菊芋粕對泌乳奶牛的營養價值評定

趙芳芳，鄭琛，李發弟，2，韓向敏＊，郝正里

（1.甘肅農業大學動物科學技術學院，甘肅 蘭州730070；2.甘肅省飼料工程技術研究中心，甘肅 蘭州730000）

菊芋（Helianthustuberosus）又名洋姜，是一種菊科向日葵屬宿根性草本植物，具有耐寒、耐貧瘠、耐干旱、抗風沙、保持水土、繁殖能力強等特點［1，2］。菊芋在我國西部干旱地區有長期種植傳統，近年來種植面積不斷擴大，資源優勢日漸明顯。菊芋地下塊莖富含淀粉、菊糖等果糖多聚物，是最具代表性的生產菊粉的植物［3］。

菊粉已被世界四十多個國家批準列為食品的營養補充劑，在乳制品、飲料、巧克力、面點、冰淇淋食品加工中廣泛應用。隨著我國食品安全體系的不斷健全，菊粉作為一種綠色食品添加劑，在國內市場需求量急劇增加。我國現在菊粉需求用量較大的企業有蒙牛集團、寶蘭集團、建特集團、伊利集團等，年需求量約為5萬噸左右。國內飲料、保健品行業中正在大力推廣菊粉添加劑這一產品，在菊粉的功效和作用逐漸被廣大的消費者認識后，預計未來市場將以每年6.6%的速度遞增［4］。

菊粉需求量的增加，使得菊芋提取菊粉后的副產品——菊芋渣產量增加。菊芋粕的加工工藝比較簡單，工藝流程主要包括：洗凈菊芋塊莖，提取菊粉，塊莖渣粉碎制粒，制成菊芋粕。菊芋粕顆粒呈紅褐色，味甘，富含膳食纖維、低聚果糖等。將這些人類不能使用的副產品用于動物飼料，既經濟又環保，不僅減少了廢棄物的排放又降低了處理費用。另外，副產品處理后又有額外的收入。菊芋粕作為一種非常規飼料資源，還未引起養殖場及養殖戶的重視。目前國內外也未有關于菊芋粕營養價值及其飼喂效果的研究報道。本次試驗對菊芋粕常規營養成分進行了實驗室分析測定，并通過消化試驗測定了菊芋粕在泌乳奶牛體內養分的消化率［5，6］，以期對菊芋粕飼料的合理開發和推廣利用提供一些基礎數據。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及試驗材料

2009年12月9日－2010年1月22日，從甘肅農業大學試驗奶牛場選用年齡、體重、產奶量、營養狀況相近，胎次（2～3胎）、泌乳中期的健康荷斯坦奶牛6頭作為試驗動物。試驗用菊芋粕購自甘肅省定西市隴海乳業有限公司。

1.2 試驗設計與試驗期

試驗采用3×3有重復拉丁方試驗設計，進行3期動物試驗，每個試驗期16d，其中預試期10d，正試期6d，每組2頭試牛。試驗設3個日糧處理，處理1為基礎日糧（含3.04%的菊芋粕），處理2用菊芋粕替代15%基礎日糧（干物質基礎），處理3用菊芋粕替代30%基礎日糧（干物質基礎）。

1.3 試驗飼糧配方

參照中國奶牛行業標準［7］中體重580kg、日產奶（乳脂率3.5%）20kg的奶牛營養推薦量配制基礎日糧（處理1），在基礎日糧配方不變的基礎上，根據套算法分別用菊芋粕代替15%基礎日糧和30%基礎日糧（干物質基礎）配制處理2和處理3日糧。

1.4 試驗奶牛的飼養管理

試驗牛飼喂全混合日糧，單槽飼喂。在過渡期，3個處理組每頭試牛每日飼喂16.5kg日糧（干物質基礎），由于菊芋粕替代基礎日糧后，產奶凈能略有降低，因此，從第1期預試期開始，在保證試牛基本采食完全部飼糧的基礎上，處理1、處理2和處理3每頭試牛每日分別飼喂16.50，17.68和17.71kg日糧（干物質基礎）。每天于5：30，14：30和21：00各等量飼喂1次。每天清槽1次，下槽后讓奶牛到運動場自由飲水和運動，保證試驗場地干凈衛生，每天隨時觀察試牛的采食、排糞情況。每天于6：00和15：00各擠奶1次 。

1.5 樣品的采集及處理

1.5.1 飼料樣品的采集及處理 每階段正試期采用四分法每天采集飼料樣品200g左右，并收集當天的剩料，將6d的飼料樣品和剩料樣品分別混勻，風干后用裝有40目（0.45mm）篩的粉碎機粉碎，儲存于廣口瓶內待測。

表1 試驗日糧配方及營養成分（風干基礎）Table 1 Nutritive levels and composition of trial feed（Air dry basis）

1.5.2 糞樣的采集及處理 每階段正試期采集部分糞樣，其中一部分糞樣加入10% 硫酸用以固氮，將6d糞樣混勻后4℃冰箱中保存；另一部分糞樣裝入鋁盒后置于65℃烘箱烘干，將6d糞樣混勻測定初水分后，用裝有40目（0.45mm）篩的粉碎機粉碎，儲存于廣口瓶待測。

1.5.3 乳樣采集 每階段正試期的第3和6天采集乳樣，每天收集2次，根據每次產奶量多少按比例混合均勻，分別放入帶蓋玻璃瓶中，4℃冰箱中保存，用于測定乳成分。

1.6 測定指標和方法

每天記錄每頭牛的飼喂量和剩料量，計算采食量；每階段正試期連續6d記錄產奶量，計算平均日產奶量；用JulieC2乳成分分析儀測定乳脂率（milk fat content）、乳蛋白（milk protein content）、乳糖（lactose）、非脂固形物（solid non－fat，SNF）等乳成分；飼料和糞樣中干物質（dry matter，DM）、粗蛋白質（crude protein，CP）、酸不溶灰分（acid－insoluble ash，AIA）含量按照楊勝［8］方法測定；飼料和糞樣中中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）含量按照 Van Soest飼草分析法［9］測定；飼料和糞樣中的能值采用WZR－1A真空彈微電腦自動熱量計測定。

采用內源指示劑法進行奶牛消化試驗，養分消化率計算公式如下［10］：

根據消化能實測值推算產奶凈能，其計算公式為：產奶凈能＝0.550 1×消化能－0.395 8［7］

1.7 統計分析

采用SPSS 16.0統計軟件對試驗數據進行拉丁方方差分析，差異顯著時，采用SNK法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 菊芋粕及其他常見能量飼料養分含量

風干菊芋粕樣品中粗蛋白含量為12.98%，粗纖維含量為12.67%（表2），絕干菊芋粕樣品中粗蛋白含量為14.04%，干物質中粗纖維含量為13.71%，因此，菊芋粕屬于能量飼料［11］。

與其他常用能量飼料相比，菊芋粕粗蛋白含量相對較高，粗纖維含量高于其他能量飼料而中性洗滌纖維含量高于除稻谷和小麥麩外的其他能量飼料，酸性洗滌纖維含量低于稻谷、高于其他常用能量飼料，無氮浸出物含量低于除小麥麩和米糠外的其他能量飼料，鈣含量高于而磷含量低于其他常用能量飼料，其產奶凈能低于其他常用能量飼料，表明菊芋粕的營養價值低于其他一些常用能量飼料。

表2 菊芋粕及其他常用能量飼料營養成分Table 2 The nutritive composition of H.tuberosus meal and common energy feed

2.2 菊芋粕常規養分消化率及消化能

在干物質基礎上，用菊芋粕替代15%和30%的泌乳中期奶牛基礎日糧，通過內源指示劑法，測定不同替代比例菊芋粕在奶牛體內養分消化率，消化能和產奶凈能。結果（表3，4）表明，2種不同替代比例的菊芋粕養分消化率，消化能和產奶凈能均無顯著差異（P＞0.05）。因此，用2種不同替代比例的菊芋粕養分消化率，消化能和產奶凈能的平均值作為菊芋粕的養分消化率，消化能和產奶凈能。

2.3 對產奶量及乳成分的影響

在干物質基礎上菊芋粕替代不同比例日糧時，對奶牛的產奶量和乳成分無顯著影響（P＞0.05）（表5），這表明添加菊芋粕對奶牛生產性能無不良影響。

表3 各處理組日糧養分消化率、消化能及產奶凈能Table 3 Digestive rate of nutrients，digestible energy and net energy in different treatment

表4 菊芋粕養分消化率、消化能及產奶凈能Table 4 Digestive rate of nutrients，digestible energy and net energy of H.tuberosus meal

表5 不同處理對奶牛生產性能的影響Table 5 Effects of different treatments on production performance of dairy cattle

3 討論

3.1 菊芋粕的常規營養成分

粗蛋白、粗纖維和無氮浸出物是衡量飼料營養價值的重要指標。一般來說，粗蛋白含量高，飼料營養價值高［11，12］。本試驗中，菊芋粕風干樣品中粗蛋白含量為12.98%，高于玉米、大麥等常用能量飼料，因此，可用菊芋粕替代部分玉米、大麥，降低日糧中蛋白質飼料的用量。

目前，在奶牛營養上，多用中性洗滌纖維這一指標替代粗纖維。中性洗滌纖維主要是植物細胞壁中結構性成分的纖維素、半纖維素和木質素等，酸性洗滌纖維主要是纖維素、酸性洗滌不溶氮及角質物等［13，14］，中性洗滌纖維－酸性洗滌纖維＝半纖維素。本試驗中，菊芋粕風干樣品中中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量分別為25.93%和21.44%，這表明菊芋粕的半纖維素含量較低。

無氮浸出物主要包括糖和淀粉以及少量的半纖維素和木質素，后兩者含量的多少取決于植物的種類和成熟期。糖和淀粉易于被動物體消化吸收，可以提高日糧的能量濃度［11］。與常用能量飼料相比，菊芋粕風干樣品中無氮浸出物含量略低，表明菊芋粕能提供的能量低于大多數常用能量飼料。同時菊芋粕的產奶凈能、脂肪含量與常用能量飼料相比也較低，這都限制了日糧中菊芋粕的用量。

3.2 泌乳奶牛對日糧和菊芋粕養分消化率的影響

常規養分測定并不能完全反映飼料的營養價值，還需要通過動物試驗來評價其利用率。飼料中養分被家畜消化吸收越多，飼料養分消化率就越高，飼料營養價值就越高［11］。王桂瑛等［15］報道，粉碎玉米在泌乳奶牛上干物質，粗蛋白，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的消化率分別為51.41%，37.94%，32.89%和32.84%（干物質基礎）。張宏福［16］報道，牛對玉米粗蛋白和粗纖維的消化率為69%和16%，對小麥麩粗蛋白和粗纖維的消化率為76%和42%，對大米粗蛋白和粗纖維的消化率為70%和76%，對大麥粗蛋白和粗纖維的消化率為72%和32%，對黑麥粗蛋白和粗纖維的消化率為84%和59%，對燕麥粗蛋白和粗纖維的消化率為78%和42%。本試驗中，菊芋粕總能，干物質，粗蛋白，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維消化率分別62.09%，61.81%，73.26%，51.67%和61.20%，與上述報道中常用能量飼料的消化率相近或略高，表明在奶牛日糧中添加菊芋粕對日糧消化率不會產生不利的影響。

從理論上說，纖維素和半纖維素是可以完全被反芻動物消化的，但是由于木質素和半纖維素形成的酯鍵將纖維素包裹在其中，影響到反芻動物瘤胃微生物對纖維素和半纖維素的消化利用，從而影響了中性洗滌纖維的消化利用程度［17，18］。本試驗中，菊芋粕酸性洗滌纖維消化率和中性洗滌纖維消化率較高，這表明菊芋粕中纖維是非木質化的，奶牛對其消化程度高。

3組日糧的干物質消化率、中性洗滌纖維消化率、酸性洗滌纖維消化率、消化能和產奶凈能差異不顯著（P＞0.05），而處理2和處理3的粗蛋白消化率差異顯著。引起粗蛋白消化率明顯降低的原因可能是：1）菊芋粕加工工藝中使用的化學提取物影響了粗蛋白在泌乳奶牛上的消化利用；2）隨著菊芋粕替代基礎日糧比例的增加，菊芋粕與基礎日糧發生了組合效應，使得奶牛瘤胃內環境發生變化，降低了粗蛋白的消化利用程度。菊芋粕粗蛋白在奶牛瘤胃內的降解機理還有待于進一步的研究。

3.3 日糧和菊芋粕對奶牛生產性能的影響

飼料的組成和消化利用程度，影響奶牛的生產性能。劉強［19］研究發現非結構性碳水化合物（non－structural carbohydrates，NSC）要比中性洗滌纖維降解快得多，非結構性碳水化合物的快速降解可能導致揮發性脂肪酸的積累，使瘤胃pH值降低、滲透壓升高。纖維降解菌對低pH值很敏感，在這種條件下，纖維的降解速度就會降低，從而造成瘤胃中乙酸比例減少，而丙酸比例增加，導致乳脂率的降低。本試驗中，各處理組奶牛產奶量和乳成分無顯著差異（P＞0.05），可能與菊芋粕風干樣品中中性洗滌纖維含量較高有關，也表明奶牛日糧中添加菊芋粕時不會降低奶牛產奶量及乳成分［20］。

4 結論

菊芋粕風干樣品中干物質、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分、鈣、磷和產奶凈能分別為92.43%，12.98%，0.81%，12.67%，25.93%，21.44%，3.92%，0.27%，0.20%和5.18MJ／kg。泌乳奶牛對菊芋粕干物質消化率、粗蛋白消化率、中性洗滌纖維消化率、酸性洗滌纖維消化率分別為61.78%，73.21%，51.65%，61.14%；消化能和產奶凈能分別為10.13和5.18MJ／kg。干物質基礎上菊芋粕替代不同比例基礎日糧后，試牛產奶量和乳成分無顯著差異。這表明菊芋粕是種養分含量低，但養分消化率較高的能量飼料，在奶牛日糧中添加一定比例的菊芋粕不會影響奶牛生產性能。

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