體外產(chǎn)氣法評價幾種非常規(guī)飼料的營養(yǎng)價值

張 寧，張力莉，徐曉鋒，王小偉

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021）

長期以來，我國非常規(guī)牧草資源的發(fā)展利用不足，畜牧業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴于飼料的供應(yīng)。大多數(shù)農(nóng)業(yè)地區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品豐富，有著種類和數(shù)量都較多的非常規(guī)牧草資源，但其中很多都被舍棄，既造成環(huán)境污染又浪費(fèi)資源。然而，“人多地少”的現(xiàn)實(shí)決定了我國飼料行業(yè)將長期面臨飼料資源嚴(yán)重短缺的壓力，已成為影響我國飼料行業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重要因素。隨著人畜爭糧矛盾日益尖銳、畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)境污染問題突出，非常規(guī)飼料資源的開發(fā)利用顯得更加重要（陳鑫珠，2020；耿爽，2020）。

葡萄渣是葡萄酒釀造后的副產(chǎn)品，約占葡萄鮮重的25%左右，其營養(yǎng)豐富，含有較多的蛋白質(zhì)及礦物質(zhì)元素等，在動物營養(yǎng)和免疫機(jī)能方面具有較高的飼用價值。將葡萄渣應(yīng)用于動物飼料中，不但可以提高動物機(jī)體的免疫功能，動物的生產(chǎn)性能和產(chǎn)品質(zhì)量得到改善，對于節(jié)約常規(guī)飼料資源，降低飼養(yǎng)成本也有很大作用（郝小燕，2019）。2016年我國生產(chǎn)11.4億升葡萄酒，產(chǎn)生葡萄酒渣28萬～48萬t，約占全球葡萄皮渣產(chǎn)量的4.3%。2015年寧夏葡萄皮渣產(chǎn)量約為5萬t（馮玲霞，2018）。

番茄渣是生產(chǎn)加工后的副產(chǎn)品，約占番茄鮮重的4%，其主要由番茄皮、種子和殘漿組成。干物質(zhì)方面，番茄渣中粗蛋白質(zhì)含量為14%～22%，粗纖維含量約為34%，含有番茄紅素等營養(yǎng)物質(zhì)，是一種良好的蛋白質(zhì)飼料資源。我國是世界上最大的番茄和番茄產(chǎn)品生產(chǎn)國，2013年番茄年產(chǎn)量612萬t，占世界產(chǎn)量的18.5%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，番茄渣年產(chǎn)量約25萬t（桑吉惹，2017）。

歐李，俗稱鈣果，含有豐富的糖、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)元素、維生素、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)。因鈣、鐵含量高，易被人體吸收，被稱為“鈣果”（曹慧琴，2015）。經(jīng)測定，每100 g新鮮鈣果含蛋白質(zhì)1.5 g、維生素C 7 g、鈣360 mg、鐵58 mg。其果實(shí)中含有糖、維生素B等營養(yǎng)成分。維生素E、維生素C、維生素B2高于蘋果、梨、杏、葡萄、草莓等水果（李金峰，2005）。

體外產(chǎn)氣法通常用于飼料營養(yǎng)價值的評定，這種方法能更好的模擬瘤胃發(fā)酵的過程，通過體外發(fā)酵測定各種指標(biāo)并預(yù)測各種飼料體外瘤胃降解率和飼料能值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 葡萄殘?jiān)⒎言外}果渣來源于寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院葡萄與葡萄酒研究教育部工程技術(shù)中心，經(jīng)過48 h在65℃烘箱中烘干處理，制作成風(fēng)干樣后，粉碎通過40 mm篩。在室溫下保存于自封袋中用于常規(guī)養(yǎng)分測定和體外發(fā)酵試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 取三種不同飼料樣品進(jìn)行體外產(chǎn)氣試驗(yàn)，每個樣品6個重復(fù)，并設(shè)置空白組，分別培養(yǎng)至3、6、9、12、24、48 h并記錄產(chǎn)氣量，發(fā)酵結(jié)束后取上清液放入4℃環(huán)境冷藏用于測定24 h和48 h發(fā)酵液pH、微生物蛋白、氨態(tài)氮以及干物質(zhì)降解率。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 常規(guī)養(yǎng)分含量測定 按實(shí)驗(yàn)室飼料常規(guī)方法測定樣品的鈣、磷、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、粗脂肪（EE）、粗灰分（Ash）、粗蛋白質(zhì)（CP）含量。其中，粗蛋白質(zhì)含量使用自動凱氏定氮儀測定，粗脂肪含量用索氏抽脂器測定，纖維含量使用Van Soest（1967）的纖維分析法測定，磷使用鉬藍(lán)比色法（向曉黎，2015）測定，粗灰分的測定采用馬弗爐灰化法。

1.3.2 體外培養(yǎng)體系 本試驗(yàn)采用Menke等（1988）的方法進(jìn)行體外發(fā)酵試驗(yàn)，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)方法提前制備了人工唾液。采集到瘤胃液后密封帶回實(shí)驗(yàn)室，將其用4層紗布過濾后與在39℃水浴中預(yù)熱過的人工唾液按2:1的比例均勻混合，作為混合培養(yǎng)基。在這段時間內(nèi)，持續(xù)通入CO2氣體，并保持39℃水浴，以確保厭氧環(huán)境。在注射器中加入50 mL培養(yǎng)基，包好密封條，放入恒溫水浴箱中，開始培養(yǎng)。

1.3.3 瘤胃液供體動物 瘤胃液采自平吉堡第三

奶牛場安裝永久瘺管的成年奶牛。

1.4 測定指標(biāo)和方法

1.4.1 產(chǎn)氣量的測定 培養(yǎng)開始后，記錄3、6、9、12、24、48 h的產(chǎn)氣管刻度讀數(shù)。產(chǎn)氣量計(jì)算公式如下：

產(chǎn)氣量=Vt-V0；

式中：Vt為發(fā)酵t小時后產(chǎn)氣管刻度讀數(shù)，V0為開始培養(yǎng)時產(chǎn)氣管讀數(shù)。

1.4.2 pH的測定 采用便攜式pH計(jì)測定pH，精確度為0.1。

1.4.3 氨態(tài)氮的測定 取體外發(fā)酵24 h和48 h的培養(yǎng)液10 mL在3500～4000 r/min下離心10 min后，吸取2 mL上清液，依據(jù)馮宗慈（2010）的比色法進(jìn)行測定。用氯化銨制作標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，用分光光度計(jì)比色，在700 nm下比色并記錄數(shù)據(jù)制作出標(biāo)準(zhǔn)曲線，樣品處理后將測得的吸光值帶入回歸公式計(jì)算原樣中氨態(tài)氮含量。

1.4.4 微生物蛋白的測定 微生物蛋白的測定依據(jù)Wang等（2008）差速離心法將微生物分離，取體外發(fā)酵24 h和48 h的培養(yǎng)液1.5 mL于2 mL的離心管中，3000 r/min下離心5 min，移上清至1.5 mL的離心管中，4℃、12000 r/min離心30 min棄去上清，向離心管中加入1.5 mL 0.25 mol/L的氫氧化鈉溶液，沸水浴中反應(yīng)20 min，再在4℃條件下，1200 r/min離心30 min，取100 mL上清于10 mL玻璃管中，加考馬斯亮藍(lán)溶液5 mL混勻595 nm處比色（王孝平，2009）。以生血清白蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)品，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。將數(shù)值帶入回歸公式計(jì)算原樣中微生物蛋白含量。

1.4.5 體外營養(yǎng)物質(zhì)消化率測定 經(jīng)過24 h和48 h體外培養(yǎng)，將兩個階段發(fā)酵液經(jīng)10000 r/min離心10 min后棄去上清液，剩余殘?jiān)诤嫦渲?5℃烘24 h，105℃再烘6 h后稱重，稱離心管和殘?jiān)亓?，把離心管洗干凈烘干2 h（105℃）后再稱離心管的重量，兩者之差就是殘?jiān)闹亓?，?jì)算體外干物質(zhì)降解率。

體外干物質(zhì)降解率/%=（底物質(zhì)量-殘?jiān)|(zhì)量）/底物質(zhì)量×100。

1.4.6 代謝能值計(jì)算 回歸公式（錢元誠，1989）如下：

代 謝 能/（MJ/kg DM）=.01456GV+0.07675%CP+0.1462%EE+1.198；

式中：GV為飼料樣本24 h產(chǎn)氣量；CP為粗蛋白質(zhì)含量；EE為粗脂肪含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析 通過Excel將所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再利用SPSS 23.0單因素方差分析法和LDS法對其進(jìn)行分析，分析的數(shù)據(jù)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種飼料常規(guī)成分含量 由表1可見，番茄渣的粗蛋白質(zhì)含量最高，為20.35%；粗脂肪含量差異很大，最高的為番茄渣（14.33%），最低的為鈣果渣（1.64%）；中性洗滌纖維從大到小分別為葡萄渣＞番茄渣＞鈣果渣，含量分別為49.14%、47.17%、30.24%；酸性洗滌纖維含量葡萄渣＞番茄渣＞鈣果渣；粗灰分葡萄渣最高，鈣果渣最低；鈣葡萄渣含量最高；磷番茄渣含量最高。粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分和鈣磷均存在顯著性差異（P＜0.05），中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維中番茄渣與葡萄渣均不存在顯著性差異（P＞0.05）。

表1 三種飼料的常規(guī)營養(yǎng)成分含量（干物質(zhì)基礎(chǔ)）%

2.2 不同飼料體外發(fā)酵產(chǎn)氣量 由圖1可知，隨發(fā)酵時間的延長，三種飼料的產(chǎn)氣量呈現(xiàn)遞增趨勢，葡萄渣和番茄渣都是緩慢遞增，鈣果渣先快速增長后緩慢增長，12～24 h增長趨勢最明顯。產(chǎn)氣量由高到低為鈣果渣＞番茄渣＞葡萄渣，三種飼料體外產(chǎn)氣量間都存在顯著性差異。

圖1三種非常規(guī)飼料累積產(chǎn)氣量

2.3 體外瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣參數(shù) 由表2和表3可知，24 h葡萄渣與番茄渣的pH差異性不顯著（P＞0.05），鈣果渣與葡萄渣和番茄渣之間都存在顯著性差異（P＜0.05），48 h也表現(xiàn)出同樣特點(diǎn)；微生物蛋白濃度和氨態(tài)氮濃度三者都有顯著性差異（P＜0.05），微生物蛋白含量從大到小依次為鈣果渣＞番茄渣＞葡萄渣；氨態(tài)氮含量從大到小依次為番茄渣＞葡萄渣＞鈣果渣。

表2 三種飼料的24 h體外發(fā)酵氨態(tài)氮、微生物蛋白濃度、pH

表3 三種飼料的48 h體外發(fā)酵氨態(tài)氮、微生物蛋白濃度、p H

2.4 體外瘤胃干物質(zhì)降解率 由表4可知，三種飼料24 h和48 h的干物質(zhì)降解率在組間和組內(nèi)都有顯著性差異（P＜0.05），鈣果渣的干物質(zhì)降解率相比其他兩種飼料高，24 h降解率達(dá)到了53.67%，48 h降解率達(dá)到67.05%。葡萄渣降解率最低，24 h和48 h都未達(dá)到30%。

表4 三種飼料的體外干物質(zhì)降解率%

2.5 代謝能 由表5可知，計(jì)算得到的代謝能鈣果渣最高，達(dá)到了22.54 MJ/kg DM，葡萄渣代謝能最低，為6.66 MJ/kg DM，番茄渣居中，代謝能為10.87 MJ/kg DM，三種飼料代謝能之間存在顯著性差異（P＜0.05）。

表5 三種飼料的代謝能

3 討論

3.1 三種飼料營養(yǎng)成分分析 粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量是評價反芻動物的非糧飼料營養(yǎng)價值和實(shí)際飼用價值的重要指標(biāo)。Baumgartel等（2005）研究報(bào)道，新鮮的紅葡萄渣中含粗蛋白質(zhì)（CP）15.50%、粗脂肪（EE）7.00%、粗 灰 分 （Ash）5.70%、中 性 洗 滌 纖 維（NDF）50.70%、酸性洗滌纖維（ADF）36.50%。試驗(yàn)中測得葡萄渣粗蛋白質(zhì)平均含量為11.17%，略低于上述研究，可能是因?yàn)槠贩N不同導(dǎo)致，粗脂肪略高，其余指標(biāo)無太大差異。張雪峰等（2016）研究也指出，從葡萄籽常規(guī)養(yǎng)分含量來看，葡萄籽的粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和Ca含量較高，高于玉米、高粱、大麥、稻谷和碎大米；粗脂肪含量高于豌豆、蠶豆和黑豆，接近黃豆（18.4%）；Ca含量高于禾本科和豆科籽實(shí)類（蘇秀俠，2008）。早熱古麗·熱合曼（2012）研究指出，番茄渣粗蛋白質(zhì)含量為（19.3±0.8）%，略低于試驗(yàn)結(jié)果（20.35±0.53）%，粗脂肪含量為（16.7±0.2）%，略高于（14.33±1.92）%。目前關(guān)于鈣果渣的研究較少，李娜等（2016）的研究中顯示，鈣果渣蛋白質(zhì)含量2.41 g/100 g、脂肪5.81 g/100 g、灰分6.36 g/100 g，本試驗(yàn)測定結(jié)果與其差異性較大。

3.2 體外瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣分析 體外發(fā)酵產(chǎn)氣主要底物是碳水化合物，一定時間內(nèi)產(chǎn)氣量的多少代表其底物營養(yǎng)價值的高低程度（唐一國等，2003），張桂杰等（2010）研究表明，牧草品質(zhì)越好，其產(chǎn)氣量越大。從本試驗(yàn)的體外產(chǎn)氣結(jié)果來看，三種非常規(guī)飼料48 h累積產(chǎn)氣量從多到少依次為鈣果渣、番茄渣、葡萄渣，說明鈣果渣的營養(yǎng)價值更高。本試驗(yàn)中三種飼料隨發(fā)酵時間延長，產(chǎn)氣量呈上升的趨勢，培養(yǎng)一定時間后產(chǎn)氣量的增加逐漸趨于平緩，這一結(jié)果符合體外產(chǎn)氣的一般規(guī)律。但各種草料之間的發(fā)酵效果也存在一定差異，這可能與各草料本身的營養(yǎng)成分有關(guān)。鈣果粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量不高，說明它還含有一些其他的淀粉或可溶性糖類，錢誠（2013）提到鈣果可溶性糖含量較高，高達(dá)14.88%，另外中洗和酸洗的含量都低于其他二者，說明其總體纖維含量較低，馮媛媛（2015）研究表明，鈣果的粗纖維含量較低，驗(yàn)證了這一猜想，所以它的產(chǎn)氣速度快，產(chǎn)氣量高。葡萄渣產(chǎn)氣量最低，但試驗(yàn)測得纖維含量較高，徐元君（2014）的測定結(jié)果也說明葡萄渣粗纖維含量較高，不利于消化利用。

3.3 瘤胃發(fā)酵參數(shù)分析 瘤胃液的pH是影響瘤胃發(fā)酵的一個重要指標(biāo)，其波動的主要原因是日糧結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)水平的差異（周玲等，2017）。李滿雙等（2015）研究報(bào)道，pH的正常變化范圍為5.5～7.5，過高或過低都會影響瘤胃微生物的活力，本試驗(yàn)中三種飼料pH均在正常變化范圍內(nèi)，說明符合飼料發(fā)酵的規(guī)律。

氨態(tài)氮含量是衡量瘤胃氮代謝的重要指標(biāo)，并能間接反映瘤胃微生物利用NH3-N合成微生物蛋白和微生物分解飼料中蛋白質(zhì)生成氨態(tài)氮的平衡情況（徐俊等，2013）。Illius（1989）研究表明，瘤胃液中NH3-N的含量為6～30 mg/100 mL，本試驗(yàn)的氨態(tài)氮濃度為10.39～14.27 mg/100 mL，研究結(jié)果均在范圍內(nèi)，說明其都能夠促進(jìn)氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為微生物蛋白。Khan等（2007）研究得出，過多的可溶性蛋白將會引起瘤胃內(nèi)的pH和NH3-N濃度升高，三種飼料蛋白含量和pH、氨態(tài)氮含量均符合這一結(jié)論。

微生物蛋白質(zhì)濃度在一定程度上可以反映瘤胃微生物種群數(shù)量，說明微生物蛋白質(zhì)合成的生長速度和活性主要與飼料蛋白質(zhì)和能量有關(guān)，當(dāng)瘤胃能量符合氮源釋放的數(shù)量和速度時，可最大限度地提高微生物蛋白質(zhì)合成的效率（韓肖敏等，2017），張紅梅等（2020）提到在氮源充足的情況下，能量是微生物蛋白合成的第一限制性因素，主要取決于可發(fā)酵碳水化合物的發(fā)酵速率，三種材料中鈣果可溶性碳水化合物含量最高，所以其微生物蛋白含量也較高。微生物蛋白含量從大到小依次為鈣果渣、番茄渣、葡萄渣，說明鈣果渣微生物利用氨態(tài)氮和蛋白質(zhì)的效率最高。

3.4 體外干物質(zhì)消化率與代謝能值評估 粗飼料的干物質(zhì)消化率受飼料中的纖維素含量和木質(zhì)化程度的影響，反映了粗飼料在體內(nèi)消化降解的難易程度，一般來說，粗飼料的干物質(zhì)消化率越高，品質(zhì)就越好（涂遠(yuǎn)璐等，2019）。本試驗(yàn)中鈣果渣干物質(zhì)降解率最高，說明其品質(zhì)優(yōu)于其他二者。干物質(zhì)降解主要是粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪。Cheema等（1991）研究發(fā)現(xiàn)，干物質(zhì)瘤胃降解率與日糧中蛋白質(zhì)水平呈正相關(guān)，雖然鈣果渣粗蛋白質(zhì)等含量并不高，但干物質(zhì)消化率最高，說明其和蛋白含量無關(guān)。張歡等（2019）研究指出，葡萄渣可溶性碳水化合物含量不足1%。雷恒等（2014）研究也表明，番茄渣可溶性碳水化合物含量不高，鈣果中含量最高，所以其干物質(zhì)降解率最高，和產(chǎn)氣量規(guī)律一致，番茄渣和葡萄渣二者差異則在于粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量，番茄渣均大于葡萄渣。

代謝能是評定反芻動物能量需要重要體系。趙江波（2016）指出，飼料中的粗蛋白質(zhì)含量與代謝能的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，雖然鈣果渣代謝能最高，但是粗蛋白質(zhì)含量并不高，因此可看出粗蛋白質(zhì)含量對鈣果渣的代謝能影響不大。由回歸公式可知，代謝能和產(chǎn)氣量、粗蛋白質(zhì)含量及粗脂肪含量有關(guān)，產(chǎn)氣法評定飼料能量價值的根據(jù)是瘤胃產(chǎn)生的氣體主要來自碳水化合物，氣體由CO2和CH4組成，飼料中粗蛋白質(zhì)和粗脂肪只產(chǎn)生少量氣體，粗蛋白質(zhì)大部分被降解為氨，又重新被瘤胃微生物利用，脂肪在瘤胃中分解很少（錢元誠等，1989），因此碳水化合物是影響鈣果渣代謝能的主要因素?！吨袊暳铣煞旨盃I養(yǎng)價值表》中部分常規(guī)飼料有效代謝能值中玉米為13.60 MJ/kg、豆粕11.22 MJ/kg、高粱12.34 MJ/kg，黃香等（2018）也測定了一些非常規(guī)飼料的代謝能值，麥麩、米糠、菜粕的代謝能值分別為 （8.9733±0.7284）、（5.1396±0.3012）、（10.1397±0.4271）MJ/kg。相比于這些飼料鈣果渣的代謝能值較高，有較好的飼喂價值。

4 小結(jié)

通過常規(guī)營養(yǎng)成分分析、體外產(chǎn)氣量、瘤胃發(fā)酵參數(shù)、干物質(zhì)體外瘤胃降解率以及代謝能評估，鈣果渣營養(yǎng)價值更好。