啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊生长性能、营养物质表观消化率、氮代谢和血清生化指标的影响

2022-11-15李文杨王迎港吴贤锋刘庆华

动物营养学报 2022年10期

李文杨王迎港吴贤锋刘庆华刘远*

(1.福建省农业科学院畜牧兽医研究所，福州 350013；2.福建省畜禽遗传育种重点实验室，福州 350013；3.福建农林大学动物科学学院，福州 350001)

我国饲料原料长期依赖进口，2020年大豆进口量突破1亿t，占消费总量的80%[1]。近年来，随着中美贸易战的升级和新冠疫情的影响，豆粕、玉米等饲料原料价格持续上升，严重制约了畜牧业的健康发展，因此，开发非常规饲料资源对我国畜牧业的发展有着重要的意义[2]。啤酒糟(brewer’s grains)是啤酒生产过程中原料(大米、麦芽等)经糊化、液化和糖化，再经过滤之后残留的固体物质[3]，粗蛋白质(CP)含量高达24.4%～31.0%，矿物质、脂质、赖氨酸和蛋氨酸含量丰富，是营养价值较高的非常规饲料原料[4-5]。

我国啤酒糟年产量约850万t，且价格低廉、分布广泛，作为精料补充料在草食畜禽中的应用已十分普遍[6]。研究表明，饲喂含10%啤酒糟的饲粮对鹅的生长性能和肉质有利[7]；利用10%和20%的啤酒糟替代豆粕饲喂奶牛可提高产奶量和乳脂含量[8]；饲喂犊牛含20%啤酒糟的饲粮能获得与大豆和玉米粉浓缩物饲粮相似的生长性能和营养物质表观消化率[9]。羊对高含量啤酒糟饲粮具有更好的适应性，饲喂含48%啤酒渣的饲粮仍然能维持简州大耳羊瘤胃微生物环境的平衡，并改善瘤胃的发酵状况[10]；啤酒糟替代羔羊饲粮中的高粱青贮亦未降低羔羊的生长性能[11]。

目前有关啤酒糟饲料化利用的研究多集中在其对畜禽生长和产品品质的影响，而动物活体对啤酒糟饲粮消化代谢特征的研究较少。为了解啤酒糟在肉羊体内的消化代谢特征，本试验以湖羊为试验动物，研究啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对其生长性能、营养物质表观消化率、氮代谢和血清生化指标的影响，以期为啤酒糟在肉羊上的高效饲料化利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2021年7—8月份在福建省农业科学院渔溪肉羊养殖基地内进行。采用单因素随机试验设计，选择体况良好、体重[(15.90±0.36) kg]相近的湖羊24只，随机分为4组，每组6个重复，每个重复1只羊。对照组饲喂基础饲粮，试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组分别饲喂1/3、2/3和全部啤酒糟替代基础饲粮中精料的试验饲粮。试验全期17 d，其中预试期10 d，正试期7 d。试验期间，每只试验羊单独圈养于自制消化代谢笼(1.5 m×0.8 m)内，自制消化代谢笼可将粪便和尿液自动分离。

1.2 试验饲粮

参照《肉羊饲养标准》(NY/T 816—2004)[12]中生长育肥绵羊14 kg体重、日增重0.2 kg的营养需要配制基础饲粮，精料比例为36%。在此基础上，分别利用啤酒糟替代基础饲粮中1/3、2/3和全部精料配制试验饲粮，试验饲粮组成及营养水平见表1。

1.3 饲养管理

试验前对羊舍、饮水系统和消化代谢笼进行彻底的清理消毒。试验开始前统一对试验羊进行驱虫和健胃。预试期内每天08:00和20:00各饲喂1次，试验羊自由采食和饮水。根据预试期内试验羊只的采食量确定正试期的饲粮日饲喂量，正试期内每天08:00和20:00各投喂日饲喂量的1/2，自由饮水。

表1 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础)Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (DM basis) %

续表1项目Items对照组Controlgroup试验Ⅰ组TrialgroupⅠ试验Ⅱ组TrialgroupⅡ试验Ⅲ组TrialgroupⅢ钙Ca0.770.780.810.83总磷TP0.230.240.240.25

1.4 样品采集与指标测定

1.4.1 消化代谢试验样品采集

正试期内记录试验羊的采食量，收集全部粪便和尿液(每日收集尿液后于集尿桶内加入200 mL 10%硫酸用于固氮)。每次晨饲前1 h收集各组未采食的剩余饲料、粪便和尿液。剩余饲料分别用自封袋密封后-20 ℃保存备用；收集各试验羊的所有粪便后称重，准确称取粪便总量的10%，经100 mL 10%硫酸固氮后自封袋密封，-20 ℃保存备用；用量筒准确测量每日排尿总量并记录，以4层纱布过滤后采集100 mL尿液于一次性EP管，-20 ℃保存。消化代谢正试期结束后，将所有剩余饲料和粪样于65 ℃烘箱中烘48 h，粉碎过40目筛后回潮24 h，分装于自封袋内用于营养成分分析。

1.4.2 生长性能

分别于正试期开始及结束时对每只试验羊进行称重，记录初始体重(IBW)和终末体重(FBW)，计算每只羊的干物质采食量(DMI)和平均日增重(ADG)，计算公式如下：

DMI(g/d)=(投喂饲料干物质重-剩余饲料干物质重)/试验天数；总增重(kg)=IBW-FBW；ADG(g/d)=(总增重/7)×1 000。

1.4.3 营养物质表观消化率和氮代谢

啤酒糟、饲粮和粪样的干物质(DM)含量为样品经105 ℃烘干至恒重后的重量；粗灰分(Ash)含量为样品DM经坩埚灼烧至恒重后的重量；有机物(OM)含量为DM含量减去Ash含量；CP含量按照GB/T 6432—1994中方法测定；粗脂肪(EE)含量按照GB/T 6433—2006中方法测定；总磷(TP)含量按照GB/T 6437—2002中方法测定；钙(Ca)含量按照GB/T 13885—2017中方法测定；总能(GE)采用氧弹式热量计(JKLR-8000A弹氧量热仪，鹤壁精科科技有限公司)测定；中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量采用Van Soest[13]的方法(CAU滤袋，购自中国农业大学)测定。尿氮含量采用凯氏定氮法(KDN-103F自动定氮仪，上海纤检仪器有限公司)测定。

营养物质表观消化率参照Adeola[14]的方法，计算公式如下：

某营养物质的表观消化率(%)=100×(食入的该营养物含量-排出的该营养物含量)/食入的该营养物含量。

氮代谢相关指标计算公式如下：

排泄氮(g/d)=粪氮+尿氮；沉积氮(g/d)=食入氮-粪氮-尿氮；氮沉积率(%)=100×沉积氮/食入氮。

1.4.4 血清生化指标

正试期结束后的第1天上午采集空腹试验羊颈静脉血10 mL于离心管中，并4 ℃、4 000 r/min离心5 min收集血清，-20 ℃冰箱保存，采用试剂盒(苏州格锐思生物科技有限公司)法检测血清葡萄糖(GLU)、尿素氮(UN)、总胆固醇(TC)、总蛋白(TP)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)含量和碱性磷酸酶(AKP)、谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)活性。

1.5 数据统计分析

利用Excel 2021对数据进行统计和整理，利用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析，并应用Duncan氏法进行多重比较。结果用平均值和均值标准误(SEM)表示，P<0.05为差异显著。

2 结果

2.1 啤酒糟的常规营养成分含量

由表2可知，啤酒糟的GE为16.57 MJ/kg，OM、EE、CP、NDF、ADF、Ca和TP含量分别为96.08%、5.40%、26.31%、52.15%、25.40%、0.32%和0.42%。

表2 啤酒糟的常规营养成分含量(干物质基础)Table 2 Conventional nutrient contents of brewer’s grains (DM basis) %

2.2 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊生长性能的影响

消化代谢试验期间，各组试验羊均能正常采食和活动，无疾病发生。由表3可知，试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组DMI显著高于对照组(P<0.05)。啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊FBW和ADG均无显著影响(P>0.05)。

2.3 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊营养物质表观消化率的影响

由表4可知，啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对DM、OM、CP、NDF和ADF表观消化率均无显著影响(P>0.05)；在数值上，NDF和ADF表观消化率均随啤酒糟替代饲粮中精料比例的增加而上升，DM表观消化率则相反，CP表观消化率呈现先上升后下降的趋势，试验Ⅰ组的CP表观消化率最高。对照组和试验Ⅰ组的GE表观消化率显著高于试验Ⅱ、Ⅲ组(P<0.05)。

表3 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊生长性能的影响Table 3 Effects of different proportions of concentrate replaced by brewer’s grains in diets on growth performance of Hu sheep

表4 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊营养物质表观消化率的影响Table 4 Effects of different proportions of concentrate replaced by brewer’s grains in diets on nutrient apparent digestibility of Hu sheep %

2.4 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊氮代谢的影响

由表5可知，啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊尿氮、氮沉积率均无显著影响(P>0.05)。对照组的进食氮、粪氮和排泄氮显著低于试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组(P<0.05)，试验Ⅰ组的沉积氮显著高于对照组(P<0.05)。

表5 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊氮代谢的影响Table 5 Effects of different proportions of concentrate replaced by brewer’s grains in diets on nitrogen metabolism of Hu sheep

2.5 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊血清生化指标的影响

由表6可知，啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊血清GLU、UN、TC、TG、LDL、HDL含量和AKP、GPT和GOT活性均无显著影响(P>0.05)。试验Ⅱ、Ⅲ组的血清TP含量显著高于对照组和试验Ⅰ组(P<0.05)。

表6 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊血清生化指标的影响Table 6 Effects of different proportions of concentrate replaced by brewer’s grains in diets on serum biochemical indices of Hu sheep

3 讨论

3.1 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊生长性能的影响

啤酒糟主要由麦芽皮壳、不溶性蛋白质、半纤维素、脂肪及少量未分解的淀粉组成[6]。由于淀粉等能量物质的大量降解，啤酒糟中的能量物质以纤维素和半纤维素为主，能值较低，在肉羊中利用需要适当的补充玉米等能量饲料。啤酒发酵过程中的蛋白质降解速度不及淀粉，因此啤酒糟的蛋白质含量较高，能满足肉羊的蛋白质需求，是品质较好的精料补充料。大量研究证实啤酒糟的芳香味可诱导畜禽采食，且不可降解纤维含量降低，增加了饲料的适口性，提高了动物的DMI[15]。作为反刍动物饲料，啤酒糟替代精料虽然增加了饲粮中的NDF含量，但其传代率更快，并且提供大量的过瘤胃蛋白质，减少了食糜在消化道内的停留时间，增加了流通速度，提高了反刍动物的DMI[16]。袁鑫[17]研究表明，酒糟替代饲粮精料水平为20%、40%时，黔北麻羊的DMI显著高于对照组，与本研究结果一致。此外，本研究结果表明，啤酒糟替代饲粮中的精料显著提高了湖羊的DMI，但各组之间ADG差异不显著。Parmenter等[18]研究表明，啤酒糟替代饲粮中8%的精料对肉牛的总增重和ADG无显著影响。这一方面可能由于消化代谢试验的周期较短，短期内无法体现试验羊的体重增加；另一方面可能与啤酒糟的能量供应不足有关，需要进一步开展大样本的育肥试验进行验证。

3.2 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊营养物质表观消化率的影响

营养物质表观消化率是营养物质在动物体内被消化吸收情况最直观的表现，是评定饲料原料饲用价值的重要指标。本试验中，啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊DM、OM、CP、NDF和ADF表观消化率均无显著影响。DM和OM表观消化率可以反映肉羊对饲粮的整体消化特性。随着啤酒糟替代比例的增加，NDF表观消化率不断升高。NDF包含纤维素、半纤维素和木质素，NDF表观消化率主要是体现瘤胃微生物对纤维素和半纤维素的降解。Tamminga等[19]研究表明，啤酒糟中富含瘤胃可发酵NDF和瘤胃非降解蛋白(RUP)，具有较高的NDF全消化道消化率。啤酒糟中含有用于配合肉羊消化的乳酸菌(以嗜酸乳杆菌为主)和酵母菌等[20]，能使瘤胃中的有益菌大量繁殖，激活瘤胃微生物对氨基酸的利用，促进小肠对营养物质的吸收。合适的蛋白质源比例是瘤胃微生物的活性和反刍动物营养需求平衡的重要保证[21]。在啤酒糟中发现的大约50%的蛋白质是RUP，减少了蛋白质在瘤胃中的消化[22]。Santos等[23]研究表明过量的RUP增加了流向小肠的微生物蛋白质流量，降低了小肠对蛋白质的消化，饲粮中CP表观消化率会受到RUP含量的影响。啤酒糟中的NDF含量较高，董利锋等[24]研究表明，高水平的NDF会使营养物质的表观消化率下降，使能量的代谢下降。布登付等[25]研究表明，饲粮中添加不同比例的酒糟替代玉米和大豆榨油副产物对育成牛饲粮DM和OM表观消化率无显著影响。Gilaverte等[26]研究表明，随着饲粮啤酒糟比例的增加，各种营养物质的表观消化率降低，但NDF表观消化率无显著变化，与本试验的结果一致。

3.3 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊氮代谢的影响

饲粮中的氮除了一部分被吸收外，大部分通过尿氮和粪氮排出体外。肉羊对蛋白质的利用会因为饲粮氮源的种类、来源、理化性质和其他营养成分的不同而有很大的变化[27]。有研究表明，平衡的氨基酸不仅能提升进食氮的转化能力，还可以减少粪氮和尿氮的排放，尤其可以减少动物的尿氮排泄[28]。添加啤酒糟可以促进纤维消化率的改善[29]和氮的使用，啤酒糟中的酵母增加了反刍动物中纤维降解细菌的生长，这些细菌能提高瘤胃的氨氮利用率，减少氨的排泄[30]。

氮代谢变化的原因可能是啤酒糟促进纤维素降解细菌，导致粗纤维在瘤胃内降解更充分；并促进瘤胃微生物合成更多可降解的微生物蛋白质来增加氮的消化。啤酒酿制过程中温度的升高使得麦芽中的蛋白质和糖发生了非酶褐变反应，大部分的可溶性蛋白质被酵母降解，其结合产物可提高啤酒糟中中速降解真蛋白质和高速降解真蛋白质的含量，进而提高啤酒糟中RUP含量[31]。反刍动物饲粮中添加适量的RUP可有效地增加小肠对营养物质的吸收，改善反刍动物的生长性能，提高反刍动物氮沉积率[32-37]。种克等[38]研究表明，不同的蛋白质饲料来源对湖羊的氮代谢和微生物蛋白质合成有不同的影响。当饲粮中啤酒糟的替代比例为12%时，饲粮中的蛋白质和氨基酸水平可有效地提升瘤胃微生物的活性，增加瘤胃微生物和小肠对营养物质的吸收，加大对氮的消化吸收，这时湖羊的进食氮和沉积氮最高，使氮沉积率提升。

3.4 啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊血清生化指标的影响

GLU是产生能量分子ATP的主要来源，是机体的主要供能单位，GLU在血清中的含量与糖类的代谢有关，本试验中各组之间血清GLU含量无显著差异，表明啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊的糖代谢无不良影响。GTP是一种膜酶，与各种组织的细胞膜相关，在某些情况下可能反映动物的肝脏损伤，GOP主要催化氨基酸和酮酸转氨基反应，在氨基酸代谢中具有重要作用。UN主要存在于肝脏中，是蛋白质代谢后产生的废物，血清UN含量的高低可以作为动物体内蛋白质代谢和饲粮氨基酸平衡状况较为准确的反映指标[39]。一般来说，较低的血清UN含量是低饮食蛋白质水平或肝脏慢性疾病的标志。此外，血清UN含量的增加可能是肾功能衰竭和身体脱水的结果[40]。本试验中，各组之间血清UN含量和AKP、GPT、GOP活性无显著差异，说明啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊的氨基酸代谢无不良影响。

血清TP含量可以反映蛋白质的合成和营养状况，此外，它还可以反映脱水、肾脏、肝脏等不良条件的影响[41]。闵育娜等[42]研究表明，饲粮ME和CP水平之间的互作显著影响动物血清TP含量。随着啤酒糟替代精料比例的增加，提高了动物体组成蛋白质的合成作用，同时增强了机体的体液免疫力[43]。TC包括游离胆固醇和胆固醇酯，是组织中所有脂蛋白所含胆固醇的总和。TG是3分子长链脂肪酸和甘油形成的脂肪分子。血清中的LDL作为胆固醇的载体，其含量与血清TC含量呈正相关[44]，HDL起着将游离胆固醇运送到肝脏的运载工具的作用。各组之间血清TC、TG、LDL和HDL含量无显著差异，表明啤酒糟替代饲粮中不同比例精料对湖羊的脂类代谢和血清胆固醇含量无不良影响。杨璐玲等[45]研究表明，不同啤酒糟替代比例对血清白蛋白、TG、胆固醇含量均无显著影响。Gurung等[39]研究表明，干酒糟及其可溶物替代比例达到31%时对羔羊血浆UN含量无显著影响。周松等[46]研究表明，酒糟替代比例达到20%时对公山羊血清GLU、UN、LDL、HDL、游离胆固醇含量及GTP、GOP活性无显著影响。这与本试验的结果一致。