酒精清液發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對(duì)奶牛生產(chǎn)性能的影響

姚 慶 辛杭書(shū) 王明君 李仲玉 劉凱玉 張 寧 李 敏 李欣新 張永根

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150030)

酒精清液是酒精發(fā)酵后產(chǎn)生的廢液經(jīng)過(guò)離心所得到的上清液，含有大量的可溶性蛋白質(zhì)和糖［1－2］，每生產(chǎn) 1 t酒精將產(chǎn)生 12 t醪液，經(jīng)離心后，40%的上清液會(huì)用于拌料，而剩余的60%酒精清液則進(jìn)入污水處理系統(tǒng)或直接排放到河流中，導(dǎo)致環(huán)境污染和資源浪費(fèi)［3］。目前對(duì)酒精清液的研究主要集中于廢物處理及防治污染環(huán)境方面。有學(xué)者通過(guò)厭氧、有氧發(fā)酵對(duì)酒精清液進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后，再排放到大自然中，但由于效益低，投資費(fèi)用高而未得到廣泛推廣應(yīng)用［2，4－5］。我國(guó)市場(chǎng)上優(yōu)質(zhì)粗飼料資源嚴(yán)重缺乏，而秸稈資源豐富，各類秸稈的總產(chǎn)量約為6.4億t，其中稻草、玉米秸和麥秸占可飼用秸稈的69%［6］，但秸稈的品質(zhì)差，適口性不好，利用率低，反芻動(dòng)物的采食量低，大多數(shù)以燃燒的形式直接排放到自然界中，不但造成資源的浪費(fèi)，而且嚴(yán)重污染環(huán)境。那么，能否利用酒精清液來(lái)處理玉米秸稈，改善玉米秸稈品質(zhì)，以提高其適口性呢?目前此方面的研究較少，因此，本試驗(yàn)通過(guò)將酒精清液添加到玉米秸稈中進(jìn)行微生物發(fā)酵，探討其能否有效改善玉米秸稈品質(zhì)和適口性，以提高秸稈的利用率，并減少酒精清液及燃燒秸稈所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，以期為其在反芻動(dòng)物生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持及理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及飼糧組成

試驗(yàn)于2011年7月—2011年9月在黑龍江省哈爾濱市松北區(qū)杏林牧業(yè)奶牛場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)選用體重、年齡、胎次、產(chǎn)奶量和泌乳期相近的健康中國(guó)荷斯坦泌乳牛40頭，隨機(jī)分為2組，每組20頭牛。試驗(yàn)分3期，各期的對(duì)照組均飼喂全株玉米青貯飼糧，各期的試驗(yàn)組分別飼喂用酒精清液發(fā)酵玉米秸稈替代30%(30%替代組)、60%(60%替代組)或100%(100%替代組)全株玉米青貯的試驗(yàn)飼糧。每期預(yù)試期7d，正試期20d。

奶牛飼糧由玉米青貯、羊草、啤酒糟和精料經(jīng)全混合日糧(TMR)機(jī)混合組成，試驗(yàn)飼糧組成見(jiàn)表1，精料營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表2。酒精清液發(fā)酵玉米秸稈由中國(guó)哈爾濱釀酒有限公司生產(chǎn)，其主要原料是酒精清液和玉米秸稈經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而成［7］，玉米青貯取自試驗(yàn)?zāi)膛?chǎng)。

表1 試驗(yàn)飼糧組成(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition of experimentaldiets(air-dry basis) %

表2 精料營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 2 Nutrient levels of the concentrate(DM basis) %

1.2 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)?zāi)膛＜薪y(tǒng)一管理，由同一飼養(yǎng)員飼喂，每天01:30、13:30分2次飼喂，自由采食，自由運(yùn)動(dòng)和飲水，每天擠奶2次(04:00、16:00)。

1.3 采樣及測(cè)定指標(biāo)

1.3.1 奶樣采集

在每期試驗(yàn)的最后3天，連續(xù)采集奶樣，每次采樣按早、晚3∶2的比例取奶樣，然后將1d(共2次)取的奶樣混合均勻后，4℃保存待測(cè)。

1.3.2 采食量的測(cè)定

試驗(yàn)正試期連續(xù)3d測(cè)定采食量，記錄每天上料量和剩料量;每天分早、晚采集TMR飼料樣和剩料樣，測(cè)定干物質(zhì)含量，然后再根據(jù)每日每頭奶牛的投料量和剩料量計(jì)算每組奶牛的日平均干物質(zhì)采食量(DMI)。

1.4 產(chǎn)奶量和乳成分測(cè)定

在正試期內(nèi)，記錄每頭牛的產(chǎn)奶量，并將奶樣送往黑龍江省大慶市奶牛生產(chǎn)性能測(cè)定中心測(cè)定其乳成分。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，利用SAS 9.1.3統(tǒng)計(jì)軟件ANOVA和NLIN程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈與全株玉米青貯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比較

由表3可見(jiàn)，酒精清液發(fā)酵玉米秸稈粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)含量略高于全株玉米青貯，但差異不顯著(P＞0.05)。而粗蛋白質(zhì)(CP)、中性洗滌纖維(NDF)、中性洗滌不溶蛋白質(zhì)(NDIP)和酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)含量顯著高于全株玉米青貯(P＜0.05)，酸性洗滌纖維(ADF)含量顯著低于全株玉米青貯(P＜0.05)。

表3 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈與全株玉米青貯的營(yíng)養(yǎng)成分(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 3 The nutrient components of fermented corn stover with alcohol wastewater and whole corn silage(air-dry basis) %

2.2 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對(duì)奶牛DMI的影響

由表4可見(jiàn)，只有60%替代組顯著提高了奶牛的DMI(P ＜0.05)，提高幅度為9.45%，而30%和100%替代組奶牛的DMI與對(duì)照組均沒(méi)有顯著差異(P ＞0.05)。

2.3 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對(duì)奶牛產(chǎn)奶量的影響

由表5可見(jiàn)，不同比例發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對(duì)奶牛產(chǎn)奶量的影響各不相同，30%和60%替代組奶牛平均產(chǎn)奶量雖然略有降低，但與對(duì)照組差異不顯著(P＞0.05)。100%替代組與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組奶牛平均產(chǎn)奶量顯著下降(P ＜0.05)。

2.4 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對(duì)乳成分的影響

由表6可見(jiàn)，不同比例發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對(duì)乳成分的百分比含量影響均不顯著(P＞0.05)。60%和100%替代組顯著降低了牛奶中的尿素凈含量(P＜0.05);100%替代組的乳蛋白凈含量顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)，而其他乳成分凈含量顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)。

3 討論

3.1 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈與全株玉米青貯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比較

本試驗(yàn)中酒精清液發(fā)酵玉米秸稈的NDF 含量高于全株玉米青貯，ADF含量低于玉米青貯，這可能與酒精清液發(fā)酵玉米秸稈和全株玉米秸稈所使用的處于不同生長(zhǎng)時(shí)期的秸稈有關(guān)［8］。本試驗(yàn)中，酒精清液發(fā)酵玉米秸稈為收獲后的干玉米秸稈，而全株玉米青貯則使用的是蠟熟期的玉米秸稈。朱順國(guó)等［9］的研究結(jié)果顯示，隨著生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)，秸稈中NDF含量呈增加的趨勢(shì)，ADF含量呈降低趨勢(shì)。彭曉培等［10］的研究結(jié)果顯示，黃貯玉米的CP含量顯著低于青貯玉米，主要因?yàn)辄S貯玉米收獲時(shí)間太晚，或者貯存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，黃貯前營(yíng)養(yǎng)損失較多，導(dǎo)致黃貯后蛋白質(zhì)含量低，余汝華等［11］也得到了類似的結(jié)果。而在本試驗(yàn)中，酒精清液發(fā)酵玉米秸稈的CP含量較全株玉米青貯的CP含量提高了56.4%，這是因?yàn)榫凭逡焊缓鞍踪|(zhì)，從而提高了發(fā)酵玉米秸稈的蛋白質(zhì)含量［2－5］。ADIP在瘤胃中不被降解，且在腸道中不被消化，這與蛋白質(zhì)的利用率有關(guān)［12］，而ADIP中有一部分是發(fā)生了美拉德反應(yīng)的蛋白質(zhì)，能使飼料產(chǎn)生一種特殊的香味，從而提高動(dòng)物食欲。本試驗(yàn)中，發(fā)酵玉米秸稈的ADIP較全株玉米青貯升高了24.6%，可能會(huì)在一定程度上促進(jìn)反芻動(dòng)物的采食。ADL是植物細(xì)胞壁的主要組成成分，與生長(zhǎng)期呈正相關(guān)關(guān)系，和本試驗(yàn)結(jié)果一致。

表5 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對(duì)奶牛產(chǎn)奶量的影響Table 5 Effects of substitution of fermented corn stover with alcohol wastewater for whole corn silage on milk yield ofdairy cows kg/d

表6 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對(duì)乳成分的影響Table 6 Effects of substitution of fermented corn stover with alcohol wastewater for whole corn silage on milk components

3.2 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對(duì)奶牛DMI和產(chǎn)奶量的影響

隨著酒精清液發(fā)酵玉米秸稈添加比例的增加，奶牛的DMI降低，可能是由于試驗(yàn)期間溫度過(guò)高［最高氣溫(27.6±2.8) ℃，最低氣溫(17.7±4.2)℃］，奶牛發(fā)生熱應(yīng)激所致。60%替代組的DMI顯著高于對(duì)照組，而30%和100%替代組的DMI沒(méi)有變化，這說(shuō)明在飼糧中適量添加酒精清液發(fā)酵玉米秸稈時(shí)，可以在一定程度上改善飼料的風(fēng)味和適口性，提高采食量，而當(dāng)添加過(guò)度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致采食量下降。

試驗(yàn)組平均產(chǎn)奶量隨著飼糧中發(fā)酵玉米秸稈添加量的增加較對(duì)照組有所降低，對(duì)照組平均產(chǎn)奶量顯著高于100%替代組。由此可見(jiàn)，在奶牛飼糧中適量添加酒精清液發(fā)酵玉米秸稈對(duì)奶牛的生產(chǎn)性能不會(huì)產(chǎn)生影響，而當(dāng)添加過(guò)量時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)奶量下降。

3.3 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對(duì)乳成分的影響

牛奶中有17%～45%的脂肪來(lái)自乙酸，8%～25%來(lái)自于丁酸，而瘤胃中乙酸或乙酸與丙酸的摩爾比例降低，可能引起乳脂含量的降低［13－15］，飼糧纖維素的不足會(huì)影響瘤胃的發(fā)酵模式，從而導(dǎo)致乳脂下降。在本試驗(yàn)中，各試驗(yàn)組的乳脂含量較對(duì)照組雖略有下降，但差異不顯著。乳蛋白主要是乳腺細(xì)胞利用從血液里吸收的氨基酸(AA)合成的，而血液中AA主要來(lái)源于小腸中分解瘤胃未降解蛋白質(zhì)(RUP)生成的小肽和AA。Wright等［16］研究結(jié)果顯示，增加RUP的供給可以提高乳蛋白的含量及飼料的利用率，吐日根白乙拉等［17］也得出類似的結(jié)果。本試驗(yàn)中，酒精清液發(fā)酵玉米秸稈的CP含量顯著高于全株玉米青貯，隨著酒精清液發(fā)酵玉米秸稈的添加量增加，乳蛋白的凈含量也增加，100%替代組乳蛋白凈含量顯著高于對(duì)照組，而對(duì)照組的日平均產(chǎn)奶量顯著高于100%替代組，說(shuō)明隨著酒精清液發(fā)酵玉米秸稈在飼糧中添加量的增加，RUP含量和機(jī)體對(duì)蛋白質(zhì)的利用效率提高。NDIP在瘤胃內(nèi)的降解速率慢，大部分通過(guò)瘤胃進(jìn)入小腸，是RUP的主要組成成分之一，發(fā)酵玉米秸稈NDIP的含量顯著高于全株玉米青貯，和本試驗(yàn)結(jié)果一致，即不同比例的酒精清液發(fā)酵玉米秸稈替代全株玉米青貯后，牛奶中的乳蛋白含量較對(duì)照組都有所升高，說(shuō)明飼喂酒精清液發(fā)酵玉米秸稈可以增加乳中蛋白質(zhì)的凈含量。在同一飼養(yǎng)管理模式下，飼糧是影響乳中尿素氮的主要因素，尿素氮主要通過(guò)影響瘤胃能氮平衡和小腸吸收AA在肝臟的代謝來(lái)影響尿素。進(jìn)入小腸的瘤胃微生物蛋白質(zhì)(MCP)、RUP及少量的內(nèi)源蛋白質(zhì)被分解為小肽和AA，然后被吸收進(jìn)入肝臟形成代謝蛋白(MP)。如果MP含量超過(guò)了動(dòng)物的需要，則過(guò)剩部分將被脫去氨基轉(zhuǎn)化為葡萄糖以提供能量，而氨基在肝臟中經(jīng)鳥(niǎo)氨酸循環(huán)轉(zhuǎn)化為尿素。因此尿素含量能夠反映飼糧的蛋白質(zhì)水平和蛋白質(zhì)的利用情況。本試驗(yàn)中各對(duì)照組的尿素含量均高于各試驗(yàn)組，且隨著發(fā)酵玉米秸稈添加量的增加，各試驗(yàn)組產(chǎn)奶量均低于各對(duì)照組，而尿素的凈含量卻隨著添加量的增加顯著降低，說(shuō)明飼喂酒精清液發(fā)酵玉米秸稈能夠促進(jìn)乳蛋白的合成，提高蛋白質(zhì)的合成效率，這與試驗(yàn)中各試驗(yàn)組乳蛋白的含量高于各對(duì)照組的結(jié)果一致。牛奶中水分的含量受乳腺分泌細(xì)胞合成的乳糖調(diào)節(jié)，且牛奶中乳糖的成分是相對(duì)恒定的，一般不會(huì)發(fā)生太大的改變，所以牛奶產(chǎn)量主要受乳房中乳糖合成產(chǎn)量的控制［18］。本試驗(yàn)中，乳糖的含量基本穩(wěn)定在4.7%左右，且在各個(gè)試驗(yàn)期，對(duì)照組乳糖含量略高于試驗(yàn)組，和產(chǎn)奶量結(jié)果一致。

4 結(jié)論

① 酒精清液發(fā)酵玉米秸稈的 CP、NDF、NDIP、ADIP含量顯著高于全株玉米青貯，而ADF含量顯著低于全株玉米青貯。

②酒精清液發(fā)酵玉米秸稈60%替代全株玉米青貯時(shí)，能夠提高奶牛的DMI，而當(dāng)100%替代時(shí)，會(huì)顯著降低奶牛DMI。

③酒精清液發(fā)酵玉米秸稈30%和60%替代全株玉米青貯，對(duì)奶牛的產(chǎn)奶量影響不顯著，而當(dāng)100%替代時(shí)，會(huì)顯著降低奶牛產(chǎn)奶量。

④酒精清液發(fā)酵玉米秸稈30%和60%替代全株玉米青貯，乳成分的百分比含量并沒(méi)有顯著變化，而當(dāng)100%替代時(shí)，乳蛋白凈含量顯著增加，而其他乳成分的凈含量顯著降低。

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