% WCGF 组SP、NPN 含量降低（＜0.05），NDF 含量升高（＜0.05）；随WCGF 替代苜蓿比例的增加，各组的NDICP 含量逐渐降低；Ash 和Starch 含量各组间差异不显著，但Starch 含量随WCGF 替代的比例上升而逐渐增加。

表2 FTMR 的营养成分评测

2.2 采用CNCPS 体系对FTMR 的蛋白质和碳水化合物组分的分析由表3 可知，13% WCGF 组PA 含量高于其他2 组（＜0.05），7% WCGF 组PA 含量低于对照组（＜0.05）；13%WCGF 组PB含量在数值高于其他2组（＞0.05）。13% WCGF 组PC 含量低0%WCGF 对照组（＜0.05）；7% WCGF 组和13% WCGF 组CA 含量低于对照组（＜0.05）；13% WCGF 组 CB含量高于其他2 组（＜0.05）；13% WCGF 组CC 含量低于其他2 组（＜0.05）。随WCGF 替代的比例增加，PB和CHO 含量逐渐降低，而CB含量逐渐增加。

表3 FTMR 的蛋白质和碳水化合物组分评定

2.3 采用CNCPS 体系预测FTMR 潜在的营养价值供给量由表4 可知，随WCGF 替代比例升高，RDP、MCPRDP 含量增加（＜0.05），RUP 和ARUP 含量降低（＜0.05）；13% WCGF 组MCP 和AMCP 含量高于其他2 组（＜0.05）；7% WCGF 组和13% WCGF组ECP、AECP 和MP 含量低于对照组（＜0.05）。

表4 FTMR 的潜在营养价值供给量

2.4 采用 NRC 模型估测FTMR 的可消化养分含量和能值由表5 可知，各组间tdNFC 含量差异不显著，且添加不同比例WCGF 的2 个组tdNFC 含量都低于对照组；13%WCGF 组tdCP、tdNDF 含量高于其他2 组（＜0.05）；13% WCGF 组TDNm 值高于其他两组；13% WCGF 组DEP、MEP、NELP、NEm 和NEg 均高于其他组（＜0.05）。

表5 FTMR 的可消化养分含量和能值

3 讨论

3.1 采用CNCPS 体系评定FTMR 的营养成分经过60 d的发酵处理，试验中所有FTMR 的DM 含量均有不同程度降低，与Ning 等的研究结果一致；而试验中所有FTMR 的CP、NDF、ADF、粗灰分含量均有增加，与刘桂要等报道相同。这可能是由于在饲料发酵的过程中，饲料中微生物自身要进行生长繁殖，因此要利用饲料底物中有机物提供营养物质，而且发酵过程伴随热量损失，根据能量与物料守恒，发酵过程造成干物质减少的同时其他有机物含量会相对增加。经玉米秸秆和WCGF 替代后FTMR 的NDF 和CP 含量较高，这与潘春芳等研究结果一致，这是由于WCGF 本身作为一种较为理想的非饲草纤维性饲料，其可消化纤维和CP 含量较高。所有处理组的ADF、ADL、NDICP 和ADICP 含量均较低，这可能是由于WCGF 作为玉米湿磨法生产淀粉的副产物，其细胞壁的木质化程度低于苜蓿等饲料，13% WCGF 组的SP 和NPN 含量最高，这可能是由于13% WCGF 组的蛋白质含量较高，在青贮发酵过程中被降解成更多的SP 和NPN。随替代比例的增加，EE 和Starch 含量逐渐增加，这是由于WCGF是玉米浆和玉米皮的混合物，但也包含胚芽粕等在湿磨过程中形成的蒸馏可溶物，这在一定程度上增加了EE 和Starch 含量。

3.2 采用CNCPS 体系剖分FTMR 的蛋白质和碳水化合物组分 CNCPS 能够分析饲料蛋白质和碳水化合物组分，并结合饲料营养指标以及瘤胃内消化降解特性来评价饲料的营养价值，为饲料原料的利用提供参考价值。PA 和PB是饲料的快速降解部分，在缓冲液中即可被降解，其较高的含量可以作为瘤胃微生物充足氮源的提供者，对于反刍动物有较高的营养价值。本试验结果表明，经过60 d 发酵的各组TMR 中，13%WCGF 组的PA 和PB含量最高，这可能是由于WCGF的组成是玉米皮和玉米浆，具有较高的纤维和蛋白质，因此混合后产生的PA 和PB含量较高。随着替代苜蓿的比例增加，PB含量逐渐降低。但潘晓花研究发现，牧草、发酵谷物以及谷物副产品中的PB含量较多。研究结果的差异可能是由于大量蛋白质在发酵过程中被降解成NPN 等。PC 是不可降解蛋白质，很难在瘤胃内降解并在肠道中消化，随着WCGF 和玉米秸秆的替代比例增加，PC 含量逐渐降低，这可能是由于微生物的发酵降解所致。

CNSC 组分主要是CHO 中的淀粉和糖。本试验结果显示，由不同比例玉米秸秆和WCGF 替代苜蓿后的FTMR，CA 含量都显著降低，而CB、CB含量逐渐增加，这可能是由于 WCGF 中淀粉、果胶、半纤维素等可溶性多糖以及可降解结构性碳水化合物的含量较高。13%WCGF 组的CC 含量最低，说明其在瘤胃中降解速度较快，利用率高，品质较好。

3.3 采用CNCPS 体系预测FTMR 潜在营养价值供给量RDP 是被瘤胃中微生物所降解的饲料中70% 的CP；RUP 则是剩余的不被降解的CP。饲料中提供的碳源和氮源被瘤胃微生物利用合成MCP，与RUP 一同进入真胃和小肠，分解成肽和氨基酸被利用。在 CNCPS 预测模型中，MCP 含量与饲粮 TDNm 含量呈正相关关系。本试验中13% WCGF 组中TDNm 含量显著高于其他两组，因此13% WCGF 组中MCP 含量最高。RDP 含量逐渐增加，这是由于RDP 是合成 MCP 的主要氮源。而玉米秸秆和WCGF 替代后的FTMR 中ECP、AECP 与DM 含量显著降低，这是由于瘤胃 ECP 含量与饲粮DM含量呈正相关关系，且有 50% 的 ECP 可到达十二指肠被吸收利用。

REND 值是通过计算饲粮的TDN 和RDP 含量之差推算出MCP 的合成量。如果差值为零则表明平衡良好；差值为负则前者不足需要补充；差值为正则后者不足需要补充。本试验中3 个不同处理FTMR的REND 都为正值，说明3 种FTMR 能量供给过剩，RDP 供给量不足，但替代后FTMR 的REND 值逐渐降低，说明FTMR 经替代后有效改善了氮能平衡。

3.4 采用NRC 模型估测FTMR 的可消化养分含量和能值 NRC 模型根据纤维分析方法将饲料中碳水化合物划分为非纤维性碳水化合物和纤维性碳水化合物。经玉米秸秆和WCGF 替代后FTMR 的tdNFC 值逐渐降低，原因可能是玉米秸秆和WCGF 的非纤维性碳水化合物含量较低；13% WCGF 组的tdCP 含量较高是因为WCGF 中CP 含量较高，13% WCGF 组较高的CP 和NDF 含量表明该组的CP 和NDF 对能量的贡献值在3组中最高。因此，13% WCGF 组的TDNm 值最高，其次是对照组，相应的能量值DEP、MEP、NELP、NEM和 NEG 也具有相同的趋势。这表明在提供能量方面13% WCGF 组FTMR 具有更大的优势。