目前,我国饲料资源短缺,人畜争粮的矛盾日益突出,高效利用副产物饲料资源成为解决饲料短缺的有效途径。据统计,每年我国白酒糟产量高达3 000万t[1],白酒糟具有来源广泛、价格低廉、营养物质丰富等特点,是一种优质的粗饲料资源。反刍动物由于瘤胃微生物的发酵作用,能够更好地利用酒糟饲料资源。Al-Suwaiegh等[2]给肉牛饲喂3种饲粮,分别为无酒糟对照饲粮、含高粱酒糟饲粮和含玉米酒糟饲粮,结果发现添加酒糟的2个试验组的日增重和饲料转化效率显著高于对照组。其他学者也研究发现饲喂含白酒糟饲粮能够提高肉牛的日增重,并可增加肌肉中ω-6脂肪酸的浓度[3-4]。
根据酿酒工艺和原料组成的不同,白酒糟主要分为浓香型和酱香型,不同香型白酒糟间的营养价值存在一定差异[5]。此外,在酒糟加工方式上,肉牛养殖生产中主要使用湿酒糟、烘干酒糟和发酵酒糟。湿白酒糟是白酒生产后的副产品,尽管营养较为丰富,但具有酸度大、难运输、难储存的特点。由于浓香型湿酒糟稻壳含量高,常被厂家直接烘干为干酒糟,解决了湿酒糟运输与储存的难点,但因热损害作用,其营养价值可能会降低[6]。Kleinschmit等[7]发现,干酒糟中瘤胃不可降解蛋白质(RDP)含量高于湿酒糟。发酵酒糟是新鲜白酒糟经过微生物发酵制成的,发酵作用不仅可以降低白酒糟中粗纤维含量,还可以增加有益微生物的数量,抑制有害微生物增殖,减少有害微生物对畜体的不利影响[8]。
本课题组前期研究表明,酱香型发酵酒糟(Maotai flavor fermented distiller’s grains,MFFDG)、浓香型干酒糟(Luzhou flavor dried distiller’s grains,LFDDG)和酱香型湿酒糟(Maotai flavor wet distiller’s grains,MFWDG)的体外发酵效果优于浓香型湿酒糟[9]。我国肉牛业存在牛源不足的问题,奶公牛因饲料报酬率高、产肉率高等特点近年来被大量开发肉用,有效地缓解了这一状况。本试验拟通过动物饲养试验考察不同类型白酒糟对奶公牛生长性能、养分表观消化率、血清生化指标和瘤胃发酵参数的影响,为合理利用白酒糟资源及提高肉用牛养殖效益提供试验数据。
1 材料与方法 1.1 试验材料酱香型湿酒糟和酱香型发酵酒糟均以高粱、大米、小麦等为原料,浓香型干酒糟以高粱、大米、小麦、稻壳(作为填充剂)等为原料。3种类型白酒糟的营养成分含量见表 1。
选择18头21月龄、平均体重(550±43) kg的中国荷斯坦奶公牛为试验动物。采用单因素随机区组试验设计,将18头奶公牛随机分为3组(每组6头牛),分别饲喂3种含不同类型白酒糟的饲粮,根据本课题组前期瘤胃体外发酵试验结果[9],在3组饲粮中分别添加10%的酱香型发酵酒糟、浓香型干酒糟和酱香型湿酒糟。预试期14 d,正试期60 d,在正试期第53~59天进行消化试验。
1.3 试验饲粮参照NRC(2000),按照550 kg体重、日增重1.4 kg/d的营养需要设计饲粮配方,饲粮精粗比为6 : 4,3组饲粮的精料补充料相同。试验饲粮组成及营养水平见表 2。
所有牛只均为舍饲单栏饲养,饲养开始前对试验牛进行驱虫和打耳号。每天09:00和17:00各投料1次,投料量以预试期测定的采食量为参考,自由采食和饮水,所有余料在第2天晨饲前收集,并记录采食量。
1.5 样品采集 1.5.1 血液采集在正试期第60天,每组试验牛空腹颈静脉采血,静置30 min后,4 000 r/min离心15 min,分离血清,-20 ℃中保存待测。
1.5.2 瘤胃液采集在正试期第60天晨饲前利用真空泵抽取瘤胃液,测定pH后,经4层纱布过滤,分装于10 mL的离心管中,-20 ℃中保存待测。
1.5.3 消化试验采样在正试期第53~59天采用全收粪法进行消化试验,每天采集饲粮样和粪样。
饲粮样:将每天采集的饲粮样混合均匀后采用四分法取样,取2 kg,65 ℃烘干,粉碎过40目筛装入自封袋中,-20 ℃保存待测。
粪样:每天08:00称量总粪重,混合均匀,取总粪重的1%,加入10%的盐酸固氮,于65 ℃烘干,粉碎过40目筛,-20 ℃保存待测。
1.6 测定指标与方法 1.6.1 生长性能分别在正试期第1天和第60天晨饲前对牛只进行空腹称重,分别记为初始体重和终末体重;正试期每天记录采食量,计算干物质采食量(DMI);通过初始体重和终末体重计算平均日增重(ADG);通过DMI和ADG计算料重比(F/G)。
1.6.2 养分表观消化率饲粮样和粪样中常规营养成分含量的测定:干物质(DM)含量采用直接烘干法测定;粗蛋白质(CP)含量根据GB/T 6432—1994中的凯氏定氮法测定;中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量参照Van Soest等[10]的方法测定;粗纤维(CF)含量根据GB/T 6434—2006中的过滤法测定;钙(Ca)含量根据GB/T 6436—2002中的高锰酸钾法测定;磷(P)含量根据GB/T 6437—2002中的钼黄比色法测定;有机物(OM)含量通过公式(OM含量=DM含量-Ash含量)计算得出。
利用全自动生化分析仪(日立3100),采用试剂盒测定血清中总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、葡萄糖(GLU)、甘油三酯(TG)、尿素氮(UN)含量以及谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)活性,试剂盒购于迈克生物股份有限公司。
1.6.4 瘤胃发酵参数pH:采用雷磁25型高精度pH酸度计测定瘤胃液pH。
微生物蛋白(MCP)浓度:使用南京建成生物工程研究所生产的二辛可宁酸(BCA)法蛋白浓度定量试剂盒测定瘤胃液中MCP浓度,具体步骤按照试剂盒说明书并参考文献[11]进行。
氨态氮(NH3-N)浓度:使用碱性次氯酸钠-苯酚分光光度计法测定瘤胃液中NH3-N浓度,具体步骤参照Broderick等[12]的方法进行。
挥发性脂肪酸(VFA)浓度:使用气相色谱仪(CP-3800)测定瘤胃液中乙酸、丙酸、丁酸浓度,并计算总挥发性脂肪酸(TVFA)浓度(乙酸、丙酸、丁酸浓度之和)和乙酸/丙酸。色谱条件:色谱柱为4 mm(内)×2 m玻璃柱,内部充满物质为3%游离脂肪酸相(FFAP)。柱温140 ℃,汽化室温度200 ℃,氢火焰检测器(FID)温度180 ℃。载气使用氮气,流速为40 mL/min;氢气流速为50 mL/min;氧气流速为50 mL/min;样品进样量为1 μL。
1.7 统计分析试验数据经Excel 2017整理后,用SPSS 22.0统计软件中的one-way ANOVA程序进行单因素方差分析,差异显著(P<0.05)时采用Duncan氏法进行组间的多重比较。结果采用平均值和均值标准误(SEM)表示。
2 结 果 2.1 不同类型白酒糟对奶公牛生长性能的影响由表 3可知,酱香型发酵酒糟组ADG显著高于酱香型湿酒糟组(P<0.05),略高于浓香型干酒糟组(P>0.05);3组间DMI无显著差异(P>0.05);酱香型发酵酒糟组F/G显著低于酱香型湿酒糟组(P<0.05),略低于浓香型干酒糟组(P>0.05)。
由表 4可知,DM表观消化率相近各组间均差异不显著(P>0.05);酱香型发酵酒糟组和浓香型干酒糟组奶公牛OM、NDF和ADF表观消化率相近(P>0.05),且均显著高于酱香型湿酒糟组(P<0.05);CP表观消化率表现为酱香型发酵酒糟组显著高于酱香型湿酒糟组和浓香型干酒糟组(P<0.05),酱香型湿酒糟组显著高于浓香型干酒糟组(P<0.05)。
由表 5可知,酱香型发酵酒糟组血清TP含量显著高于酱香型湿酒糟组(P<0.05),而血清UN含量则显著低于酱香型湿酒糟组(P<0.05);酱香型发酵酒糟组和浓香型干酒糟组血清ALB含量相近(P>0.05),并均显著高于酱香型湿酒糟组(P<0.05);酱香型发酵酒糟组和浓香型干酒糟组血清GLU含量显著高于酱香型湿酒糟组(P<0.05);酱香型发酵酒糟组血清TG含量显著高于浓香型干酒糟组和酱香型湿酒糟组(P<0.05);酱香型发酵酒糟组血清AST活性显著高于浓香型干酒糟组和酱香型湿酒糟组(P<0.05);血清ALT活性各组间差异不显著(P>0.05)。
由表 6可知,酱香型发酵酒糟组瘤胃液pH和MCP浓度显著高于浓香型干酒糟组和酱香型湿酒糟组(P<0.05),且瘤胃液NH3-N浓度显著低于酱香型湿酒糟组(P<0.05),而浓香型干酒糟组瘤胃液NH3-N浓度则显著高于酱香型湿酒糟组(P<0.05);酱香型发酵酒糟组和浓香型干酒糟组瘤胃液TVFA和丙酸浓度相近(P>0.05),且均显著高于酱香型湿酒糟组(P<0.05);酱香型发酵酒糟组瘤胃液乙酸浓度显著高于酱香型湿酒糟组(P<0.05);浓香型干酒糟组瘤胃液丁酸浓度显著高于酱香型发酵酒糟组和酱香型湿酒糟组(P<0.05);瘤胃液中乙酸/丙酸各组间差异不显著(P>0.05)。
动物的生长性能与动物品种、饲粮、饲养管理等密切相关,其中饲粮因素对DMI、ADG影响较大[13]。本试验发现,3种类型白酒糟饲粮对奶公牛的DMI无显著影响,这与Penner等[14]的研究结果类似,说明不同类型白酒糟对适口性均无不良影响。奶公牛的ADG以酱香型发酵酒糟组最高,酱香型湿酒糟组最低。多项研究发现,微生物发酵饲料能够显著提高动物的ADG[15-17],由于酱香型发酵酒糟属于微生物发酵饲料,饲料经微生物发酵后,营养价值有所提高,多肽和寡糖的数量增加[18],可促进养分消化吸收,进而提高动物的生长性能。
3.2 不同类型白酒糟对奶公牛养分表观消化率的影响测定养分表观消化率可以衡量机体对饲粮中养分的消化吸收程度,并可反映其利用效率大小。本试验结果发现,对于3种类型的白酒糟,酱香型发酵酒糟组各养分的表观消化率均处在较高水平,其OM、NDF和ADF表观消化率显著高于酱香型湿酒糟组,CP表观消化率显著高于酱香型湿酒糟组和浓香型干酒糟组,这与Wiedmeier等[19]的研究类似。本试验还发现,浓香型干酒糟组CP表观消化率最低,可能是因为酒糟经干燥处理后,部分蛋白质发生美拉德反应,赖氨酸(Lys)和蛋氨酸(Met)在回肠的消化率降低所导致[20]。Kleinschmit等[7]对比湿酒糟与干酒糟在瘤胃中的降解率后发现,湿酒糟中RDP含量低于干酒糟,可印证浓香型干酒糟组CP表观消化率低于酱香型湿酒糟组这一结果。此外,本试验发现浓香型干酒糟组NDF和ADF表观消化率显著高于酱香型湿酒糟组,可能是因为浓香型干酒糟经过机械粉碎,这个过程会破坏纤维素、半纤维素和木质素三者的结合层以及部分晶体结构,使其聚合度降低,因此更易被瘤胃消化降解[21]。
3.3 不同类型白酒糟对奶公牛血清生化指标的影响血清GLU含量是反映机体内能量平衡的常用指标,其含量低是能量缺乏的标志。在本试验中,酱香型发酵酒糟组血清GLU含量最高,说明发酵后的白酒糟消化利用率提高。血清TP、ALB含量在一定程度上反映了饲粮中蛋白质在机体内的吸收、合成、分解情况,含量高则有利于提高机体代谢水平和免疫力;当蛋白质摄入不足时会引起血清TP含量降低[22],因此,对比其他2组可知,酱香型发酵酒糟能增加机体蛋白质来源及提高蛋白质利用率。血清UN含量与机体蛋白质合成代谢呈负相关,与蛋白质分解代谢呈正相关,且UN含量越低,氨基酸平衡性越好[23]。本试验中,酱香型发酵酒糟组血清UN含量最低,说明发酵酒糟的氨基酸平衡性更好且能加强蛋白质合成代谢;而酱香型湿酒糟组血清UN含量最高,说明其能加强蛋白质分解代谢。ALT和AST是评价肝功能的重要指标,是动物体内重要的转氨酶[24]。本试验中,不同类型白酒糟对血清AST活性影响显著,但各组的数值均在正常范围(33.89~78.32 U/L)内波动[25];ALT活性在3组间差异不显著。以上结果说明不同类型白酒糟对奶公牛肝脏健康无不良影响。
3.4 不同类型白酒糟对奶公牛瘤胃发酵参数的影响pH是评价瘤胃生理情况的重要指标,其中酱香型发酵酒糟组瘤胃液pH显著高于浓香型干酒糟组和酱香型湿酒糟组,但3组数值均在瘤胃发酵的正常pH范围(6~7)内[26]。NH3-N是氮代谢主要产物,是瘤胃内原虫和部分蛋白质降解菌通过降解蛋白质产生的,其在瘤胃液中的浓度正常范围为6~30 mg/dL[27-28],本试验中各组瘤胃液NH3-N浓度均在此正常范围内;同时,NH3-N还是瘤胃内微生物合成MCP的主要氮源[29],本试验结果显示酱香型发酵酒糟组瘤胃液NH3-N浓度最低,而MCP浓度最高,说明微生物能够利用更多的NH3-N合成MCP,为机体提供营养,也从另一个角度解释了酱香型发酵酒糟组CP表观消化率和ADG最高的原因。本试验发现,酱香型发酵酒糟组和浓香型干酒糟组瘤胃液TVFA浓度最高,说明瘤胃微生物对这2组饲粮的发酵能力较强。VFA是瘤胃内微生物通过降解饲粮中碳水化合物产生的,由于酱香型发酵酒糟中含有益生菌,因此可促进纤维物质在瘤胃中的降解,提高VFA产量[30]。Thomas等[31]研究发现,在以干草为基础的饲粮情况下,干酒糟总营养物质表观消化率(TTAD)高于湿酒糟,这可能是浓香型干酒糟组瘤胃液TVFA浓度高于酱香型湿酒糟组的原因。有学者研究发现10%干酒糟添加组的瘤胃液丁酸浓度显著高于10%湿酒糟添加组[32],本试验结果基本与此一致,表现为浓香型干酒糟组瘤胃液丁酸浓度显著高于酱香型发酵酒糟组和酱香型湿酒糟组。
4 结 论① 酱香型发酵酒糟和浓香型干酒糟较酱香型湿酒糟显著提高奶公牛饲粮OM、NDF和ADF表观消化率,促进瘤胃发酵。
② 酱香型发酵酒糟较浓香型干酒糟显著促进奶公牛瘤胃MCP合成,提高饲粮CP表观消化率。
③ 3种类型白酒糟中以酱香型发酵酒糟对奶公牛的促生长效果最优。
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