付俊平，賈玉山，格根圖，武海霞

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

隨著畜牧業(yè)和飼料工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)飼草料不足的矛盾已日趨突出。特別是在荒漠化草原區(qū)，實(shí)施“禁牧、休牧”生態(tài)治理工程后，飼草料不足問(wèn)題尤為突出。生態(tài)環(huán)境治理工程的實(shí)施產(chǎn)生了大量平茬復(fù)壯后的灌木、半灌木的枝條，充分利用這些資源不但可以緩減草畜矛盾、人畜爭(zhēng)糧等現(xiàn)象，還可以促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，在科學(xué)引導(dǎo)養(yǎng)殖規(guī)模，提高牲畜質(zhì)量及畜產(chǎn)品安全的同時(shí)，積極探索和研究新型、可開(kāi)發(fā)的飼草料資源成為當(dāng)下緊迫的課題，特別是有效開(kāi)發(fā)當(dāng)?shù)胤浅Ｒ?guī)飼草料資源，檸條(Caraganakorshinskii)就是其中之一，檸條枝葉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，粗蛋白9.20%～27.50%、粗脂肪8.20%～22.20%、粗纖維2.76%～3.52%、木質(zhì)素25.13%～27.75%、粗灰分2.26%～6.75%、無(wú)氮浸出物31.80%～40.85%、鈣0.64%～1.64%、磷0.26%～0.89%。將其枝葉加工成各種草產(chǎn)品飼喂家畜，是很有發(fā)展?jié)摿Φ木G色飼料資源[1]。內(nèi)蒙古地區(qū)檸條資源豐富，可利用總面積400多萬(wàn)hm2，按照1.5 t/hm2干質(zhì)量的年均產(chǎn)量估算，年生物產(chǎn)量合計(jì)600萬(wàn)t以上，可滿足100萬(wàn)頭奶牛的粗飼料需求[2]。科學(xué)合理地利用這些寶貴的飼草料資源，無(wú)疑對(duì)增加飼草料的貯存量，緩解草畜矛盾，促進(jìn)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義[3]。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料為檸條,英文名Korshinsk peashrub，別名檸條、大白檸條、毛條等[4-5]，于2009年7月20日取自內(nèi)蒙古鄂爾多斯市鄂托克前旗，采用禁牧、無(wú)人為破壞且處于不同刈割頻率的、7～8年齡的人工種植檸條林。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)材料采集地檸條試驗(yàn)田的調(diào)查和鑒定，隨機(jī)選取不同植株上的莖及葉片，所取材料均處于開(kāi)花期，且著生位置一致，生長(zhǎng)狀況良好。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1膨化試驗(yàn) 采用單桿小型熱噴設(shè)備對(duì)檸條進(jìn)行膨化。

工藝流程：檸條植株→預(yù)處理→切短、揉碎→混勻→調(diào)節(jié)水分→膨化→篩分→檸條膨化產(chǎn)品→取樣→體外發(fā)酵實(shí)驗(yàn)→測(cè)定指標(biāo)。

采用4因素4水平L16(44)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將膨化工藝條件中壓力(MPa)、溫度(℃)、原料含水量(%)、切短長(zhǎng)度(cm)作為因素，每個(gè)因素設(shè)4個(gè)水平，每組均設(shè)3個(gè)重復(fù)。即：壓力(MPa)設(shè)0.6、0.8、1.0、1.2 MPa 4個(gè)水平；溫度(℃)設(shè)110、130、150、170 ℃ 4個(gè)水平；原料含水量(%)設(shè)20%、30%、40%、50% 4個(gè)水平；切短長(zhǎng)度(cm)設(shè)2、3、4、5 cm 4個(gè)水平。

1.2.2瘤胃液收集 試驗(yàn)羊在早晨飼喂前1 h，用硬質(zhì)PVC管通過(guò)瘤胃瘺管在瘤胃內(nèi)不同位點(diǎn)快速采取瘤胃液，置入經(jīng)預(yù)熱達(dá)39 ℃并通有CO2的保溫瓶中，蓋嚴(yán)瓶口，迅速返回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)4層紗布過(guò)濾到預(yù)熱達(dá)39 ℃并通有CO2的廣口瓶中，濾液持續(xù)通入CO2。

1.2.3培養(yǎng)液配制 采用Menke和Steingass[7]的方法準(zhǔn)備人工瘤胃營(yíng)養(yǎng)液，并將營(yíng)養(yǎng)液與瘤胃液以體積比為2∶1的比例混合。人工瘤胃營(yíng)養(yǎng)液由常量元素溶液、微量元素溶液、緩沖液、指示劑溶液、還原劑溶液配成。各種溶液的配方見(jiàn)表1。

表1 人工瘤胃營(yíng)養(yǎng)液各單一溶液配方

1.2.4產(chǎn)氣量測(cè)定 通過(guò)安在注射口的硅膠管將30 mL接種液分裝到注射器中。立即蓋上帶有放氣閥門的橡皮塞，蓋緊密閉后，放入38～39 ℃的恒溫水浴搖床中培養(yǎng)。在培養(yǎng)0、1、2、4、8、12、16、24 h各時(shí)間點(diǎn)取出培養(yǎng)管并快速讀數(shù)記錄。

1.3測(cè)定指標(biāo) 測(cè)定不同培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)的產(chǎn)氣量，測(cè)定木質(zhì)素含量及干物質(zhì)消化率。木質(zhì)素含量依《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》的范式方法[7]測(cè)定；干物質(zhì)消化率按照《現(xiàn)代反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究方法和技術(shù)》[8-9]的方法測(cè)定。

干物質(zhì)消化率=[注射器中樣品干質(zhì)量-殘留在過(guò)濾布上的干質(zhì)量(固體殘?jiān)|(zhì)量)]/注射器中樣品干質(zhì)量×100%。

1.4數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的前期處理均利用Microsoft Office Excel 2003軟件進(jìn)行，木質(zhì)素含量、干物質(zhì)消化率的計(jì)算及數(shù)據(jù)的方差分析利用SPSS 11.0軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1膨化條件不同組合對(duì)檸條木質(zhì)素含量的影響 膨化組合對(duì)檸條木質(zhì)素含量的影響如表2所示，4個(gè)關(guān)鍵工藝條件對(duì)木質(zhì)素含量的影響作用大小次序?yàn)?膨化壓力>膨化溫度>含水量>切短長(zhǎng)度。

壓力各梯度中除0.8 MPa與1.0 MPa之間存在顯著差異外(P<0.05)，其他相鄰梯度之間的差異不顯著(P>0.05)，壓力越大，木質(zhì)素含量越低，在壓力1.2 MPa時(shí)最低，為41.75%；不同溫度梯度中，每相鄰兩梯度之間的差異不顯著(P>0.05)，但溫度110與170 ℃之間差異顯著，隨著溫度的升高，木質(zhì)素含量下降，當(dāng)溫度升高到170 ℃時(shí)，膨化效果最佳，木質(zhì)素含量最低，為41.57%；含水量和切短長(zhǎng)度各梯度之間的木質(zhì)素含量差異不顯著(P>0.05)，但在含水量為30%、切短長(zhǎng)度為2 cm時(shí)，木質(zhì)素含量都為最低，分別為42.50%和42.49%。

表2 膨化條件不同組合對(duì)檸條木質(zhì)素含量的影響

2.2膨化條件不同組合對(duì)檸條干物質(zhì)消化率的影響 不同組合條件下膨化對(duì)檸條干物質(zhì)消化率的影響如表3所示。壓力對(duì)檸條干物質(zhì)消化率的影響作用要顯著高于其他因素(P<0.05)，且隨著壓力增大，消化率提高，在壓力1.0 MPa時(shí)達(dá)到最大，為24.25%，之后又開(kāi)始下降，前3個(gè)梯度之間存在顯著性差異(P<0.05)，但壓力0.6和1.2 MPa之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)；溫度各梯度之間差異不顯著(P>0.05)，當(dāng)溫度為170 ℃時(shí)，消化率最高，為20.97%；含水量各梯度之間差異也不顯著(P>0.05)，在原料含水量為30%時(shí)，干物質(zhì)消化率最大，為20.50%；原料切短長(zhǎng)度3與4 cm之間差異顯著(P<0.05)，其他相鄰梯度之間的差異不顯著(P>0.05)，2 cm長(zhǎng)度下的消化率最高，為21.42%。

表3 膨化條件不同組合對(duì)檸條干物質(zhì)消化率的影響

壓力1.0 MPa、溫度170 ℃、原料含水量30%、切短長(zhǎng)度2 cm的組合膨化效果最好，檸條中木質(zhì)素含量最低，由原來(lái)的52.94%降低到49.35%，較原樣降低了6.79%，消化率由原來(lái)的16.62%提高到25.62%，較原樣提高了54.14%，有效地改善了檸條的飼用品質(zhì)。

3 討論

膨化處理可以改變飼料的理化性狀和營(yíng)養(yǎng)成分，明顯提高可溶性成分和可消化成分含量，適口性變好，飼用價(jià)值提高。影響膨化效果的因素很多，原料和設(shè)備是兩個(gè)主要方面，膨化過(guò)程是整個(gè)加工過(guò)程最重要的環(huán)節(jié)，與原料的組成成分、粒度大小、水分含量以及膨化設(shè)備的類型、膨化壓力、溫度等均密切相關(guān)[10]。熱噴膨化是利用高溫、高壓和水蒸氣處理后突然降壓以破壞纖維素CEL結(jié)構(gòu)的方法。因此，壓力、溫度、原料含水量以及長(zhǎng)度是決定熱噴膨化成敗和效果好壞的關(guān)鍵。目前，膨化技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于飼料加工業(yè)中，但在檸條加工利用方面的應(yīng)用研究仍處于起步階段，相關(guān)的成熟加工條件研究報(bào)道很少。本研究設(shè)定了膨化壓力、溫度、原料含水量及切短長(zhǎng)度4因素，進(jìn)行了檸條熱噴膨化加工關(guān)鍵工藝條件篩選，研究顯示，檸條膨化需要適宜的壓力、溫度和含水量，原料切短長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)，在這4個(gè)關(guān)鍵工藝條件中，壓力因素對(duì)檸條膨化效果影響最大，極差值遠(yuǎn)大于其他因素。

壓力太低，對(duì)木質(zhì)素影響小，消化率無(wú)顯著提高，膨化效果差，但過(guò)高的壓力又往往會(huì)伴隨著高溫，在高溫高壓的共同作用下往往容易使植物發(fā)生“炭化”，破壞原料中養(yǎng)分，反而會(huì)是消化率降低；其次膨化時(shí)必須達(dá)到一定溫度，才能保證原料中水分產(chǎn)生熱效應(yīng)，而且原料中水分需在適宜范圍之內(nèi)，才能保證達(dá)到較好的膨化效果；原料切短長(zhǎng)度超過(guò)一定范圍，應(yīng)力作用于物料的表面積增大，使降解木質(zhì)素的難度增加，消化率變化不明顯。在最佳組合工藝條件下膨化， 木質(zhì)素等難以消化的成分明顯降低，DM消化率提高，利用價(jià)值得到提高[11-12]。

檸條枝葉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高[13]，因此，作為飼料原料利用，可以緩解內(nèi)蒙古自治區(qū)反芻動(dòng)物高蛋白優(yōu)質(zhì)牧草嚴(yán)重缺乏的現(xiàn)狀。因此，加快檸條飼用轉(zhuǎn)化技術(shù)的成熟與促進(jìn)檸條飼料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)內(nèi)蒙古的畜牧業(yè)有重要作用。

4 結(jié)論

用單桿小型熱噴設(shè)備加工膨化檸條適宜工藝條件為：壓力1.0 MPa，溫度170 ℃，原料含水量30%，切短長(zhǎng)度2 cm，此條件下，膨化效果最好。

[1]左忠，張浩，王峰，等.檸條飼料加工利用技術(shù)研究[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2005，22(3)：30-35.

[2]道仁達(dá)來(lái).檸條的生物學(xué)特性與產(chǎn)業(yè)化途徑的研究[J].內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)，2008，31(3)：93-94.

[3]張雄杰，盛晉華，趙懷平.檸條飼用轉(zhuǎn)化技術(shù)研究進(jìn)展及內(nèi)蒙古檸條飼料產(chǎn)業(yè)前景[J].畜牧與飼料科學(xué)，2010，31(5)：21-23.

[4]周道瑋.錦雞兒屬植物分布研究[J].植物研究，1996，16(4)：428-435.

[5]牛西午.中國(guó)錦雞兒屬植物資源研究——分布及分種描述[J].西北植物學(xué)報(bào)，1999，19(5)：107-133.

[6]Menke K H，Steingass H E.Stimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen flued[J].Animal Research and Development，1988(28):7-55.

[7]楊勝.飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)[M].北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1999.

[8]盧德勛，謝崇文.現(xiàn)代反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究方法和技術(shù)[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1990.

[9]王聰，劉強(qiáng)， 董寬虎，等.不同鹽堿化草地混播牧草對(duì)綿羊瘤胃發(fā)酵和日糧養(yǎng)分利用率的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2010，19(5)：38-44.

[10]劉國(guó)謙，張俊寶，劉東慶.檸條的開(kāi)發(fā)利用及草粉加工飼喂技術(shù)[J].草業(yè)科學(xué)，2003，20(7)：26-31.

[11]宋立霞，王紅英.膨化飼料加工技術(shù)分析及應(yīng)用[J].飼料與畜牧，2008(2)：23-25.

[12]甘振威，張大維，張婭婕，等.飼料膨化加工方法對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分的影響[J].中國(guó)比較醫(yī)學(xué)雜志，2009，19(5)：72-73.

[13]武海霞.檸條飼用膨化技術(shù)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010：27-35.