不同銨源氨化油菜秸稈營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及湖羊瘤胃降解率的比較

張建麗， 孟春花， 桂紅兵， 石祖梁， 曹少先， 張 俊， 賈成立， 錢 勇

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所，江蘇南京 210014； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種養(yǎng)結(jié)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210014；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站，北京 100125； 4.山東省單縣畜牧服務(wù)中心，山東單縣 274300)

油菜是我國(guó)第一大油料作物，2018年種植面積約 710 萬hm，產(chǎn)生油菜秸稈約 3 807 萬t，這些秸稈被飼料化利用僅占2%，大部分被隨意廢棄或焚燒，不僅造成資源浪費(fèi)，還污染環(huán)境。油菜秸稈含有牛羊所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是很好的粗飼料來源，可部分替代常規(guī)粗飼料，但它們又存在天然的異味，影響適口性，而使采食量和消化率偏低。對(duì)秸稈采用氨化處理，秸稈變得柔軟易咀嚼，具有糊香味、消化率和蛋白質(zhì)含量增加，采食量提高20%～40%，提升營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)由于加工簡(jiǎn)單、成本較低，既減少了秸稈廢棄對(duì)環(huán)境的破壞，又節(jié)省了能量飼料和蛋白質(zhì)飼料，秸稈氨化已成為我國(guó)大力推廣應(yīng)用的實(shí)用技術(shù)之一。孟春花等采用15%碳酸氫銨處理油菜秸稈顯著提高瘤胃降解率，呂貞龍等、依甫拉音·玉素甫分別添加5%尿素處理小麥秸稈和玉米秸稈，均獲得了較好的效果。本試驗(yàn)通過體外產(chǎn)氣法模擬瘤胃發(fā)酵，評(píng)價(jià)經(jīng)15%碳酸氫銨氨化和5%尿素氨化油菜秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，比較體外發(fā)酵效果，提高油菜秸稈的適口性、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和瘤胃干物質(zhì)消化率，為油菜秸稈的飼料化利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料、試驗(yàn)動(dòng)物及其飼養(yǎng)管理

本試驗(yàn)所用風(fēng)干油菜秸稈，采自江蘇省油菜種植區(qū)南通市海門區(qū)常樂鎮(zhèn)；體外消化所用瘤胃液，采自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基地3只裝有永久性瘤胃瘺管的2周歲湖羊母羊。該動(dòng)物采用單獨(dú)圈舍飼養(yǎng)，每天飼喂2次，自由飲水，其日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 氨化處理及采樣 本研究于2018年6月在南通海門江蘇綠羊谷養(yǎng)殖科技發(fā)展有限公司進(jìn)行，試驗(yàn)組分別采用15%碳酸氫銨(含氮量2.66%)和5%尿素(含氮量2.33%)氨化油菜秸稈，對(duì)照組是風(fēng)干油菜秸稈。參照鐘聲等的方法，將風(fēng)干的油菜秸稈鍘碎，分別制作，15%碳銨氨化組(以下簡(jiǎn)稱碳銨組)：每100 kg風(fēng)干秸稈添加70 kg 15% 碳酸氫銨溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆颉⒍讯?、踏?shí)、密封。5%尿素氨化組(以下簡(jiǎn)稱尿素組)：每100 kg風(fēng)干秸稈添加70 kg 5% 尿素溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆?、堆垛、踏?shí)、密封。30 d后，開封評(píng)價(jià)感官品質(zhì)、取樣、烘干粉碎，以備后續(xù)測(cè)定。

1.2.2 體外產(chǎn)氣試驗(yàn) 采用文獻(xiàn)[11]的方法配制人工瘤胃緩沖液，喂食后2 h內(nèi)從裝有永久性瘺管的湖羊瘤胃中吸取瘤胃液，迅速裝入預(yù)熱至39 ℃保溫瓶中，混合均勻后采用4層紗布過濾，按照瘤胃液與人工瘤胃緩沖液體積比1 ∶2的比例混合，攪拌均勻，同時(shí)持續(xù)通入CO直至溶液變?yōu)闊o色。

稱取0.4 g烘干樣，放入已知質(zhì)量的ANKOMF57纖維袋中，封口，將纖維袋放入125 mL產(chǎn)氣瓶中，空白瓶中僅放入已知質(zhì)量無樣品纖維袋，首先向瓶中通入CO排盡空氣，然后加入40 mL人工瘤胃液，同時(shí)持續(xù)通入CO，迅速塞上橡膠塞，蓋上鋁蓋，并用壓蓋鉗將鋁蓋壓緊，置于39 ℃培養(yǎng)箱中，每4 h晃動(dòng)1次，分別于24、48 h取出產(chǎn)氣瓶，立即放入冷水中，終止發(fā)酵，采用注射器測(cè)量產(chǎn)氣量，開蓋取出纖維袋，采用清水洗凈，烘干、稱質(zhì)量，用于測(cè)定DM、NDF、ADF、CP降解率；另外將產(chǎn)氣瓶中發(fā)酵液倒入離心管中，測(cè)定pH值，離心后取上清，用于測(cè)定NH-N。

各數(shù)據(jù)計(jì)算公式：

降解率=[放入發(fā)酵瓶前底物質(zhì)量(g)-終止發(fā)酵后殘留物質(zhì)量(g)]/放入發(fā)酵瓶前底物質(zhì)量(g)×100%；

產(chǎn)氣量(mL)=該時(shí)間段內(nèi)瓶中氣體量(mL)-對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)空白瓶產(chǎn)氣量(mL)。

1.2.3 測(cè)定指標(biāo)與方法 DM、CP、Ash含量測(cè)定方法參照張麗英主編的《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》，中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、粗纖維(CF)含量測(cè)定采用范氏洗滌纖維分析法測(cè)定。pH值采用梅特勒-托利多FE20型酸度計(jì)測(cè)定，氨態(tài)氮(NH-N)采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，試驗(yàn)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同銨源氨化油菜秸稈的感官評(píng)定

氨化30 d后開袋，依據(jù)氨化秸稈質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各處理組油菜秸稈的色澤、氣味、質(zhì)地和溫度等感官指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定。

由表2可知，采用15%碳銨氨化和5%尿素氨化后的油菜秸稈均達(dá)到較好氨化效果，依據(jù)劉向陽(yáng)的氨化秸稈感官質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)為“氨化好”。

表2 不同銨源氨化處理對(duì)油菜秸稈感官指標(biāo)變化的影響

2.2 不同銨源氨化對(duì)油菜秸稈營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表3可知，氨化組油菜秸稈的CP含量極顯著高于對(duì)照(<0.01)，尿素組的CP含量極顯著高于碳銨組(<0.01)。碳銨組NDF含量極顯著低于對(duì)照組(<0.01)，尿素組NDF顯著低于對(duì)照(<0.05)，略高于碳銨組，但差異不顯著。氨化組的ADF均顯著低于對(duì)照(<0.05)，2種氨化方式間無顯著差異。氨化組的CF、Ash均極顯著低于對(duì)照組(<0.01)，碳銨組的CF極顯著高于尿素組(<0.01)，Ash極顯著低于尿素組(<0.01)。

表3 氨化處理對(duì)油菜秸稈營(yíng)養(yǎng)成分的影響 %

2.3 不同銨源氨化對(duì)油菜秸稈體外消化DM、CP、NDF、ADF降解率的影響

油菜秸稈瘤胃體外消化的DM、CP、NDF、ADF降解率結(jié)果見表4。由表4可知，秸稈的DM、CP、NDF、ADF降解率均隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高。不同處理的油菜秸稈DM消化率不同，24 h后碳銨組DM降解率顯著高于對(duì)照組(<0.05)，尿素組的極顯著高于對(duì)照組(<0.01)，處理組之間無顯著差異；48 h后處理組DM降解率均極顯著高于對(duì)照(<0.01)，分別比對(duì)照組高出7.26%和6.61%，碳銨組DM降解率略高于尿素組，但差異不顯著。24 h和48 h氨化組的CP降解率分別極顯著高于對(duì)照組(<0.01)，氨化組的CP降解率無顯著差異(>0.05)。對(duì)照組和處理組在24 h后NDF降解率的無顯著差異，48 h碳銨組的 NDF降解率極顯著高于對(duì)照組和尿素組(<0.01)，48 h尿素組的NDF降解率略高于對(duì)照組，但差異不顯著(>0.05)。48 h 后碳銨組的ADF降解率極顯著高于對(duì)照和尿素組(<0.01)，對(duì)照組略高于尿素組，但差異不顯著。

表4 不同銨源對(duì)油菜秸稈體外消化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率的影響

2.4 不同銨源氨化對(duì)油菜秸稈體外產(chǎn)氣量、pH值、NH3-N含量的影響

由表5可知，24 h產(chǎn)氣量3個(gè)組之間差異不顯著，48 h后處理組的產(chǎn)氣量極顯著高于對(duì)照組(<0.01)，碳銨組產(chǎn)氣量極顯著高于尿素組(<0.01)，48 h產(chǎn)氣量大小排序?yàn)樘间@組>尿素組>對(duì)照。體外發(fā)酵液的pH值在6.63～6.78之間，均在正常范圍之內(nèi)。碳銨組和尿素組消化48 h后pH值極顯著低于對(duì)照組(<0.01)，氨化組間無顯著差異。碳銨組和尿素的NH-N在24、48 h含量均極顯著高于對(duì)照(<0.01)，處理組間無顯著差異。

表5 不同銨源對(duì)油菜秸稈體外產(chǎn)氣的影響

3 討論

氨化使秸稈在較強(qiáng)的堿化作用下，秸稈中的木質(zhì)素與多糖之間的酯鍵被破壞，從而使纖維素與木質(zhì)素的鑲嵌結(jié)構(gòu)變疏松，通透性提高。本試驗(yàn)中，油菜秸稈通過不同銨源的氨化，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和瘤胃體外降解率均得到了不同程度的改善。

3.1 不同銨源氨化對(duì)油菜秸稈營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

試驗(yàn)采用15%碳銨和5%尿素處理油菜秸稈，極顯著提高了油菜秸稈CP含量，與孟春花等、黃金華等的研究結(jié)果一致，試驗(yàn)中對(duì)照秸稈的CP含量略低于孟春花等所測(cè)的3.37%，這可能與收割時(shí)期有關(guān)。在秸稈中添加氨源，補(bǔ)充了秸稈中的非蛋白氮，提高了CP含量。氨化組顯著或極顯著降低了NDF、ADF含量，孟春花等的試驗(yàn)中15%碳銨氨化降低了油菜秸稈中的NDF和ADF含量，黃金華等的研究中尿素氨化能顯著降低玉米秸稈中的NDF含量，劉丹等氨化處理秸稈后ADF含量顯著降低，玉米秸稈等采用氨化處理提高了粗蛋白含量，降低了中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，Elseed等氨化處理水稻秸稈，增加了秸稈的CP含量、降低了NDF含量、改善了適口性。氨化可能破壞了油菜秸稈纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使纖維之間的氫鍵變?nèi)?，斷開了木質(zhì)素與纖維素、半纖維素之間的酯鍵，破壞了木質(zhì)化纖維的鑲嵌結(jié)構(gòu)，秸稈變得蓬松，增加了吸附纖維素酶的表面積，有利于酶解的進(jìn)行，從而使NDF、ADF含量降低。

3.2 不同銨源氨化對(duì)油菜秸稈瘤胃體外降解率的影響

體外產(chǎn)氣法是通過模擬瘤胃的發(fā)酵環(huán)境，預(yù)測(cè)發(fā)酵底物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，操作簡(jiǎn)便、重復(fù)性好，可進(jìn)行大量樣品檢測(cè)，被廣泛應(yīng)用于飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)。謝春元等對(duì)玉米、苜蓿進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)的結(jié)果表明，體外產(chǎn)氣能夠較為客觀而準(zhǔn)確地反映飼料的發(fā)酵和干物質(zhì)降解情況。

采用48 h瘤胃降解法評(píng)價(jià)氨化秸稈飼料質(zhì)量較為合適。消化48 h后，碳銨組和尿素組的DM降解率均顯著高于對(duì)照組。氨化后秸稈CP消化率在24 h和48 h均極顯著高于對(duì)照組，處理組之間沒有顯著差異。48 h后，碳銨組的NDF、ADF降解率均極顯著高于對(duì)照組和尿素組，對(duì)照組和尿素組無顯著差異。孟春花等研究顯示，15%碳銨氨化油菜能提高油菜秸稈營(yíng)養(yǎng)成分和瘤胃降解率。氨化在一定程度上破壞了木質(zhì)素和半纖維素形成的酯鍵，纖維部分水解膨脹同時(shí)堿性環(huán)境使木質(zhì)化纖維膨脹，增加瘤胃微生物附著數(shù)量，使消化酶更容易與纖維接觸，提高纖維性物質(zhì)的降解率，從而提高氨化秸稈的消化率，CP含量的提高為發(fā)酵提供了蛋白，進(jìn)一步提高了瘤胃微生物對(duì)干物質(zhì)的消化能力，碳銨組和尿素組的油菜秸稈DM、CP的瘤胃降解率均提高。

3.3 不同銨源氨化對(duì)油菜秸稈發(fā)酵指標(biāo)的影響

氨化后油菜秸稈48 h的產(chǎn)氣量和干物質(zhì)降解率隨著時(shí)間延長(zhǎng)逐漸增大，碳銨組和尿素組DM降解率極顯著高于對(duì)照組，與馬艷艷等采用氨化、尿素處理稻草提高稻草體外發(fā)酵產(chǎn)氣量和干物質(zhì)降解率結(jié)果一致。產(chǎn)氣量表示反芻動(dòng)物攝入飼料中有機(jī)物的可利用程度，也是衡量飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，一般來說，產(chǎn)氣體積的大小反映瘤胃微生物的代謝活力和底物可消化營(yíng)養(yǎng)成分的數(shù)量，氨化提高了油菜秸稈的粗蛋白含量和可發(fā)酵的纖維比例，瘤胃消化后，可降解比例升高，從而提高了油菜秸稈干物質(zhì)降解率和總產(chǎn)氣量。

油菜秸稈通過15%碳酸氫銨和5%尿素氨化極顯著提高了秸稈的粗蛋白含量，發(fā)酵后產(chǎn)生的 NH-N 的濃度極顯著高于對(duì)照。瘤胃中NH-N的濃度是反映瘤胃微生物合成情況、氮代謝以及飼料蛋白質(zhì)降解程度的重要指標(biāo)，維持適宜的NH-N濃度是瘤胃微生物蛋白合成的前提條件。瘤胃內(nèi)適宜的NH-N濃度為63～275 mg/L，本試驗(yàn)濃度處于正常范圍之內(nèi)。氨化后，油菜秸稈在瘤胃中的粗蛋白降解率提高，促進(jìn)瘤胃內(nèi)合成菌體蛋白合成，有研究發(fā)現(xiàn)，氨化過程中NH與秸稈中有機(jī)物發(fā)生氨解反應(yīng)，形成了有助于瘤胃微生物合成菌體蛋白的銨鹽，為瘤胃微生物的生長(zhǎng)提供必需的氮源，有利于提高活力，提高降解率。

氨化后pH值極顯著低于對(duì)照，瘤胃pH值是綜合反映瘤胃發(fā)酵情況及瘤胃內(nèi)環(huán)境變化的重要指標(biāo)，pH值的大小影響日糧蛋白質(zhì)在瘤胃中的降解率，在6.0～7.0最適合蛋白質(zhì)分解和脫氨基作用，在此范圍內(nèi)大多數(shù)飼料蛋白質(zhì)都能得到有效降解，過高或者過低都會(huì)影響瘤胃正常發(fā)酵。對(duì)照組和氨化組體外發(fā)酵的pH值位于6.63～6.78間，說明氨化的油菜秸稈未對(duì)瘤胃消化產(chǎn)生不良影響。

4 結(jié)論

油菜秸稈經(jīng)過15%碳銨氨化和5%尿素氨化處理后，改善了秸稈風(fēng)味和適口性，提高了CP含量，降低了NDF、ADF含量，提高了營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，利用體外瘤胃消化，提高了體外發(fā)酵產(chǎn)氣量、干物質(zhì)、CP降解率和NH-N濃度，綜合比較，15%碳銨氨化的油菜秸稈更有利于湖羊瘤胃消化。