酒精清液發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對奶牛生產性能的影響

姚 慶 辛杭書 王明君 李仲玉 劉凱玉 張 寧 李 敏 李欣新 張永根

(東北農業大學動物科學技術學院，哈爾濱 150030)

酒精清液是酒精發酵后產生的廢液經過離心所得到的上清液，含有大量的可溶性蛋白質和糖［1－2］，每生產 1 t酒精將產生 12 t醪液，經離心后，40%的上清液會用于拌料，而剩余的60%酒精清液則進入污水處理系統或直接排放到河流中，導致環境污染和資源浪費［3］。目前對酒精清液的研究主要集中于廢物處理及防治污染環境方面。有學者通過厭氧、有氧發酵對酒精清液進行處理達標后，再排放到大自然中，但由于效益低，投資費用高而未得到廣泛推廣應用［2，4－5］。我國市場上優質粗飼料資源嚴重缺乏，而秸稈資源豐富，各類秸稈的總產量約為6.4億t，其中稻草、玉米秸和麥秸占可飼用秸稈的69%［6］，但秸稈的品質差，適口性不好，利用率低，反芻動物的采食量低，大多數以燃燒的形式直接排放到自然界中，不但造成資源的浪費，而且嚴重污染環境。那么，能否利用酒精清液來處理玉米秸稈，改善玉米秸稈品質，以提高其適口性呢?目前此方面的研究較少，因此，本試驗通過將酒精清液添加到玉米秸稈中進行微生物發酵，探討其能否有效改善玉米秸稈品質和適口性，以提高秸稈的利用率，并減少酒精清液及燃燒秸稈所帶來的環境污染問題，以期為其在反芻動物生產實踐中的應用提供數據支持及理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計及飼糧組成

試驗于2011年7月—2011年9月在黑龍江省哈爾濱市松北區杏林牧業奶牛場進行。試驗選用體重、年齡、胎次、產奶量和泌乳期相近的健康中國荷斯坦泌乳牛40頭，隨機分為2組，每組20頭牛。試驗分3期，各期的對照組均飼喂全株玉米青貯飼糧，各期的試驗組分別飼喂用酒精清液發酵玉米秸稈替代30%(30%替代組)、60%(60%替代組)或100%(100%替代組)全株玉米青貯的試驗飼糧。每期預試期7d，正試期20d。

奶牛飼糧由玉米青貯、羊草、啤酒糟和精料經全混合日糧(TMR)機混合組成，試驗飼糧組成見表1，精料營養水平見表2。酒精清液發酵玉米秸稈由中國哈爾濱釀酒有限公司生產，其主要原料是酒精清液和玉米秸稈經乳酸菌發酵而成［7］，玉米青貯取自試驗奶牛場。

表1 試驗飼糧組成(風干基礎)Table 1 Composition of experimentaldiets(air-dry basis) %

表2 精料營養水平(干物質基礎)Table 2 Nutrient levels of the concentrate(DM basis) %

1.2 飼養管理

試驗奶牛集中統一管理，由同一飼養員飼喂，每天01:30、13:30分2次飼喂，自由采食，自由運動和飲水，每天擠奶2次(04:00、16:00)。

1.3 采樣及測定指標

1.3.1 奶樣采集

在每期試驗的最后3天，連續采集奶樣，每次采樣按早、晚3∶2的比例取奶樣，然后將1d(共2次)取的奶樣混合均勻后，4℃保存待測。

1.3.2 采食量的測定

試驗正試期連續3d測定采食量，記錄每天上料量和剩料量;每天分早、晚采集TMR飼料樣和剩料樣，測定干物質含量，然后再根據每日每頭奶牛的投料量和剩料量計算每組奶牛的日平均干物質采食量(DMI)。

1.4 產奶量和乳成分測定

在正試期內，記錄每頭牛的產奶量，并將奶樣送往黑龍江省大慶市奶牛生產性能測定中心測定其乳成分。

1.5 數據處理

采用Excel 2010對數據進行整理，利用SAS 9.1.3統計軟件ANOVA和NLIN程序對數據進行統計分析。結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 酒精清液發酵玉米秸稈與全株玉米青貯的營養價值比較

由表3可見，酒精清液發酵玉米秸稈粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)含量略高于全株玉米青貯，但差異不顯著(P＞0.05)。而粗蛋白質(CP)、中性洗滌纖維(NDF)、中性洗滌不溶蛋白質(NDIP)和酸性洗滌木質素(ADL)含量顯著高于全株玉米青貯(P＜0.05)，酸性洗滌纖維(ADF)含量顯著低于全株玉米青貯(P＜0.05)。

表3 酒精清液發酵玉米秸稈與全株玉米青貯的營養成分(風干基礎)Table 3 The nutrient components of fermented corn stover with alcohol wastewater and whole corn silage(air-dry basis) %

2.2 酒精清液發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對奶牛DMI的影響

由表4可見，只有60%替代組顯著提高了奶牛的DMI(P ＜0.05)，提高幅度為9.45%，而30%和100%替代組奶牛的DMI與對照組均沒有顯著差異(P ＞0.05)。

2.3 酒精清液發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對奶牛產奶量的影響

由表5可見，不同比例發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對奶牛產奶量的影響各不相同，30%和60%替代組奶牛平均產奶量雖然略有降低，但與對照組差異不顯著(P＞0.05)。100%替代組與對照組相比，試驗組奶牛平均產奶量顯著下降(P ＜0.05)。

2.4 酒精清液發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對乳成分的影響

由表6可見，不同比例發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對乳成分的百分比含量影響均不顯著(P＞0.05)。60%和100%替代組顯著降低了牛奶中的尿素凈含量(P＜0.05);100%替代組的乳蛋白凈含量顯著高于對照組(P＜0.05)，而其他乳成分凈含量顯著低于對照組(P＜0.05)。

3 討論

3.1 酒精清液發酵玉米秸稈與全株玉米青貯的營養價值比較

本試驗中酒精清液發酵玉米秸稈的NDF 含量高于全株玉米青貯，ADF含量低于玉米青貯，這可能與酒精清液發酵玉米秸稈和全株玉米秸稈所使用的處于不同生長時期的秸稈有關［8］。本試驗中，酒精清液發酵玉米秸稈為收獲后的干玉米秸稈，而全株玉米青貯則使用的是蠟熟期的玉米秸稈。朱順國等［9］的研究結果顯示，隨著生長期的延長，秸稈中NDF含量呈增加的趨勢，ADF含量呈降低趨勢。彭曉培等［10］的研究結果顯示，黃貯玉米的CP含量顯著低于青貯玉米，主要因為黃貯玉米收獲時間太晚，或者貯存時間過長，黃貯前營養損失較多，導致黃貯后蛋白質含量低，余汝華等［11］也得到了類似的結果。而在本試驗中，酒精清液發酵玉米秸稈的CP含量較全株玉米青貯的CP含量提高了56.4%，這是因為酒精清液富含蛋白質，從而提高了發酵玉米秸稈的蛋白質含量［2－5］。ADIP在瘤胃中不被降解，且在腸道中不被消化，這與蛋白質的利用率有關［12］，而ADIP中有一部分是發生了美拉德反應的蛋白質，能使飼料產生一種特殊的香味，從而提高動物食欲。本試驗中，發酵玉米秸稈的ADIP較全株玉米青貯升高了24.6%，可能會在一定程度上促進反芻動物的采食。ADL是植物細胞壁的主要組成成分，與生長期呈正相關關系，和本試驗結果一致。

表5 酒精清液發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對奶牛產奶量的影響Table 5 Effects of substitution of fermented corn stover with alcohol wastewater for whole corn silage on milk yield ofdairy cows kg/d

表6 酒精清液發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對乳成分的影響Table 6 Effects of substitution of fermented corn stover with alcohol wastewater for whole corn silage on milk components

3.2 酒精清液發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對奶牛DMI和產奶量的影響

隨著酒精清液發酵玉米秸稈添加比例的增加，奶牛的DMI降低，可能是由于試驗期間溫度過高［最高氣溫(27.6±2.8) ℃，最低氣溫(17.7±4.2)℃］，奶牛發生熱應激所致。60%替代組的DMI顯著高于對照組，而30%和100%替代組的DMI沒有變化，這說明在飼糧中適量添加酒精清液發酵玉米秸稈時，可以在一定程度上改善飼料的風味和適口性，提高采食量，而當添加過度時，會導致采食量下降。

試驗組平均產奶量隨著飼糧中發酵玉米秸稈添加量的增加較對照組有所降低，對照組平均產奶量顯著高于100%替代組。由此可見，在奶牛飼糧中適量添加酒精清液發酵玉米秸稈對奶牛的生產性能不會產生影響，而當添加過量時，則會導致產奶量下降。

3.3 酒精清液發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯對乳成分的影響

牛奶中有17%～45%的脂肪來自乙酸，8%～25%來自于丁酸，而瘤胃中乙酸或乙酸與丙酸的摩爾比例降低，可能引起乳脂含量的降低［13－15］，飼糧纖維素的不足會影響瘤胃的發酵模式，從而導致乳脂下降。在本試驗中，各試驗組的乳脂含量較對照組雖略有下降，但差異不顯著。乳蛋白主要是乳腺細胞利用從血液里吸收的氨基酸(AA)合成的，而血液中AA主要來源于小腸中分解瘤胃未降解蛋白質(RUP)生成的小肽和AA。Wright等［16］研究結果顯示，增加RUP的供給可以提高乳蛋白的含量及飼料的利用率，吐日根白乙拉等［17］也得出類似的結果。本試驗中，酒精清液發酵玉米秸稈的CP含量顯著高于全株玉米青貯，隨著酒精清液發酵玉米秸稈的添加量增加，乳蛋白的凈含量也增加，100%替代組乳蛋白凈含量顯著高于對照組，而對照組的日平均產奶量顯著高于100%替代組，說明隨著酒精清液發酵玉米秸稈在飼糧中添加量的增加，RUP含量和機體對蛋白質的利用效率提高。NDIP在瘤胃內的降解速率慢，大部分通過瘤胃進入小腸，是RUP的主要組成成分之一，發酵玉米秸稈NDIP的含量顯著高于全株玉米青貯，和本試驗結果一致，即不同比例的酒精清液發酵玉米秸稈替代全株玉米青貯后，牛奶中的乳蛋白含量較對照組都有所升高，說明飼喂酒精清液發酵玉米秸稈可以增加乳中蛋白質的凈含量。在同一飼養管理模式下，飼糧是影響乳中尿素氮的主要因素，尿素氮主要通過影響瘤胃能氮平衡和小腸吸收AA在肝臟的代謝來影響尿素。進入小腸的瘤胃微生物蛋白質(MCP)、RUP及少量的內源蛋白質被分解為小肽和AA，然后被吸收進入肝臟形成代謝蛋白(MP)。如果MP含量超過了動物的需要，則過剩部分將被脫去氨基轉化為葡萄糖以提供能量，而氨基在肝臟中經鳥氨酸循環轉化為尿素。因此尿素含量能夠反映飼糧的蛋白質水平和蛋白質的利用情況。本試驗中各對照組的尿素含量均高于各試驗組，且隨著發酵玉米秸稈添加量的增加，各試驗組產奶量均低于各對照組，而尿素的凈含量卻隨著添加量的增加顯著降低，說明飼喂酒精清液發酵玉米秸稈能夠促進乳蛋白的合成，提高蛋白質的合成效率，這與試驗中各試驗組乳蛋白的含量高于各對照組的結果一致。牛奶中水分的含量受乳腺分泌細胞合成的乳糖調節，且牛奶中乳糖的成分是相對恒定的，一般不會發生太大的改變，所以牛奶產量主要受乳房中乳糖合成產量的控制［18］。本試驗中，乳糖的含量基本穩定在4.7%左右，且在各個試驗期，對照組乳糖含量略高于試驗組，和產奶量結果一致。

4 結論

① 酒精清液發酵玉米秸稈的 CP、NDF、NDIP、ADIP含量顯著高于全株玉米青貯，而ADF含量顯著低于全株玉米青貯。

②酒精清液發酵玉米秸稈60%替代全株玉米青貯時，能夠提高奶牛的DMI，而當100%替代時，會顯著降低奶牛DMI。

③酒精清液發酵玉米秸稈30%和60%替代全株玉米青貯，對奶牛的產奶量影響不顯著，而當100%替代時，會顯著降低奶牛產奶量。

④酒精清液發酵玉米秸稈30%和60%替代全株玉米青貯，乳成分的百分比含量并沒有顯著變化，而當100%替代時，乳蛋白凈含量顯著增加，而其他乳成分的凈含量顯著降低。

［1］ 周恒剛.酒精、丙酮糟液沼氣發酵［M］.北京:輕工業出版社，1960:10－12.

［2］ 邊興玉，王雪花，肖紅.薯類酒精醪液綜合治理工程技術經濟分析［J］.江蘇環境科技，2003，16(4):20－21.

［3］ 張小超，李留剛，安潔.DDG與DDGS酒精醪液處理工藝選擇探討［J］.科技信息，2008，35:430－440.

［4］ 周忙扣，趙傳義.厭氧－好氧生物法治理酒精醪液［J］.江蘇環境科技，2000，13(4):10 －12.

［5］ 劉學倫，楊為瑞，劉洪杰，等.薯干酒精繆液治理技術與實踐［J］.山東環境，1997(2):11－12.

［6］ 馮仰廉，張子儀.論秸稈的飼用價值及科學利用［M］.中國農業出版社，2001:65－71.

［7］ 屈順才，劉洪濱，楊磊.一種用秸稈生產動物飼料的方法:中國，200910073039［P］.2010 －12－09.

［8］ 余汝華，趙麗華，莫放，等.玉米秸稈青貯飼料中NDF與ADF含量變化規律的研究［J］.飼料工業，2003，24(10):19 －20.

［9］ 朱順國，邢壯，張微，等.玉米秸稈NDF與ADF含量變化規律的研究［J］.中國奶牛，2001(1):24－26.

［10］ 彭曉培，肖西山，李靜，等.不同青貯飼料營養價值的比較［J］.中國畜牧雜志，2009，45(19):47 －49.

［11］ 余汝華，莫放，趙麗華，等.凋萎時間對青玉米秸稈青貯飼料營養成分的影響［J］.中國農學通報，2007，23(6):13 －17.

［12］ SNIFFEN，O’CONNOR C J，VAN SOEST J D，et al.A net carbohydrate and protein system for evaluating cattlediets:Ⅱ.Carbohydrate and protein availability［J］.Journal of Animal Science，1992，70(11):3562－3577.

［13］ EMERY R S，BROWN L D.Effect of feeding sodium and potassium bicarbonate on milk fat，rumen pH and volatile fatty acid production［J］.Journal of Dairy Science，1961，44:1809 －1812.

［14］ EMERY R S，BROWN L D，THOMAS J W，et al.Comparison of corn cobs and hay in ground，restrictedroughage rations affecting milk composition［J］.Journal of Dairy Science，1964，47:1322 －1324.

［15］ TYZNIC K，ALLEN N N.The relation of roughage intake to the fat content of the milk and level of fatty acids in the rumen［J］.Journal of Dairy Science，1951，34:493 －496.

［16］ WRIGHT T C，MOSCARDINI S，LUIMES P H，et al.Effects of rumen-undergradable protein and feed intake on nitrogen balance and milk protein production indairy cows［J］.Journal of Dairy Science，1998，81:784－793.

［17］ 吐日根白乙拉，雙金，阿拉坦蘇，等.加熱大豆粕對高產奶牛血液代謝產物、產乳量和乳成分的影響［J］.中國奶牛，2004，16:14 －16.

［18］ JACOBS J，HARGREAVES A.Feedingdairy cows［M］.3rd ed.Melbourne:Australia Press，2002:132 －136.