随着畜牧业的发展,人畜争粮问题日益凸显。优质饲料对外依存度大,饲料价格和奶牛生产成本居高不下,严重制约我国奶业发展[1]。因此,深度挖掘并充分利用地方特色奶牛非常规饲料,降低奶牛养殖成本至关重要。我国粮食加工副产物资源丰富,数量巨大。麦芽根是大麦酿酒的副产物之一。据报道,国内年产麦芽超过400万t,其产生的副产物麦芽根达10万t以上[2]。我国是籽用南瓜种植大国,年总产量达30万~50万t,种植面积和产量均居世界第一[3]。南瓜籽饼是物理压榨提取南瓜籽油的副产物,同样数量可观。研究表明,麦芽根粗蛋白质(CP)含量较高(29.2%),可作为蛋白质饲料开发[4]。生产实践表明兔饲料中添加10%~20%的麦芽根可有效降低兔养殖成本且不影响生长性能[5]。麦芽根代替棉籽粕饲喂肉牛提高了肉牛养殖效率,为麦芽根作为反刍动物非常规饲料可行性研究提供依据[6]。此外,Kim等[7]研究发现,南瓜各个部分营养均较丰富,且具有不同程度的抗氧化性。南瓜籽饼中的CP含量高于豆粕,而南瓜籽饼中抗营养因子却低于豆粕,经过合理搭配后具有代替豆粕的潜力[8]。有研究表明,10%、15%的南瓜籽饼替代豆粕不会影响肉羊的肉质[9],且采用南瓜籽饼完全代替豆粕在不影响奶山羊生产性能的前提下,能够改善乳中脂肪酸组成[10]。而作为非常规饲料,麦芽根和南瓜籽饼在营养特性、蛋白质和碳水化合物(CHO)组成以及瘤胃降解特性上都缺乏数据,影响了其在奶牛饲粮配方中的应用,造成饲料资源的浪费。因此,本试验采用康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(CNCPS)法和尼龙袋法评定麦芽根和南瓜籽饼的营养价值,旨在丰富我国非常规饲料资源数据库,为其作为奶牛非常规饲料提供理论支持。
1 材料与方法 1.1 试验材料本试验中麦芽根和南瓜籽饼均来自石家庄青禾饲料有限公司。样品风干粉碎后,过1 mm分析筛,于4 ℃保存备用。
1.2 营养水平分析参照GB/T 6435—2014[11]的方法测定干物质(DM)含量,参照GB/T 6432—1994[12]的方法测定CP含量,参照GB/T 6433—2006[13]的方法测定粗脂肪(EE)含量,参照GB/T 6438—2007[14]的方法测定粗灰分(Ash)含量;参照Van Soest等[15]的方法测定酸性洗涤木质素(ADL)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤不溶性蛋白质(NDICP)和酸性洗涤不溶性蛋白质(ADICP)的含量;参照Krishnamoorthy等[16]的方法测定可溶性蛋白质(SCP)含量;按照Licitra等[17]的方法测定非蛋白氮(NPN)含量;按照张旭等[18]的方法测定淀粉(Starch)含量;非纤维性碳水化合物(NFC)、CHO含量通过公式计算得出,计算公式如下:
采用L-8900氨基酸全自动分析仪(HITACHI技术有限公司,日本)测定氨基酸含量。
1.3 CNCPS组分分析在CNCPS体系中,CP被分为非蛋白氮(PA)、真蛋白(PB)、不可利用氮(PC)。PB又根据在瘤胃中的降解速度进一步划分为快速降解蛋白(PB1)、中速降解蛋白(PB2)以及慢速降解蛋白(PB3),PB2在瘤胃内降解量和饲料的相对消化率与流速有关;CHO根据饲料降解速度被划分为快速降解碳水化合物(CA,大部分糖类及小部分有机酸和低聚糖)、中速降解碳水化合物(CB1,淀粉和果胶)、慢速降解碳水化合物(CB2,可降解细胞壁)、不可降解碳水化合物(CC,不可利用细胞壁)[19-20]。参照Sniffen等[21]的方法对饲料蛋白质组分和CHO组分进行计算。计算公式如下:
试验选用3头健康、具有永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛,每天饲喂2次(06:00和18:00),自由饮水。试验饲粮组成及营养水平见表 1。
准确称取7 g样品加入称重后的孔径为50 μm、大小为10 cm×20 cm尼龙袋中并用橡胶皮筋绑紧袋口。在晨饲前(06:00)将所有尼龙袋绑定在先前准备的网袋中,然后放入瘤胃内并将网袋的绳固定在瘤胃瘘管外侧。将装有麦芽根、南瓜籽饼的尼龙袋分别于放置后的2、4、8、12、16、24、36、48 h取出,用冷水冲洗,直至流水澄清为止,每头个体每个时间点设3个重复。冲洗干净的尼龙袋于65 ℃的烘箱中烘至恒重,回潮后称重。取出尼龙袋中的残余物,过1 mm孔筛,于4 ℃保存备用。
1.4.3 测定指标及方法测定每个时间点样品的DM、CP、NDF含量。测定方法同1.2。
瘤胃降解参数参照Ørskov等[23]提出的瘤胃降解参数计算模型计算。计算公式如下:
式中:p为在t培养时间内的降解率;a为快速可降解部分;b为慢速降解部分;c为b组分的降解速率;t为培养时间点。
有效降解率计算公式如下:
式中:a、b、c同上,Kp为外流速度,Kp=0.06/h[24]。
1.5 数据分析所有数据采用Excel 2013进行基本处理。用SAS 9.2软件中GLM过程进行方差分析,采用Duncan氏法进行多重比较。以P<0.05为差异显著。
2 结果与分析 2.1 营养成分分析由表 2可知,麦芽根和南瓜籽饼的营养价值存在差异,南瓜籽饼的Ash、CP、EE含量分别是麦芽根的0.97、1.10、1.97、16.66倍(P<0.05)。麦芽根的DM、NDF、ADF、ADL、NFC、NPN、NDIP、ADIP含量分别是南瓜籽饼的1.03、2.21、1.87、1.95、9.68、2.29、1.59、4.28倍(P<0.05)。南瓜籽饼和麦芽根间SCP含量差异不显著(P>0.05)。
由表 3可知,麦芽根和南瓜籽饼氨基酸含量存在差异(P<0.05)。南瓜籽饼中必需氨基酸和非必需氨基酸含量均显著高于麦芽根(P<0.05)。南瓜籽饼中蛋氨酸、赖氨酸含量分别是麦芽根的1.76、1.24倍(P<0.05)。
2.2 CNCPS组分分析由表 4可知,在蛋白质组分中,麦芽根的PA、PB3和PC含量显著高于南瓜籽饼(P<0.05),而PB、PB1和PB2含量则显著低于南瓜籽饼(P<0.05),其中,南瓜籽饼的PB1和PB2含量是麦芽根的3倍左右;在CHO组分中,2种副产物间CA、CB2、NSC含量均差异不显著(P>0.05),南瓜籽饼CC含量显著高于麦芽根(P<0.05),而CB1和CHO含量均显著高于麦芽根(P<0.05)。
2.3 瘤胃降解特性由表 5可知,南瓜籽饼的DM、CP、NDF有效降解率均显著高于麦芽根(P<0.05)。与麦芽根相比,南瓜籽饼的DM和CP的快速降解部分、慢速降解速率和可降解部分均显著升高(P<0.05),而南瓜籽饼DM的慢速降解部分与麦芽根相比差异不显著(P=0.08),但粗蛋白质的慢速降解部分显著低于麦芽根(P<0.05);南瓜籽饼的NDF的快速降解部分和慢速降解速率均显著高于麦芽根(P<0.05),慢速降解部分显著低于麦芽根(P<0.05),而2种副产物间可降解部分差异不显著(P=0.46)。
3 讨论 3.1 营养成分分析麦芽根是酿造啤酒过程中的副产物,富含维生素B和许多未知生长因子;南瓜籽饼是南瓜籽物理压榨提油后的副产物,不含各类抗营养因子,是安全的蛋白质资源[25]。本试验中测得麦芽根和南瓜籽饼的ADL含量相对较低,可能是其细胞壁木质化程度较低的缘故;并且麦芽根和南瓜籽饼的NDF、CP以及蛋氨酸、赖氨酸含量均相对较高,具有作为反刍动物优质饲料的潜力。尤其对于南瓜籽饼来说,其蛋氨酸和赖氨酸含量与豆粕接近,从抗营养物质和CP含量角度考虑南瓜籽饼具有替代豆粕的优势和可行性[25]。目前,研究麦芽根和南瓜籽饼作为反刍动物非常规饲料的研究还较少。本试验测定的麦芽根营养成分相较于韩丽等[26]测定的成分,除EE含量较低外,CP、Ash含量基本相近。麦芽根的蛋白酶等酶类含量较高,有助于动物的消化[27]。本试验测定南瓜籽饼的CP含量高达55.31%,优于豆粕等蛋白质饲料,其成分较Pirman等[28]的研究,除EE含量偏高外,CP和Ash含量基本相近。较Zdunczyk等[8]测得的CP含量略低,EE含量略高。这可能是由于压榨工艺不同导致脂肪含量有差异[29]。
3.2 CNCPS组分分析CNCPS是一个较为完善的针对反刍动物饲料蛋白质组分和CHO组分分析的一种较可靠的方法[30]。反刍动物瘤胃微生物可将NPN快速转化为可利用的优质微生物蛋白。本试验中麦芽根的PA含量最高,即麦芽根可降解蛋白部分中NPN含量较高,是反刍动物优质饲料。南瓜籽饼PB含量较高,即南瓜籽饼含氮化合物中PB含量较高,并且其PB2含量高达66.01%,所以南瓜籽饼的消化率和流通率对南瓜籽饼CP的利用效率有较大影响。麦芽根和南瓜籽饼的PC含量均较低,说明这2种粮食加工副产物的蛋白质可利用性较高。此外,麦芽根PA和PB3含量高于南瓜籽饼,而南瓜籽饼PB1、PB2含量均高于麦芽根,故南瓜籽饼的PB含量和在瘤胃内的发酵速度要高于麦芽根;麦芽根CHO含量为64.26%,约是南瓜籽饼的2.80倍。而这2种粮食加工副产物的CA、CB2和NSC含量差异不显著且占比较高,说明这2种副产物的CHO组分在瘤胃中降解速度均较快。综上,在蛋白质组分分析中,PB的含量和可利用性方面评价为南瓜籽饼的营养价值优于麦芽根,但在CHO组分分析中,可利用性方面麦芽根优于南瓜籽饼。
3.3 瘤胃降解特性尼龙袋法是评价饲料瘤胃降解特性的常用方法。从本试验中可以看出这2种副产物各营养成分的有效降解率均很高,而本试验测得的麦芽根DM、NDF、CP的可降解部分、快速降解部分和有效降解率也与萨其仍贵[31]的研究结果基本相近。饲料DM有效降解率会影响其采食量,从而影响饲料在瘤胃内的利用程度和反刍动物的生产性能[32]。而饲料CP的瘤胃降解特性主要取决于其发酵难易程度和滞留时间。从本试验可知,南瓜籽饼和麦芽根DM和CP有效降解率均较高,可能是由于麦芽根和南瓜籽饼快速降解部分较高的原因[33],有利于奶牛瘤胃快速发酵和降解,从而促进采食。而根据CNCPS组分分析发现,麦芽根和南瓜籽饼中的PB含量较高而不可降解蛋白组分较低,这可能导致了这2种副产物蛋白质易于快速发酵,提高了瘤胃有效降解率。本试验测得的麦芽根和南瓜籽饼的蛋白质有效降解率高于奶牛常用蛋白质饲料(豆粕、菜籽粕、棉籽粕)[34],这也为日后这2种副产物的使用提供了参考。饲料NDF有效降解率是评价反刍动物饲料的一个重要的指标。本试验中的南瓜籽饼NDF有效降解率高达74.17%,这可能与南瓜籽饼纤维的颗粒大小和饲料本身固有特征有关[35]。虽然麦芽根NDF有效降解率略低,但也高于羊草和全株玉米青贮等传统粗饲料,具有很高的利用价值[36]。综合来看,麦芽根和南瓜籽饼在瘤胃中降解效果较好,可作为奶牛蛋白质饲料资源加以开发利用。
4 结论麦芽根和南瓜籽饼营养丰富,对于反刍动物来说具有较高的可利用蛋白质和纤维含量,具有作为反刍动物优质蛋白质饲料的潜力。
[1] |
王东杰. 2018年上半年中国奶业市场形势分析与后市展望[J]. 农业展望, 2018, 14(8): 9-12. DOI:10.3969/j.issn.1673-3908.2018.08.003 |
[2] |
荣芷铭, 陈瑞华, 李瑞龙, 等. 麦芽根的资源化利用[J]. 食品工业, 2015, 36(3): 166-169. |
[3] |
李红宇, 许丽. 籽用南瓜果肉用作反刍动物饲料的探讨[J]. 饲料研究, 2017(13): 49-52. |
[4] |
阚俊鹏.麦芽根蛋白的制备及其功能特性的研究[D].硕士学位论文.大庆: 黑龙江八一农垦大学, 2012. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10223-1016326354.htm
|
[5] |
田烈, 李现国. 麦芽根做饲料效果观察[J]. 中国养兔杂志, 2000(5): 13-14. |
[6] |
薛世英, 李振起, 徐振山, 等. 麦芽根代替棉籽饼饲喂育肥牛的试验[J]. 饲料研究, 1992(6): 24. |
[7] |
KIM M Y, KIM E J, KIM Y N, et al. Comparison of the chemical compositions and nutritive values of various pumpkin (Cucurbitaceae) species and parts.[J]. Nutrition Research and Practice, 2012, 6(1): 21-27. DOI:10.4162/nrp.2012.6.1.21 |
[8] |
ZDUNCZYK Z, MINAKOWSKI D, FREJNAGEL S, et al. Comparative study of the chemical composition and nutritional value of pumpkin seed cake, soybean meal and casein[J]. Die Nahrung, 1999, 43(6): 392-395. DOI:10.1002/(SICI)1521-3803(19991201)43:6<392::AID-FOOD392>3.0.CO;2-2 |
[9] |
ANTUNOVIĆ Z, KLIR Ž, ŠPERANDA M, et al. Partial replacement of soybean meal with pumpkin seed cake in lamb diets:effects on carcass traits, haemato-chemical parameters and fatty acids in meat[J]. South African Journal of Animal Science, 2018, 48(4): 695-704. |
[10] |
KLIR Z, CASTRO-MONTOYA J M, NOVOSELEC J, et al. Influence of pumpkin seed cake and extruded linseed on milk production and milk fatty acid profile in Alpine goats[J]. Animal, 2017, 11(10): 1772-1778. DOI:10.1017/S175173111700060X |
[11] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 6435-2014饲料中水分的测定[S].北京: 中国标准出版社, 2015.
|
[12] |
国家技术监督局.GB/T 6432-1994饲料中粗蛋白测定方法[S].北京: 中国标准出版社, 1994.
|
[13] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 6433-2006饲料中粗脂肪的测定[S].北京: 中国标准出版社, 2016.
|
[14] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 6438-2007饲料中粗灰分的测定[S].北京: 中国标准出版社, 2007.
|
[15] |
VAN SOEST P J, ROBERTSON J B, LEWIS B A. Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition[J]. Journal of Dairy Science, 1991, 74(10): 3583-3597. DOI:10.3168/jds.S0022-0302(91)78551-2 |
[16] |
KRISHNAMOORTHY U, SNIFFEN C J, STERN M D, et al. Evaluation of a mathematical model of rumen digestion and an in vitro simulation of rumen proteolysis to estimate the rumen-undegraded nitrogen content of feedstuffs[J]. British Journal of Nutrition, 1983, 50(3): 555-568. DOI:10.1079/BJN19830127 |
[17] |
LICITRA G, HERNANDEZ T M, VAN SOEST P J. Standardization of procedures for nitrogen fractionation of ruminant feeds[J]. Animal Feed Science and Technology, 1996, 57(4): 347-358. DOI:10.1016/0377-8401(95)00837-3 |
[18] |
张旭, 蒋桂韬, 王向荣, 等. 酶法测定谷物副产品中淀粉含量[J]. 广东饲料, 2013, 22(10): 33-35. DOI:10.3969/j.issn.1005-8613.2013.10.011 |
[19] |
曲永利.CNCPS体系在奶牛生产中的应用及日粮能氮平衡检测指标的研究[D].博士学位论文.哈尔滨: 东北农业大学, 2010. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y1787539
|
[20] |
张鹏, 卜登攀, 张养东, 等. 康奈尔净碳水化合物-净蛋白质体系(CNCPS)在反刍动物上的应用研究[J]. 中国奶牛, 2014(5): 7-10. DOI:10.3969/j.issn.1004-4264.2014.05.002 |
[21] |
SNIFFEN C J, O'CONNOR J D, VAN SOEST P J, et al. A net carbohydrate and protein system for evaluating cattle diets:Ⅱ.Carbohydrate and protein availability[J]. Journal of Animal Science, 1992, 70(11): 3562-3577. DOI:10.2527/1992.70113562x |
[22] |
中华人民共和国农业部.NY/T 34-2004奶牛饲养标准[S].北京: 中国农业出版社, 2004.
|
[23] |
ØRSKOV E R, MCDONALD I. The estimation of protein degradability in the rumen from incubation measurements weighted according to rate of passage[J]. The Journal of Agricultural Science, 1979, 92(2): 499-503. DOI:10.1017/S0021859600063048 |
[24] |
NUEZ-ORTÍN W G, YU P Q. Estimation of ruminal and intestinal digestion profiles, hourly effective degradation ratio and potential N to energy synchronization of co-products from bioethanol processing[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2010, 90(12): 2058-2067. |
[25] |
李燕杰, 甄成, 陈洪涛, 等. 南瓜籽饼粕中蛋白的综合利用[J]. 食品研究与开发, 2009, 30(8): 173-175. DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2009.08.050 |
[26] |
韩丽, 贠建民, 温科. 麦芽根营养成分分析[J]. 甘肃农业大学学报, 2008, 43(2): 136-138. DOI:10.3969/j.issn.1003-4315.2008.02.030 |
[27] |
常广全. 啤酒工业副产品及其在饲料工业中的应用[J]. 饲料博览, 1995(2): 22-23. |
[28] |
PIRMAN T, MARIČ M, OREŠNIK A. Changes in digestibility and biological value of pumpkin seed cake protein after limiting amino acids supplementation[J]. Krmiva, 2007, 49(2): 95-102. |
[29] |
李亚会, 汪学德, 李晓栋, 等. 压榨工艺对油脂氧化稳定性及饼粕品质的影响[J]. 河南工业大学学报(自然科学版), 2017, 38(5): 26-31. DOI:10.3969/j.issn.1673-2383.2017.05.006 |
[30] |
薛红枫, 任丽萍, 周振明, 等. 康乃尔净碳水化合物蛋白质系统评价常用饲料碳水化合物和蛋白质瘤胃降解[J]. 中国农业大学学报, 2007, 12(1): 45-50. DOI:10.3321/j.issn:1007-4333.2007.01.009 |
[31] |
萨其仍贵.奶牛主要饲料原料纤维物质和蛋白质瘤胃降解特性的研究[D].硕士学位论文.呼和浩特: 内蒙古农业大学, 2009. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y1474071
|
[32] |
夏科, 姚庆, 李富国, 等. 奶牛常用粗饲料的瘤胃降解规律[J]. 动物营养学报, 2012, 24(4): 769-777. |
[33] |
刘海霞, 刘大森, 隋美霞, 等. 羊常用粗饲料干物质和粗蛋白的瘤胃降解特性研究[J]. 中国畜牧杂志, 2010, 46(21): 37-42. |
[34] |
陈慧, 唐春梅, 邹华围, 等. 常用饲料的组成差异及其瘤胃降解特性的研究[J]. 中国畜牧杂志, 2013, 49(23): 46-51. DOI:10.3969/j.issn.0258-7033.2013.23.011 |
[35] |
MERTENS D R. Creating a system for meeting the fiber requirements of dairy cows[J]. Journal of Dairy Science, 1997, 80(7): 1463-1481. DOI:10.3168/jds.S0022-0302(97)76075-2 |
[36] |
李文才. 三种常用粗饲料的瘤胃降解特性研究[J]. 中国奶牛, 2017(3): 1-5. |