曾 鈺,劉 垚,李友英,彭忠利,吳華卓
(1.西南民族大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院,青藏高原動(dòng)物遺傳資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610041;2.四川省甘孜藏族自治州畜牧科學(xué)研究所,康定 626000)
隨著中國(guó)畜牧業(yè)的迅猛發(fā)展,飼料資源短缺的問(wèn)題日趨嚴(yán)重,豆粕、魚(yú)粉等優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)原料不僅價(jià)格上漲且供應(yīng)嚴(yán)重不足,嚴(yán)重制約中國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展,尋求新型可替代的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料原料就顯得尤為重要[1]。中國(guó)棉粕和菜粕飼料資源豐富,其蛋白質(zhì)含量較高,氨基酸組成較合理,價(jià)格約為豆粕的60%~70%,都是潛力巨大的蛋白質(zhì)飼料原料。棉粕是浸提棉籽油過(guò)程中的副產(chǎn)物,是僅次于豆粕的植物蛋白原料,粗蛋白質(zhì)(CP)含量較高(40%~50%),但賴(lài)氨酸含量較低[2-3];菜粕是油菜籽榨油的副產(chǎn)物,其CP含量在35%~45%,可消化蛋白質(zhì)含量高達(dá)90%以上,富含谷氨酸、精氨酸、谷氨酰胺等[4]。由于棉粕和菜粕的粗纖維含量較高、適口性較差,加上游離棉酚、硫葡萄糖苷、單寧、植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響,極大地限制了其在畜禽飼糧中的利用[1,5-6]。近年來(lái),發(fā)酵飼料行業(yè)的興起和發(fā)酵工藝的完善為該問(wèn)題提供了新的解決方法,微生物發(fā)酵可改善棉粕和菜粕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、脫毒效率高、便于推廣等優(yōu)勢(shì)。微生物發(fā)酵能有效地降低棉粕和菜粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量,將植物蛋白轉(zhuǎn)化為菌體蛋白,提高其CP含量,平衡氨基酸組成,并將大分子物質(zhì)降解為小分子肽、低聚糖、游離氨基酸等,改善棉粕和菜粕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和適口性,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,提高養(yǎng)分表觀消化率[7-11];此外,微生物發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的消化酶、維生素、有機(jī)酸以及未知促生長(zhǎng)因子等物質(zhì),能促進(jìn)腸道有益菌的增殖,維持胃腸道微生態(tài)平衡,增強(qiáng)機(jī)體免疫力,從而提高動(dòng)物生產(chǎn)性能和抗病力[1,12-14]。
目前,發(fā)酵棉粕和發(fā)酵菜粕已廣泛應(yīng)用于單胃動(dòng)物和水產(chǎn)動(dòng)物飼糧中,但其在反芻動(dòng)物飼糧中的應(yīng)用相對(duì)較少。本試驗(yàn)利用棉粕和菜粕等質(zhì)量混合后進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的發(fā)酵雜粕替代肉牛飼糧中的豆粕,探究不同比例發(fā)酵雜粕替代豆粕對(duì)肉牛生長(zhǎng)性能、養(yǎng)分表觀消化率及血清生化指標(biāo)的影響,并對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)價(jià),以期為發(fā)酵雜粕在肉牛生產(chǎn)中的應(yīng)用和肉牛低成本飼糧配制技術(shù)提供參考。
發(fā)酵雜粕在四川新通達(dá)生物飼料科技有限公司生產(chǎn)。棉粕和菜粕均由四川新通達(dá)生物飼料科技有限公司提供;黑曲霉(CICC2139AS3.324)、米曲霉(CICC2329 滬釀 3.042)購(gòu)自濟(jì)寧玉園生物科技有限公司;枯草芽孢桿菌(BNCC188080)購(gòu)自北京北納創(chuàng)聯(lián)生物技術(shù)研究院。發(fā)酵雜粕的生產(chǎn)條件如下:棉粕與菜粕等質(zhì)量混合,料水比為1∶1,黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢桿菌的活性比為5∶5∶2,接種量為5.92×107~6.26×107CFU/g,發(fā)酵溫度為(35±2)℃,發(fā)酵時(shí)間為4 d。發(fā)酵雜粕的營(yíng)養(yǎng)成分和氨基酸組成見(jiàn)表1。
表1 發(fā)酵雜粕的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分及氨基酸組成(干物質(zhì)基礎(chǔ))
試驗(yàn)于2018年12月-2019年3月在四川省宜賓市長(zhǎng)寧縣某肉牛養(yǎng)殖有限責(zé)任公司進(jìn)行。挑選35頭初始體重為480.71 kg±45.65 kg、健康狀況良好的西門(mén)塔爾雜交肉牛(西門(mén)塔爾?!咙S牛),采用單因素隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì),隨機(jī)分為5組,每組7個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)1頭牛,分別飼喂發(fā)酵雜粕替代豆粕的飼糧,替代豆粕的比例分別為0、25%、50%、75%和100%。預(yù)試期14 d,正試期60 d。
試驗(yàn)飼糧參考肉牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 815-2004)中體重500 kg、平均日增重(ADG)為1 000 g/d的營(yíng)養(yǎng)需要量設(shè)計(jì),由精料和粗料(發(fā)酵酒糟、皇竹草)兩部分組成,飼糧組成和營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表2。精料和發(fā)酵酒糟按需要量1次備齊,打包后統(tǒng)一存放。皇竹草現(xiàn)割現(xiàn)用,飼喂前切斷為1~3 cm。每天按預(yù)估采食量配制TMR,現(xiàn)配現(xiàn)喂。
表2 試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))
續(xù)表
試驗(yàn)牛進(jìn)場(chǎng)前進(jìn)行圈舍清潔和消毒等準(zhǔn)備工作,進(jìn)場(chǎng)后每頭牛采用分欄栓系飼養(yǎng),統(tǒng)一驅(qū)蟲(chóng),每7 d消毒1次,由專(zhuān)人管理,保證牛舍清潔衛(wèi)生。 每天08:30和15:30各飼喂1次,自由采食、自由飲水。
1.5.1 生長(zhǎng)性能 試驗(yàn)開(kāi)始前后對(duì)試驗(yàn)??崭狗Q(chēng)重,記錄初始體重和終末體重,計(jì)算平均日增重(ADG),每2 d記錄1次采食量,根據(jù)飼喂量和剩料量計(jì)算平均日采食量(ADFI)。然后根據(jù)ADG和ADFI計(jì)算料重比(F/G)。
1.5.2 養(yǎng)分表觀消化率 試驗(yàn)結(jié)束前3 d,每天采集新鮮糞便100 g,加20 mL 10%硫酸固氮,混合均勻后隨機(jī)取100 g,3 d收糞結(jié)束后,將同1頭牛的糞便混合,隨機(jī)取150 g于-20 ℃保存待測(cè)。同時(shí),每天收集1 kg飼糧,將同一處理組3 d采集的飼糧混合均勻用于常規(guī)養(yǎng)分分析。養(yǎng)分表觀消化率采用鹽酸不溶灰分(AIA)法測(cè)定。飼料和糞便中干物質(zhì)(DM)、CP、粗灰分(Ash)含量分別參照飼料中水分的測(cè)定(GB/T 6435-2014)、飼料中粗蛋白質(zhì)的測(cè)定 凱氏定氮法(GB/T 6432-2018)、飼料中粗灰分的測(cè)定(GB/T 6438-2007)方法測(cè)定;鈣(Ca)和磷(P)的含量參照張麗英[15]方法測(cè)定,中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)的含量參照Van Soest等[16]濾袋法測(cè)定;總能采用等溫氧彈量熱儀(C6000,IKA公司)測(cè)定。有機(jī)物(OM)通過(guò)計(jì)算得出,AIA參照飼料中鹽酸不溶灰分的測(cè)定(GB/T 23742-2009)方法測(cè)定。某養(yǎng)分表觀消化率的計(jì)算公式如下:
某養(yǎng)分表觀養(yǎng)分消化率(%)=100×(1-(RAIA/MAIA)×(Mn/Rn))。
式中,RAIA和MAIA分別表示飼糧和糞便中AIA含量;Rn和Mn分別表示飼糧和糞便中某養(yǎng)分含量。
1.5.3 血清生化指標(biāo) 試驗(yàn)結(jié)束時(shí),每組隨機(jī)選取接近平均體重的5頭試驗(yàn)牛靜脈采血20 mL,于4 ℃ 2 245×g離心5 min,分離血清,-80 ℃保存待測(cè)。采用獸用全自動(dòng)生化分析儀(BC-240VET,深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司)測(cè)定血清中總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素氮(UN)、總膽固醇(TC)、葡萄糖(GLU)、甘油三酯(TG)含量及堿性磷酸酶(ALP)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)活性,球蛋白(GLB)含量根據(jù)TP和ALB含量計(jì)算得出。
1.5.4 經(jīng)濟(jì)效益分析 統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)期間肉牛的采食量、增重,在各飼料原料單價(jià)和活牛收購(gòu)價(jià)格的基礎(chǔ)上計(jì)算飼料單價(jià)、飼料增重成本和毛利潤(rùn)。
采用SPSS 24.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較,并對(duì)發(fā)酵雜粕替代豆粕比例進(jìn)行線性(Linear)和二次曲線(Quadratic)的回歸分析。結(jié)果用平均值表示,各處理的變異程度用平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤(SEM)表示。P<0.05表示差異顯著,0.05
由表3可知,隨著發(fā)酵雜粕替代豆粕比例的升高,ADG有先升高后降低的二次曲線變化趨勢(shì)(P=0.096),Ⅲ和Ⅳ組ADG顯著高于Ⅱ組(P<0.05),與Ⅰ和Ⅴ組差異不顯著(P>0.05);Ⅲ和Ⅳ組F/G顯著低于Ⅱ組(P<0.05),與Ⅰ和Ⅴ組差異不顯著(P>0.05)。
表3 各組肉牛生長(zhǎng)性能
由表4可知,隨著發(fā)酵雜粕替代豆粕比例的升高,CP、NDF和ADF表觀消化率呈先升高后降低的二次曲線變化(P<0.05);Ⅴ組OM表觀消化率顯著低于Ⅰ~Ⅳ組(P<0.05),Ⅰ~Ⅳ組間無(wú)顯著差異(P>0.05);Ⅳ組CP和NDF表觀消化率顯著高于Ⅰ和Ⅴ組(P<0.05);Ⅳ組ADF表觀消化率顯著高于Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ組(P<0.05),與Ⅲ組無(wú)顯著差異(P>0.05)。發(fā)酵雜粕替代豆粕對(duì)Ca和P表觀消化率無(wú)顯著影響(P>0.05)。
表4 各組肉牛飼糧養(yǎng)分表觀消化率
由表5可知,隨著發(fā)酵雜粕替代豆粕比例的升高,血清UN含量和ALP活性線性降低(P<0.05),血清TC含量有線性降低的趨勢(shì)(P=0.098)。Ⅳ組血清UN含量顯著低于Ⅰ和Ⅱ組(P<0.05);Ⅳ和Ⅴ組血清ALP活性顯著低于Ⅰ組(P<0.05)。發(fā)酵雜粕替代豆粕對(duì)血清ALT、AST活性和TG、GLU、TP、ALB、GLB含量均無(wú)顯著影響(P>0.05)。
表5 經(jīng)濟(jì)效益分析
表5 各組肉牛血清生化指標(biāo)
按試驗(yàn)期間各飼料原料和試驗(yàn)結(jié)束時(shí)活牛收購(gòu)價(jià)格進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益核算,其中玉米、豆粕、發(fā)酵雜粕、皇竹草、發(fā)酵酒糟的單價(jià)分別為2.1、3.12、2.4、1.4、1.5元/kg,活牛收購(gòu)價(jià)格為27元/kg。由表6可知,Ⅰ~Ⅴ組飼料單價(jià)分別為1.85、1.84、1.82、1.81、1.80元/kg,飼料增重成本分別為17.09、17.88、15.32、14.86、16.13元/kg,毛利潤(rùn)分別為702.07、623.42、954.21、1011.48、778.89元/頭,以Ⅳ組經(jīng)濟(jì)效益最高。
研究表明,棉粕和菜粕經(jīng)微生物發(fā)酵后能改善畜禽的生產(chǎn)性能[1,3,17]。孫佩佩等[6]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加發(fā)酵菜籽粕可在一定程度上改善生長(zhǎng)豬的生長(zhǎng)性能,其用量可提高到16%;梁敏[9]在安格斯肉牛飼糧中添加益生菌發(fā)酵棉粕顯著提高了ADG和采食量,降低了F/G。本試驗(yàn)中,Ⅲ和Ⅳ組肉牛ADG顯著提高、F/G顯著降低,與前人報(bào)道一致。發(fā)酵雜粕替代豆粕提高ADG和降低F/G,一方面是因?yàn)槲⑸锇l(fā)酵將棉粕和菜粕中的多種抗?fàn)I養(yǎng)因子(硫苷、游離棉酚、單寧、植酸和環(huán)丙烯脂肪酸等)大量降解[1],提高了飼糧的適口性,降低了抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)肝臟、甲狀腺等生理器官的不利影響[6];另一方面,雜粕在發(fā)酵過(guò)程中,微生物分泌各種消化酶,將大分子物質(zhì)降解為小分子肽、游離氨基酸、低聚糖等[8],雜粕粗纖維含量降低,蛋白質(zhì)含量提高,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到改善[5];同時(shí),發(fā)酵底物中富含益生菌、有機(jī)酸及未知促生長(zhǎng)因子,可維持腸道菌群平衡,提高機(jī)體免疫力,從而提高肉牛的生長(zhǎng)性能[18-19]。與Ⅰ組相比,Ⅴ組的ADG和F/G均有一定程度改善,且飼糧成本較低、經(jīng)濟(jì)效益提高;而Ⅲ和Ⅳ組肉牛的生長(zhǎng)性能提高顯著,經(jīng)濟(jì)效益也極大地提高(Ⅲ組提高35.91%,Ⅳ組提高44.07%)。通過(guò)分析發(fā)酵雜粕營(yíng)養(yǎng)成分和氨基酸含量發(fā)現(xiàn),發(fā)酵雜粕中賴(lài)氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、纈氨酸和總必需氨基酸含量較發(fā)酵前分別提高了30.93%、23.97%、22.07%、20.56%和21.36%[5],對(duì)照中國(guó)飼料成分及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值表(2019年第30版)[20],發(fā)酵雜粕CP含量(49.6%)高于大豆粕(44.2%),賴(lài)氨酸含量略低于大豆粕,蘇氨酸、纈氨酸、精氨酸、胱氨酸、蛋氨酸含量高于大豆粕,發(fā)酵雜粕營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極大改善,推測(cè)這可能也是肉牛生產(chǎn)性能提高的原因之一。
研究表明,在反芻動(dòng)物飼糧中添加發(fā)酵飼料,可通過(guò)促進(jìn)瘤胃微生物的生長(zhǎng)繁殖而提高飼料的利用率[19]。本試驗(yàn)中,CP、NDF和ADF的表觀消化率隨著發(fā)酵雜粕替代豆粕比例的增加先升高后降低,Ⅴ與Ⅰ組表觀消化率無(wú)顯著差異。牛俊麗等[12]在肉雞飼糧中添加6%的發(fā)酵棉粕顯著提高了DM和CP表觀消化率,陳婷等[21]以不同比例發(fā)酵飼料替代基礎(chǔ)飼糧可顯著提高雪峰烏骨雞CP和EE表觀消化率,以100%替代的效果最佳,與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。棉酚等抗?fàn)I養(yǎng)因子主要通過(guò)與蛋白質(zhì)結(jié)合抑制動(dòng)物體內(nèi)蛋白酶和消化酶的活性,影響動(dòng)物對(duì)飼糧蛋白質(zhì)的消化吸收[22]。對(duì)本試驗(yàn)所用的發(fā)酵雜粕營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析發(fā)現(xiàn),雜粕經(jīng)微生物發(fā)酵后,游離棉酚、單寧、植酸分別降低51.51%、21.21%和23.22%,蛋白酶活性提高115%[5],雜粕抗?fàn)I養(yǎng)因子含量降低的同時(shí)還能提供部分蛋白酶可能是肉牛養(yǎng)分表觀消化率得到改善的原因之一。此外,與本試驗(yàn)同期開(kāi)展的對(duì)瘤胃菌群研究的結(jié)果顯示,適宜比例的發(fā)酵雜粕替代豆粕可以促進(jìn)瘤胃中普雷沃氏菌屬和擬桿菌屬的生長(zhǎng)、增殖,提高對(duì)纖維、CP、淀粉等物質(zhì)的降解,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃中的消化利用[23]。
動(dòng)物機(jī)體的血液生化指標(biāo)受飼糧組成、營(yíng)養(yǎng)水平、生長(zhǎng)階段以及自身內(nèi)分泌狀況等因素的影響,是反映機(jī)體物質(zhì)代謝和健康狀況的重要指標(biāo),也能反映動(dòng)物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)沉積的狀況[24-25]。AST和ALT是反映心臟和肝臟功能健康狀況的關(guān)鍵指標(biāo),肝細(xì)胞受損后血清AST和ALT活性會(huì)迅速升高。本試驗(yàn)中,發(fā)酵雜粕替代豆粕對(duì)血清AST和ALT活性無(wú)顯著影響,與桑靜超[26]在生長(zhǎng)豬飼糧中添加發(fā)酵飼料的結(jié)果一致。ALP能水解多種磷酸化合物[27],與體內(nèi)鋅和P的代謝密切相關(guān),也是反映肝臟功能的指標(biāo)[28]。本試驗(yàn)中,血清ALP活性隨著發(fā)酵雜粕替代豆粕比例的升高線性降低,與康懷艷[29]在奶山羊中的研究結(jié)果一致,可能與雜粕發(fā)酵后總P含量顯著升高[5]有關(guān),進(jìn)而血清P濃度升高,ALP釋放量減少[30]。GLU是動(dòng)物體內(nèi)最主要的能源物質(zhì),也是能量平衡的主要指標(biāo),其濃度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生影響。本試驗(yàn)中,發(fā)酵雜粕替代豆粕對(duì)血清GLU含量無(wú)顯著影響,與劉俊陽(yáng)[31]在犢牛飼糧中添加固態(tài)發(fā)酵微生態(tài)制劑的結(jié)果相似。血清中TG和TC含量是反映機(jī)體脂肪組織發(fā)育和脂肪沉積的重要指標(biāo)[32]。本試驗(yàn)中,血清TC含量有線性降低的趨勢(shì),與康懷艷[29]給奶山羊飼喂益生菌發(fā)酵飼料后血清TC含量降低的結(jié)果相似。魏蓮清等[33]發(fā)現(xiàn),發(fā)酵棉粕可以通過(guò)減慢脂肪的合成、加快脂肪的分解調(diào)節(jié)機(jī)體脂肪的沉積,說(shuō)明發(fā)酵雜粕可能也具有調(diào)節(jié)脂類(lèi)代謝的作用。
血清TP主要由血清ALB和血清GLB組成,具有維持血管內(nèi)滲透壓、酸堿度和運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)代謝物的功能[34],與機(jī)體蛋白質(zhì)代謝密切相關(guān)。血清ALB是運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要載體,血清GLB可以反映機(jī)體的生理狀況和免疫水平。血清UN是蛋白質(zhì)和氨基酸代謝的終產(chǎn)物,能反映動(dòng)物機(jī)體含氮物質(zhì)的代謝和蛋白質(zhì)的利用效率,其含量越低機(jī)體蛋白質(zhì)的利用效率越高[35],若反芻動(dòng)物體內(nèi)能量不足或能氮比失衡,部分氨基酸會(huì)用于葡萄糖的合成,導(dǎo)致血清UN濃度升高[36]。本試驗(yàn)中,發(fā)酵雜粕替代豆粕對(duì)肉牛血清TP、ALB和GLB含量均無(wú)顯著差異,而血清UN含量隨發(fā)酵雜粕替代豆粕比例的升高有線性降低的趨勢(shì),與Hu等[37]和張曉羊等[38]在肉雞飼糧中添加發(fā)酵菜粕和發(fā)酵棉粕使血清UN含量降低的結(jié)果一致。說(shuō)明發(fā)酵雜粕替代豆粕會(huì)影響機(jī)體蛋白質(zhì)代謝,推測(cè)與微生物發(fā)酵過(guò)程中將機(jī)體不易吸收的大分子蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為小肽、氨基酸等物質(zhì),提高CP利用率有關(guān)。
在本試驗(yàn)條件下,飼糧中發(fā)酵雜粕替代豆粕可提高肉牛養(yǎng)分表觀消化率,增強(qiáng)機(jī)體蛋白質(zhì)利用效率,降低F/G,提高肉牛的生長(zhǎng)性能和經(jīng)濟(jì)效益;100%替代豆粕可降低飼養(yǎng)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益且無(wú)顯著負(fù)面影響。綜合來(lái)看,飼糧中發(fā)酵雜粕替代75%豆粕時(shí)肉牛的生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)效益最佳。