■蔣紅琴 李十中* 仉 磊 祖 旭 霍貴成

（1.清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院，北京100083；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)乳品科學(xué)教育部重點實驗室，黑龍江哈爾濱150030）

面對日趨緊張的資源約束和畜產(chǎn)品需求的爆發(fā)式增長，《全國節(jié)糧型畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011年～2020年）》提出發(fā)展“節(jié)糧型”畜牧業(yè)就是要充分利用農(nóng)副產(chǎn)品、工業(yè)副產(chǎn)品等非糧資源，在減少糧食消耗的同時達到高效畜產(chǎn)品產(chǎn)出，主要包括奶牛、肉牛、肉羊、絨毛羊等。甜高粱秸稈酒糟是舍飼育肥牛羊理想的粗飼料，但是由于受到來源的限制，故在一定程度上制約了其在飼料中的應(yīng)用和發(fā)展。隨著甜高粱秸稈發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)的突破和大力推廣[1]，大量酒糟的飼料化有效利用既可以減輕環(huán)境污染，又可以節(jié)約糧食、降低生產(chǎn)成本，也是提高乙醇生產(chǎn)經(jīng)濟效益和社會效益的關(guān)鍵之一。然而，酒糟在飼料化過程中面臨的一個重要問題是規(guī)?；螽a(chǎn)生的酒糟若不及時被養(yǎng)殖場消化利用，高水分的酒糟易于霉變，必須采取合理的措施進行保存。秸稈直接青貯發(fā)酵是一種成功的處理方法，但有關(guān)發(fā)酵處理甜高粱酒糟的營養(yǎng)成分、瘤胃降解特性的數(shù)據(jù)鮮有報道。為此，本試驗測定了青貯前后飼料的營養(yǎng)組成并采用尼龍袋法測定了青貯前后甜高粱秸稈酒糟營養(yǎng)成分在瘤胃中的降解情況，以期為反芻動物飼養(yǎng)業(yè)科學(xué)利用甜高粱副產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 甜高粱青貯制備

試驗所用甜高粱秸稈酒糟是選擇乳熟后期的甜高粱秸稈，經(jīng)過粉碎采用先進固態(tài)發(fā)酵（ASSF）生產(chǎn)甜高粱桿乙醇后所得糟渣，原料來自清華大學(xué)中美生物燃料昌平實驗基地。甜高粱秸稈酒糟按照表1添加芯來旺I-乳酸菌發(fā)酵劑（購自芯來旺生物科技有限公司）和0、4%、8%的玉米粉進行青貯發(fā)酵。實驗分為3個處理，每個處理設(shè)4個重復(fù)，將樣品混勻后，取一定量裝填至貼有標(biāo)簽的1 L專用試驗青貯玻璃廣口瓶儲藏，裝滿壓實后蓋上瓶蓋，在瓶口周圍涂上凡士林，并用膠帶密封，室溫保存45 d后開封取樣。

表1 甜高粱生物乙醇殘渣青貯保存效果試驗設(shè)計

1.2 試樣的制備

青貯結(jié)束后開瓶，從色澤、氣味、質(zhì)地等方面進行感官評定，同時多層、多點取樣，從每個瓶采集樣品冷凍保藏待用。以“四分法”取各樣品于65℃烘箱中烘至恒重后待冷卻后用粉碎機磨細，一部分過40目篩用于飼料常規(guī)營養(yǎng)成分分析；另一部分過8目篩用于尼龍袋降解試驗。

1.3 青貯飼料指標(biāo)測定

準確稱取30 g青貯料，加入270 ml蒸餾水，用多功能攪拌機勻質(zhì)2 min。勻質(zhì)液用四層紗布過濾，濾液用于pH值、乳酸（lactic acid，LA）、氨肽氮（NH3-N）、揮發(fā)性脂肪酸（volatile fatty acid，VFA）以及水溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）測定。將剩余部分的青貯飼料收集起來65℃烘干48 h回潮24 h后用微型植物粉碎機粉碎，測定DM、CP、EE、CA、NDF和ADF含量。pH值用雷磁pHS-3C精密pH計測定濾液pH值獲得。乳酸使用高效液相色譜儀測定（Water-2695高效液相色譜儀），流動相為甲醇0.1 mol/l磷酸氫二銨，流速1 ml/min，檢測波長210 nm，柱溫30℃，進樣量10 μl。氨態(tài)氮采用苯酚－次氯酸鈉比色法測定。水溶性碳水化合物采用蒽酮－硫酸比色法測定。VFA采用高效氣相色譜儀（日本島津GC-14B）測定，包括乙酸（acetic acid，AA）、丙酸（propionic acid，PA）與丁酸（butyric acid，BA），測定條件：FID檢測器；CPWAX57CB毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，美國Varian公司）；采用一階程序升溫，初溫80℃，保持3 min，然后以15℃/min的速率升至210℃，保持2 min；進樣室和檢測器的溫度都設(shè)為250℃。

1.4 瘤胃降解試驗

1.4.1 試驗動物

選取3頭發(fā)育正常，健康狀況良好，裝有永久性瘤胃瘺管的干奶期中國荷斯坦奶牛。試驗?zāi)膛５拇诛暳嫌捎衩浊噘A、苜蓿和羊干草組成，精料由玉米、豆粕等飼料構(gòu)成。按照中國奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準（2007）配制奶牛試驗飼糧，飼糧組成及營養(yǎng)水平見表2。試驗期間，奶牛采用拴系飼養(yǎng)，每天06：00和18：00飼喂兩次，自由飲水。試驗在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)香坊農(nóng)場進行。

1.4.2 試驗方法

選擇孔眼為50 μm的尼龍過濾布，裁成17 cm×13 cm的長方塊，對折，用尼龍線雙道，制成長×寬為8 cm×12 cm的尼龍袋，散邊用塑料封口機熱燙。稱取一定量的粗飼料樣品約2 g，放入尼龍袋內(nèi)，袋口用橡皮筋扎好。每兩個袋拴在一個塑料管上，每頭牛每個時間點設(shè)兩個平行樣（兩個重復(fù)）。按照一次投入分別取出的原則，分別在6、12、24、36、48、72 h 6個時間點將袋取出，統(tǒng)一放在自來水下細流沖洗至水清亮為止。65℃烘干至恒重，稱重。裝入可封口塑料袋中保存，測定干物質(zhì)、蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維在瘤胃中不同時間點的消失率。粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、粗灰分（CA）水平根據(jù)AOAC[2]測定而得，中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）、酸性洗滌木質(zhì)素（ADL）則根據(jù)Van Soest等[3]的方法測定而得。0 h樣品直接沖洗。洗后，置于65℃烘箱烘48 h至恒量。

表2 日糧組成及其營養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）

2 結(jié)果計算與數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2.1 待測飼草飼料的DM、CP、NDF在瘤胃中不同時間點的降解率計算

DM降解率（%）=（放入尼龍袋的飼草飼料DM重量-某時間點消化后所剩DM的重量）/放入尼龍袋的飼草飼料DM重量×100；

CP的降解率（%）=[放入尼龍袋的飼草飼料DM重量×飼草飼料CP（%）-某時間點消化后所剩DM的重量×消化后殘渣CP（%）]/[放入尼龍袋的飼草飼料DM重量×飼草飼料CP（%）]×100；

NDF的降解率（%）=[放入尼龍袋的飼草飼料DM重量×飼草飼料NDF（%）-某時間點消化后所剩DM的重量×消化后殘渣NDF（%）]/[放入尼龍袋的飼草飼料DM重量×飼草飼料NDF（%）]×100。

2.2 統(tǒng)計分析

采用Microsoft Office Excel 2003和IBM SPSS 21.0中單因子方差分析法（ANOVA）對酒糟發(fā)酵特性、營養(yǎng)組成和飼料樣本在瘤胃內(nèi)的降解率進行了差異顯著性分析，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準。

3 結(jié)果

3.1 玉米粉對甜高粱稈酒糟發(fā)酵特性的影響

添加玉米粉對甜高粱稈酒糟發(fā)酵特性的影響結(jié)果如表3。未添加玉米粉的酒糟對照組乳酸含量低，pH值和氨肽氮含量較高，未達到青貯安全保存飼料的要求，且有丁酸產(chǎn)生，出現(xiàn)腐爛霉變現(xiàn)象。添加4%或8%玉米粉的處理組，pH值均低于4.2，乳酸、乙酸、總酸含量顯著高于對照組，尤其是8%玉米添加組，無丁酸產(chǎn)生，保存質(zhì)量很好，無霉變產(chǎn)生。

表3 添加玉米粉對甜高粱稈酒糟發(fā)酵特性的影響(按鮮樣計)

3.2 甜高粱秸稈鮮糟以及酒糟青貯后化學(xué)組成

甜高粱秸稈鮮糟以及酒糟青貯后化學(xué)組成見表4。由表4可見，0%青貯處理組干物質(zhì)含量低于其他處理組，尤其是添加玉米粉處理組，達到顯著水平（P＜0.05）；0%青貯處理的EE含量、蛋白含量顯著低于其他兩個青貯處理組以及鮮糟組（P＜0.05），而NDF、ADF和ADL則高于其他處理組，尤其是高于高劑量添加玉米青貯處理組（P＜0.05）。添加玉米的兩個青貯處理組DM含量相比鮮糟有顯著提高，EE、CP水平也高于鮮糟組，但未達到顯著水平（P＞0.05）；NDF、ADF和ADL含量均隨著玉米粉添加劑量的增加而降低（P＜0.05）。

表4 甜高粱鮮糟以及甜高粱酒糟青貯后化學(xué)組成分析(%)

3.3 甜高粱鮮糟以及青貯甜高粱酒糟各營養(yǎng)成分的瘤胃降解率

鮮糟渣、青貯糟渣和添加發(fā)酵基質(zhì)青貯糟渣在瘤胃停留不同時間的DM、CP和NDF的消失率結(jié)果見圖1、2和3。從圖1～3可以看出，不同時間段的DM、CP和NDF瘤胃降解率均以添加4%或8%的玉米粉效果最好，鮮糟的DM、CP和NDF降解率優(yōu)于0%青貯組，尤其在粗CP上效果顯著（P＜0.05）。隨著玉米粉添加劑量的增加瘤胃降解率越高，因此8%處理組降解效果最佳。DM各處理在48 h的降解率分別為42.72%、38.10%、47.45%和51.46%；CP在48 h的降解率分別為55.88%、48.44%、62.95%和69.83%；NDF在48 h的降解率分別為38.06%、34.69%、41.59%和43.52%。

圖1 甜高粱鮮糟以及青貯酒糟的DM降解曲線

圖2 甜高粱鮮糟以及青貯酒糟的CP降解曲線

圖3 甜高粱鮮糟以及青貯酒糟的NDF降解曲線

4 討論

4.1 玉米粉對甜高粱稈酒糟發(fā)酵特性及其化學(xué)組成的影響

在實驗室剛蒸餾出來的酒糟pH值為4.31，高于優(yōu)良青貯要求的pH值在4.2以下的要求[4]，因此需要降低酸度值進行保存。影響青貯成功與否的最主要的因素之一是青貯料的水分，適宜的水分含量是影響青貯成功的關(guān)鍵因素。甜高粱稈酒糟的特點是含水量大，如表4所示，干物質(zhì)含量只有21.95%。另外，由于甜高粱秸稈在發(fā)酵生產(chǎn)乙醇后，其中的糖被轉(zhuǎn)化成了乙醇，因此酒糟中的可溶性碳水化合物含量很低，然而可溶性碳水化合物是乳酸菌生長繁殖的底物，它的不足會影響乳酸菌的生長以及青貯的品質(zhì)。因此，直接青貯酒糟沒有獲得理想的效果。在酒糟中添加一定比例的玉米，這樣一方面調(diào)節(jié)了原料的水分，減少流汁的形成，降低養(yǎng)分損失[5]，另一方面玉米粉中含有相當(dāng)數(shù)量的可溶性碳水化合物，可以彌補酒糟中可溶性碳水化合物含量不足的問題[6-7]，因此青貯水分和WSC含量更趨于適宜范圍便于貯存。因此添加玉米后的青貯發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)于直接青貯組，具有較低的pH值、NH3-N/TN及微量的丙酸，較高的乳酸/乙酸比和乳酸含量，尤其是8%玉米粉添加組，水分含量達到65%～75%的合適水平，因此效果最佳。

與鮮糟組相比，添加玉米粉青貯后的CP、EE含量有所提高，NDF、ADF和ADL的含量有所下降，因此添加玉米粉后青貯的營養(yǎng)價值有所提高。未添加玉米粉鮮糟青貯組由于青貯過程出現(xiàn)了腐敗，從NH3-N/TN（%）水平上就可以反映出來，0%處理組顯著高于添加玉米粉的處理組（見表3）。青貯中的氨態(tài)氮主要由好氧性微生物分解原料中的蛋白產(chǎn)生，青貯中氨氮、氨氮/總氮的水平反映了青貯粗蛋白損失的情況，數(shù)值高說明蛋白損失嚴重，青貯的發(fā)酵品質(zhì)及營養(yǎng)價值降低，營養(yǎng)損失嚴重。因此與玉米粉添加組相比，0%處理組的CP、EE含量顯著降低，NDF和ADF的含量顯著提高（見表4）。另外，自然發(fā)酵過程具有降低細胞壁NDF、ADF含量的作用[8]，這可能也是造成添加玉米粉青貯組NDF、ADF含量降低的一個因素。

4.2 甜高粱鮮糟以及青貯甜高粱酒糟各營養(yǎng)成分的瘤胃降解率

添加玉米粉青貯顯著改善了甜高粱秸稈酒糟的DM和CP瘤胃降解率，這可能一方面是由于添加了玉米，玉米的DM和CP消化率明顯高于富含細胞壁的秸稈類；另一方面添加玉米青貯組經(jīng)過45 d的厭氧貯存過程，青貯中蛋白質(zhì)的水解增加，導(dǎo)致非蛋白氮和可溶性蛋白含量升高，而這兩者又與可降解蛋白含量成正比關(guān)系，因此可以提高可降解蛋白含量。李玲等[9]研究也認為，青貯可提高飼草降解蛋白的含量，因此有助于提高動物的蛋白消化率，提高動物對飼料蛋白質(zhì)的利用效率。

與淀粉類物質(zhì)相比，纖維類物質(zhì)由于對微生物活性具有限制作用，因而會使消化時間延長[10]。本試驗中在細胞壁含量上，添加玉米青貯組＜鮮糟組＜0%青貯組，因此在初始瘤胃降解率上添加玉米青貯組＞鮮糟組＞0%青貯組。由于直接青貯酒糟沒有獲得理想的保存效果，養(yǎng)分損失嚴重，細胞壁成分含量尤其高，這就造成了直接青貯酒糟的瘤胃纖維降解率低于鮮糟處理組。

5 結(jié)論

綜合各項指標(biāo)得出如下結(jié)論：①添加玉米粉后的甜高粱秸稈酒糟具有良好的青貯品質(zhì)，顯著優(yōu)于單獨青貯甜高粱秸稈酒糟，以8%添加效果最好；②添加玉米粉使得甜高粱秸稈的酒糟營養(yǎng)價值有所改善，CP、NDF和ADF的瘤胃降解率也顯著提高。