A Study of Nutritional Value and Rumen Degradation Rate of Fermented Stover Feed by Fungus and Enzyme

ZHANG Caixia; FU Wenhua; LI Junliang; LIU Kaiyu; WANG Baoyi; HAN Jiyu

doi:10.12418/CJAN2024.512

Chinese Journal of Animal Nutrition >

2024 , Vol. 36 >Issue 9: 6038 - 6048

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.512

RESEARCH PAPER

A Study of Nutritional Value and Rumen Degradation Rate of Fermented Stover Feed by Fungus and Enzyme

ZHANG Caixia ,
FU Wenhua ^* ,
LI Junliang ,
LIU Kaiyu ,
WANG Baoyi ,
HAN Jiyu ^,^**

Expand

Dairy Research Institute of Inner Mongolia Yili Industrial Group Co., Ltd., Huhhot 010010, China

^** senior engineer, E-mail: hanjiyu@yili.com

^* Contributed equally

Received date: 2024-03-28

Online published: 2024-09-08

Fold

Abstract

This experiment was conducted to study the conventional nutrient contents, composition and contents of amino acids and rumen degradation rates of fermented stover feed by fungus and enzyme synergy (FSF), to provide theoretical basis for the scientific and effective application of FSF in ruminants. Six kinds of feed were selected in the experiment, which were FSF, soybean meal, alfalfa hay, spout corn husks, soybean hulls and corn stalk. The common mycotoxin contents, conventional nutrient contents, composition and contents of amino acids of six kinds of feed were determined, and using the nylon bag method to detect the rumen degradation rates. The results showed as follows: 1) the contents of aflatoxin B₁(AFB₁) and deoxynivalenol (DON) in FSF were significantly higher than those in soybean meal, alfalfa hay and soybean hulls (P<0.05). 2) The content of dry matter (DM) in FSF was significantly higher than that in soybean meal, alfalfa hay and spout corn husks (P<0.05). The content of crude protein (CP) in FSF was significantly lower than that in soybean meal (P<0.05), and significantly higher than that in alfalfa hay, corn stalk and soybean hulls (P<0.05). The contents of acid detergent fiber (ADF) and neutral detergent fiber (NDF) in FSF were significantly lower than those in corn stalk and soybean hulls (P<0.05), and significantly higher than that in soybean meal (P<0.05). 3) The contents of total amino acid (TAA), essential amino acid (EAA) and non-essential amino acid (NEAA) in FSF were significantly lower than those in soybean meal (P<0.05), and significantly higher than those in corn stalk and soybean hulls (P<0.05). 4) The 48 h degradation rates of DM, NDF and ADF of FSF were significantly lower than those of soybean meal (P<0.05), and significantly higher than those of corn stalk (P<0.05). The 48 h degradation rate of CP of FSF was significantly higher than that of corn stalk, soybean hulls and spout corn husks (P<0.05). In conclusion, the FSF can be used as a high-quality roughage with high protein content, reasonable amino acid composition and high nutrient degradation rate.

Key words： fungus and enzyme synergy; fermented stover feed; nutritional value; rumen degradation

Cite this article

ZHANG Caixia , FU Wenhua , LI Junliang , LIU Kaiyu , WANG Baoyi , HAN Jiyu . A Study of Nutritional Value and Rumen Degradation Rate of Fermented Stover Feed by Fungus and Enzyme[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024 , 36(9) : 6038 -6048 . DOI: 10.12418/CJAN2024.512

随着我国畜牧业的大力发展,饲料资源短缺的问题也变得日趋严重,开发新的饲料资源已经迫在眉睫。2023年4月12日,中华人民共和国农业农村部印发了《饲用豆粕减量替代三年行动方案》的通知,方案指出要开源节粮,充分挖掘利用国内蛋白质饲料资源^[1]。挖掘微生物菌体蛋白^[2]等非常规蛋白质资源,通过生物发酵、酶制剂辅助、营养代谢调控等技术,进行安全高效的饲料化利用,全方位拓展蛋白质饲料替代资源供给来源^[3-4]。据统计,2022年我国粮食总产量13 730亿斤(1斤=500 g),其中玉米总产量5 544亿斤,玉米谷草比为0.788^[5],约产生玉米秸秆7 000亿斤。即使我国的秸秆综合利用率保持在86%以上,仍有约980亿斤的玉米秸秆成为废弃物。因此,秸秆资源饲料化的应用,不仅可以改善农村环境,还能够促进种植业和养殖业的良性循环,是解决我国饲料资源短缺、助力畜牧业高质量发展的有效举措。

秸秆微生物发酵饲料是以玉米秸秆中的纤维素为碳源、以外源性无机氮为氮源,利用霉菌和酵母等进行协同发酵的产物^[6],能够提高饲料粗蛋白质(CP)的含量^[7⇓-9]。该过程能够提高发酵产物中CP和有机氮的含量,进一步发挥玉米秸秆的营养价值。本试验通过在常规营养成分、氨基酸组成及含量和瘤胃降解特性等方面对菌酶协同秸秆生物发酵饲料(fermented stover feed by fungus and enzyme synergy,FSF)和反刍动物生产中常用的豆粕、苜蓿、喷浆玉米皮、大豆皮、玉米秸秆等6种饲料进行营养价值评估,为FSF在反刍动物生产中的科学、有效应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 饲料样品的采集与处理

FSF是利用蒸汽爆破技术释放秸秆中的木质素、纤维素和半纤维素,再经过纤维素酶降解处理,同时添加无机氮源,在有氧条件下,与产朊假丝酵母和黑曲霉菌进行生物转化,发酵生产的菌体蛋白饲料^[10]。豆粕、苜蓿、喷浆玉米皮、大豆皮、玉米秸秆来源于内蒙古地区不同奶牛养殖场,按照《饲料采样方法》(GB/T 14699.1—1993)的要求进行采样。将采集到的饲料样品在65 ℃的烘箱中风干后制成样品,再经粉碎机粉碎,过1 mm的孔筛后,用于评估6种饲料的营养价值。

1.2 饲料中常见霉菌毒素含量测定

采用酶联免疫吸附测定(ELISA)技术对饲料中常见的霉菌毒素:黄曲霉毒素B₁(AFB₁)、呕吐毒素(DON)、玉米赤霉烯酮(ZEN)、赭曲霉毒素A(OTA)、伏马毒素B₁(FB₁)和T-2毒素含量进行检测,霉菌毒素检测试剂盒购于北京华安麦科生物技术有限公司,具体步骤按照试剂盒的标准操作程序进行操作。

1.3 饲料常规营养成分及氨基酸含量测定

饲料样品中干物质(DM)含量采用烘箱干燥法检测,CP含量采用凯氏定氮法检测,中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量采用Van Soest等^[11]的方法,粗灰分(Ash)含量采用灼烧法测定,粗脂肪(EE)含量采用索氏脂肪提取器测定。

参照GB/T 18246—2019,使用S-433 D全自动氨基酸分析仪对饲料样品中17种氨基酸含量进行测定,然后计算各种饲料原料中总氨基酸(TAA)、必需氨基酸(EAA)和非必需氨基酸(NEAA)含量。

1.4 饲料瘤胃降解率测定

采用尼龙袋法测定饲料瘤胃降解率。选用孔径为48 μm的尼龙过滤布,制成尺寸为8 cm×16 cm的尼龙袋,周边使用火焰烫实,洗净后放入65 ℃干燥箱烘干至恒重,记录相应尼龙袋质量并进行编号。准确称取5.0 g样品放入对应尼龙袋中,每个样品每个时间点设置3个重复,每个重复设置2个平行。试验动物为3头健康、装有永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛,胎次均为2胎,泌乳天数为50~65 d。于晨饲后2 h通过瘤胃瘘管送入瘤胃腹囊中,按照“同时放入,依次取出”原则,分别于放入4、8、12、16、24、36和48 h后取出,样品取出后用冷水缓缓冲洗直至水澄清。尼龙袋洗净后放入65 ℃干燥箱烘干至恒重,将每个平行与重复的尼龙袋各自保存于自封袋中备测。

根据以下公式计算每个时间点饲料样品的DM、CP、NDF和ADF降解率:

某营养成分在某时间点的瘤胃降解率(%)=100×(A-B)/A。

式中:A为饲料中某营养成分含量(g);B为降解后饲料中某营养成分含量(g)。

1.5 数据处理

试验数据先在Excel 2021进行初步整理,随后采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),差异显著者进行Duncan氏法多重比较检验,显著性水平定为P<0.05,试验数据结果表示为平均值±标准差。

2 结果

2.1 6种饲料中常见霉菌毒素含量

由表1可见,FSF中AFB₁含量显著高于豆粕、苜蓿干草、玉米秸秆、大豆皮和喷浆玉米皮(P<0.05)。FSF中DON含量显著高于豆粕、苜蓿干草和大豆皮(P<0.05),但与喷浆玉米皮和玉米秸秆无显著差异(P>0.05)。FSF中未检出ZEN,其他5种饲料中ZEN含量最低的为玉米秸秆,ZEN含量最高的为苜蓿干草,显著高于豆粕、玉米秸秆、大豆皮和喷浆玉米皮(P<0.05)。6种饲料中均未检出OTA、FB₁和T-2毒素。

表1 6种饲料中常见霉菌毒素含量

Table 1 Contents of common mycotoxins in six kinds of feedμg/kg

项目 Items	菌酶协同秸秆生物发酵饲料 FSF	豆粕 Soybean meal	苜蓿干草 Alfalfa hay	玉米秸秆 Corn stalk	大豆皮 Soybean hulls	喷浆玉米皮 Spout corn husks
黄曲霉毒素B₁ AFB₁	5.90±0.26^a	1.63±0.71^bc	1.43±0.65^bc	2.33±0.78^b	0.90±0.36^c	0.67±0.31^c
呕吐毒素 DON	1 240.60±17.58^a	177.10±71.03^c	511.10±17.64^b	1 369.63±312.88^a	107.67±17.45^c	1 357.20±280.92^a
玉米赤霉烯酮 ZEN	未检出	57.73±13.76^bc	157.43±59.24^a	23.17±10.69^cd	47.33±13.38^bcd	96.13±36.51^b
赭曲霉毒素A OTA	未检出
伏马毒素B₁ FB₁	未检出
T-2毒素 T-2 toxin	未检出

	同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。
	In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 6种饲料中常规营养成分含量

由表2可见,FSF中DM含量显著高于豆粕、苜蓿干草和喷浆玉米皮(P<0.05),但与玉米秸秆和大豆皮无显著差异(P>0.05)。FSF中CP含量显著低于豆粕(P<0.05),显著高于苜蓿干草、玉米秸秆和大豆皮(P<0.05),但与喷浆玉米皮无显著差异(P>0.05)。FSF中EE含量显著低于喷浆玉米皮(P<0.05),但与豆粕、苜蓿干草玉米秸秆和大豆皮无显著差异(P>0.05)。FSF中Ash含量显著高于豆粕、苜蓿干草、玉米秸秆、大豆皮和喷浆玉米皮(P<0.05)。FSF中NDF含量显著低于玉米秸秆、大豆皮和喷浆玉米皮(P<0.05),显著高于豆粕(P<0.05),但与苜蓿干草无显著差异(P>0.05)。FSF中ADF含量显著高于豆粕和喷浆玉米皮(P<0.05),显著低于苜蓿干草、玉米秸秆和大豆皮(P<0.05)。

表2 6种饲料中常规营养成分含量

Table 2 Conventional nutrient contents in six kinds of feed %

项目 Items	菌酶协同秸秆生物发酵饲料 FSF	豆粕 Soybean meal	苜蓿干草 Alfalfa hay	玉米秸秆 Corn stalk	大豆皮 Soybean hulls	喷浆玉米皮 Spout corn husks
干物质DM	94.70±0.04^a	87.67±1.05^c	90.53±1.96^bc	91.55±5.12^ab	91.39±2.27^ab	90.81±1.73^bc
粗蛋白质CP	21.07±0.10^b	46.51±4.20^a	17.55±2.43^c	5.23±1.11^e	12.37±1.60^d	19.42±2.15^bc
粗脂肪EE	2.01±0.21^b	1.37±0.27^b	2.24±0.54^b	1.11±0.41^b	2.05±0.90^b	4.18±1.69^a
粗灰分Ash	13.16±0.02^a	5.81±1.14^c	8.95±1.22^b	7.18±2.87^bc	5.24±1.20^c	5.78±1.75^c
中性洗涤纤维NDF	43.83±0.55^c	17.14±1.88^d	47.15±7.44^c	71.69±5.10^a	60.01±6.52^b	54.96±4.90^b
酸性洗涤纤维ADF	26.26±0.05^c	8.29±1.02^e	37.62±4.32^b	43.51±5.40^a	45.26±2.17^a	14.12±1.90^d

2.3 6种饲料中氨基酸组成及含量

由表3可见,除玉米秸秆外,其他5种饲料中必需氨基酸含量最高的均为亮氨酸,含量由高到低依次为豆粕、喷浆玉米皮、苜蓿干草、FSF、大豆皮;6种饲料中非必需氨基酸含量最高的均为谷氨酸,含量由高到低依次为豆粕、喷浆玉米皮、FSF、苜蓿干草、大豆皮和玉米秸秆。FSF中TAA、EAA和NEAA含量分别为15.02%、6.58%和8.43%,均显著低于豆粕(P<0.05),显著高于玉米秸秆和大豆皮(P<0.05),但与苜蓿干草和喷浆玉米皮无显著差异(P>0.05)。6种饲料中EAA/TAA和EAA/NEAA的比值无显著差异(P>0.05)。

表3 6种饲料中氨基酸组成及含量

Table 3 Composition and content of amino acids in six kinds of feed

项目 Items	菌酶协同秸秆生物发酵饲料 FSF	豆粕 Soybean meal	苜蓿干草 Alfalfa hay	玉米秸秆 Corn stalk	大豆皮 Soybean hulls	喷浆玉米皮 Spout corn husks
必需氨基酸EAA/%
精氨酸Arg	0.64±0.01^bc	3.10±0.19^a	0.91±0.16^b	0.41±0.36^c	0.65±0.20^bc	0.76±0.20^b
组氨酸His	0.37±0.00^c	1.13±0.03^a	0.45±0.13^c	0.08±0.01^d	0.32±0.09^c	0.68±0.10^b
异亮氨酸Ile	0.61±0.01^bc	1.83±0.11^a	0.76±0.10^b	0.27±0.18^d	0.47±0.13^c	0.66±0.13^b
亮氨酸Leu	1.20±0.01^c	3.26±0.07^a	1.37±0.20^c	0.37±0.17^e	0.80±0.20^d	1.89±0.37^b
赖氨酸Lys	0.67±0.00^c	2.75±0.05^a	0.99±0.16^b	0.23±0.03^d	0.77±0.16^c	0.62±0.09^c
蛋氨酸Met	0.29±0.01^b	0.54±0.04^a	0.19±0.08^bc	0.17±0.23^bc	0.13±0.06^c	0.26±0.14^bc
苯丙氨酸Phe	0.61±0.00^cd	2.20±0.01^a	0.93±0.14^b	0.31±0.19^e	0.50±0.14^d	0.73±0.16^c
缬氨酸Val	0.80±0.00^c	1.96±0.10^a	1.02±0.17^b	0.33±0.15^d	0.52±0.11^d	1.08±0.22^b
苏氨酸Thr	1.09±0.00^b	1.78±0.11^a	0.84±0.11^c	0.17±0.06^e	0.44±0.10^d	0.78±0.11^c
非必需氨基酸NEAA/%
胱氨酸Cys	0.25±0.00^b	0.63±0.04^a	0.30±0.16^b	0.17±0.24^b	0.28±0.09^b	0.29±0.05^b
酪氨酸Tyr	0.38±0.01^bc	1.51±0.03^a	0.61±0.12^b	0.25±0.21^d	0.44±0.14^bc	0.50±0.14^bc
天冬氨酸Asp	1.27±0.01^c	4.64±0.71^a	2.21±0.32^b	0.41±0.12^d	0.98±0.18^c	1.13±0.14^c
丝氨酸Ser	0.67±0.01^c	2.30±0.13^a	0.93±0.14^b	0.15±0.07^d	0.66±0.11^c	0.80±0.15^bc
谷氨酸Gln	2.98±0.00^b	7.43±0.62^a	1.99±0.29^c	0.50±0.07^e	1.17±0.23^d	3.37±0.45^b
脯氨酸Pro	0.99±0.01^c	2.55±0.53^a	1.16±0.26^c	0.32±0.15^d	0.50±0.07^d	1.95±0.37^b
甘氨酸Gly	0.82±0.00^b	1.86±0.15^a	0.96±0.13^b	0.25±0.04^c	0.92±0.13^b	1.03±0.22^b
丙氨酸Ala	1.09±0.00^c	2.07±0.15^a	1.11±0.19^c	0.30±0.02^d	0.50±0.09^d	1.71±0.28^b
必需氨基酸 EAA/%	6.58±0.04^b	18.43±1.00^a	7.46±1.06^b	2.33±1.21^d	4.72±1.22^c	7.44±1.09^b
非必需氨基酸 NEAA/%	8.43±0.02^b	22.91±2.33^a	9.30±1.34^b	2.36±0.32^d	5.30±0.36^c	9.71±1.77^b
总氨基酸 TAA/%	15.02±0.05^b	41.33±3.25^a	16.98±2.46^b	4.69±1.54^d	9.70±1.43^c	16.88±2.93^b
必需氨基酸/总氨基酸 EAA/TAA	43.84±0.09	44.66±1.56	45.24±1.48	47.82±9.16	44.83±5.18	42.60±1.60
必需氨基酸/ 非必需氨基酸 EAA/NEAA	78.06±0.28	80.80±5.23	82.74±5.08	95.90±36.43	82.50±17.45	74.31±4.90

2.4 6种饲料的瘤胃DM、CP、NDF和ADF降解率

2.4.1 6种饲料的瘤胃DM降解率

由表4可见,FSF的24 h DM降解率为44.78%,显著低于豆粕和苜蓿干草(P<0.05),但与玉米秸秆、大豆皮和喷浆玉米皮无显著差异(P>0.05);FSF的48 h DM降解率为60.07%,显著低于豆粕(P<0.05),显著高于玉米秸杆和大豆皮(P<0.05),但与苜蓿干草和喷浆玉米皮无显著差异(P>0.05)。

表4 6种饲料的瘤胃DM降解率

Table 4 Degradation rates of DM in rumen of six kinds of feed %

时间 Time	菌酶协同秸秆生物发酵饲料 FSF	豆粕 Soybean meal	苜蓿干草 Alfalfa hay	玉米秸秆 Corn stalk	大豆皮 Soybean hulls	喷浆玉米皮 Spout corn husks
4 h	37.07±1.39^a	37.99±2.07^a	33.16±1.94^a	19.04±5.81^b	12.59±0.97^c	19.54±6.97^b
8 h	39.94±0.70^a	43.16±3.38^a	42.83±3.41^a	24.78±5.87^b	18.08±2.19^c	27.81±9.97^b
12 h	42.99±0.96^ab	49.58±6.47^a	51.66±3.62^a	28.14±6.91^c	26.95±2.59^c	35.86±14.90^bc
16 h	43.31±2.77^b	59.30±11.25^a	54.93±3.75^a	32.20±8.74^c	31.37±2.63^c	40.17±14.31^bc
24 h	44.78±1.33^b	66.62±13.45^a	60.49±4.80^a	35.48±9.54^b	37.16±1.30^b	44.46±13.91^b
36 h	55.24±1.65^b	72.31±12.63^a	65.63±4.82^a	43.20±8.37^c	44.89±1.65^c	50.56±12.18^bc
48 h	60.70±1.29^bc	82.60±13.64^a	68.56±5.34^b	46.35±6.20^d	48.91±1.14^d	53.70±10.54^cd

2.4.2 6种饲料的瘤胃CP降解率

由表5可见,6种饲料中苜蓿干草的24 h CP降解率最高,为77.17%;FSF的24 h CP降解率为60.11%,显著低于苜蓿干草和豆粕(P<0.05),显著高于玉米秸秆、大豆皮和喷浆玉米皮(P<0.05)。FSF的48 h CP降解率为76.68%,显著高于玉米秸秆、大豆皮和喷浆玉米皮(P<0.05),但与豆粕和苜蓿干草无显著差异(P>0.05)。

表5 6种饲料的瘤胃CP降解率

Table 5 Degradation rates of CP in rumen of six kinds of feed %

时间 Time	菌酶协同秸秆生物发酵饲料 FSF	豆粕 Soybean meal	苜蓿干草 Alfalfa hay	玉米秸秆 Corn stalk	大豆皮 Soybean hulls	喷浆玉米皮 Spout corn husks
4 h	52.42±1.05^a	29.97±7.75^bc	53.07±7.19^a	32.47±1.86^bc	26.13±3.30^bc	22.87±3.67^c
8 h	57.05±0.50^a	40.63±3.88^b	59.39±6.27^a	42.59±2.25^b	32.63±4.04^c	27.36±2.56^c
12 h	59.27±0.69^b	51.07±4.76^c	67.71±4.63^a	45.04±2.38^d	40.82±2.23^d	33.44±2.51^e
16 h	59.44±1.98^b	57.55±5.49^b	70.89±4.15^a	47.25±2.88^c	47.16±3.38^c	39.54±1.20^d
24 h	60.11±0.96^c	66.46±8.66^b	77.17±4.63^a	48.95±2.96^d	53.28±2.83^d	47.10±1.48^d
36 h	67.08±1.21^b	72.80±11.53^b	82.16±5.23^a	51.20±3.96^c	58.62±2.88^c	51.17±2.02^c
48 h	76.68±0.77^a	83.23±14.99^a	84.77±5.43^a	53.01±2.94^c	64.14±3.35^b	54.87±2.09^b

2.4.3 6种饲料的瘤胃NDF降解率

由表6可见,FSF的24 h NDF降解率为36.56%,显著低于豆粕和喷浆玉米皮(P<0.05),显著高于玉米秸秆(P<0.05),但与苜蓿干草和大豆皮无显著差异(P>0.05)。FSF的48 h NDF降解率为50.78%,显著低于豆粕(P<0.05),显著高于玉米秸秆(P<0.05),但与苜蓿干草、大豆皮和喷浆玉米皮无显著差异(P>0.05)。

表6 6种饲料的瘤胃NDF降解率

Table 6 Degradation rates of NDF in rumen of six kinds of feed %

时间 Time	菌酶协同秸秆生物发酵饲料 FSF	豆粕 Soybean meal	苜蓿干草 Alfalfa hay	玉米秸秆 Corn stalk	大豆皮 Soybean hulls	喷浆玉米皮 Spout corn husks
4 h	15.05±1.88^c	36.50±1.23^a	15.84±6.08^c	7.75±1.47^d	13.10±1.40^c	22.37±2.03^b
8 h	15.53±0.98^cd	42.72±2.19^a	19.76±10.51^c	9.92±1.27^d	17.58±1.88^cd	28.59±1.70^b
12 h	24.76±1.27^c	57.26±9.01^a	26.40±9.89^c	17.67±4.55^c	25.07±3.37^c	43.93±0.87^b
16 h	35.33±3.16^c	64.01±5.67^a	31.77±10.49^c	20.21±3.60^d	35.76±3.89^c	48.56±1.86^b
24 h	36.56±1.53^c	72.89±2.42^a	38.87±9.61^c	22.93±3.03^d	41.30±4.78^c	51.75±3.43^b
36 h	47.04±1.95^bc	80.42±2.78^a	45.43±9.03^c	31.40±6.10^d	42.01±9.31^c	55.43±2.51^b
48 h	50.78±1.61^bc	83.67±3.41^a	50.08±8.76^bc	35.86±7.30^d	44.27±9.46^cd	57.74±1.40^b

2.4.4 6种饲料的瘤胃ADF降解率

由表7可见,FSF的24 h ADF降解率为34.64%,显著低于豆粕(P<0.05),显著高于玉米秸秆(P<0.05),但与苜蓿干草、大豆皮和喷浆玉米皮无显著差异(P>0.05)。FSF的48 h ADF降解率为49.90%,显著低于豆粕(P<0.05),显著高于玉米秸秆和大豆皮(P<0.05),但与苜蓿干草和喷浆玉米皮无显著差异(P>0.05)。

表7 6种饲料的瘤胃ADF降解率

Table 7 Degradation rates of ADF in rumen of six kinds of feed %

时间 Time	菌酶协同秸秆生物发酵饲料 FSF	豆粕 Soybean meal	苜蓿干草 Alfalfa hay	玉米秸秆 Corn stalk	大豆皮 Soybean hulls	喷浆玉米皮 Spout corn husks
4 h	13.27±1.92^b	25.43±2.33^a	12.17±6.67^b	6.31±1.69^b	12.21±1.35^b	13.49±0.94^b
8 h	14.01±1.00^c	45.29±1.00^a	15.16±8.90^c	9.19±2.78^c	15.61±0.67^c	24.14±2.82^b
12 h	21.83±1.32^bc	57.61±4.13^a	22.12±9.53^bc	16.45±2.32^c	21.72±1.35^bc	29.16±4.02^b
16 h	33.61±3.24^bc	66.29±5.44^a	26.36±9.74^c	17.84±1.70^d	25.33±1.33^cd	37.45±1.50^b
24 h	34.64±1.58^bc	74.78±5.57^a	31.64±11.12^bc	20.20±1.29^d	28.97±2.58^cd	39.75±2.03^b
36 h	45.22±2.02^b	80.23±1.99^a	40.55±8.87^b	24.85±5.88^c	32.65±3.86^c	47.23±1.22^b
48 h	49.90±1.64^b	84.64±1.26^a	45.88±8.65^b	28.83±5.91^c	34.98±4.22^c	51.39±3.08^b

3 讨论

3.1 6种饲料中霉菌毒素含量的分析

大豆、玉米等农作物作为饲料生产的主要原材料,最容易受到霉菌毒素污染。霉菌毒素是由真菌产生的次生代谢产物,具有污染范围广、毒性作用大等特点,严重危害人类和动物健康^[12],当前在我国污染最普遍且毒性危害严重的毒素主要有AFB₁、DON及ZEN等。本试验发现,6种饲料中,FSF中AFB₁含量最高,但均未超过《饲料卫生标准》(GB 13078—2017)的规定。FSF、玉米秸秆和喷浆玉米中DON含量一致,均高于其他饲料,表明玉米类农作物较容易受到霉菌毒素的污染。研究表明,酵母菌^[13]和枯草芽孢杆菌^[14-15]可以降解ZEN,进而降低饲料中ZEN对动物健康的损害。本试验发现,在6种饲料中,仅FSF中未检测到ZEN,这可能是玉米秸秆发酵过程中,ZEN在微生物的作用下被降解。

3.2 6种饲料中常规营养成分的分析

饲料的常规营养成分含量在一定程度上反映了饲料的营养价值。饲料的品种、种植方式、加工和储存方法等均会不同程度影响饲料的营养价值。

饲料中CP含量是评价饲料品质的重要因素,一般来说饲料中CP含量越高,说明其品质越好^[16]。本研究中,FSF中CP含量为21.07%,低于豆粕,但高于苜蓿干草、大豆皮、喷浆玉米皮等,可以作为一种蛋白质含量较高粗饲料。对于反刍动物来说,饲料中的纤维物质有利于其瘤胃的正常发酵^[17],能够刺激其进行咀嚼和反刍,分泌唾液进而防止瘤胃酸中毒,对于维持反刍动物瘤胃内环境稳定具有重要作用。但在一定范围内,饲料中NDF和ADF含量越低,越有利于动物的消化和吸收,其品质也就越好。本研究中,FSF中NDF、ADF含量高于豆粕,说明其品质比豆粕差;但其NDF和ADF含量低于玉米秸秆和大豆皮,说明FSF的品质较玉米秸秆和大豆皮高。在发酵过程中,可以降低玉米秸秆的NDF和ADF含量,提升其品质。FSF中ADF含量低于苜蓿干草,但NDF含量与苜蓿干草相当,CP含量高于苜蓿干草。就常规营养成分而言,FSF的品质与苜蓿干草相当,可以作为一种蛋白质含量较高的优质粗饲料。

Ash中包含矿物质、无机盐和一些微量元素。这些成分在一定程度上有利于动物的生长和健康,但过多的Ash含量也会降低饲料质量,对动物健康产生不良的影响。Ash含量也是衡量饲料加工质量的重要指标之一^[18-19]。在本研究中,FSF中Ash含量最高,为13.16%,而其他饲料中Ash含量均未超过10%,这可能是由于在收集玉米秸秆时从土壤带入过多的灰分,也可能是在秸秆发酵结束后,进行烘干的温度过高或时间过长,导致饲料中的矿物质氧化和分解,从而使Ash含量升高。因此,在生产发酵秸秆饲料的过程中,应该重点关注原材料的除尘及加工工艺环节,降低饲料中Ash含量。

3.3 6种饲料中氨基酸组成及含量的分析

蛋白质是生命的物质基础,氨基酸是组成蛋白质的基本单位,因此动物对蛋白质的需求究其本质是对氨基酸的需求,所以饲料中氨基酸的组成和含量是衡量其质量高低的一项重要指标。当饲料中蛋白质的氨基酸在组成和比例上与动物所需蛋白质的氨基酸的组成和比例一致时,被称为理想蛋白质^[20]。联合国粮食和农业组织(FAO)和联合国世界卫生组织(WHO)指出,理想蛋白质中氨基酸比例应符合如下要求:EAA/TAA的比值应达40%左右,EAA/NEAA的比值应在60%以上^[21-22]。本研究中,FSF中EAA/TAA的比值为43.84%,EAA/NEAA的比值为78.06%,与豆粕、苜蓿干草、大豆皮、玉米秸秆和喷浆玉米皮中EAA/TAA和EAA/NEAA的比值一致。这说明6种饲料的氨基酸在组成和比例较为均衡合理,接近人体的蛋白质组成。

FSF中EAA、NEAA和TAA含量均低于豆粕,但高于玉米秸秆和大豆皮,与苜蓿干草和喷浆玉米皮相当。这进一步说明在氨基酸含量上,FSF的品质低于豆粕,高于玉米秸秆和大豆皮,但是与苜蓿干草和喷浆玉米皮相当。除玉米秸秆外,其他5种饲料中必需氨基酸含量最高的均为亮氨酸。作为支链氨基酸的亮氨酸不仅能够能提高瘤胃纤维分解菌的数量,促进反刍动物瘤胃对纤维的消化,提高饲料消化率^[23],还能促进动物机体的糖异生作用合成糖原,减少肌肉蛋白质分解^[24],促进机体蛋白质的合成^[25-26]。因此,玉米秸秆经发酵后,可以提高发酵产物中亮氨酸含量,进一步增加其营养价值。

3.4 6种饲料的瘤胃DM、CP、NDF和ADF降解率的分析

饲料的瘤胃营养物质降解率是评价反刍动物饲料营养价值的主要指标之一。在一定的范围内,营养物质的降解率越高,说明该营养物质越容易被反刍动物消化利用,该饲料的营养价值越高。

饲料DM在瘤胃内的降解率可以反映该饲料被瘤胃微生物转化的能力,DM降解率越高说明瘤胃微生物的发酵效果越好,瘤胃微生物的活性越强^[27]。本试验中,豆粕的48 h DM降解率最高,为82.60%;玉米秸秆的48 h DM降解率最低,为46.35%。这与饲料品种和营养成分含量的不同有关。王慧娟^[28]研究表明,饲料自身纤维物质含量过高会降低饲料的瘤胃DM降解率;袁翠林等^[29]研究表明,粗饲料的瘤胃DM降解率与自身的CP含量呈正相关,与NDF含量呈负相关。在本试验中,豆粕中含有较高的CP含量,较低的NDF和ADF含量,有利于瘤胃微生物的分解,而玉米秸秆含有较高的NDF和ADF含量,不易被微生物作用而降解较慢。FSF的48 h DM降解率与苜蓿干草一致,但FSF中NDF和ADF含量均低于苜蓿干草,这可能与纤维的来源和收获的时期不同有关^[30]。喷浆玉米皮中NDF含量高于FSF,但二者的48 h DM降解率相当。这可能与饲料中EE含量有关。孙国君等^[31]认为EE较DM相比更容易被瘤胃微生物降解;李琴等^[32]也发现EE的有效降解率高于DM。除此之外,DM降解率也是影响干物质采食量(DMI)的一个主要因素,DM降解率越高,反刍动物的DMI就越大,生产性能也随之提高。因此,与玉米秸秆相比,饲喂等量FSF可能会增加反刍动物的DMI,而与苜蓿干草相比,饲喂等量的发酵秸秆可能不会降低反刍动物的DMI。

饲料CP在瘤胃内的降解率是新蛋白质体系的重要参数。饲料中的蛋白质主要通过反刍动物瘤胃内微生物进行降解,进而合成菌体蛋白而被有效利用^[33]。影响瘤胃CP降解率的因素很多,包括瘤胃微生物对饲料的浸染程度、相关物质对蛋白质的保护作用、真蛋白质和非蛋白氮(NPN)的含量、CP的物理和化学组成等^[34-35]。在本试验中,FSF的48 h CP降解率高于大豆皮、喷浆玉米皮和玉米秸秆,这可能与玉米秸秆发酵后,纤维素的含量及结构发生变化有关。牧草的蛋白质多以含氮化合物为主,存在于细胞内容物中,蛋白质的降解速度取决于植物细胞壁的纤维素结构,通常随着植物的成熟、老化,其木质素含量增加,影响蛋白质的释放和分解。玉米秸秆因纤维素和木质素化程度高,而降解率较低,苜蓿干草纤维含量及木质化程度较低,CP降解率较高。饲料中的蛋白质可分为瘤胃可降解蛋白(RDP)和瘤胃非降解蛋白(RUP),RDP可被瘤胃微生物分解为小分子肽类、氨基酸和氨氮,RUP则不能被分解利用,流入后部消化道^[36]。在一定范围内,较高比例的RDP可以为瘤胃微生物提供氮源,促进瘤胃菌体蛋白的合成,RDP比例高,则饲料的CP越易被消化降解。在本试验中,FSF的48 h CP降解率与豆粕、苜蓿干草一致,说明FSF蛋白质中RDP比例较高,且与豆粕和苜蓿干草接近,可以作为反刍动物较好的一种高蛋白质粗饲料。

饲料中的纤维物质有利于反刍动物瘤胃的正常发酵,对于维持反刍动物瘤胃内环境稳定具有重要作用^[37]。因此,瘤胃NDF和ADF降解率是评定粗饲料营养价值的重要指标,能够反映饲料在瘤胃内被消化的难易程度^[38-39]。在本试验中,饲料中NDF含量越低,48 h NDF 降解率越高。NDF主要成分由纤维素、半纤维素和木质素构成,半纤维素是主要可发酵成分,木质素不会被瘤胃微生物利用,饲料中ADF主要由木质素、纤维素和二氧化硅等组成,木质素因结构独特几乎不能被瘤胃微生物分解^[40]。一般来讲,饲料NDF降解率高于ADF降解率。在本试验中,FSF中NDF和ADF含量均高于豆粕,其48 h NDF和ADF降解率也低于豆粕;FSF中NDF和ADF含量低于苜蓿干草,虽然二者48 h NDF和ADF降解率接近,但低于苜蓿干草,这说明FSF的NDF和ADF在瘤胃内较苜蓿干草更难被消化,这可能和二者的品种类别、收获时期和木质素的含量不同有关。

4 结论

① FSF的营养成分含量低于豆粕,但CP、NDF、ADF含量与苜蓿干草相当,且其氨基酸组成接近理想蛋白质的氨基酸组成,TAA含量与苜蓿干草、喷浆玉米皮接近,高于玉米秸秆和大豆皮,是一种营养价值丰富的反刍动物粗饲料。

② FSF的瘤胃DM、CP、NDF和ADF降解率低于豆粕,但均高于玉米秸秆,与苜蓿干草相当,在瘤胃中易于被消化降解。

③ 综上所述,FSF的饲用价值较高,可以作为反刍动物较为理想的一种高蛋白质粗饲料。

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1 材料与方法

1.1 饲料样品的采集与处理

1.2 饲料中常见霉菌毒素含量测定

1.3 饲料常规营养成分及氨基酸含量测定

1.4 饲料瘤胃降解率测定

1.5 数据处理

2 结果

2.1 6种饲料中常见霉菌毒素含量

表1 6种饲料中常见霉菌毒素含量

2.2 6种饲料中常规营养成分含量

表2 6种饲料中常规营养成分含量

2.3 6种饲料中氨基酸组成及含量

表3 6种饲料中氨基酸组成及含量

2.4 6种饲料的瘤胃DM、CP、NDF和ADF降解率

2.4.1 6种饲料的瘤胃DM降解率

表4 6种饲料的瘤胃DM降解率

2.4.2 6种饲料的瘤胃CP降解率

表5 6种饲料的瘤胃CP降解率

2.4.3 6种饲料的瘤胃NDF降解率

表6 6种饲料的瘤胃NDF降解率

2.4.4 6种饲料的瘤胃ADF降解率

表7 6种饲料的瘤胃ADF降解率

3 讨论

3.1 6种饲料中霉菌毒素含量的分析

3.2 6种饲料中常规营养成分的分析

3.3 6种饲料中氨基酸组成及含量的分析

3.4 6种饲料的瘤胃DM、CP、NDF和ADF降解率的分析

4 结论

References