郭升嵐 畢小兵 畢研亮 郭春華 王 茜 史海濤*

(1.西南民族大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院,青藏高原動物遺傳資源保護與利用教育部重點實驗室,成都 610041;2.平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)動物疫病預(yù)防控制中心,平?jīng)?744000;3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料生物技術(shù)重點實驗室,北京 100081)

雜交構(gòu)樹是利用現(xiàn)代生物技術(shù)和傳統(tǒng)雜交育種方法培育出的?？?、構(gòu)樹屬落葉灌木,適應(yīng)性強,生長迅速,產(chǎn)量高,蛋白質(zhì)含量高。自雜交構(gòu)樹被國務(wù)院扶貧開發(fā)領(lǐng)導(dǎo)小組列入“國家精準扶貧十項工程”以來,其已在全國各地推廣應(yīng)用[1]。建立高效低成本的加工和保存技術(shù)是推動構(gòu)樹飼料化利用的重要前提。新鮮構(gòu)樹水分含量高,不宜調(diào)制為干草。研究表明,加工青貯飼料是保存飼草的有效手段,且青貯發(fā)酵能在一定程度上改善構(gòu)樹的營養(yǎng)價值及畜禽消化率[2]。然而,新鮮構(gòu)樹可溶性碳水化合物(WSC)含量較低,直接進行青貯發(fā)酵不易成功。目前已有不少研究報道通過添加含糖量高的輔料[3-4]或添加劑來提高構(gòu)樹的青貯品質(zhì)[5-8]。但在不同地區(qū)、原料不同含水量條件下發(fā)酵效果不一致且不穩(wěn)定,而關(guān)于原料的含水量與添加劑的交互作用及其對青貯構(gòu)樹飼料品質(zhì)影響的研究較少。因此,本試驗旨在探索不同原料含水量和糖蜜添加量對構(gòu)樹青貯發(fā)酵品質(zhì)、營養(yǎng)成分、瘤胃降解特性和小腸消化率的影響,以獲得簡便高效的優(yōu)質(zhì)構(gòu)樹青貯加工技術(shù)并提供全套營養(yǎng)價值參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

構(gòu)樹青貯原料采自四川省成都市崇州市愷泉鎮(zhèn)雜交構(gòu)樹基地(東經(jīng)103°29′,北緯30°43′,海拔532 m),收割時株高為80～100 cm,留茬高度15～20 cm。雜交構(gòu)樹原料的營養(yǎng)成分見表1。試驗所用的甘蔗糖蜜含糖46.0%、干物質(zhì)(DM)65.0%、粗蛋白質(zhì)(CP)4.5%、粗灰分(Ash)2.0%、鈣(Ca)0.60%和磷(P)0.08%。

表1 雜交構(gòu)樹原料的營養(yǎng)成分(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.2 試驗設(shè)計

將全株雜交構(gòu)樹切短至1～2 cm。采用2×4兩因素試驗設(shè)計,鮮樣含水量73%,萎蔫后含水量60%;2種不同含水量的雜交構(gòu)樹以鮮重為基礎(chǔ),分別添加0(對照)、2.5%、5.0%和7.5%糖蜜。每組以鮮重稱取3 000 g構(gòu)樹,將糖蜜溶于120 mL蒸餾水中稀釋,然后均勻噴曬到切短后的構(gòu)樹上,對照組噴曬等量蒸餾水?；靹蚝笱b入透明聚乙烯袋,每袋1 000 g,每個處理3個重復(fù),使用真空機密封后于室溫避光發(fā)酵90 d后開袋取樣,制成風(fēng)干樣后粉碎分別過1.0和2.5 mm篩網(wǎng)待用。

1.3 測定指標及方法

青貯質(zhì)量感官評價采用德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(DLG)青貯質(zhì)量感官評分和等級評定標準來進行評定,從青貯飼料的氣味、莖葉結(jié)構(gòu)和顏色3個方面進行評分,評分標準見表2;得分16～20分為1級(優(yōu)良)、10～15分為2級(尚好)、5～9分為3級(中等)、0～4分為4級(腐敗)。

表2 DLG青貯感官評分標準

發(fā)酵品質(zhì)指標主要測定pH以及WSC、氨態(tài)氮(NH3-N)、乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量。采用雷磁pH-3C型pH計測定pH,采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定NH3-N含量,采用蒽酮-硫酸比色法測定WSC含量,采用高效液相色譜法測定4種有機酸含量。

參照AOAC(1990)[8]的方法測定DM、CP、粗脂肪(EE)和Ash含量;參照Van Soest等[9]的方法測定中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)、中性洗滌不溶性粗蛋白質(zhì)(NDICP)和酸性洗滌不溶性粗蛋白質(zhì)(ADICP)含量;采用高錳酸鉀滴定法測定Ca含量;采用鉬黃比色法測定P含量;參照Krishnamoorthy等[10]的方法測定可溶性粗蛋白質(zhì)(SCP)含量;采用鎢酸鈉沉淀法測定非蛋白氮(NPN)含量。

1.4 瘤胃降解特性測定

選用3頭裝有永久性瘤胃瘺管的健康泌乳荷斯坦奶牛(體重約650 kg)測定樣品的瘤胃降解率。瘺管牛每天投喂3次(分別在07:30、14:30和18:30)全混合日糧(TMR),自由采食和飲水。

取5 g經(jīng)2.5 mm篩網(wǎng)粉碎的樣品裝入尼龍袋(孔徑50 μm,尺寸10 cm×20 cm),分別在瘤胃內(nèi)培養(yǎng)4、8、12、24、48和72 h。每個樣品每個時間點設(shè)3個重復(fù),每個重復(fù)1頭牛,每頭牛體內(nèi)同一樣品2個平行。分別測定4、8、12、24、48和72 h培養(yǎng)后的DM、CP、NDF和ADF的瘤胃降解率、降解參數(shù)(a、b和c)和有效降解率(ED)。

瘤胃降解率計算公式:

A=[(B-C)/B]×100。

式中:A為待測飼料某成分的瘤胃降解率(%);B為待測飼料中某成分的含量(g);C為瘤胃降解殘渣中某成分的含量(g)。

養(yǎng)分瘤胃降解率參數(shù)及有效降解率計算公式:

y=a+b(1-e-ct);ED=a+b×c/(k+c)。

式中:y為待測飼料某成分在瘤胃內(nèi)停留t小時的降解率(%);a為快速降解部分(%);b為慢速降解部分(%);c為b的降解速率(%/h);t為瘤胃內(nèi)培養(yǎng)時間(h);k為瘤胃內(nèi)容物外流速度,本試驗k值取2.53%/h[11]。

1.5 CP小腸消化率測定

采用體外三步法(瘤胃-胃蛋白酶-肽酶)測定瘤胃未降解殘渣CP的小腸消化率。飼料原料在瘤胃培養(yǎng)16 h后,取出尼龍袋洗凈,于65 ℃下烘至恒重;然后將尼龍袋放入胃蛋白酶緩沖液[1 g/L胃蛋白酶(P-7000,Sigma)、pH 1.9的鹽酸溶液]中,39 ℃恒溫旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)1 h,取出尼龍袋洗凈,65 ℃烘至恒重;再將尼龍袋放入胰蛋白酶溶液[50 mg/L百里香酚,3 g/L胰蛋白酶(P-7545,Sigma),0.5 mol/L磷酸鹽緩沖液]中,39 ℃恒溫旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)24 h;最后取出尼龍袋沖洗干凈,65 ℃烘至恒重,測定殘渣中的CP含量[10]。

瘤胃未降解殘渣CP小腸消化率(%)=100×[瘤胃未降解殘渣中CP含量(g)-酶解后未降解殘渣中CP含量(g)]/瘤胃未降解殘渣中CP含量(g)。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

使用Excel 2016對數(shù)據(jù)進行初步整理,采用SAS 9.2軟件中的PROC MIED程序?qū)?shù)據(jù)進行分析,數(shù)據(jù)模型為:yijk=μ+ai+bj+ai×bj+εijk。其中yijk為觀測值,μ為平均值,ai為含水量(i=2,分別為73%和60%);bj為糖密添加量(j=4,分別為0、2.5%、5.0%和7.5%);ai×bj為含水量與糖蜜之間的交互效應(yīng);εijk為隨機誤差;采用SAS 9.2軟件中的GLM程序中的不相關(guān)比較法(orthogonal contrast)分別對不同含水量下各指標隨糖蜜添加量的線性或二次反應(yīng)進行統(tǒng)計分析。以P<0.05作為差異顯著的判斷標準。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹感官評價的影響

青貯發(fā)酵完成后,新鮮構(gòu)樹原料和萎蔫構(gòu)樹原料DM含量分別為(27.29±0.01)%和(39.37±0.01)%。由表3可知,各組青貯飼料乳酸味濃,莖葉結(jié)構(gòu)保持完整,手感松散略帶黏手。根據(jù)DLG青貯感官評分標準,與未添加糖蜜的對照組相比,添加糖蜜后各組評分等級都達到了1級標準(≥16分),表明添加糖蜜能有效改善構(gòu)樹的發(fā)酵品質(zhì);此外,低含水量組添加糖蜜后的青貯效果優(yōu)于高含水量組。

表3 青貯雜交構(gòu)樹感官評價結(jié)果

2.2 不同含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹發(fā)酵品質(zhì)的影響

由表4可知,含水量和糖蜜添加量以及二者的交互作用對青貯雜交構(gòu)樹pH、乳酸和NH3-N含量有顯著影響(P<0.05);隨著含水量的降低和糖蜜添加量的升高,乳酸含量顯著升高(P<0.05),pH和NH3-N含量顯著降低(P<0.05);pH、乳酸和NH3-N含量隨著糖蜜添加量的升高呈二次變化(P<0.05)。綜合來看,以60%含水量+7.5%糖蜜組的發(fā)酵品質(zhì)較好,其乳酸含量較73%含水量對照組提高了271.61%(P<0.05),pH、乙酸和NH3-N含量分別較73%含水量對照組組降低了26.96%、41.26%和74.19%(P<0.05)。

2.3 不同含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹常規(guī)營養(yǎng)成分含量的影響

由表5可知,含水量和糖蜜添加量以及二者的交互作用對青貯雜交構(gòu)樹大多數(shù)常規(guī)營養(yǎng)成分含量有顯著影響(P<0.05);隨著含水量的降低和糖蜜添加量的升高,CP、非纖維性碳水化合物(NFC)和WSC含量顯著升高(P<0.05),NDF、ADF、ADL、纖維素、半纖維素、NDICP和ADICP含量顯著降低(P<0.05),且上述指標隨糖蜜添加量的升高呈二次變化(P<0.05)。綜合來看,60%含水量+7.5%糖蜜組CP、NFC和WSC含量分別較73%含水量對照組提高了15.68%、74.86%和108.55%(P<0.05),NDF、ADF、ADL、纖維素、半纖維素、NDICP和ADICP含量分別較73%含水量對照組降低了25.35%、25.82%、32.08%、24.51%、24.74%、26.73%和26.97%(P<0.05)。

表5 不同含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹常規(guī)營養(yǎng)成分含量的影響(干物質(zhì)基礎(chǔ))

2.4 不同含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹瘤胃降解特性和小腸消化率的影響

如圖1所示,含水量對青貯雜交構(gòu)樹72 h瘤胃降解率有顯著影響(P<0.05);隨著含水量的降低和糖蜜添加量的升高,青貯雜交構(gòu)樹DM、CP、NDF和ADF 72 h瘤胃降解率呈提高趨勢,其中60%含水量組DM和NDF 72 h瘤胃降解率顯著高于73%含水量組(P<0.05),60%含水量+2.5%糖蜜組和60%含水量+7.5%糖蜜組CP 72 h瘤胃降解率顯著高于73%含水量+2.5%糖蜜組和73%含水量+7.5%糖蜜組(P<0.05)。

*表示不同含水量之間有顯著差異(P<0.05)。* indicated significant difference between different moisture contents (P<0.05).

不同含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹瘤胃降解參數(shù)和小腸消化率的影響見表6。含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹大多數(shù)瘤胃降解參數(shù)和小腸消化率有顯著影響(P<0.05);隨著含水量的降低,DM和CP的快速降解部分(a)呈降低趨勢,慢速降解部分(b)呈提高趨勢;NDF和ADF的快速降解部分(a)、慢速降解部分(b)、潛在可降解部分(d)以及有效降解率呈提高趨勢。含水量和糖蜜添加量以及二者的交互作用對青貯雜交構(gòu)樹過瘤胃養(yǎng)分小腸消化率有顯著影響(P<0.05);隨著含水量的降低,DM和CP小腸消化率顯著提高(P<0.05),而隨著糖蜜添加量的升高,DM和CP小腸消化率呈先升高后降低的變化趨勢。

表6 不同含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹瘤胃降解參數(shù)和小腸消化率的影響

3 討 論

3.1 不同含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹感觀評價和發(fā)酵品質(zhì)的影響

根據(jù)青貯飼料感觀評分標準,未添加糖蜜的新鮮(73%含水量)和萎蔫(60%含水量)構(gòu)樹青貯綜合評分均為7分(中等),新鮮構(gòu)樹添加2.5%、5.0%和7.5%糖蜜后的青貯綜合評分為16～19分(優(yōu)良),萎蔫構(gòu)樹添加2.5%、5.0%和7.5%糖蜜后的青貯綜合評分均為20分(優(yōu)良),表明降低含水量(60%)和/或添加糖蜜(2.5%～7.5%)均能提高青貯雜交構(gòu)樹的感觀評價,這與已有研究報道[12]相符。付錦濤等[13]將新鮮構(gòu)樹直接青貯,發(fā)現(xiàn)含水量過高會出現(xiàn)酪酸菌發(fā)酵,使發(fā)酵品質(zhì)變差。劉凱麗[13]研究發(fā)現(xiàn),在含水量60%時,雜交構(gòu)樹青貯發(fā)酵品質(zhì)較優(yōu)。楊玉璽等[15]研究發(fā)現(xiàn),萎蔫苜蓿青貯的發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)于高水分苜蓿青貯。高含水量無添加劑青貯時,即使pH下降至4.0左右也不能抑制梭菌活動,導(dǎo)致蛋白質(zhì)分解過多并降低青貯飼料適口性[16-17]。劉曉婧等[5]添加乳酸菌青貯新鮮構(gòu)樹,因含水量過高,發(fā)酵品質(zhì)有所提高但效果不明顯。宮斌等[18]研究了含水量(60%、55%、50%和45%)等因素對雜交構(gòu)樹半干青貯效果的影響,發(fā)現(xiàn)以55%含水量的效果為佳。本試驗中,低含水量(60%)組青貯雜交構(gòu)樹pH、乙酸和NH3-N含量低于高含水量(73%)組,乳酸含量高于高含水量(73%)組,發(fā)酵品質(zhì)整體優(yōu)于高含水量(73%)組,這與上述研究結(jié)果一致。

朱琳等[3]研究發(fā)現(xiàn),構(gòu)樹單獨青貯發(fā)酵品質(zhì)不佳,添加菠蘿皮可以提高發(fā)酵品質(zhì)。司丙文等[19]和孫蓉等[20]研究發(fā)現(xiàn),添加糖蜜可加快構(gòu)樹青貯pH下降,改善發(fā)酵品質(zhì)。王夢等[21]在制作翅莢決明青貯時發(fā)現(xiàn),添加玉米粉和糖蜜可降低pH和NH3-N含量,提高乳酸含量,且糖蜜最適添加量為4%。Sutaryono等[22]研究發(fā)現(xiàn),糖蜜能有效降低青貯飼料的pH和NH3-N含量。Wang等[23]添加3%糖蜜制作青貯構(gòu)樹,發(fā)現(xiàn)pH、NH3-N和乙酸含量呈下降趨勢,乳酸和丙酸含量呈上升趨勢,但差異不顯著。本試驗中,除無糖蜜組和高水分低糖蜜(2.5%)組有少量丙酸和丁酸外,其余各組均未檢出丙酸和丁酸。NH3-N與總氮的比值可反映青貯飼料中蛋白質(zhì)的被降解程度,其含量越高,說明蛋白質(zhì)損失越嚴重。付錦濤等[7]在構(gòu)樹和稻草混貯中添加糖蜜也降低了CP的分解,減少了NH3-N的生成。李改英等[24]和任志花等[25]研究表明,添加糖蜜后苜蓿青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)也會顯著提高。本研究中,糖蜜組pH、乙酸和NH3-N含量均低于對照組,并隨著糖蜜添加量的升高而降低;乳酸含量均高于對照組,并隨著糖蜜添加量的升高而提高,與上述研究結(jié)果一致。

3.2 不同含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹常規(guī)營養(yǎng)成分含量的影響

本試驗中,含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹大多數(shù)常規(guī)營養(yǎng)成分含量有顯著影響。Arbabi等[26]研究了添加不同水平糖蜜(2.5%、5.0%和7.5%)對整株小米青貯營養(yǎng)價值的影響發(fā)現(xiàn),CP、總可消化養(yǎng)分(TDN)和總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)含量隨著糖蜜添加量的升高而提高,ADF和NDF含量隨著糖蜜添加量的升高而降低。Baytok等[27]分別添加5%糖蜜、0.5%甲酸或10 g/t微生物制劑青貯玉米秸稈的研究發(fā)現(xiàn),糖蜜組青貯效果優(yōu)于其他組。Zhang等[28]添加3%糖蜜制作構(gòu)樹青貯發(fā)現(xiàn),WSC含量提高,NDF、ADF和ADL含量降低。姜富貴等[29]研究表明,隨著糖蜜添加量的升高(0.5%、1.0%和2.0%),青貯雜交構(gòu)樹的DM和CP含量呈線性提高,NDF和ADF含量呈線性降低。王夢等[21]研究發(fā)現(xiàn),添加糖蜜(1%、2%、3%和4%)可降低翅莢決明青貯的NDF和ADF含量,提高CP和WSC含量,且糖蜜最適添加量為4%。本研究也得到類似結(jié)果,低含水量和添加糖蜜可以提高青貯雜交構(gòu)樹CP、NFC和WSC含量,降低NDF、ADF、ADL、ADICP和NDICP含量,且糖蜜適宜添加量為5.0%。

3.3 不同含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹瘤胃降解特性的影響

飼糧DM的瘤胃降解率通常與動物的采食量呈正相關(guān)[30]。本研究中,青貯雜交構(gòu)樹DM的有效降解率為57.06%～65.87%,其中萎蔫青貯比新鮮青貯DM有效降解率平均提高了3.80%。同時,添加糖蜜顯著提高了青貯雜交構(gòu)樹DM有效降解率,這與已有研究報道相符。李勝利等[6]添加3%糖蜜制作青貯全株雜交構(gòu)樹,DM有效降解率為60%左右。李夢楚等[31]添加2%的糖蜜制作菠蘿莖葉青貯,顯著提高了DM瘤胃降解率。Sutaryono等[22]添加2%、4%和6%糖蜜制作玉米秸稈青貯,DM瘤胃降解率隨著糖蜜添加量的升高而提高。這可能是糖蜜提高了瘤胃微生物對飼糧的附著率,使其更易被微生物降解[32]。本試驗中,新鮮青貯構(gòu)樹CP瘤胃有效降解率高于萎蔫青貯,這可能因為新鮮青貯組過高的水分稀釋了細胞液中的糖分,乳酸積累不足導(dǎo)致pH下降緩慢,霉菌、腐敗菌和丁酸菌等好氧菌生長,將更多蛋白質(zhì)分解成NPN(12.3% vs. 9.8%)。此外,本研究中糖蜜組CP平均有效降解率(68.97%)比未添加糖蜜組(65.32%)提高5.59%,這與劉凱麗[14]研究結(jié)果相似?？追擦值萚33]采用尼龍袋法研究了未發(fā)酵全株構(gòu)樹的瘤胃降解率,CP有效降解率為47.23%,低于本試驗中青貯雜交構(gòu)樹的結(jié)果,表明青貯發(fā)酵可能改善了CP的有效降解率。

飼糧NDF和ADF的瘤胃降解率反映了其可被反芻動物消化的難易程度。本研究結(jié)果表明,降低含水量和添加糖蜜青貯,不僅使青貯雜交構(gòu)樹的NDF和ADF含量下降,也提高了NDF和ADF的瘤胃有效降解率,表明青貯發(fā)酵品質(zhì)的提高可能會改善結(jié)構(gòu)性碳水化合物在瘤胃中的降解[34]。Arbabi等[26]和Baytok等[27]也報道了類似的結(jié)果,經(jīng)過糖蜜處理后青貯飼料NDF和ADF瘤胃有效降解率均顯著高于對照組。李勝利等[6]報道,添加糖蜜可以提高青貯雜交構(gòu)樹粗纖維瘤胃降解率,這與本試驗結(jié)果相符。

4 結(jié) 論

原料的含水量和糖蜜添加量對青貯雜交構(gòu)樹發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)價值有顯著影響,且二者存在交互作用。降低含水量和添加糖蜜可有效提高青貯雜交構(gòu)樹發(fā)酵品質(zhì)和瘤胃降解率,且添加糖蜜的效果比降低原料含水量的效果更明顯。在原料含水量為60%條件下,添加2.5%～5.0%糖蜜即可獲得優(yōu)質(zhì)的雜交構(gòu)樹青貯飼料。