藜麥秸稈和燕麥草混合制粒前后營養(yǎng)成分及顆粒成型參數(shù)研究

■時 鈺 胡 江 石斌剛 祁有鵬 張雪萍 王向彥 蘭麗娟 劉 秀

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅省草食動物生物技術(shù)重點實驗室，甘肅 蘭州 730070）

優(yōu)質(zhì)粗飼料是發(fā)展牛羊規(guī)模化養(yǎng)殖的基礎(chǔ)，據(jù)估計，粗飼料（風(fēng)干）一般占牛羊全部日糧組成的60%～70%，對提高反芻家畜采食量和營養(yǎng)水平有重要作用，也是提高養(yǎng)殖效益的關(guān)鍵[1]。農(nóng)作物秸稈作為糧食生產(chǎn)的主要副產(chǎn)品，產(chǎn)量大、種類多且分布廣，是重要的可開發(fā)利用的生物質(zhì)資源，也是牛羊等家畜重要的粗飼料來源。據(jù)統(tǒng)計，我國農(nóng)作物種植面積常年保持在1.6億hm2左右[2]，每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量近10億噸，約占世界農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量的25%，居世界第一位[3]。每年秸稈飼料化利用率在24%左右[4]。秸稈資源飼料化利用是有效緩解我國糧食安全的重要舉措[5]，秸稈含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，每利用4 t秸稈的營養(yǎng)價值相當(dāng)于節(jié)約1 t糧食，可為畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展提供物質(zhì)保障。

目前，秸稈飼料化研究主要集中在玉米、小麥、水稻及高粱秸稈等加工處理及利用方面[6]，對其他農(nóng)作物秸稈飼料化利用鮮有報道。藜麥是一年生草本植物，在我國甘肅及青海等省部分地區(qū)種植面積較大，甘肅省總種植面積約1 500 hm2。相對于其他農(nóng)作物，藜麥秸稈具有粗蛋白（crude protein，CP）、粗脂肪（ether extract，EE）含量較高的營養(yǎng)特性。相關(guān)研究報道藜麥秸稈CP 7.2%、EE1.7%、木質(zhì)素18%[7-8]。藜麥秸稈中較高的木質(zhì)素含量使其飼料化利用難度較大[9]。有研究表明，藜麥秸稈通過合理的加工調(diào)制后，可以作為粗飼料飼喂牛羊。王正文等[10]研究報道，精料∶藜麥秸稈∶高粱秸稈=30∶40∶30時具有較大飼喂價值。郝生燕等[11]報道，日糧中添加16%藜麥秸稈時，可顯著增加羔羊平均日增重、有機物消化率、氮消化率和存留率。郝懷志等[12]研究表明，肉牛育肥期使用藜麥秸稈替代20%全株玉米青貯，可以提高干物質(zhì)消化率。

秸稈飼料化加工方式有物理、化學(xué)及微生物處理等多種，其中粉碎制粒是秸稈重要的物理加工方法。秸稈顆粒具有容重大、體積小、包裝方便、保質(zhì)期長等優(yōu)點，可有效解決秸稈的運輸和貯存問題[13]。在制粒過程中，高溫的過程使原料淀粉糊化，高壓使原料之間擠壓黏合，使得顆粒料密度增加、飼料成型。經(jīng)過制粒后產(chǎn)品減少了分級現(xiàn)象，改善了動物的挑食情況,避免了飼料的過度浪費[14-15]。秸稈顆粒的適口性好，營養(yǎng)價值較原料有較大提高，制粒使飼料中的淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性以及纖維素和脂肪結(jié)構(gòu)形式變化，提高營養(yǎng)成分消化率[16]。刁其玉等[17]報道，秸稈等粗飼料經(jīng)過制粒，飼料中干物質(zhì)（dry matter，DM）、CP、中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗滌纖維（acid detergent fibe，ADF）及EE消化率提升。

本試驗以藜麥秸稈為主要研究對象，測定分析不同比例藜麥秸稈與燕麥草混合制粒前后營養(yǎng)成分變化，以及復(fù)合秸稈顆粒的成型參數(shù)，為藜麥秸稈飼料化利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

藜麥秸稈與燕麥草粉碎后，按不同比例混合制粒，即100%燕麥草（Ⅰ組）、20%藜麥秸稈+80%燕麥草（Ⅱ組）、40%藜麥秸稈+60%燕麥草（Ⅲ組）、60%藜麥秸稈+40%燕麥草（Ⅳ組）、80%藜麥秸稈+20%燕麥草（Ⅴ組）及100%藜麥秸稈（Ⅵ組）。測定藜麥秸稈與燕麥草混合物制粒前后的營養(yǎng)成分，以及顆粒成型參數(shù)。

1.2 試驗時間及地點

2021年7—9月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)教學(xué)實訓(xùn)中心飼料加工間完成藜麥秸稈與燕麥草粉碎及顆粒加工，在動物營養(yǎng)實驗室測定混合物制粒前后營養(yǎng)成分及顆粒成型參數(shù)。

1.3 試驗材料及設(shè)備

1.3.1 試驗材料

從天祝藏族自治縣金武牛羊養(yǎng)殖專業(yè)合作社采集當(dāng)?shù)氐霓见溄斩捄脱帑湶荩L(fēng)干）樣品各50 kg，粉碎（粉碎粒度8 mm）后用于混合并制作顆粒飼料。

1.3.2 試驗設(shè)備及儀器

9FH-1000 型飼料混合機，洛陽市鑫樂機械設(shè)備有限公司；SKJ-200 型飼料平模顆粒飼料機，山東宇龍機械有限公司；YHKC-2A顆粒飼料強度測定儀，泰州市銀河儀器廠；FOSS全自動凱氏定氮儀，福斯中國（北京市海淀區(qū)中關(guān)村）。

1.4 顆粒飼料加工

粉碎后的藜麥秸稈及燕麥草，分別按100%燕麥草、20%藜麥秸稈+80%燕麥草、40%藜麥秸稈+60%燕麥草、60%藜麥秸稈+40%燕麥草、80%藜麥秸稈+20%燕麥草及100%藜麥秸稈比例混合?；旌衔锼?0%左右，制粒?？字睆? mm。

1.5 測定指標(biāo)及方法

1.5.1 飼料營養(yǎng)價值測定

測定不同比例藜麥秸稈和燕麥草混合物制粒前后常規(guī)營養(yǎng)成分，包括DM、CP、EE、Ca、P、NDF、ADF等。

DM 采用烘箱干燥法，參照GB/T 6435—2014 測定[18]；CP、EE、Ca、P 均參照《飼料分析及檢測技術(shù)》中相應(yīng)方法測定[19]；NDF 及ADF 參照Van Soest 方法測定[20]。

1.5.2 顆粒飼料成型參數(shù)測定

1.5.2.1 顆粒密度

顆粒密度參照SC/T 6012—2002《平模顆粒飼料壓制機試驗方法》測定[21]。

式中：X——樣品密度（g/cm3）；

M——單個顆粒樣質(zhì)量（g）；

R——單個顆粒直徑（cm）；

H——單個顆粒長度（cm）。

1.5.2.2 顆粒含粉率

將制粒后顆粒冷卻至室溫后，取約1 kg 樣品，將樣品4分法處理后取對角兩份，每份約200 g。將樣品過2.0 mm 篩，篩下物質(zhì)量與所取得樣品的質(zhì)量比就是其含粉率。

1.5.2.3 顆粒硬度

采用YHKC-2A 型顆粒飼料強度測定儀測定顆粒飼料硬度。選取每批顆粒飼料中大小和長度基本一致的樣品20粒，分別依次放置于樣品盤中心位置，順時針旋轉(zhuǎn)手柄，顆粒破碎時，讀取峰值數(shù)據(jù)。

1.5.2.4 顆粒成型率

每批飼料混合原料制粒時，待顆粒機運轉(zhuǎn)正常后，取任意3 min 內(nèi)顆粒樣品3 份，每份樣品用4 分法取其中對角的2 份，每份樣品稱重后過80 目篩，篩上顆粒與所取得樣品的質(zhì)量比就是其成型率。

式中：m——初篩后篩上顆粒質(zhì)量（g）；

M——顆粒樣品總質(zhì)量（g）。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 21.0 單因素方差分析或獨立樣本T檢驗分析測定數(shù)據(jù)，顯著性水平為P＜0.05，用Duncan’s法多重比較，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 藜麥秸稈及燕麥草不同比例混合物制粒前后營養(yǎng)成分變化（見表1）

由表1 可知，各組原料制粒后EE 顯著下降（P＜0.05），其中Ⅲ組制粒后顆粒EE極顯著低于制粒前原料（P＜0.01）；各組原料制粒后顆粒NDF 有下降趨勢，且Ⅱ組與Ⅲ組制粒后顆粒NDF 顯著低于制粒前原料（P＜0.05）。各組原料制粒后ADF、淀粉有下降趨勢，但無顯著差異（P＞0.05）；Ca、P 及CP 在制粒前后無明顯變化。

表1 藜麥秸稈、燕麥干草及其不同比例混合物制粒前后營養(yǎng)成分（風(fēng)干基礎(chǔ)）

表1（續(xù)） 藜麥秸稈、燕麥干草及其不同比例混合物制粒前后營養(yǎng)成分（風(fēng)干基礎(chǔ)）

2.2 藜麥秸稈及燕麥草不同比例混合物制粒后成型參數(shù)（見表2）

表2 藜麥秸稈、燕麥干草及其混合物顆粒成型參數(shù)

由表2 可知，顆粒硬度Ⅱ組和Ⅲ組較高，極顯著高于其他組（P＜0.01），且60%～100%藜麥秸稈組隨其比例增加而顆粒硬度極顯著下降（P＜0.01）；顆粒密度Ⅰ組最高，且顯著高于Ⅱ組和Ⅳ組（P＜0.05）。成型率以Ⅲ組最高，且Ⅲ組、Ⅳ組成型率極顯著高于Ⅰ組、Ⅴ組和Ⅵ組（P＜0.01）；含粉率以Ⅰ組最低，且Ⅰ組、Ⅲ組極顯著低于其他組（P＜0.01）。藜麥秸稈比例為40%時，顆粒成型質(zhì)量最好，之后成型質(zhì)量有下降趨勢，100%藜麥秸稈成型質(zhì)量最差。

3 討論

3.1 制粒對藜麥秸稈及燕麥草不同比例混合物營養(yǎng)成分的影響

粗飼料中的纖維主要是一種不能被哺乳動物消化酶消化的日糧組成成分，包括結(jié)構(gòu)性非多糖、與細胞壁結(jié)合的多糖（纖維素、半纖維素、果膠等）及木質(zhì)素[22]。研究結(jié)果表明，不同比例燕麥草及藜麥秸稈混合物制粒后，NDF、ADF 含量均呈下降趨勢，且Ⅱ組與Ⅲ組NDF顯著下降（P＜0.05）。這主要是在制粒過程中高溫、高壓、高剪切力的作用使纖維分子間化學(xué)鍵裂解，導(dǎo)致分子的極性發(fā)生變化所致[23]。張海亮等[24]研究表明，配方飼料制粒后NDF、ADF 含量均有下降；王洪才[25]報道，玉米秸稈與精料混合制粒后NDF、ADF含量均有下降，差異不顯著（P＞0.05）。以上研究結(jié)果均與本研究結(jié)果相似。粗飼料在制粒的過程中，顆粒機內(nèi)部高溫高壓環(huán)境及其從高壓強度降為正常壓力的過程中使物料中纖維分子化學(xué)鍵裂開而使物料的外部結(jié)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，降低制粒后NDF、ADF含量[26]。

本研究中燕麥草、藜麥秸稈及其混合物制粒后CP有下降趨勢，導(dǎo)致這一研究結(jié)果的原因可能是制粒過程中的高溫高壓以及剪切力的作用導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子間一些化學(xué)鍵斷裂，蛋白質(zhì)分子變性從而導(dǎo)致制粒后CP含量下降。郭樹國等[27]研究表明，玉米在擠壓膨化后CP 含量具有下降趨勢，但差異不顯著（P＞0.05）；孫林等[28]報道，紫花苜蓿制粒后CP含量呈下降趨勢，但差異不顯著（P＞0.05）。以上報道與本研究結(jié)果類似。

本研究中燕麥草、藜麥秸稈及其混合物制粒后EE顯著下降（P＜0.05），推測與制粒工藝過程中的高溫高壓形成水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)過程加速不飽和脂肪酸的氧化分解，從而導(dǎo)致制粒后EE含量降低[29]。陳建寶[30]研究表明，隨著溫度的升高及高壓力的作用，麥麩的脂肪含量顯著下降（P＜0.05）。與甘振威等[31]在飼料膨化上的研究結(jié)果一致，以上研究結(jié)果與本研究結(jié)果類似。

3.2 藜麥秸稈及燕麥草不同比例混合物制粒的顆粒成型參數(shù)

評價顆粒飼料成型參數(shù)的技術(shù)指標(biāo)主要包括含粉率、成型率和硬度等。含粉率指標(biāo)對減少飼料損耗具有實際意義；顆粒飼料硬度是飼料生產(chǎn)中的一個重要指標(biāo)，硬度過高不利于動物采食，硬度過低時成型率過低[32]。研究結(jié)果表明，Ⅵ組顆粒的成型率和硬度均低于藜麥秸稈及燕麥草混合顆粒；Ⅲ組顆粒的硬度及成形率極顯著高于其他混合比例組（P＜0.01）；Ⅰ組顆粒的密度顯著高于其他混合比例組（P＜0.05），含粉率極顯著低于其他混合比例組（P＜0.01）。推測是藜麥秸稈本身密度較低，導(dǎo)致Ⅵ組顆粒的成型率、密度和硬度均低于藜麥秸稈及燕麥草混合顆粒，含粉率高于藜麥秸稈及燕麥草混合顆粒[33]。各梯度間制粒效果的差異也與不同梯度間淀粉及密度有關(guān)。

Zimonja等[34]通過對小麥和燕麥制粒后顆粒成型參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，淀粉含量高的原料糊化度較高，產(chǎn)生黏結(jié)作用，可改善顆粒成型參數(shù)；Thomas等[35]報道，淀粉糊化后直鏈淀粉會迅速變成雙螺旋結(jié)構(gòu)并以氫鍵的形式相互聚集成半晶體狀態(tài)，可提高顆粒硬度及耐久度；孔露等[36]研究表明，當(dāng)加熱到一定程度時，淀粉結(jié)晶區(qū)會與水分子發(fā)生作用，從而產(chǎn)生糊化作用。本研究中不同比例藜麥秸稈與燕麥草混合顆粒硬度不同，可能與各梯度淀粉含量不同導(dǎo)致糊化作用程度不一致，從而出現(xiàn)硬度差異。本試驗中各類飼料原料制粒條件相同，因此原料間混合梯度不同是引起顆粒成型參數(shù)差異的主要原因。

4 結(jié)論

①藜麥秸稈、燕麥草及其不同比例混合物制粒后，營養(yǎng)成分中EE顯著下降，NDF、ADF、淀粉呈下降趨勢，Ca、P無明顯變化；

②藜麥秸稈比例為40%時顆粒成型質(zhì)量最好，之后隨藜麥秸稈混合比例升高而顆粒質(zhì)量下降，100%藜麥秸稈顆粒成型質(zhì)量最差；

③綜合評定制粒前后營養(yǎng)價值、顆粒質(zhì)量參數(shù)得出藜麥秸稈添加比例為40%時，其可飼喂價值較高。