發(fā)酵全混合日糧對肉羊消化吸收功能和生長性能的影響研究

王文飛 段 娜* 姜靈偉 陳 銳 趙煥軍 劉 娟 葛勝修 林 聰

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室，北京 100083;2.內(nèi)蒙古五原縣巴美養(yǎng)殖開發(fā)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015100；3.克明面業(yè)股份有限公司，長沙 410004)

西北地區(qū)是我國糧食主產(chǎn)區(qū)和畜牧業(yè)發(fā)達地區(qū)之一，利用農(nóng)作物秸稈作為飼料既可滿足畜牧業(yè)發(fā)展的飼料需求，同時可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用，符合國家可持續(xù)發(fā)展的政策，在我國西北地區(qū)具有良好的應(yīng)用前景。

全混合日糧(Total mixed ration, TMR)是根據(jù)反芻動物不同生長生育階段的營養(yǎng)需求，將干草、青貯飼料或其他農(nóng)副產(chǎn)品等粗飼料與精飼料、礦物質(zhì)及維生素等按照適當比例配制的一種營養(yǎng)平衡日糧[1]。TMR飼料能夠使反芻動物飼養(yǎng)科學(xué)化、定量化和營養(yǎng)均衡化，可解決傳統(tǒng)飼養(yǎng)精粗分飼、營養(yǎng)不均衡、難以定量和效率低下的問題[2]。但TMR在實際應(yīng)用過程中，往往需要通過調(diào)節(jié)水分至40%～50%以保證日糧的均勻度，這使得好氧微生物易增殖，造成TMR腐敗變質(zhì)，不利于長途運輸。為克服上述問題，日本在 20世紀90年代率先提出了發(fā)酵全混合日糧(Fermented total mixed ration, FTMR)技術(shù)[1]，通過拉伸膜裹包或袋裝等青貯技術(shù)將調(diào)制好的TMR飼料進行一段時間的密封貯藏，經(jīng)過乳酸發(fā)酵而調(diào)制成營養(yǎng)相對平衡且能長期保存的全價發(fā)酵飼料[3]。FTMR在奶牛生產(chǎn)上已得到了廣泛應(yīng)用。周振峰等[4]選取泌乳中期的奶牛進行試驗，研究表明飼喂裹包TMR 可以顯著增加干物質(zhì)的采食量和提高產(chǎn)奶量，同時還可顯著提高粗蛋白和粗脂肪的表觀消化率。王晶等[5]對泌乳末期奶牛進行飼喂試驗，結(jié)果表明，與常規(guī) TMR 相比，飼喂裹包 TMR可顯著提高產(chǎn)奶量和產(chǎn)奶效率。李成會等[6]研究裹包技術(shù)在后備奶牛飼料貯存中的應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)，裹包TMR貯存60 d后外觀和感官表現(xiàn)良好，而且營養(yǎng)物質(zhì)含量幾乎不受影響。相比于FTMR在奶牛上的應(yīng)用，其在肉羊生產(chǎn)上的應(yīng)用尚不成熟[2]，在原料組成和生產(chǎn)效率等方面均有待于進一步探究。西北地區(qū)秸稈資源豐富，但秸稈附著乳酸菌數(shù)目有限，僅依靠植物自帶的乳酸菌來實現(xiàn)理想的乳酸型發(fā)酵，較難獲得優(yōu)質(zhì)的FTMR。與此同時，玉米秸稈纖維類物質(zhì)含量高、質(zhì)地粗硬、適口性差和消化率低，很難被降解及被家畜消化利用[7]。因此，如何改善秸稈的飼料應(yīng)用價值并提高生產(chǎn)效率具有重要的意義。

本研究以玉米秸稈占比60%的TMR接種混合微生物菌劑制備FTMR，一方面分析FTMR的品質(zhì)變化，另一方面通過肉羊飼喂試驗，分析肉羊生長性能，探究FTMR應(yīng)用對肉羊營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收功能和生長性能的影響，為玉米秸稈飼料化應(yīng)用提供參考和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市五原縣巴美養(yǎng)殖開發(fā)有限責(zé)任公司進行，試驗時間為2019年5—7月，試驗用全混合日糧原料配比和化學(xué)組成如表1所示?；旌衔⑸锞鷦┯杀焙Ｊ泻踩A生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)，主要菌種為乳酸菌類、酵母菌類和芽孢桿菌類，母種菌種密度>1×109CFU/g。

1.2 試驗組和對照組飼料配制

試驗組FTMR飼料制作方法為將全混合日糧放入飼料攪拌機中，在攪拌過程中緩慢加水和擴培好的混合微生物菌劑，混合微生物菌劑添加量為4 g/kg，將飼料含水率調(diào)至40%左右。攪拌均勻后，將其裝進專用飼料發(fā)酵袋(55 cm×85 cm)中，壓實并密封袋口。發(fā)酵過程中控制室溫在 15 ℃以上，經(jīng)5～7 d發(fā)酵后作為試驗用發(fā)酵全混合日糧，進行品質(zhì)測定及飼喂試驗。對照組TMR飼料不添加微生物菌劑也不進行發(fā)酵，在飼喂前添加與試驗組等量的去離子水并攪拌均勻。

1.3 肉羊飼喂試驗設(shè)計與管理

試驗將 16只、4月半齡和體重為 47±2 kg的巴美母肉羊隨機分成 2 組，每組8只，對各組活重進行方差分析，組間、組內(nèi)差異不顯著。試驗前統(tǒng)一進行驅(qū)蟲和防疫，定期進行消毒。試驗羊以組為單位分欄飼養(yǎng)，對照組飼喂TMR，試驗組飼喂FTMR，飼喂當天打開新鮮的FTMR，以保證飼料的安全性。試驗持續(xù)35 d(6 d過渡期和29 d試驗期)，飼喂時間為每日2 次(08：00和16：00)，采用定量飼喂(2 kg/d/只)，自由飲水，其他管理措施均一致。

表1 全混合日糧原料配比和營養(yǎng)指標含量Table 1 Composition and nutrient level of the total mixed ration

1.4 樣品采集

飼喂試驗開始后，分別在第0、7、14、21、28和35 d下午飼喂之前采集飼料樣品(400 g/次左右)和新鮮羊糞(200 g/次左右)放入樣品保存箱中。樣品從保存箱中取出后立即儲存在-20 ℃冰箱，待測定各營養(yǎng)成分的含量以及試驗組FTMR的發(fā)酵指標。樣品檢測需要在室溫條件下回溫到10 ℃以上并將袋內(nèi)游離出的水分重新吸附并混勻。

在試驗期的最后一天早上飼喂前同時采集對照組和試驗組的瘤胃液樣品，樣品由專業(yè)人員采用胃管式瘤胃液采樣器進行采集，瘤胃液的pH現(xiàn)場立即測定，然后將瘤胃液盡快放在-20 ℃的冰箱用于其他指標的檢測。

1.5 測定指標和方法

1.5.1FTMR發(fā)酵指標及瘤胃液發(fā)酵指標的測定

準確稱取剪碎的試驗組發(fā)酵全混合日糧樣品 5 g 于廣口三角瓶中，加入150 mL離子水，在4 ℃冰箱內(nèi)浸取24 h，期間搖晃三角瓶4次以上，以保證浸取完全，用4層紗布過濾后，于-20 ℃冰箱保存[8]。測定的發(fā)酵指標包括樣品pH、氨態(tài)氮(NH3-N)、乙酸(AA)、丙酸(PA)、丁酸(BA)和乳酸(LA)。pH利用酸度計(PHS-3C，上海雷磁)測定。氨態(tài)氮采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定[9]。揮發(fā)性有機酸用液相色譜法測定[10]。

瘤胃液發(fā)酵指標包括pH、氨態(tài)氮、乙酸、丙酸和丁酸，NH3-N和揮發(fā)性有機酸的檢測方法與上述一致。

1.5.2營養(yǎng)指標及表觀消化率的測定

干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)粗灰分(Ash)和粗脂肪(EE)檢測方法參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》[11]?？扇苄蕴妓衔?WSC) 測定采用蒽酮比色法測定[12]。采用內(nèi)源指示劑酸不溶灰分法測定消化率，見公式(1)[13]：

(1)

1.5.3肉羊體重變化測定

增質(zhì)量和平均日增重: 試驗開始和結(jié)束時，分別于晨飼前空腹稱量試驗羊體質(zhì)量，計算全期的增質(zhì)量和平均日增重，平均日增重計算見公式(2)。

(2)

1.6 統(tǒng)計方法

Excel 2016和SPSS 17.0軟件用于對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。采用獨立樣本T檢驗進行顯著性檢驗，以P>0.05為不存在顯著差異，以P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗組FTMR發(fā)酵指標

圖1表明，飼料中的乳酸和乙酸含量在發(fā)酵后顯著增加(P<0.05)，丙酸含量顯著降低(P<0.05)，乳酸含量從0%DM增加到0.38%DM，乙酸含量從0.11%DM增長到3.88%DM，丙酸含量從2.09%DM減少到1.44%DM，丁酸含量發(fā)酵前后幾乎不變，且這4種有機酸含量隨著貯藏時間的延長不存在顯著性差異(P>0.05)。由圖2(a)可知，F(xiàn)TMR發(fā)酵0 d(發(fā)酵前)的pH為6.82，而FTMR的pH在發(fā)酵后的貯藏過程中，穩(wěn)定維持在5.38左右。由圖2(b)可以看出，隨著貯藏時間的延長，F(xiàn)TMR的氨態(tài)氮占總氮比例呈上升趨勢，發(fā)酵0 d和發(fā)酵35 d氨態(tài)氮/總氮值有顯著差異(P<0.05)。

2.2 FTMR營養(yǎng)指標

從表2可以看出，與對照組相比，試驗組的干物質(zhì)含量極顯著降低(P<0.01)，減少約4%。另外，試驗組的中性洗滌纖維含量比對照組降低了4.13%(P<0.05)，可溶性碳水化合物的含量也極顯著地減少(P<0.01)。其他營養(yǎng)指標與對照組相比，沒有顯著變化(P>0.05)。

圖1 不同貯藏時間FTMR的有機酸變化Fig.1 Change of organic acid of FTMR at different storage time

圖2 不同貯藏時間FTMR的pH(a)和氨態(tài)氮/總氮(b)Fig.2 pH (a) and NH3-N/TN (b) of FTMR at different storage time

表2 全混合日糧發(fā)酵前后的營養(yǎng)含量比較Table 2 Comparison of nutrition content for TMR and FTMR

2.3 營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率

從表3可以看出，試驗組的粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和酸性洗滌木質(zhì)素的表觀消化率比對照組都有顯著性提高(P<0.05)，尤其是酸性洗滌木質(zhì)素的表觀消化率增加最為明顯，比對照組提高了29.92%(P<0.05)。試驗組的有機質(zhì)和可溶性碳水化合物的表觀消化率有所增加，但與對照組不存在顯著性差異(P>0.05)，分別提高了3.56%和0.46%。干物質(zhì)和總能的消化率也有所增加。從總體上來看，試驗組飼喂FTMR后，營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率改善效果明顯，表明肉羊的消化吸收能力有所提高。

表3 不同處理組各營養(yǎng)指標的表觀消化率對比Table 3 Comparison of apparent digestibility of nutrient indicator indifferent treatment groups %

2.4 試驗肉羊瘤胃液發(fā)酵指標

從表4中發(fā)現(xiàn)，試驗組的瘤胃pH比對照組降低了0.32(P<0.05)，同時與pH相關(guān)的有機酸(AA、PA、BA)濃度也有一定的提升，但2組之間不存在顯著性差異(P>0.05)。瘤胃中氨態(tài)氮含量也是一個重要的指標，F(xiàn)TMR的應(yīng)用使得瘤胃液氨態(tài)氮濃度降低了8.8 mg/dL，減少了50%以上(P<0.01)。

表4 不同處理組羊瘤胃液各發(fā)酵指標對比Table 4 Comparison of rumen fluid fermentation index in different treatment groups

2.5 肉羊體重變化

從表5可以看出，與對照組相比，試驗組肉羊的平均日增重提高了50%(P<0.05)，表明兩組肉羊的生長性能存在顯著性差異。

表5 不同處理組羊體重變化Table 5 Weight change of sheep in different treatment groups

3 討 論

3.1 混合微生物菌劑對肉羊FTMR發(fā)酵品質(zhì)的影響

本試驗FTMR的pH隨貯藏時間延長，穩(wěn)定在5.38±0.06，雖然沒有達到高品質(zhì)青貯pH<4.2的要求[14]，但仍然具有良好的保存效果，這是因為乳酸菌活性與發(fā)酵原料的干物質(zhì)含量有關(guān)[15]。Morgan等[16]將青貯玉米的干物質(zhì)含量由175 g/kg提高至360 g/kg，結(jié)果乳酸含量從165 g/kg降至34 g/kg，pH由4.00上升至5.09，但仍然能很好的保存。另外，F(xiàn)TMR發(fā)酵后，乙酸含量遠遠高于乳酸，說明發(fā)酵是以異型乳酸發(fā)酵為主。乙酸含量顯著增加，維持在4%DM左右，乙酸主要是由異型乳酸菌以葡萄糖為底物發(fā)酵產(chǎn)生的，有較強的抗真菌能力，可防止飼料腐敗變質(zhì)[17]。另外pH和4種有機酸隨著貯藏時間的延長沒有發(fā)生顯著性變化可能是乳酸和其他VFA積累產(chǎn)生了負反饋抑制作用，乳酸菌等微生物活性受到抑制[18]。本試驗中氨態(tài)氮/總氮值隨著貯藏時間的增加有所上升，這可能與玉米秸稈等物料結(jié)構(gòu)粗糙，莖稈中空，難以壓實有關(guān)，較多的空氣殘留導(dǎo)致好氧微生物降解蛋白質(zhì)產(chǎn)生氨態(tài)氮[19]。但氨態(tài)氮/總氮始終<6%，符合高品質(zhì)青貯<10%的要求[14]。

3.2 混合微生物菌劑對肉羊TMR營養(yǎng)品質(zhì)的影響

添加混合微生物菌劑進行TMR發(fā)酵后，F(xiàn)TMR的干物質(zhì)減少了約4%，這可能是因為貯存后物料的呼吸作用消耗了干物質(zhì)，以及干物質(zhì)在發(fā)酵過程中合成或轉(zhuǎn)化為了其他營養(yǎng)物質(zhì)。此結(jié)果與李成會等[20]研究結(jié)果一致。另外，試驗組FTMR的中性洗滌纖維呈現(xiàn)顯著降低。本研究全混合日糧的配料中玉米秸稈占60%，因此纖維類物質(zhì)含量較高，通過添加微生物菌劑可有效降解玉米秸稈中的纖維類物質(zhì)，提高其利用效率。郭盼盼等[8]在研究乳酸菌不同添加量及糖蜜對全混合日糧發(fā)酵品質(zhì)的影響中表明，與對照組相比，添加乳酸菌劑試驗組的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維均有下降趨勢，這與本研究的結(jié)果一致。

為保證乳酸菌的正?；顒樱枰ＷC充足的碳水化合物，在厭氧狀態(tài)下碳水化合物是乳酸菌的主要發(fā)酵產(chǎn)物，它決定了乳酸菌能否快速發(fā)酵生成乳酸以降低pH[21]。與對照組TMR相比，試驗組FTMR的水溶性碳水化合物顯著降低，王力生等[22]在研究乳酸菌制劑對筍殼影響中也發(fā)現(xiàn)，各處理組的可溶性碳水化合物含量均有下降趨勢，與本研究結(jié)果一致。

3.3 FTMR對肉羊消化吸收功能的影響

肉羊消化吸收功能的高低主要體現(xiàn)在對飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的利用情況。DM的表觀消化率是反映飼料被動物利用程度大小的重要指標，降解率越高飼料的可利用程度就越高[23]。試驗中，試驗組DM的表觀消化率比對照組增加了約10%，DM表觀消化率提高可能與FTMR組中有益微生物的添加有關(guān)，這些有益微生物進入到瘤胃中，能夠刺激瘤胃纖維分解菌和乳酸利用菌的生長，產(chǎn)生的酸性代謝物能夠加強腸道蠕動，促進對各養(yǎng)分的吸收[24]。與此同時，試驗組CP的表觀消化率顯著增加，F(xiàn)TMR飼料中存在大量的乳酸菌，乳酸菌可在腸道內(nèi)大量增殖，產(chǎn)生大量乳酸使 pH降低，進而激活胃蛋白酶原并使胃蛋白酶活性提高，從而提高了對飼料蛋白質(zhì)的消化率[25]。這一試驗結(jié)果與王志軍[26]研究發(fā)現(xiàn)FTMR能夠提高飼糧CP的表觀消化率一致。纖維在反芻動物的飼糧中占據(jù)重要地位，NDF、ADF和ADL的表觀消化率能夠反映纖維物質(zhì)的消化情況[27]，試驗結(jié)果表明，試驗組NDF、ADF和ADL的表觀消化率都顯著增加，在FTMR發(fā)酵過程中，發(fā)酵微生物以及產(chǎn)生的有機酸和酶會促進半纖維素的降解，甚至能夠打開纖維素和木質(zhì)素之間的化學(xué)鍵，從而增加瘤胃微生物與纖維物質(zhì)之間的接觸[28]。

3.4 FTMR對肉羊瘤胃發(fā)酵指標的影響

瘤胃是羊最重要的消化器官，瘤胃微生態(tài)的好壞直接影響飼料的消化和利用。瘤胃pH是反映瘤胃發(fā)酵狀況最基本、最重要的指標，受日糧性質(zhì)、唾液分泌、揮發(fā)性有機酸和有機酸生成、吸收、排出速度的影響[29]。瘤胃pH為6.2～7.0時能夠保證瘤胃的正常發(fā)酵[30]。本試驗對照組和試驗組的瘤胃 pH均在這個范圍內(nèi)，但試驗組相對更低，推測原因是混合微生物菌劑促進了瘤胃微生物的活動，促進了纖維素類物質(zhì)的降解，提高了揮發(fā)性有機酸的含量，這與姜鑫等[31]的試驗研究結(jié)果一致。

另外一個重要的瘤胃發(fā)酵指標是NH3-N，其值反映了瘤胃內(nèi)氮代謝水平，蛋白降解菌通過降解日糧中的蛋白質(zhì)產(chǎn)生NH3-N，同時NH3-N也為瘤胃微生物合成菌體蛋白提供原料[32]，NH3-N含量一般處于動態(tài)平衡。從試驗結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)試驗組瘤胃液NH3-N含量顯著低于對照組，因此，可以推知試驗組的菌體蛋白較對照組有所增多。

3.5 FTMR對肉羊體重的影響

平均日增重(ADG)是動物生長發(fā)育的一個重要指標，試驗結(jié)果表明飼喂混合微生物菌劑發(fā)酵的試驗組FTMR可顯著提高肉羊的ADG，這與劉廣華等[33]在日糧中添加微生態(tài)制劑，提高了小尾寒羊羔羊日增重同時增加飼料利用效率的研究結(jié)果一致。發(fā)酵過程中高活性菌種的加入會使原來粗硬的TMR飼料變得膨松柔軟，提高適口性，并產(chǎn)生酸香氣味刺激反芻動物的嗅覺，增強其食欲[25]。另一方面，添加的有益微生物可在生長繁殖過程中產(chǎn)生大量的生理活性物質(zhì)，這些活菌和活菌的代謝產(chǎn)物進入反芻動物瘤胃，對改善瘤胃的微生物區(qū)系起到很好的促進作用[25]。本研究也發(fā)現(xiàn)試驗組瘤胃液的NH3-N含量與對照組相比顯著降低，說明試驗組瘤胃微生物菌體蛋白合成能力明顯提高，從而增加了對動物機體微生物蛋白的供應(yīng)量，進一步改善了肉羊的生長性能。

4 結(jié) 論

(1)以玉米秸稈為主的TMR，添加以乳酸菌類、酵母菌類和芽孢桿菌類為主的復(fù)合微生物菌劑，使得TMR發(fā)酵后軟化易采食，適口性增強，發(fā)酵品質(zhì)更優(yōu)，保存期延長。

(2)以秸稈為主的TMR添加微生物菌劑發(fā)酵后再進行肉羊飼喂，有利于改善肉羊的瘤胃液環(huán)境和生長性能，提高肉羊消化吸收功能。

(3)添加微生物菌劑有利于提高玉米秸稈的飼料轉(zhuǎn)化利用率，增強其飼喂價值。