4 種反芻動物常用糧食加工副產(chǎn)物的營養(yǎng)價值和瘤胃降解特性的研究

張牧州，郝小燕*，項斌偉，張文佳，張宏祥，張建新*

（1.山西農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，山西太谷 030801；2.山西省右玉縣畜牧局，山西右玉 037200；3.山西祥和嶺上農(nóng)牧開發(fā)有限公司，山西右玉 037200）

隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐加快以及國家對畜牧業(yè)調(diào)整力度加大，反芻動物的飼養(yǎng)規(guī)模不斷擴大，我國優(yōu)質(zhì)粗飼料資源供不應(yīng)求，飼糧和優(yōu)質(zhì)牧草短缺在一定程度上限制了草食畜牧業(yè)的發(fā)展。我國農(nóng)作物產(chǎn)量巨大，種類繁多，其中多種農(nóng)作物副產(chǎn)物都具有很高的營養(yǎng)價值，可作為反芻動物的飼料原料。目前農(nóng)作物副產(chǎn)物中玉米秸、谷草秸等常見的秸稈和大豆皮被廣泛用作粗飼料，但也有多種副產(chǎn)物（如小米糠、葵花籽殼等）利用率非常低，造成極大的資源浪費[1]。

玉米皮、大豆皮、小米糠和葵花籽殼是常見糧食加工副產(chǎn)物，產(chǎn)量豐富、價格低廉。本試驗應(yīng)用康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系（Cornell net Carbohydrate-Protein System，CNCPS）、NRC 模型及瘤胃降解參數(shù)評價4 種糧食加工副產(chǎn)物的營養(yǎng)特性，旨在為4 種副產(chǎn)物在反芻動物生產(chǎn)中科學、合理應(yīng)用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理 本試驗所用的糧食加工副產(chǎn)物玉米皮、大豆皮、小米糠和葵花籽殼粉（共13 個樣品，其中玉米皮3 個、大豆皮3 個、小米糠4 個、葵花籽殼粉3 個）采自山西省3 個牧場和2 個飼料廠。采集來的原料于65℃烘箱中風干，粉碎后過1 mm 篩，待測。

1.2 營養(yǎng)成分分析 飼料原料的干物質(zhì)（DM）、粗灰分（Ash）、粗脂肪（EE）和粗蛋白質(zhì)（CP）含量參考AOAC（2000）[2]方法測定；木質(zhì)素（ADL）、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量參考 Van Soest 等[3]方法，利用ANKOM A200i 型半自動分析儀測定；淀粉采用試劑盒（上海榮盛生物制藥有限公司）測定。中性洗滌不溶粗蛋白質(zhì)（NDICP）和酸性洗滌不溶粗蛋白質(zhì)（ADICP）、可溶性粗蛋白質(zhì)（SCP）、非蛋白氮（NPN）含量根據(jù)CNCPS 的測定方法進行[4]。鈣（Ca）含量采用原子吸收分光光度計（EWAI，AA-7020）測定[5]；磷（P）含量采用紫外分光光度計（Mapada，UV－1800PC）測定[6]。

1.3 CNCPS 對飼料蛋白質(zhì)和碳水化合物組分的剖分 根據(jù)蛋白質(zhì)和碳水化合物在瘤胃內(nèi)的降解特性，CNCPS 將蛋白質(zhì)劃分為3 部分，即非蛋白氮（PA）、真蛋白質(zhì)（PB）和不可利用蛋白質(zhì)（PC）。飼料碳水化合物剖分為快速降解碳水化合物（CA，主要為糖類）、中速降解碳水化合物（CB1，主要為淀粉和果膠）、慢速降解碳水化合物（CB2，主要為可消化纖維）和不可利用碳水化合物（CC，主要為不可消化的植物細胞壁部分）[7]。

1.4 NRC 模型估測真可消化養(yǎng)分和能值 根據(jù)NRC（2001）[8]計算飼料總可消化養(yǎng)分：

飼料總可消化養(yǎng)分（TDN）=tdNFC+tdCP+tdFAT+tdNDF-7

其中，

tdNFC=0.98×{100-[（NDF-NDICP）+CP+EE+Ash]}×PAF（PAF為加工校正因子）

tdCP=CP×exp[-1.2×ADICP/CP]

tdFAT=（FA-1）×2.25

tdNDF=0.75×（NDF-NDICP-ADL）×{1-[ADL/（NDF-NDICP）]}2/3

飼料生產(chǎn)水平消化能（DEp）、生產(chǎn)水平代謝能（MEp）和增重凈能（NEg）根據(jù)NRC（2001）公式進行計算：

DEp（Mcal/kg）=tdNFC×4.2+tdNDF×4.2+tdCP×5.6+tdFA×9.4-0.3

MEp（Mcal/kg）=1.01×DEp-0.45；NEg（Mcal/kg）=ME×0.445

1.5 飼料瘤胃降解率測定 試驗選取12 只安裝永久性瘤胃瘺管的杜泊×小尾寒羊雜交F1代閹割成年肉用綿羊，試驗于2018 年11 月—2018 年12 月在山西農(nóng)業(yè)大學牧站試驗基地進行。參考NRC（2007）綿羊營養(yǎng)需要配制日糧，在試驗期間飼喂日糧的精料與粗料比例為40:60，按1.3 倍維持水平飼養(yǎng)。每日于08:00 和18:00 飼喂，自由飲水。試驗期間喂養(yǎng)試驗用羊的飼料配比見表1。

表1 基礎(chǔ)飼料組成及營養(yǎng)成分（風干基礎(chǔ)）

稱取3 g 待測樣品，裝入準備好的尼龍袋（12 cm×8 cm，孔徑為300 目）內(nèi)，每個時間點設(shè)置3 個平行的尼龍袋，將尼龍袋綁在塑料管上，通過瘺管放進瘤胃內(nèi)。尼龍袋在瘤胃內(nèi)保留的時間分別為6、12、24、36、48、72 h，采用分別投入、同時取出的原則進行。尼龍袋取出后用自來水清洗直到水澄清為止，65℃烘干、回潮后并稱重記錄。

瘤胃降解參數(shù)及有效降解率的計算消失率曲線的計算公式：

P=a+b（1－e－ct）[9]；

式中，p為t 時刻的被測飼料的瘤胃消失率（%）；a為被測飼料的快速降解部分（%）；b為被測飼料的慢速降解部分（%）；c為b 部分的降解速率（%/h）；t為飼料在瘤胃內(nèi)停留的時間（h）。有效降解率（ED）：

ED=a+b×c/（c+k）

式中，k為待測飼料的瘤胃外流速率，0.031%/h。

1.6 統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010 進行初步整理，采用SPSS 22.0 進行單因素方差分析，并用Duncan′s 法進行多重比較，a、b、c 采用非線性回歸分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 4 種農(nóng)作物副產(chǎn)物的常規(guī)營養(yǎng)成分 由表2 可見，4 種農(nóng)作物副產(chǎn)物的營養(yǎng)成分差異較大?？ㄗ褮さ腛M、NDF、ADF 和ADL 最高（P＜0.05），玉米皮的ADF、ADL 含量最低（P＜0.05）；大豆皮和小米糠的ADL 含量相當（P＞0.05）。小米糠的淀粉含量顯著高于玉米皮和大豆皮（P＜0.05），大豆皮淀粉含量低于玉米皮（P＜0.05），葵花籽殼中未檢測到淀粉。大豆皮中CP 含量顯著高于其他3 種副產(chǎn)物，葵花籽殼與玉米皮差異不顯著。4 種副產(chǎn)物SCP 和NPN 含量也有很大差異，玉米皮SCP 和NPN比例顯著高于其他3 種副產(chǎn)物，葵花籽殼SCP 和NPN比例顯著低于其他3 種副產(chǎn)物；葵花籽殼的NDFIP 和ADFIP 含量最高，而玉米皮最低（P＜0.05）。

表2 4 種副產(chǎn)物常規(guī)營養(yǎng)養(yǎng)分 % DM

2.2 4 種農(nóng)作物副產(chǎn)物的CNCPS 組分 從表3 可見，4種副產(chǎn)物的蛋白質(zhì)和碳水化合物組分差異顯著。玉米皮的PA 含量顯著高于其他3 種副產(chǎn)物，葵花籽殼最低；大豆皮和小米糠PB1 含量相當，顯著高于玉米皮和葵花籽殼，小米糠PB2 比例最高，葵花籽殼的不可利用蛋白PC 比例最高，玉米皮PC 含量最低（P＜0.05）。從碳水化合物組分可以看出，小米糠的CA 含量最高，玉米皮的CA 含量最低，但其CB2 含量最高，其次為大豆皮，葵花籽殼的CB2 比例最低；葵花籽殼的CC含量最高，玉米皮最低（P＜0.05），大豆皮和小米糠差異不顯著。

表3 CNCPS 對4 種副產(chǎn)物蛋白質(zhì)和碳水化合物組分的剖分

2.3 4 種農(nóng)作物副產(chǎn)物的可消化養(yǎng)分和能值 從表4 可見，小米糠的tdNFC 含量顯著高于其他3 種副產(chǎn)物，tdCP 含量顯著低于大豆皮和玉米皮，與葵花籽殼差異不顯著；玉米皮和大豆皮的tdFA 含量較低，小米糠tdFA 含量最高；玉米皮的tdNDF 含量顯著高于其他3 種副產(chǎn)物，大豆皮次之，葵花籽殼最低；小米糠的TDN 含量含量顯著高于其他3 種副產(chǎn)物，玉米皮和大豆皮差異不顯著，而葵花籽殼TDN 含量最低。因此，由可消化養(yǎng)分估測的各能值水平從高到低順序為小米糠＞玉米皮、大豆皮＞葵花籽殼。

表4 4 種副產(chǎn)物的可消化養(yǎng)分含量和能值

2.4 4 種農(nóng)作物副產(chǎn)物營養(yǎng)物質(zhì)瘤胃降解參數(shù) 由表5可見，4 種農(nóng)作物副產(chǎn)物的營養(yǎng)物質(zhì)瘤胃降解參數(shù)差異較大。在DM 降解率方面，大豆皮的b、c 及瘤胃ED 最高，玉米皮次之，葵花籽殼的各降解參數(shù)顯著低于其他3 種副產(chǎn)物。在CP 降解率方面，玉米皮的a、c 及ED 顯著高于其他3 種副產(chǎn)物；大豆皮的a、b 和ED 與小米糠差異不顯著，但c 顯著高于小米糠和葵花籽殼。NDF瘤胃降解率方面，玉米皮和大豆皮的b 和c 差異不顯著，均顯著高于小米糠和葵花籽殼，葵花籽殼潛在可降解部分最低。大豆皮NDF 的ED 最高，玉米皮次之，葵花籽殼最低，且差異顯著。

表5 4 種副產(chǎn)物營養(yǎng)物質(zhì)瘤胃降解參數(shù)

3 討 論

本試驗測定的4 種農(nóng)作物副產(chǎn)物的營養(yǎng)成分差異較大，但NDF 水平都比較高，是反芻動物良好的纖維性飼料。大豆皮NDF、ADF、ADL 和CP 含量與高紅[10]的試驗結(jié)果基本接近，同時大豆皮鈣含量較高，磷含量較低，是典型的高鈣低磷原料；玉米皮和葵花籽殼的NDF 含量較大豆皮和小米糠高，但葵花籽殼的ADF 和ADL 水平顯著高于其他原料，即可消化纖維含量較低。目前關(guān)于葵花籽殼營養(yǎng)成分的報道較少。本研究中葵花籽殼NDF 含量與鐘方寅[11]的試驗結(jié)果相似，高于呂佳穎[12]的研究結(jié)果，可能是葵花品種差異不同所致?？ㄗ褮そY(jié)構(gòu)致密，作為反芻動物飼料可以有效刺激反芻。呂佳穎[12]研究表明用葵花籽殼作為育肥羊唯一粗飼料，育肥效果與玉米秸稈組接近。本研究中小米糠淀粉含量高于其他3 種副產(chǎn)物，各種副產(chǎn)物的淀粉含量與其原料相比大大降低，可利用碳水化合物主要由結(jié)構(gòu)性碳水化合物提供，作為反芻動物纖維性飼料可避免瘤胃中快速發(fā)酵碳水化合物導致的酸度過高。玉米皮的磷含量均較其他3 種農(nóng)作物副產(chǎn)物含量較高，這和潘春方等[13]的試驗結(jié)果相近，屬于典型的高磷低鈣飼料。一些研究還表明，玉米皮和大豆皮富含果膠和可發(fā)酵碳水化合物，對保證奶牛、肉牛瘤胃健康方面有重要作用[14-16]。

動物飼料中，CP 的a 值高對反芻動物有較高的營養(yǎng)價值，但對于單胃動物則營養(yǎng)價值較低[17]。原因在于快速降解部分PA 主要由NPN 構(gòu)成，是瘤胃微生物較好的氮源。本研究中，玉米皮PA 比例及CP 瘤胃降解參數(shù)中的a 值較高，原因是玉米皮是玉米淀粉加工副產(chǎn)物，在分離玉米皮的過程中浸泡液中NPN 含量較高，盡管玉米皮的CP 水平較噴漿玉米皮低，但NPN比例較其他粗飼料高。目前有關(guān)葵花籽殼和小米糠CNCPS 的相關(guān)數(shù)據(jù)報道很少。本研究中大豆皮的蛋白質(zhì)CNCPS 結(jié)果與高紅等[18]研究結(jié)果相近，玉米皮蛋白質(zhì)CNCPS 結(jié)果與高紅等[18]報道的玉米纖維飼料差異較大，原因是2 種飼料CP 組成差異較大，玉米皮的真蛋白比例較高。大豆皮、小米糠和葵花籽殼慢速降解蛋白比例較高，但因葵花籽殼粗蛋白中NDICP 比例較高，蛋白質(zhì)在瘤胃中降解速率較低，有效降解率降低，不可利用蛋白CC 比例較高。不同副產(chǎn)物PB2、PB3 比例差異較大，可能與其蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)不同有關(guān)[19]。

CNCPS 將飼料碳水化合物劃分為結(jié)構(gòu)性碳水化合物和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物，在此基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)性碳水化合物又剖分為慢速降解部分和不可利用部分[20-21]。4 種副產(chǎn)物的碳水化合物含量較好（≥77.14%），其中小米糠的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物比例最高，因而小米糠的CA比例及DM 快速降解部分相對較高。玉米皮的CB1 和CB2 比例較高，說明玉米皮的可利用纖維含量較高。利用CNCPS 和瘤胃降解特性評定的4 種副產(chǎn)物營養(yǎng)價值結(jié)果基本一致，葵花籽殼的ADF 和ADL 含量高，因此其CB2 及潛在可降解NDF 比例很低，NDF 瘤胃有效降解率最低，不可利用碳水化合物比例最高。小米糠的CB2 比例較玉米皮和大豆皮低，且小米糠潛在可降解NDF 比例和降解速率較低，因而ED 值較低，這一結(jié)果與前人研究結(jié)果[22]一致。然而，本研究中CNCPS 結(jié)果表明大豆皮的不可利用碳水化合物比例高于玉米皮，但大豆皮NDF 的ED 值高于玉米皮，造成這種差異的原因可能是不同評價體系結(jié)果的準確性受不同因素影響。CNCPS 模型是將化學分析法和反芻動物的消化利用特點結(jié)合起來，測定指標多，其計算過程主要涉及飼料化學成分，不受動物個體差異影響。而瘤胃降解率的測定結(jié)果除受飼料本身化學成分影響之外，試驗動物是不可忽略的因素。

NRC 模型根據(jù)飼料的真可消化養(yǎng)分含量，估測了飼料潛在的能量供應(yīng)量。4 種副產(chǎn)物中小米糠的tdNFC和tdFA 含量最高，盡管其tdNDF 對能量的貢獻率低于玉米皮和大豆皮，但TDN 含量及相應(yīng)的能值較高。玉米皮和大豆皮tdFA 含量極低，對能量的貢獻率很小，可利用纖維含量高，因此對能量的貢獻主要來源于NDF，其次是NFC 和CP?？ㄗ褮dNFC 和tdCP 含量均較低，但tdNDF 的計算值高于小米糠，結(jié)合瘤胃降解試驗結(jié)果可以看出，不同飼料在基于前人的預測模型計算的可消化養(yǎng)分和能量供應(yīng)與體內(nèi)實測值的趨勢可能存在差異。TDN 含量是影響飼料能值的主要指標[23]，小米糠的TDN 含量最高，玉米皮和大豆皮次之，葵花籽殼最低，且相應(yīng)的能值也具有相同趨勢。

飼料營養(yǎng)價值評定是科學應(yīng)用飼料原料、合理配制動物日糧、充分發(fā)揮動物生產(chǎn)性能的必要前提，但采用不同的評價體系評價同種飼料，其結(jié)果可能略有偏差。對于反芻動物飼料尤其是纖維性飼料，在考慮飼料蛋白和能量含量的同時，還應(yīng)考慮飼料纖維部分的可利用性。例如，2 種飼料即使NDF 和ADF 水平相同，木質(zhì)素含量較高的飼料NDF 消化率則較低。因此，本研究中葵花籽殼的營養(yǎng)價值較低，而大豆皮和玉米皮的營養(yǎng)價值較高。

4 結(jié) 論

結(jié)合4 種纖維性副產(chǎn)物的常規(guī)營養(yǎng)成分、CNCPS、NRC 真可消化養(yǎng)分估測及瘤胃降解參數(shù)結(jié)果，大豆皮CP 含量較高，玉米皮和大豆皮的可利用纖維含量較高，是反芻動物良好的纖維性飼料；小米糠營養(yǎng)物質(zhì)瘤胃降解率較玉米皮和大豆皮低，但tdNFC 和tdFA 含量較高，估測能量供應(yīng)量較其他3 種副產(chǎn)物高；葵花籽殼碳水化合物可利用程度最低。綜上，4 種副產(chǎn)物均可以作為反芻動物的纖維性飼料應(yīng)用，營養(yǎng)價值由高到低以此為大豆皮＞玉米皮＞小米糠＞葵花籽殼。