屠宰场反刍动物瘤胃内容物利用研究进展

杨得玉,薛 斌,崔占鸿

(青海大学畜牧兽医科学院,青海 西宁 810016)

青海省地处高海拔无污染地区,是牦牛的主产区。牦牛肉具有高蛋白、低脂肪且维生素丰富的特点[1],作为纯天然绿色食品,备受全国乃至全球消费者的青睐。调查发现,2015—2019年我国年牦牛肉产量从45万t增加到了53万t,年均增长3.6%[2]。据统计,甘肃省天祝藏族自治县牦牛年屠宰量约为3.25万头[3]。屠宰量上升势必产生大量的废弃物,如产生大量有机质及有害物质,对周围的水源、空气、土地造成污染,进而威胁人、畜、禽和其他生物的健康,但瘤胃废弃物存在一定的饲用价值,将其作为饲料加以再利用是利于环境、生态和生产的处理方式。

1 屠宰场废弃物

1.1 屠宰场废弃物的处理方式

目前,对屠宰场废弃物的处理方式多种多样。如屠宰场产生的废水可通过电混凝、膜分离、氧化等物理、化学和生物处理技术有效降低其浓度[4],而废弃物可利用水热炭化技术转化为固体燃料,实现废弃物质能源的回收[5]。屠宰场废弃物还可制备成有机肥料,提高蔬菜、作物产量,优化土壤质量[6]。此外,可通过厌氧消化技术[7]处理排泄物和废物,生产的沼气作为再生燃料加以利用,也可用于发电[8]。伊朗戈尔斯坦省每年利用屠宰场废弃物发电2 085.35万kWh[9]。但以上部分方法依旧会对环境产生二次污染,因此安全、环保、节能的处理方式尤为重要,而更为新颖、节能的方法有待进一步研究。

1.2 瘤胃内容物可作为饲料实现资源的再利用

在国内反刍家畜饲料资源短缺且品质偏低的现状下,屠宰场瘤胃内容物作为集合大量微生物体系和饲草料的封闭系统,其容量十分可观,在不被血液和屠宰场环境污染的情况下,具有极大的饲用价值,有关瘤胃移植和瘤胃菌群移植的众多研究亦能辅证此观点。

2 瘤胃内容物作为饲料积极效能与局限应用

屠宰场产生的副产品——瘤胃内容物,是一种部分消化的饲料,包括不同消化阶段的发酵饲料和非发酵饲料,主要由水、饲料和微生物组成。将屠宰场产生的瘤胃内容物作为饲料能减少环境污染、实现资源的再利用,并提高饲料配方的灵活性。已有的研究发现,将瘤胃内容物作为饲料可减少温室气体甲烷的产生[10]。众多研究表明,瘤胃内容物可作为饲料运用到实际生产中,其主要营养成分见表1。Okpanachi等[11]研究发现,瘤胃内容物不含任何抗营养物质,并且富含对瘤胃微生物活动有益的终产物,如微生物、必需氨基酸、矿物质和挥发性脂肪酸。Mondal等[12]研究证明,山羊日粮中添加瘤胃内容物对其营养物质的消化率、饲料转化率和生长没有不利影响,可成为优质饲料原料来源,并降低饲料成本。

表1 瘤胃内容物营养水平(干物质基础)

2.1 将瘤胃内容物作为饲料可预防和治疗疾病

屠宰场瘤胃内容物具备全面完整的微生物菌群体系,将其作为发酵饲料进行饲喂可起到瘤胃菌群移植的作用。研究发现,奶牛菌群移植能有效恢复抗生素导致的瘤胃和肠道菌群紊乱[18]。菌群移植可有效改善犊牛的肠道菌群结构和肠道上皮的屏障功能,对犊牛的生长和健康有利[19]。此外通过瘤胃菌群移植可辅助治疗多种肠道疾病[20],如改善免疫细胞聚集和黏膜抵抗力,降低肠炎发病率[21]。给犊牛接种成年牛的瘤胃液,其断奶前发生腹泻的次数和持续时间比对照组降低了45.5%～50.9%[20],对于严重腹泻的犊牛,也能起到改善腹泻情况并提高存活率的作用[22]。

2.2 将瘤胃内容物作为饲料可改善反刍动物机体内菌群环境

瘤胃内容物作为饲料可改善反刍动物机体内菌群环境,提高瘤胃发酵水平、增加微生物种群。体外研究发现,饲喂瘤胃内容物不会对瘤胃 pH值和NH3-N 产生不利影响[15]。在反刍动物日粮中,瘤胃内容物可以替代高达 100% 干物质的豆粕,并且不会对瘤胃发酵参数产生负面影响[23]。在水牛[24]日粮中不同程度地使用瘤胃内容物替代饲料,不会影响挥发性脂肪酸的浓度。在对羔羊的研究中发现,断奶前反复喂服瘤胃液可加速瘤胃发育和肠道菌群的建立,改善菌群组成,增加菌群多样性,调节肠道微生态。羔羊早期重复接种瘤胃液,可调节瘤胃和结肠内微生物群,并促进其生长[25]。此外,将瘤胃内容物完整地移植到受体牛时,瘤胃微生物系统能实现重现[26]。总之,菌群移植对调节肠道菌群结构、菌群组成和功能是直接且有效的措施[27],对调控奶牛瘤胃微生物区系的稳态[28]有效。

2.3 将瘤胃内容物作为饲料可影响家畜的生产性能

相比传统的饲料喂养方式,湿法利用适口性好,可增加家畜的采食量,且进食过程不会产生粉尘,可有效减少呼吸系统疾病。屠宰场瘤胃内容物富含大量的水分,可将完整采集且未受屠宰场环境污染的瘤胃内容物混合一定的干饲料制成生物发酵饲料饲喂家畜,将其作为日常养殖的饲料来源具有潜在的可能性。

使用瘤胃内容物饲喂或部分替代家畜日粮能促进其生长性能及泌乳性能。Al-Wazeer 等[29]发现,饲喂含有瘤胃内容物的日粮可提高羔羊的平均日增重。Osman 等[30]发现,用瘤胃内容物替代10%的日粮饲喂羔羊,部分替代组的羔羊体重、总增重和日增重高于未替代组。有研究表明,移植瘤胃液能提高受体奶牛的干物质采食量,增强胃功能,瘤胃原虫数量显著增加[31];可以显著提高羔羊的平均日采食量和日增重,促进其生长发育[32];对母畜产后恢复也有积极影响,同时能提高术后奶牛的干物质采食量和产奶量[33]。Khattab 等[34]对山羊进行研究发现,与日粮组相比,日粮+瘤胃内容物组对山羊的乳脂肪含量有正向调节作用。总之,将瘤胃内容物作为饲料能正向促进家畜的生长性能和繁殖性能。

2.4 将瘤胃内容物作为饲料可影响饲料利用率

生物发酵饲料是一种可以替代抗生素的饲料,能有效促进农副资源的饲料化,缓解蛋白质饲料的供需矛盾,具有降低饲料中的抗营养因子、提高饲料的营养价值及利用率、提高动物机体免疫力和生产性能等特点。给家畜饲喂发酵饲料可显著提高家畜表观消化率[33],促进肠道发育,提高生产性能[36],同时提高产奶量、乳蛋白和乳脂含量[37],改善乳品质[38]。Seankamsorn 等[24]研究证明,补充瘤胃内容物能增加瘤胃真菌数量,从而增加粗饲料的采食量提高纤维消化率。此外,用瘤胃内容物替代优质蛋白质,可以改善反刍动物的瘤胃发酵,促进营养物质的消化[39]。当肉牛饲料中添加一定量的瘤胃内容物时,其中性洗涤纤维消化率提高了55.6%～59.9%[23]。瘤胃微生物的增殖能有效改善营养物质的摄入和消化,而富含微生物的瘤胃内容物作为饲料利用将提高养分消化率。

2.5 将瘤胃内容物作为饲料加以应用的局限性

来源于屠宰场的瘤胃内容物直接用于实际生产具有一定的污染风险。因此,首先要确认家畜屠宰前未被病原体感染;其次,瘤胃内容物饲料在投喂前需要晒干或进行热处理,以减少污染;第三,由于饲养方式、日粮类型以及养殖场环境等多种因素影响,瘤胃内容物的质量可能不稳定[14],且其中的高纤维含量可能影响动物的消化率,因此,应考虑合适的添加量。

3 展望

对屠宰场反刍动物瘤胃内容物的利用虽然取得了一定的进展,但再次创造价值的方式还较少。本文从保护生态和资源回收再利用的角度,提出了对屠宰场瘤胃内容物进行生态再利用的观点,从解决反刍动物饲料来源单一和短缺的实际生产问题出发,阐述了将屠宰场牦牛瘤胃内容物作为饲料加以再利用的多种可能性,为屠宰场废弃物资源的再利用提供了新思路。