不同加工方式對去油芳樟枝葉營養(yǎng)價(jià)值的影響

王 隆 楊 磊 許蘭嬌 楊宇玲 李火平 劉 壘 瞿明仁* 梁 歡*

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西省動物營養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西省營養(yǎng)飼料開發(fā)工程研究中心，南昌 330045；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)與飼料安全創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，南昌 330045；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，國家林草局木本香料(華東)工程技術(shù)研究中心，南昌 330045；4.新余市渝水區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村和糧食局，新余 338000)

芳樟(Cinnamomumcamphoravar.linalooliferaFujita.)為樟科(Lauraceae)樟屬(Cinnamomum)常綠闊葉喬木，是我國重要的天然香料樹種，其枝、葉、根中都富含精油，其中以葉中含量最高[1]。為了獲取較高的芳樟枝葉生物量，便于人工采收作業(yè)，獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，近些年我國已經(jīng)大面積推廣應(yīng)用了矮化密植技術(shù)培育芳樟油用原料林——矮化芳樟人工林[2]。矮化芳樟枝葉在被大量用于精油提取的同時(shí)，脫油后產(chǎn)生的副產(chǎn)物——去油芳樟枝葉的處理也是一個問題。一直以來去油芳樟枝葉的處理方式主要有曬干后充當(dāng)燃料、還田漚肥充當(dāng)肥料，這些處理方式不僅造成資源的浪費(fèi)，同時(shí)也會造成環(huán)境污染。研究表明，去油芳樟枝葉的干物質(zhì)(DM)含量為40.50%，可溶性碳水化合物(WSC)含量為8.06%，粗蛋白質(zhì)(CP)含量為15.22%，粗脂肪(EE)含量為5.63%，中性洗滌纖維(NDF)含量為55.38%，酸性洗滌纖維(ADF)含量為40.12%，淀粉(Starch)含量為3.22%，均在優(yōu)良牧草的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)[3]，這為去油芳樟枝葉更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的利用提供了可能。在實(shí)際生產(chǎn)中，芳樟枝葉提煉精油受季節(jié)性的影響，春季和夏季的產(chǎn)量較多，加之水分含量較高，易變質(zhì)腐敗，加工、保存是去油芳樟枝葉飼料化利用必須要關(guān)注的問題。目前，去油芳樟枝葉主要通過自然晾曬的方法制作成飼料，但是自然晾曬容易造成營養(yǎng)物質(zhì)的損失，且受天氣條件的影響較大。一般來講，對于牧草的加工方式有青貯、草粉、草顆粒、草餅等，這些方法均能有效地克服牧草季節(jié)性生長所帶來的加工儲存的限制。因此，本試驗(yàn)希望通過將去油芳樟枝葉進(jìn)行人工干燥、天然干燥、制粒以及青貯4種加工方式，比較不同加工方式對取油芳樟枝葉飼料營養(yǎng)價(jià)值的影響，探討去油芳樟枝葉適宜的加工、保存方式，以達(dá)到充分利用去油芳樟枝葉作為反芻動物粗飼料的目的。

康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系(CNCPS)[4-5]是一種評價(jià)反芻動物飼料營養(yǎng)價(jià)值的方法，是一種基于瘤胃消化功能、微生物生長以及飼料消化規(guī)律建立起的反芻動物飼料評價(jià)體系[6]。同時(shí)結(jié)合體外發(fā)酵法[7]對各加工方式造成的差異性進(jìn)行驗(yàn)證，為去油芳樟枝葉在飼料生產(chǎn)上的進(jìn)一步有效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

去油芳樟枝葉來自江西撫州金溪縣芳樟基地種植的矮化芳樟經(jīng)高溫水蒸氣蒸餾法提取精油后的副產(chǎn)物，其營養(yǎng)成分檢測結(jié)果：WSC含量為10.05%，CP含量為8.53%，EE含量為3.26%，NDF含量為51.21%，ADF含量為35.80%，Starch含量為5.02%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

本試驗(yàn)共分成4個組，每組4個重復(fù)，具體分組及制作方法如下。

天然干燥組(對照組)：將收集的去油芳樟枝葉自然晾干，晾干后用剪刀剪成2 cm左右，放入粉碎機(jī)中粉碎并過40目篩，于自封袋中保存待待測。

人工干燥組：將收集的去油芳樟枝葉用剪刀剪成2 cm左右小段后放入烘箱，調(diào)節(jié)溫度為65 ℃，烘48 h，之后放入粉碎機(jī)中粉碎過并過40目篩，于自封袋中保存待待測。

顆粒飼料組：將人工干燥完粉碎后的去油芳樟枝葉按1∶1的比例與水進(jìn)行混合，放入顆粒機(jī)中制成顆粒，之后將顆粒放入65 ℃烘箱中烘干48 h，過40目篩，于自封袋中保存待測。

青貯發(fā)酵組：將收集的去油芳樟枝葉用剪刀剪成2 cm左右小段，之后取500 g封裝于1 L的青貯桶中，壓實(shí)保證排盡桶內(nèi)的空氣，置于避光干燥的室溫環(huán)境下進(jìn)行45 d的青貯發(fā)酵，青貯結(jié)束后將青貯原料放入烘箱65 ℃烘干48 h，之后放入粉碎機(jī)中粉碎過并過40目篩，于自封袋中保存待測。

1.3 體外發(fā)酵

將各組的烘干粉碎待測樣品稱取500 mg于事先烘干的100 mL培養(yǎng)瓶中，每組5個重復(fù)。按照Menke等[8]的方法配制人工唾液，配制好的人工唾液39 ℃水浴保溫；瘤胃液取自3頭帶有永久瘤胃瘺管的錦江黃牛，于晨飼前分別從3頭牛瘤胃背囊、背盲囊、腹囊、腹盲囊4個不同位點(diǎn)采集500 mL瘤胃液，混合均勻保存于事先39 ℃預(yù)熱的保溫瓶中，迅速轉(zhuǎn)入實(shí)驗(yàn)室，4層紗布過濾瘤胃液，將39 ℃預(yù)熱的人工唾液與瘤胃液按照2∶1的比例混合后，準(zhǔn)確量取60 mL混合液體分裝入培養(yǎng)瓶中，參照盧德勛[9]和程茂基[10]的方法連接體外培養(yǎng)裝置，在39 ℃恒溫水浴搖床中進(jìn)行48 h振蕩培養(yǎng)。培養(yǎng)結(jié)束后，立即測定培養(yǎng)液的pH，將培養(yǎng)瓶內(nèi)濾渣全部轉(zhuǎn)移至事先稱重的尼龍網(wǎng)布(孔徑200目)中，使用恒重干燥法測定體外干物質(zhì)消化率(IVDMD)，將濾液收集于離心管中-20 ℃保存，用于測定瘤胃發(fā)酵參數(shù)的氨態(tài)氮(NH3-N)、微生物蛋白(MCP)以及揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度。

1.4 測定方法

參照Van Soest等[11]洗滌纖維法，采用全自動纖維分析儀(ANKOMA200i Fiber Analyzer，美國ANKOM公司)和濾袋(F57，美國ANKOM公司)測定NDF、ADF、酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)及中性洗滌不溶蛋白(DNIP)含量；Starch含量采用試劑盒測定，試劑盒由南京建成生物工程研究所提供；采用索氏提取法測定EE含量；采用凱氏定氮法測定CP含量；采用蒽酮法[12]測定WSC含量；采用苯酚次氯酸鈉比色法[13]測定NH3-N濃度；采用試劑盒測定MCP濃度，試劑盒由南京建成生物工程研究所提供；采用Waters-Baseline520型高效液相色譜儀測定VFA濃度。

1.5 CNCPS中碳水化合物(CHO)組分計(jì)算

CNCPS將飼料的CHO分為快速降解碳水化合物(CA)、中速降解碳水化合物(CB1)、慢速降解碳水化合物(CB2，可利用纖維)和不可降解碳水化合物(CC，不可利用纖維)。相關(guān)組分計(jì)算公式如下：

CHO(%DM)=100-CP(%DM)-
EE(%M)-Ash(%DM)；
CC(%CHO)=100×[NDF(%DM)×0.01×
ADL(%NDF)×2.4]/CHO(%DM)；
CB2(%CHO)=100×[NDF(%DM)-
NDIP(%CP)×0.01×CP(%DM)-NDF(%DM)×
0.01×ADL(%NDF)×2.4]/CHO(%DM)；
NSC(%CHO)=100-CB2(%CHO)-
CC(%CHO)；
CB1(%CHO)=Starch(%NSC)×[100-
CB2(%CHO)-CC(%CHO)]/100；
CA(%CHO)=[100-Starch(%NSC)]×[100-
CB2(%CHO)-CC(%CHO)]/100。

式中：NDIP為酸性洗滌不溶蛋白；NSC為非結(jié)構(gòu)性碳水化合物。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

各項(xiàng)測定數(shù)據(jù)先采用Excel 2019進(jìn)行初步整理，之后采用SPSS 26.0進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，當(dāng)存在顯著性時(shí)進(jìn)一步采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié) 果

2.1 不同加工方式對去油芳樟枝葉營養(yǎng)成分的影響

由表1可知，天然干燥組的Ash含量顯著低于其余各組(P<0.05)；各組之間EE含量無顯著差異(P>0.05)；天然干燥組的CP含量顯著低于其余各組(P<0.05)，顆粒飼料組的CP含量顯著高于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的NDF、ADF和ADL含量顯著高于其余各組(P<0.05)，顆粒飼料組的NDF、ADF和ADL含量顯著低于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的酸性洗滌不溶蛋白(NDIP)含量顯著低于其余各組(P<0.05)，顆粒飼料組的NDIP含量顯著高于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的Starch含量顯著低于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的WSC含量顯著低于其余各組(P<0.05)，青貯發(fā)酵組的WSC含量顯著高于其余各組(P<0.05)。

表1 不同加工方式對去油芳樟枝葉營養(yǎng)成分的影響(干物質(zhì)基礎(chǔ))

2.2 不同加工方式對去油芳樟枝葉CNCPS中CHO組分的影響

由表2可知，天然干燥組的CHO含量顯著高于其余各組(P<0.05)，顆粒飼料組的CHO含量顯著低于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的CA、CB1和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(NSC)含量顯著低于其余各組(P<0.05)，顆粒飼料組的CA、CB1和NSC含量顯著高于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的CB2含量顯著低于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的CC含量顯著高于其余各組(P<0.05)，顆粒飼料組的CC含量顯著低于其余各組(P<0.05)。

表2 不同加工方式對去油芳樟枝葉CNCPS中CHO組分的影響

2.3 不同加工方式對去油芳樟枝葉體外發(fā)酵參數(shù)的影響

由表3可知，各組之間體外發(fā)酵液pH無顯著差異(P>0.05)；天然干燥組的IVDMD顯著低于其余各組(P<0.05)，顆粒飼料組的IVDMD顯著高于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的NH3-N濃度顯著低于其余各組(P<0.05)；天然干燥組和顆粒飼料組的MCP濃度顯著低于其余各組(P<0.05)，人工干燥組的MCP濃度顯著高于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的AA和VA濃度顯著低于其余各組(P<0.05)，且顆粒飼料組的AA和VA濃度顯著高于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的IBA濃度顯著低于其余各組(P<0.05)，顆粒飼料組的IBA濃度顯著高于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的PA、BA、IVA以及總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)濃度均顯著低于其余各組(P<0.05)；天然干燥組的乙酸/丙酸(A/P)值顯著高于其余各組(P<0.05)。

3 討 論

3.1 不同加工方式對去油芳樟枝葉營養(yǎng)成分的影響

與天然干燥組相比，人工干燥組、顆粒飼料組以及青貯發(fā)酵組的EE和CP含量均不同程度地提高，這與徐生陽等[14-15]的研究結(jié)果一致，EE作為飼料中重要組成成分，能夠?yàn)闄C(jī)體提供大部分的能量，用于各項(xiàng)生命活動[16]。NDF與ADF是經(jīng)過酸性洗滌溶液與中性洗滌溶液充分分解后剩余的物質(zhì)，其含量與反芻動物對粗飼料的消化率有很大的關(guān)聯(lián)，NDF、ADF含量越高，表明該飼料中可被消化吸收的部分越少[17]。ADL即使被反芻動物瘤胃微生物降解后仍不能被機(jī)體消化吸收[18]，與天然干燥組相比，其余各組的ADL含量均降低，其中顆粒飼料組的ADL含量最低。青貯發(fā)酵組的WSC含量顯著高于其余各組，可能是因?yàn)樵谔烊桓稍?、人工干燥和制粒過程中，去油芳樟枝葉的青綠汁液大量流失，而青貯發(fā)酵能較好地保存去油芳樟枝葉的青綠汁液，使WSC被較多地保留下來。本試驗(yàn)結(jié)果表明，相比于天然干燥，人工干燥、制粒以及青貯均能提高去油芳樟枝葉的CP、Starch和WSC含量,同時(shí)降低NDF、ADF和ADL的含量，其中制粒的效果最好，表明制粒對提高去油芳樟枝葉營養(yǎng)價(jià)值的效果較好。

表3 不同加工方式對去油芳樟枝葉體外發(fā)酵參數(shù)的影響

3.2 不同加工方式對去油芳樟枝葉CNCPS中CHO組分的影響

CNCPS體系在牧草營養(yǎng)價(jià)值評估中已得到大量的應(yīng)用[19-21]。植物性飼料中CHO是反芻動物的主要能量來源，CHO對反芻動物的營養(yǎng)價(jià)值主要取決于NSC含量和結(jié)構(gòu)性碳水化合物(SC)在瘤胃中降解程度[22]。NSC為CHO中可被瘤胃微生物快速降解的糖類，其含量越高則CC含量越低[23]，CC主要為植物性飼料中植物細(xì)胞細(xì)胞壁的成分，因此其不能被機(jī)體所利用，其含量與營養(yǎng)成分中ADL含量有關(guān)[17]。本試驗(yàn)中，與天然干燥組相比，其余各組CC含量均顯著降低，且顆粒飼料組CC含量最低，這與其營養(yǎng)成分中ADL含量最低相吻合。CA是CHO中可被快速降解的部分，CB1是CHO中可被中速降解的部分，CA和CB1含量均是在制粒后顯著增加。CA、CB1、CB2、NSC含量均是在顆粒飼料組中最高，根據(jù)CNCPS對CHO的分類可知，CA、CB1、CB2、NSC均為較易被瘤胃微生物降解的部分，因此我們推測，顆粒飼料組在反芻動物體內(nèi)會有較其他組更優(yōu)的消化率，這點(diǎn)在體外發(fā)酵試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。

3.3 不同加工方式對去油芳樟枝葉體外發(fā)酵參數(shù)的影響

當(dāng)瘤胃pH在一個合適的范圍內(nèi)時(shí)，瘤胃內(nèi)豐富的瘤胃微生物可以將CHO降解為VFA等成分，從而為機(jī)體供應(yīng)能量。有研究表明，當(dāng)反芻動物瘤胃內(nèi)正常pH為5.5～7.5時(shí)，瘤胃微生物可以正常生長[24]。本試驗(yàn)各組發(fā)酵液pH在6.66～6.80，均在合理范圍內(nèi)。IVDMD可以反映瘤胃微生物對采食的飼料的降解能力的強(qiáng)弱[25]。王瑩[26]研究了內(nèi)蒙古地區(qū)13種有代表性的牧草，發(fā)現(xiàn)其IVDMD為25.88%～76.62%。本研究中，各加工方法處理后的去油芳樟枝葉體的IVDMD均在該范圍中。與天然干燥組相比，其余各組的IVDMD均顯著提高，其中顆粒飼料組的IVDMD最高，這與其組分含量中CA、CB1、CB2、NSC含量差異結(jié)果一致?？赡苁侵屏＿^程中添加的水分以及制粒機(jī)器運(yùn)行中溫度的升高使得原料的結(jié)構(gòu)與質(zhì)地發(fā)生了變化，使得原本不易消化的物質(zhì)得以消化吸收，從而提高了其營養(yǎng)物質(zhì)消化率，這與于忠升等[27]的研究結(jié)果相符。對應(yīng)的，IVDMD的提高使得NH3-N、MCP以及VFA濃度均有不同程度地提高，這對反芻動物的生長是有益的。瘤胃微生物能夠利用NH3-N合成MCP供機(jī)體吸收，MCP濃度能夠反映出反芻動物瘤胃微生物對NH3-N的利用能力的大小。研究表明，反芻動物瘤胃微生物的正常生長適宜NH3-N濃度為5～28 mg/dL[28-30]，本試驗(yàn)中各組的NH3-N濃度均在這個范圍內(nèi)。有體外研究發(fā)現(xiàn)，A/P值與飼料氮的沉積能力有關(guān)；同時(shí)熊本海等[31]和Blaxter等[32]的研究發(fā)現(xiàn)，瘤胃內(nèi)AA濃度的升高會降低代謝能轉(zhuǎn)化為體沉積能的效率，PA濃度的升高可提高機(jī)體飼料氮的沉積能力和增加胰高血糖素的濃度，A/P值與代謝能的利用呈負(fù)相關(guān)。本試驗(yàn)中，相較于天然干燥組，其余各組AA和PA濃度均升高，其中顆粒飼料組的AA和PA濃度最高。同時(shí)人工干燥、制粒和青貯處理均降低了A/P值，且青貯發(fā)酵組的A/P值最低。

TVFA含量反映了飼料在瘤胃內(nèi)發(fā)酵的情況，是反芻動物生長發(fā)育的主要能量來源，反芻動物體內(nèi)碳代謝碳流量的2/3是由瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生的VFA提供的，達(dá)到機(jī)體總能需要量的70%～80%[33]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，相比于天然干燥，人工干燥、制粒以及青貯處理均能提高去油芳樟枝葉的IVDMD以及NH3-N、MCP、TVFA濃度，且制粒處理的效果最佳。本研究中，天然干燥組的TVFA含量最低，而A/P值卻最高，顆粒飼料組的TVFA含量最高，但是A/P值卻低于天然干燥組，說明將去油芳樟枝葉制作成顆粒飼料不僅可以提高去油芳樟枝葉的消化利用率，提高發(fā)酵液中TVFA濃度，還改善了瘤胃體外發(fā)酵培養(yǎng)的瘤胃發(fā)酵模式，促進(jìn)其向丙酸型發(fā)酵轉(zhuǎn)變，提高反芻動物的能量利用效率。由此可以說明，制粒和青貯處理均能較好地提高去油芳樟枝葉的營養(yǎng)價(jià)值。

4 結(jié) 論

綜合常規(guī)營養(yǎng)成分、CNCPS中CHO組分以及體外發(fā)酵參數(shù)的研究結(jié)果可知，人工干燥、制粒以及青貯處理均能提高去油芳樟枝葉的營養(yǎng)價(jià)值，且以制粒處理效果最優(yōu)。