2. 安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室, 合肥 230036
2. State Key Laboratory of Tea Tree Biology and Resource Utilization, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China
我国蛋白质饲料原料资源短缺，对外依存度已经超过70%，迫使我们必须寻找新的出路，其中开发利用非常规蛋白质饲料原料就是一条重要途径。据不完全统计，2018年我国茶叶深加工企业用茶及其他途径用茶将产生大约100万t的茶叶副产物[1]。茶渣作为茶叶副产物之一，不仅产量大，营养价值也高，其粗蛋白质(CP)含量为23.93%，粗灰分含量为3.15%，中性洗涤纤维含量为60.80%，酸性洗涤纤维含量为36.27%[2]，具有良好的应用前景。但新鲜茶渣含水量往往达到70%~80%，易产生霉变、不易保存，限制了其在畜牧生产中的广泛应用。目前保存湿茶渣的方式主要有烘干和微生物发酵，而湿茶渣在烘干的过程中不仅会损失或破坏一些营养成分，而且还会增加保存的经济成本。微生物发酵不仅能延长饲料的保质期，改善适口性和降低抗营养因子水平，而且还能提高饲料的利用率[3-5]。此外，发酵饲料中的有益菌能对饲料中的有机大分子进行分解，产生许多有利代谢物，从而促进动物对营养物质的吸收。
目前，对发酵茶渣营养价值的评价多停留在猪、鸡方面，而在反刍动物方面的研究较少。因此，本试验旨通过探讨发酵茶渣对肉羊生长性能、瘤胃发酵参数、营养物质表观消化率的影响及其经济效益分析，确定发酵茶渣替代肉羊精料补充料的适宜比例，为发酵茶渣在肉羊生产中的应用提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料青贮宝[购自于山东宝来利来生物工程股份有限公司，主要成分为益生菌(植物乳杆菌、戊糖片球菌，活菌数≥1.0×109 CFU/g)]、酶(纤维素酶、半纤维素酶、葡聚糖酶、木聚糖酶，活性≥600 U/g)、细菌生长促进剂、保护剂及载体等。
发酵茶渣：称取100 g青贮宝溶解于50 kg水中稀释活化，随后倒入850 kg茶渣和150 kg麦麸搅拌均匀，打包密封保存45 d。试验的具体操作步骤参照朱飞[4]的方法，发酵茶渣的营养水平及发酵品质见表 1。
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表 1 发酵茶渣的营养水平及发酵品质 Table 1 Nutrient levels and fermentation quality of fermented tea residue |
试验选取健康的3月龄左右、体重(20.0±2.5) kg的雄性湖羊64只，随机分为4组，每组16只。对照组饲喂基础饲粮，试验组(Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组)分别用发酵茶渣替代5%、10%和20%的精料补充料。预试期2周，正试期12周。
1.3 试验饲粮试验饲粮参照我国《肉羊饲养标准》(NY/T 816—2004)，以日增重0.15 kg/d为依据，并结合当地饲料资源配制。试验采用等能等氮原则，用发酵茶渣替代肉羊精料补充料中部分玉米、麸皮和豆粕。精料补充料组成及营养水平见表 2，试验饲粮组成及营养水平见表 3。
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表 2 精料补充料组成及营养水平(风干基础) Table 2 Composition and nutrient levels of concentrate supplements (air-dry basis) |
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表 3 试验饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 3 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) |
试验羊单栏饲喂，每日08:00和15:00各饲喂1次，自由饮水和采食。每日清扫羊舍，每周用0.5%过氧乙酸对羊舍消毒2次。
1.5 样品采集 1.5.1 瘤胃液样品采集每组随机选取6只湖羊，于试验最后1周晨饲2 h后，用瘤胃采样器采瘤胃液50 mL，立即测定其pH。然后用4层纱布过滤，将滤液分装于3个15 mL的离心管中，-20 ℃冷冻保存。
1.5.2 粪样采集试验最后1周连续3 d随机选取6只湖羊进行套袋收粪，并添加10%的盐酸固氮，将每只羊3 d的羊粪混合均匀，-20 ℃冷冻保存。
1.6 指标测定 1.6.1 生长性能正试期内，分别记录每组试验羊只的饲喂量和剩料量，并于试验第1、4、8和12周的晨饲前称其体重，并记录数据，计算干物质采食量、平均日增重和料重比。
1.6.2 瘤胃发酵参数按照柏雪等[6]的方法测定瘤胃液挥发性脂肪酸(VFA)含量，按照冯宗慈等[7]的方法测定瘤胃液氨态氮(NH3-N)含量，按照顾小卫等[8]的方法测定瘤胃液微生物蛋白(MCP)含量。
1.6.3 营养成分及营养物质表观消化率饲料、发酵茶渣和粪样中的干物质(DM)、粗脂肪(EE)、CP和有机物(OM)含量按照张丽英[9]的方法测定，中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量按照Van Soest等[10]的方法测定。另外，采用GB/T 8313—2008[11]的方法测定单宁含量，采用GB/T 23742—2009[12]的方法测定盐酸不溶灰分含量。
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试验数据采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，多重比较采用Duncan氏法。结果以“平均值±标准差”表示，P＜0.05表示差异显著，P＞0.05表示差异不显著。
2 结果 2.1 发酵茶渣对肉羊生长性能的影响由表 4可知，各组之间肉羊的末重、平均日增重、干物质采食量和料重比均无显著差异(P＞0.05)。
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表 4 发酵茶渣对肉羊生长性能的影响 Table 4 Effects of fermented tea residue on growth performance of mutton sheep |
由表 5可知，Ⅱ组的瘤胃液丙酸(PA)比例显著高于对照组和Ⅲ组(P＜0.05)，Ⅰ组和Ⅱ组的瘤胃液乙酸/丙酸(AA/PA)显著低于对照组和Ⅲ组(P＜0.05)。各组之间肉羊的瘤胃液pH和总挥发性脂肪酸(TVFA)、NH3-N、MCP含量以及乙酸(AA)、丁酸(BA)比例均无显著差异(P＞0.05)。
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表 5 发酵茶渣对肉羊瘤胃发酵参数的影响 Table 5 Effects of fermented tea residue on rumen fermentation parameters of mutton sheep |
由表 6可知，各组之间肉羊的OM、DM、CP、NDF和ADF表观消化率均无显著差异(P＞0.05)。对照组和Ⅰ组的EE表观消化率显著高于Ⅲ组(P<0.05)，但与Ⅱ组无显著差异(P＞0.05)。
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表 6 发酵茶渣对肉羊营养物质表观消化率的影响 Table 6 Effects of fermented tea residue on nutrient apparent digestibility of mutton sheep |
由表 7可知，与对照组相比，Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组的饲料成本和饲料增重成本均有所降低，其中，Ⅲ组的降低幅度最大。
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表 7 经济效益分析 Table 7 Economic benefit analysis |
茶渣作为茶叶副产物，含有较高的营养成分和多种有效的药用成分，如CP、EE、粗纤维、多糖、矿物质、维生素、茶多酚、茶皂素等，被认为是一种理想的饲料资源。此外，茶渣中还含有丰富的氨基酸，其中包括赖氨酸、蛋氨酸、组氨酸等限制性氨基酸，可满足动物的营养需要[13]。但是目前茶叶及其副产物种类繁多，其加工处理方式、饲养方式、试验动物及添加量也各不相同，因此有关其在动物上的应用效果也大相径庭。徐雨晴等[14]研究发现，饲粮中添加5%的茶叶青贮对肉鸡生长性能无显著影响，而饲粮中添加8%、11%的茶叶青贮提高了肉鸡的平均日增重。Shomali等[15]研究发现，饲粮中添加1.0%、2.0%和4.0%的绿茶粉对肉鸡的体重和平均日采食量无显著影响。而Kaya等[16]试验发现，茶渣的添加量超过4%对蛋鸡的生长性能会产生不利影响。这可能是由于饲粮中茶单宁等的作用，适宜水平的单宁能促进动物对饲粮中营养物质的消化吸收；但随着茶渣添加量的增加，单宁水平也随之增加，其能与蛋白质和消化酶形成难溶于水的复合物，将不利于动物对饲粮中营养物质的吸收，影响动物的生长性能。Nasehi等[17]研究表明，用绿茶渣分别替代肥尾羔羊饲粮中8%、16%、24%(即占饲粮2%、4%、6%)苜蓿干草对其干物质采食量无显著影响，而24%替代组平均日增重显著提高。本试验结果表明，发酵茶渣替代5%、10%、20%(分别占饲粮1.75%、3.50%、7.00%)的精料补充料对肉羊的生长性能无显著影响，与Nasehi等[17]结果大致相同。而本试验各组之间肉羊的平均日增重无显著变化，主要原因可能是茶渣主要替代饲粮精料补充料，且与本试验所用精料补充料营养价值相似。此外，试验组的料重比较对照组均稍有降低，说明发酵茶渣替代精料补充料能促进肉羊对营养物质的利用。添加发酵茶渣能降低料重比，一方面可能是发酵后的蛋白质易于消化和吸收，以及适量的单宁对蛋白质的过瘤胃保护作用提高了蛋白质和氨基酸的利用率；另一方面可能是发酵茶渣中的抗营养因子减少和促进消化吸收的代谢物增多[18-19]。
3.2 发酵茶渣对肉羊瘤胃发酵参数的影响瘤胃液的pH可影响瘤胃内微生物的活性、能量平衡及机体对营养物质的消化等。本试验中，各组之间肉羊的瘤胃液pH无显著差异，且均在6.78~6.90，较为合理，并不影响瘤胃内微生物活性及动物生长性能。动物机体总代谢能约75%的能量均来自于瘤胃对TVFA的吸收，因此TVFA是体现机体能量代谢的重要指标[20]。本试验结果表明，各组之间肉羊的瘤胃液TVFA含量无显著差异，说明不同发酵茶渣的替代量并不影响肉羊的能量代谢。VFA主要包括AA、PA、BA。其中，AA主要为机体供应能量，PA作为葡萄糖合成的主要前体物，它们为微生物在瘤胃内的生长和繁殖提供所需要的能量和营养物质。AA/PA可能导致瘤胃发酵模式改变，PA比例的增大能提高能量的利用效率[21]。本试验结果表明，各试验组PA比例较对照组有所增加，且Ⅰ组和Ⅱ组AA/PA显著低于对照组，说明瘤胃发酵模式由AA型转向PA型，提高了能量的利用效率。其原因可能是茶渣经微生物发酵后，其中的某些营养物质发生浓缩，而在饲粮中添加浓缩后的茶渣将导致部分AA转化为PA[22-23]。NH3-N是饲粮中各种含氮物质经瘤胃降解产生，其能被瘤胃微生物利用合成MCP，有效含量为5.0~30.0 mg/dL[24]。本试验结果显示，各组之间肉羊的瘤胃液NH3-N含量无显著差异，但均在10.03~10.17 mg/dL，较为合理，且各组之间肉羊的瘤胃液MCP含量也无显著差异。可能是发酵茶渣中的含氮化合物和所替代精料补充料中的含氮化合物具有相似或相同的生物学功能，并且能够提供给微生物生长所需要的能量和氮源。Kondo等[25]研究表明，饲粮中添加5%~10%的青贮绿茶渣及干绿茶渣对山羊的营养物质表观消化率及瘤胃液pH、VFA和氨含量没有显著影响，与本试验结果大致相似。而Xu等[26]在阉割羊饲粮中加入10%的发酵绿茶粉等量替代谷物成分，发现阉割羊体内的尿氮和瘤胃液NH3-N含量显著下降。本试验中，与对照组相比，各试验组瘤胃液NH3-N含量有降低趋势，但未达到显著水平，造成差异的可能原因是原料种类及添加量不同。
3.3 发酵茶渣对肉羊营养物质表观消化率的影响原料经微生物发酵后不仅能降低多种抗营养因子水平，改善适口性，还能降解大分子营养物质产生易被动物吸收利用的氨基酸、小肽等小分子物质，提高营养物质表观消化率[27-29]。而有关茶渣对营养物质表观消化率的研究较少，且因受饲粮营养水平等多种因素影响，其结果也不尽相同。周绍迁等[30]研究表明，饲粮中添加0.5%~1.0%经风味蛋白酶酶解的茶渣蛋白水解物，可以改善猪的机体免疫能力以及提高胰脏和十二指肠中的消化酶活性。而潘发明等[31]研究发现，绵羊饲粮中添加5%、10%、15%的茶渣不会影响其营养物质表观消化率。Kondo等[25]也发现，山羊饲粮中添加5%~10%发酵茶渣代替部分苜蓿和豆粕，对其DM、CP和NDF表观消化率无显著影响。此外，Kondo等[32]在去势山羊的饲粮中分别添加发酵红茶渣和发酵绿茶渣，试验组与对照组之间DM、CP和NDF表观消化率无显著差异，且不同茶渣种类间也无显著差异。以上多数研究结果与本次试验结果相似。本次试验结果显示，发酵茶渣替代不同比例精料补充料对肉羊的OM、DM、CP、NDF、ADF表观消化率无显著影响，表明发酵茶渣可以替代部分精料补充料。然而随着发酵茶渣替代比例的增加，EE表观消化率降低，原因可能是发酵茶渣中的茶多酚存在一定的剂量效应，并且能抑制脂肪酶活性和肠道对脂肪的吸收，导致EE表观消化率显著降低[33]。
3.4 经济效益分析茶渣作为一种潜在的蛋白质饲料原料，经发酵不仅能延长保质期、改善适口性和降低抗营养因子水平，而且还能提高饲料的有效利用率[34]。发酵茶渣的饲料成本相对于肉羊精料补充料的成本较低，这使得发酵茶渣代替一定比例的肉羊精料补充料具有经济上的可能性。本试验结果表明，在肉羊饲粮中使用发酵茶渣替代等比例的精料补充料后，对肉羊的生长性能及大部分瘤胃发酵参数和营养物质表观消化率没有产生显著影响，说明发酵茶渣可以代替一定比例的肉羊精料补充料。同时，Ⅲ组的饲料成本和饲料增重成本最低，比对照组分别降低了0.11、1.51元/kg，说明用发酵茶渣替代肉羊精料补充料可以很好地降低饲料成本，用发酵茶渣饲喂肉羊将具有广阔的应用前景。
4 结论本试验条件下，发酵茶渣替代5%、10%、20%的精料补充料对肉羊生长性能及大部分瘤胃发酵参数和营养物质表观消化率均无显著影响，但发酵茶渣替代20%的精料补充料时经济效益最高，因此，从经济效益考虑，发酵茶渣替代肉羊精料补充料的适宜比例为20%。
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