生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株>玉米青貯的發(fā)酵特性及康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系組分比較

溫媛媛 李 妍 李建國 王美美 沈宜釗 高艷霞 曹玉鳳* 李秋鳳*

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，保定 071000；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，保定 071000)

隨著養(yǎng)牛業(yè)快速發(fā)展，粗飼料資源短缺問題日益凸顯。如何高效利用現(xiàn)有飼料資源和開發(fā)本地化飼料資源，成為研究熱點(diǎn)。我國秸稈資源年產(chǎn)量高達(dá)到10.4億t，其中稻草占秸稈總量的22.44%[1]。但稻草粗蛋白質(zhì)(CP)含量(4.0%～5.7%)低，粗纖維含量(40%～70%)高[2]，適口性差，從而限制了其在肉牛養(yǎng)殖中的利用，甚至被丟棄或焚燒，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[3]。近年來，我國華北地區(qū)馬鈴薯薯?xiàng)l加工產(chǎn)業(yè)迅速興起，隨之相繼產(chǎn)生大量薯?xiàng)l副產(chǎn)品。據(jù)調(diào)查，每生產(chǎn)1 t生馬鈴薯?xiàng)l，可產(chǎn)生0.7 t左右的副產(chǎn)品。這些副產(chǎn)品含水量高，不宜貯藏，烘干則成本過高。因此，多數(shù)生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品進(jìn)行了地下掩埋處理，不僅浪費(fèi)了資源，還對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染[4]。

稻草與高水分飼料混合發(fā)酵能改善飼草發(fā)酵品質(zhì)，減少干物質(zhì)(DM)損失，提高其利用價(jià)值[5]。穆麟等[6]將稻草與新鮮的籽粒莧按照2∶3混合發(fā)酵后，中性洗滌纖維(NDF)含量與稻草相比降低了15.09%，酸性洗滌纖維(ADF)含量降低了7.63%。付錦濤等[7]將稻草與構(gòu)樹按鮮重質(zhì)量1∶9混合發(fā)酵后，其CP含量較單一稻草提高了約2.4倍。目前，未見生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯飼料的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)通過對(duì)生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯的感官評(píng)定、發(fā)酵指標(biāo)測定、化學(xué)養(yǎng)分分析和48 h瘤胃降解率測定，按照康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系(CNCPS)對(duì)其進(jìn)行全面的營養(yǎng)價(jià)值評(píng)定，并將其與全株玉米青貯進(jìn)行比較，為其在反芻動(dòng)物飼糧中科學(xué)配制提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯均由河北某牧業(yè)有限公司提供。

混貯飼料(簡稱混貯)：生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品和稻草按照DM基礎(chǔ)1∶2的比例均勻混合，裹包發(fā)酵60 d。每包重量約1 t，水分含量66.76%，稻草切割長度為2～3 cm。生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品和稻草的化學(xué)組成見表1。

表1 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品和稻草的化學(xué)組成Table 1 Chemical composition of raw potato chips processing by product and rice straw %

全株玉米青貯(簡稱青貯)：全株玉米在蠟熟期收割(乳漿線在籽粒1/2～3/4時(shí))，水分含量約65%，玉米切割長度為1～2 cm，裹包發(fā)酵60 d，每包約1 t重。

1.2 測定指標(biāo)和方法

1.2.1 感官評(píng)定

采集樣品時(shí)，參照德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)評(píng)分法(DLG)[8]，由3個(gè)人分別從2種飼料的顏色、氣味、結(jié)構(gòu)3個(gè)方面進(jìn)行獨(dú)立感官評(píng)分。

1.2.2 發(fā)酵指標(biāo)

分別稱取10 g生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯于250 mL已標(biāo)號(hào)的燒杯中，加入90 mL蒸餾水，混勻，用保鮮膜密封，于4 ℃冰箱浸提24 h，將浸提好的飼料經(jīng)4層紗布和定性濾紙過濾，將濾液分裝于9個(gè)10 mL離心管中。其中3個(gè)使用UB-7 pH測定儀(美國)測濾液pH，3個(gè)采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定濾液氨態(tài)氮(AN)含量，另外3個(gè)使用美國安捷倫7890A型氣相色譜分析儀測定濾液有機(jī)酸含量。

1.2.3 常規(guī)和CNCPS指標(biāo)測定與計(jì)算

1.2.3.1 常規(guī)和CNCPS指標(biāo)測定

生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯烘干后，粉碎，過10和40目篩。分別參照國標(biāo)GB/T 6435—2006、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006和GB 6438—2007測定飼料中DM、CP、粗脂肪(EE)和粗灰分(Ash)含量；參照Van Soest等[9]方法測定NDF、ADF、中性洗滌不溶氮(NDIP)、酸性洗滌不溶氮(ADIP)和酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)含量；非蛋白氮(NPN)和可溶性蛋白(SOLP)含量參照Licitra等[10]和Krishnamoorthy等[11]方法測定；淀粉(Starch)含量采用硫酸-蒽酮比色法測定；碳水化合物(CHO)和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(NSC)含量通過計(jì)算得出。

1.2.3.2 CNCPS計(jì)算公式

CNCPS根據(jù)飼料在瘤胃中的降解特性將飼料中蛋白質(zhì)分為非蛋白氮(PA)、真蛋白(PB)、不可利用蛋白(PC)，根據(jù)降解速率又將PB分為快速降解蛋白(PB1)、中速降解蛋白(PB2)和慢速降解蛋白(PB3)，將飼料中的CHO分為快速降解碳水化合物(CA)、中速降解碳水化合物(CB1)、慢速降解碳水化合物(CB2)和不可降解碳水化合物(CC)。參照Sniffen等[12]的方法計(jì)算各組分含量。計(jì)算公式如下：

PA(% CP)=NPN(% SOLP)×
0.01×SOLP(% CP)；
PB1(% CP)=SOLP(% CP)-PA (%CP)；
PB2(% CP)=100-PA(% CP)-
PB3(% CP)-PC(% CP)；
PB3(% CP)=NDIP(% CP)-ADIP(% CP)；
PC(% CP)=ADIP(% CP)；
CHO(% DM)=100-CP(% DM)-
EE(% DM)-Ash(% DM)；
NSC(% CHO)=100-CB2(% CHO)-
CC(% CHO)；
CA(% CHO)=[100-starch (% NSC)]×
[100-CB2(% CHO)-CC(% CHO)]/100；
CB1(% CHO)=Starch(% NSC)×
[100-CB2(% CHO)-CC(% CHO)]/100；
CB2(% CHO)=100×[NDF(% DM)-
NDIP(% CP)×0.01×CP(% DM)-
NDF(% DM)×0.01×ADL(% NDF)×
2.4]/CHO(% DM)；
CC(% CHO)=100×[NDF(% DM)×0.01×
ADL(% NDF)×2.4]/CHO(% DM)。

1.2.4 瘤胃降解率的測定

將大小為8 cm×12 cm，孔徑為50 μm的尼龍袋65 ℃烘干，在干燥器內(nèi)冷卻到室溫后進(jìn)行稱重，編號(hào)。再分別稱取5 g生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯料和全株青貯置于已知重量的尼龍袋中，用橡皮筋固定在50 cm長的塑料軟管上，每個(gè)樣品每頭牛進(jìn)行3個(gè)重復(fù)。選用3頭健康、體況良好和體重相近并裝有永久性瘤胃瘺管的荷斯坦閹牛。瘺管牛散欄舍飼，自由飲水，飼糧組成及營養(yǎng)水平見表2。將固定好的尼龍袋投入瘺管牛瘤胃內(nèi)，并于48 h后取出，用自來水沖洗掉表面殘?jiān)螅湃胂匆聶C(jī)中反復(fù)清洗至水面清澈，然后置于65 ℃烘箱烘至恒重，測定殘?jiān)蠧P、NDF、ADF和Starch的含量，并計(jì)算各營養(yǎng)物質(zhì)48 h瘤胃降解率。計(jì)算公式如下：

表2 飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ)) Table 2 Composition and nutrient levels of the diet (DM basis) %

A=[(B-C)/B]×100。

式中：A為飼料中某營養(yǎng)成分48 h瘤胃降解率(%)；B為飼料中某營養(yǎng)成分含量(g)；C為尼龍袋殘?jiān)心碃I養(yǎng)成分含量(g)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以檢驗(yàn)對(duì)各指標(biāo)平均值影響的顯著性。P<0.05為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)，P<0.01為差異極顯著性判斷依據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果采用平均值和均值標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻混貯和全株玉米青貯的感官評(píng)定比較

由表3可知，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻混貯色澤均勻，呈淡黃色，有芳香果味或明顯的面包香味，無丁酸臭味，結(jié)構(gòu)良好，莖葉保存較為完整，無腐敗、霉斑等出現(xiàn)，2種飼料在感官評(píng)定上無顯著差異(P>0.05)，且均達(dá)到一級(jí)優(yōu)良。

表3 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻混貯和全株玉米青貯的感官評(píng)定比較Table 3 Comparison of sensory scores of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage

2.2 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的發(fā)酵指標(biāo)比較

由表4可知，2種發(fā)酵飼料的pH均低于4.0，與全株玉米青貯相比，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯的pH高2.14%(P<0.01)，乳酸含量低29.83%(P<0.01)，乙酸、丙酸含量和氨態(tài)氮/總氮無顯著差異(P>0.05)，且無丁酸產(chǎn)生。

表4 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的發(fā)酵指標(biāo)比較Table 4 Comparison of fermentation indexes of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage

2.3 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的常規(guī)養(yǎng)分比較

由表5可知，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯的DM含量與全株玉米青貯無顯著差異(P>0.05)，CP、NDF、ADF、NPN和ADL含量分別較全株玉米青貯高27.14%、17.51%、35.04%、18.38%和65.53%(P<0.01)，淀粉和EE含量分別較全株玉米青貯低58.17%和47.35%(P<0.01)。

表5 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的營養(yǎng)成分比較(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 5 Comparison of nutritional components of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage (DM basis) %

2.4 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的CNCPS組分分析

由表6可知，2個(gè)飼料CNCPS組分存在較大差異。蛋白質(zhì)組分中，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯的PB1含量顯著高于全株玉米青貯(P<0.05)，PC含量極顯著低于全株玉米青貯(P<0.01)，PA、PB2和PB3含量間差異不顯著(P>0.05)。碳水化合物組分中，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯中CA和CB2含量分別較全株玉米青貯高33.31%和13.91%(P<0.01)，CC含量是全株玉米青貯的2.3倍(P<0.01)。而CHO、NSC和CB1含量分別較全株玉米青貯低9.87%、28.42%和58.17%(P<0.01)。

表6 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯CNCPS的評(píng)定(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 6 Evaluation of CNCPS of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage (DM basis) %

2.5 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的48 h瘤胃降解率比較

由表7可知，與全株玉米青貯相比，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯的DM、CP和淀粉的48 h瘤胃降解率分別低14.68%、7.79%和4.09%(P<0.01)，2種飼料的NDF和ADF降解率無顯著差異(P>0.05)。

表7 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的48 h瘤胃降解率(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 7 Comparison of 48 h rumen degradation rate of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage (DM basis) %

3 討 論

3.1 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻混貯和全株玉米青貯的感官評(píng)定比較

根據(jù)DLG評(píng)分法，對(duì)發(fā)酵飼料的顏色、氣味和結(jié)構(gòu)3方面分別評(píng)定，總分分為優(yōu)良(16～20分)、尚好(10～15分)、中等(5～9分)和腐敗(0～4分)4個(gè)等級(jí)。本試驗(yàn)中生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯總體感官評(píng)分均達(dá)到18分以上，說明這2種飼料就感官評(píng)定均可達(dá)到優(yōu)良水平。但這種評(píng)分法也存在人為主觀因素影響和未考慮青貯發(fā)酵過程營養(yǎng)成分變化[13]等局限性。因此，只將其作為初步評(píng)價(jià)。飼料發(fā)酵的優(yōu)劣還受田間管理、收割時(shí)期、切割長度、混合比例、壓實(shí)密度和密封管理等諸多因素影響。

3.2 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的發(fā)酵指標(biāo)比較

pH和乳酸含量是反映發(fā)酵飼料品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)，研究表明pH小于4.2[14]，乳酸含量達(dá)到4%～6%[15]時(shí)屬于優(yōu)質(zhì)發(fā)酵飼料，本試驗(yàn)中2種發(fā)酵飼料的pH和乳酸含量均可達(dá)到上述要求，說明這2種飼料均可成功發(fā)酵，這可能與發(fā)酵飼料原料中充足的淀粉含量有關(guān)，淀粉在發(fā)酵中可提供更多的糖類物質(zhì)，這些糖類物質(zhì)是乳酸菌繁殖發(fā)酵的基質(zhì)，可促使大量乳酸生成[16]。李茂等[17]在王草青貯中添加20 g/kg的葡萄糖，發(fā)現(xiàn)其乳酸含量較對(duì)照組(不加葡萄糖)提高了37.19%。陳明霞等[18]研究表明，在飼料稻中添加葡糖糖和植物乳桿菌后發(fā)酵，可以降低飼料稻青貯的pH和氨態(tài)氮含量，提高乳酸含量。氨態(tài)氮/總氮反映了飼料中蛋白質(zhì)和氨基酸的分解狀況，飼料發(fā)酵品質(zhì)越差，氨態(tài)氮/總氮值越高，常規(guī)發(fā)酵飼料氨態(tài)氮/總氮值不超過10%[19]。生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的氨態(tài)氮/總氮值均未超過10%，說明這2種粗飼料在發(fā)酵過程中蛋白質(zhì)經(jīng)微生物分解較少，可確保發(fā)酵品質(zhì)。

3.3 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的營養(yǎng)成分比較

DM含量適宜是獲得優(yōu)質(zhì)發(fā)酵飼料的關(guān)鍵，DM含量過高，發(fā)酵飼料不易壓實(shí)，易產(chǎn)生二次發(fā)酵；DM含量過低，易引起梭菌發(fā)酵[20]。陳鵬飛等[21]認(rèn)為發(fā)酵飼料適宜的DM含量為30%～35%。本試驗(yàn)中生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的DM含量分別為33.24%和35.45%，均處于適宜水平。這可能與原料自身DM有關(guān)，單一生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品和稻草的DM含量分別為16.48%和92.85%，2種原料經(jīng)混合后DM含量互補(bǔ)，使其達(dá)到適宜水平，這與申瑞瑞等[22]研究結(jié)果相似。全株玉米收獲時(shí)期是影響全株玉米青貯DM含量的重要因素之一。郭勇慶等[23]研究表明，全株玉米青貯在1/3～3/4乳線期時(shí)收割，DM含量最適宜為30%～35%，本試驗(yàn)中全株玉米青貯收獲時(shí)期為蠟熟期(2/3～3/4乳線期)，因此其水分含量適宜。CP含量不僅是影響動(dòng)物氮代謝和能氮平衡的重要因素，還是評(píng)價(jià)粗飼料品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)[24]。生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯的CP含量顯著高于全株玉米青貯，且與DM基礎(chǔ)條件下花生秧(9.17%)的CP含量相近[25]，說明就CP而言，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯具有作為反芻動(dòng)物優(yōu)質(zhì)飼料的潛力，同時(shí)具有代替花生秧的優(yōu)勢和可行性，可為反芻動(dòng)物提供更多的CP。這可能與不同物種之間自身營養(yǎng)價(jià)值差異有關(guān)。

3.4 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的CNCPS組分分析

CNCPS體系是結(jié)合Weende和Van Soest 2種飼料營養(yǎng)成分評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)建立起來的新評(píng)價(jià)飼料營養(yǎng)價(jià)值體系。該體系將飼料營養(yǎng)成分和植物細(xì)胞壁與牛瘤胃降解特征結(jié)合在一起，能動(dòng)態(tài)反映飼料能量、蛋白質(zhì)和氨基酸的變化，使得飼料營養(yǎng)價(jià)值評(píng)定更加科學(xué)[26-27]。PA、PB1、PB2是粗飼料中主要的蛋白質(zhì)來源[28]，本試驗(yàn)中，2種飼料的PA含量相近，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯的PB1和PB2含量高于全株玉米青貯，說明生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯的PB部分在瘤胃內(nèi)的發(fā)酵速率要高于全株玉米青貯。而且，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯中不可利用蛋白PC含量低于青貯玉米，故生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯蛋白品質(zhì)較好。

生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯中CA含量高于全株玉米青貯，NSC含量低于全株玉米青貯，這表明生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯中糖類物質(zhì)較高。粗飼料中CHO能為反芻動(dòng)物提供多少能量取決于NSC的含量[29]。因此，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯在CHO上的營養(yǎng)價(jià)值低于全株玉米青貯。

3.5 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯和全株玉米青貯的48 h瘤胃降解率比較

瘤胃降解率是反映動(dòng)物對(duì)飼料消化特性的重要指標(biāo)，飼料NDF能夠?yàn)榉雌c動(dòng)物提供能量，適當(dāng)?shù)腘DF含量有利于提高動(dòng)物生產(chǎn)性能[30]。飼料NDF的瘤胃降解率提高有利于促進(jìn)反芻動(dòng)物干物質(zhì)采食量增加[31]。本試驗(yàn)中生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯的48 h NDF瘤胃降解率與全株玉米青貯無顯著差異，這表明稻草經(jīng)過與生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品混合發(fā)酵后，其纖維品質(zhì)提高。這可能與飼料種類和NDF含量有關(guān)。Salinas-Chavira等[32]對(duì)蘇丹草和苜蓿NDF降解情況做了研究比較，結(jié)果表明，NDF含量在80 g/kg時(shí)的降解率大于40 g/kg時(shí)。

4 結(jié) 論

① 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草按DM 1∶2比例裹包混貯和全株玉米青貯的感官評(píng)定和pH均可達(dá)到一級(jí)優(yōu)良。

② 生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯除CP含量高于全株玉米青貯、兩者的48 h瘤胃NDF和ADF降解率無顯著差異外，其他營養(yǎng)成分均不如全株玉米青貯。因此，生馬鈴薯?xiàng)l加工副產(chǎn)品與稻草混貯可作為反芻動(dòng)物一種較好的粗飼料。