由于我国畜牧业快速发展,人们对动物性食品需求日益增加,人畜争粮矛盾日益严重,传统的常规饲料原料(如玉米、豆粕等)供不应求且价格不断升高,这均制约我国畜牧业的高效生产和持续发展。据统计,我国玉米在2017年首次出现供不应求的情况,2018年我国玉米总产量为2.573 3亿t,预计2018—2019年玉米需求量为1.9亿t,饲料资源严重缺乏[1]。而我国的非常规饲料资源种类丰富、价格便宜、来源途径广,非常规饲料资源的开发与利用对于缓解当前常规饲料资源不足的现状具有重要意义[2]。因此,开发非常规饲料资源以替代部分常规饲料原料用于畜禽生产,是解决我国饲料资源短缺的重要途径之一。
糟渣类饲料资源是指淀粉类等农副产品经过加工后的废弃物以及工业下脚料中可以用作饲料资源的部分。我国非常规饲料资源种类丰富,其中糟渣类数量多,有酒糟、醋糟、酱油糟等各种糟渣,它们主要来源于酿造工业、制糖业及副食加工业等。目前,我国每年生产的各类糟渣量达3 000万t以上,仅有50%用于饲料,这不仅造成了资源浪费,也污染了环境[3]。我国食醋的品种很多,有北京熏醋、上海米醋、江苏镇江香醋、福建红曲米醋、山西老陈醋以及四川阆中保宁醋等,按照生产工艺的不同可将食醋分为固态发酵醋和液态发酵醋[4]。2015年,我国鲜醋糟年产量约为320万t,所产出的醋糟目前仅有一部分应用于畜禽饲料中,而大部分未被充分利用,这主要与醋糟营养价值成分随着工艺、原料等不同而变异较大有关。因此,开发利用醋糟作为饲料首先需要明确其营养成分含量。醋糟的制作工艺流程如下:首先将原料粉碎,再加入一定比例的水进行润料,并倒入缸中进行酒精发酵,待发酵结束后在酒醪中拌入一定比例的辅料(如谷糠、麸皮和稻壳等),再将其入缸进行堆积并接入已经发酵1~2 d的醋醅并进行醋酸发酵,当醋醅颜色变为黑紫色时进行出醅、淋醋并制得食醋半成品,淋醋结束后所剩下的副产物就是醋糟[5]。
本试验通过采用生长猪消化代谢试验和回肠末端食糜采集试验对4种不同主料的醋糟[山西老陈醋(高粱)、江苏镇江香醋(糯米)、四川阆中保宁醋(麸皮)和甘肃酒泉黑醋(小麦)]的有效能值和氨基酸消化率进行评价研究,为醋糟在猪生产上的应用提供数据参考和科学依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料本试验所使用的山西老陈醋醋糟采自山西省晋中市,江苏镇江香醋醋糟采自江苏省镇江市,四川阆中保宁醋醋糟采自四川省阆中市,甘肃酒泉黑醋醋糟采自甘肃省酒泉市。厂家提供醋糟风干样,醋糟样品首先通过压榨机控干水分,再使用烘干机制成风干样,密封袋保存。醋糟样于湖南省某饲料有限公司进行粉碎处理,玉米购自湖南省某生物科技有限公司。江苏镇江香醋的原料主要是糯米和麦芽等,山西老陈醋的原料主要是高粱、麦麸和谷糠等,四川阆中保宁醋的原料主要是麦麸、小麦、大米和糯米等,甘肃酒泉黑醋的原料主要是小麦、玉米、高粱和麦麸等。各种原料营养成分和氨基酸含量见表 1。由表可知,江苏镇江香醋醋糟、山西老陈醋醋糟、四川阆中保宁醋醋糟和甘肃酒泉黑醋醋糟中的粗蛋白质含量分别为10.07%、9.73%、8.01%和13.65%,粗纤维含量分别为25.59%、26.40%、16.62%和11.72%。
试验1:选取10头80日龄且体重[(21.90±2.56) kg]相近的健康“杜×长×大”三元杂交阉公猪,按照不完全拉丁方设计随机分成5组,共进行3期试验,每组共6个重复,每个重复1头猪。试验猪单笼饲养,自由饮水,采用全收粪法测定4种醋糟生长猪消化能和代谢能。每期试验预试期7 d,正试期3 d,试验期共30 d。
试验2:选取12头80日龄且体重[(20.10±2.74) kg]相近的健康“杜×长×大”三元杂交阉公猪进行回肠末端简单T型瘘管安装手术[6]。按照不完全拉丁方设计,将12头瘘管猪随机分成6组,共进行3期试验,每组共6个重复,每个重复1头猪。试验猪单笼饲养,自由饮水,每期试验预试期8 d,正试期2 d,试验期共30 d。正试期收集回肠食糜用于测定氨基酸的表观回肠消化率(AID)和标准回肠消化率(SID)。
1.3 试验饲粮试验1以95.5%玉米构成基础饲粮,对照组饲喂基础饲粮,试验组分别以15%的4种醋糟等比例替代基础饲粮中的玉米(风干基础替代);试验1饲粮组成及营养水平见表 2。试验2以玉米型饲粮为基础饲粮,饲粮配方参照Cervantes-Pahm等[7]设计,配制6种饲粮,对照组饲喂基础饲粮,试验组分别以4种醋糟中的蛋白质作为饲粮氨基酸的唯一来源。无氮饲粮被用来计算基础内源性氨基酸的损失。试验2饲粮组成及营养水平见表 3,饲粮氨基酸含量见表 4。基础饲粮和试验组饲粮的能量、维生素和矿物质水平满足或超过NRC(2012)猪营养需要标准的估算值。
试验1饲养管理方法参照GB/T 26438—2010实行,将10头猪分别置于代谢笼中饲养,自由饮水,每天08:00、14:00和18:00按初始体重的4%分3次等量饲喂,每天观察并记录猪的采食量、排粪和排尿等情况,每天对猪舍进行常规消毒,室内温度控制在(28±2) ℃,每次收集剩料装于托盘并立即放入烘箱烘干称重,烘后冷却计入余料。
试验2在试验开始前对生长猪实施回肠末端T型瘘管安装手术,术后放入代谢笼中恢复10 d,术后恢复期的第1天禁食,饲喂少量葡萄糖水直至恢复采食开始试验。将12头猪分别置于代谢笼中饲养,自由饮水,每天08:00、14:00和18:00按初始体重的4%分3次等量饲喂,正试期每隔0.5 h收集回肠消化物,每天对猪舍进行常规消毒,室内温度控制在(28±2) ℃。每个试验周期开始前检查其健康状况,对猪只进行调整。
1.5 样品采集与处理粪样和尿样采集:试验期内,采用全收粪尿法,随排随收,每天08:30计算前1天的粪样和尿样。粪样按照重量的5%加入2 mL 10%稀硫酸,尿样按照体积的2%加入10%稀硫酸,将混匀的粪样和尿样置于-20 ℃冰箱保存。试验结束时,将每头猪3 d的尿样混匀,置于-20 ℃冰箱保存,用氧弹测热计测定尿能。每头猪的3 d粪样混合均匀后,置于65 ℃烘干,制备风干样,待测。
食糜:试验期内,每天08:30饲喂后开始采集食糜,到18:00饲喂后结束。采集样品时每隔0.5 h换取1次,在取得的样品中加入适量10%稀硫酸和数滴甲苯以防止微生物发酵,后将样品放入-20 ℃下保存,将2 d的食糜样混合均匀后,置于冷冻干燥机中烘干,粉碎过40目筛,再将样品装入密封袋中放入-20 ℃冰箱保存待测。
1.6 指标测定饲粮和原料常规养分含量的测定:用氧弹式测定计测定总能,按照GB/T 6435—2006测定水分含量,按照GB/T 6432—1994测定粗蛋白质含量,按照GB/T 6433—2006测定粗脂肪含量,按照GB/T 6438—2007测定粗灰分含量,按照GB/T 6434—2006测定粗纤维含量,按照GB/T 20806—2006测定中性洗涤纤维含量,按照NY/T 1459—2007测定酸性洗涤纤维含量。三氧化二铬含量按照GB/T 13088—2006中的原子吸收光谱法的火焰法测定。
1.7 计算公式1) 饲粮有效能值参考Adeola[8]的公式进行计算:
式中:X为待测原料替代基础饲粮供能组成百分率;能值包括消化能或代谢能,单位为MJ/kg。
3) 氨基酸的测定与计算:原料中的氨基酸含量测定采用高效液相色谱法(HPLC)进行,方法参照GB/T 18246—2000。计算公式参照Stein等[11]:
式中:AID表示氨基酸表观回肠消化率;AAd表示回肠食糜中某氨基酸含量;AAi表示待测饲粮中某氨基酸含量;fi表示待测饲粮中三氧化二铬的含量;fd表示回肠食糜中三氧化二铬的含量。
式中:EAL表示回肠末端内源氨基酸损失量;AAdn表示无氮饲粮组试验猪回肠食糜中某氨基酸含量;fi表示无氮饲粮中三氧化二铬的含量;fd表示回肠食糜中三氧化二铬的含量。
式中:SID表示氨基酸标准回肠消化率;AAi表示待测饲粮中某氨基酸含量。
1.8 数据统计分析首先使用Excel 2013对数据进行初步处理,然后使用SPSS 24.0软件ANOVA程序对试验数据进行分析,用Duncan氏法进行多重比较,试验结果用平均值和均值标准误(SEM)表示,将P<0.05作为差异显著性的判断标准。
2 结果与分析 2.1 不同来源醋糟有效能值由表 5可知,生长猪对4种醋糟饲粮和基础饲粮的平均日采食量差异不显著(P>0.05);基础饲粮的粪能排出量显著低于江苏镇江香醋醋糟、山西老陈醋醋糟和甘肃酒泉黑醋醋糟饲粮(P < 0.05),但与四川阆中保宁醋醋糟饲粮的差异不显著(P>0.05)。除此之外,4种醋糟的消化能和代谢能显著低于基础饲粮(P < 0.05),而4种醋糟之间的消化能和代谢能差异不显著(P>0.05)。
由表 6可知,试验组4种醋糟饲粮粗蛋白质AID显著低于对照组基础饲粮(P<0.05),而江苏镇江香醋醋糟、四川阆中保宁醋醋糟和甘肃酒泉黑醋醋糟之间没有显著差异(P>0.05),但均显著高于山西老陈醋醋糟(P<0.05)。除此之外,4种醋糟饲粮总氨基酸AID显著低于基础饲粮(P<0.05),甘肃酒泉黑醋醋糟饲粮总氨基酸AID显著高于其他3种醋糟饲粮(P<0.05),而江苏镇江香醋醋糟、山西老陈醋醋糟和四川阆中保宁醋醋糟饲粮之间总氨基酸AID没有显著差异(P>0.05)。回肠末端内源氨基酸损失量分别为0.07(精氨酸)、0.05(组氨酸)、0.07(异亮氨酸)、0.10(亮氨酸)、0.09(赖氨酸)、0.04(蛋氨酸)、0.07(苯丙氨酸)、0.06(苏氨酸)、0.06(缬氨酸)、0.07(丙氨酸)、0.08(天冬氨酸)、0.07(半胱氨酸)、0.12(谷氨酸)、0.07(甘氨酸)、0.13(脯氨酸)、0.06(丝氨酸)和0.04(酪氨酸) g/kg。
由表 7可知,试验组4种醋糟饲粮粗蛋白质SID显著低于对照组基础饲粮(P<0.05),江苏镇江香醋醋糟、四川阆中保宁醋醋糟和甘肃酒泉黑醋醋糟饲粮之间粗蛋白质SID差异不显著(P>0.05),但甘肃酒泉黑醋醋糟饲粮粗蛋白质SID显著高于山西老陈醋醋糟饲粮(P<0.05)。4种醋糟饲粮总氨基酸SID显著低于基础饲粮(P<0.05),甘肃酒泉黑醋醋糟和江苏镇江香醋醋糟之间总氨酸SID差异不显著(P>0.05),但前者显著高于山西老陈醋醋糟和四川阆中保宁醋醋糟饲粮(P<0.05)。
小麦干酒糟较高的纤维含量会降低其消化率和代谢率,因为在生产乙醇的过程中经过发酵后淀粉被消耗掉,导致其纤维含量升高[12]。本试验中,4种醋糟的消化能和代谢能显著低于基础饲粮,其主要原因可能是醋糟原料经过长时间的发酵造成了碳水化合物损失,而部分营养物质在酿醋过程中消耗掉,导致可利用能量降低。目前,我国对醋糟在猪上的消化能和代谢能的研究几近空白,与酒糟对比发现,醋糟的有效能值略高于酒糟。徐建等[13]测得9种白酒糟消化能为5.04~8.94 MJ/kg,夏先林等[14]测得贵州安酒酒糟消化能为8.66 MJ/kg,张益书等[15]测得四川郎酒酒糟消化能为10.97 MJ/kg,郭亮等[16]测得玉米干酒糟及其可溶物(DDGS)消化能为12.01 MJ/kg。不同白酒酿制使用的原料种类比例和填充物不同,这影响白酒糟的养分含量及其消化率[17]。目前,关于醋糟在猪饲粮中的应用已有少量研究报道,在生长育肥猪饲粮中可以少量添加不会影响猪生长性能,但添加量超过25%会降低猪料重比[18-20]。本研究结果发现,不同纤维含量的醋糟与玉米的有效能值差异显著,原料中纤维含量越高,其有效能值越低,这一点已被国内外众多学者证实,饲粮中纤维含量与能值及营养物质消化率呈负相关关系[21-22]。
3.2 不同来源醋糟氨基酸消化率本试验中,4种不同来源醋糟饲粮粗蛋白质AID为55.82%~66.93%,这与Stein等[23]研究得出的10种不同DDGS粗蛋白质AID为59.3%~65.0%的结果相似。该10种不同的DDGS从玉米、高粱、大麦和小麦中产生,与本试验的4种醋糟的原料相似。但不同的制作工艺和原料之间的添加比例会使得其中的营养成分发生变化。本试验中,江苏镇江香醋醋糟和山西老陈醋醋糟饲粮中赖氨酸的AID显著低于基础饲粮,这是由于醋糟在发酵过程中发生美拉德反应,从而降低了赖氨酸的消化率[24]。此外,山西老陈醋醋糟和甘肃酒泉黑醋醋糟饲粮粗蛋白质SID低于高粱和小麦NRC(2012)参考值,可能的原因是醋糟主料与辅料的添加比例不一致,主料比例较小,而辅料多以一些蛋白质含量低的淀粉物质为主,这就导致了醋糟在生长猪上的消化率低。本试验中,分别以高粱和小麦为主要原料的山西老陈醋醋糟和甘肃酒泉黑醋醋糟饲粮粗蛋白质SID分别为61.34%和69.45%,这与Stein等[23]研究所得出的高粱DDGS和小麦DDGS在生长猪上的粗蛋白质SID结果一致;而醋糟中的大多数氨基酸的消化率比玉米中的消化率低约10%,这可能是由于醋糟中的膳食纤维比玉米中的膳食纤维浓度更高引起的。饲粮纤维含量会损害饲粮营养成分的回肠表观消化率、内源性氮损失和氨基酸消化率;膳食纤维降低能量和氨基酸消化率的原因是纤维的消化率较低,导致内源营养损失增加,而氨基酸消化率也受饲粮中蛋白质水平和蛋白质来源的影响;膳食纤维的溶解度、黏度和系水力也是影响回肠氨基酸消化率和猪内源性损失的最重要因素[25]。Longland等[26]研究发现,DDGS中的膳食纤维主要由不溶性膳食纤维组成,这可能会增加饲粮的水结合能力和体积,当猪适应饲粮中纤维的存在时,能量的消化率可能会发生变化,并且纤维的发酵会随着时间而增加。本试验中,与玉米型基础饲粮相比,4种醋糟饲粮粗蛋白质和总氨基酸AID和SID均显著降低,这可能是由于醋糟中的纤维主要是不溶性纤维,在后肠发酵中具有更高的抵抗力。
4 结论4种不同来源醋糟在生长猪上的有效能值和回肠末端氨基酸消化率有较大差异,其中甘肃酒泉黑醋醋糟粗蛋白质和氨基酸消化率较高。
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