發酵濕玉米纖維飼料同常用粗飼料在瘤胃降解特性和小腸消化率上的比較研究

■王馨影 張廣寧 趙雪嬌 嚴 鳴 張永根

(東北農業大學動物科學技術學院，黑龍江哈爾濱150030)

濕玉米纖維飼料（wet corn gluten feed，WCGF）是按照一定比例將玉米漿、玉米皮、玉米麩及少量玉米胚芽粕等玉米加工副產物與濃縮玉米漿混合，經過大型攪拌機充分混勻后，制成的DM含量在40%左右，纖維性較好的蛋白飼料[1]，將其作為動物飼料被牧場利用，獲得了良好的飼養效果[2-3]，對解決我國優質粗飼料資源短缺日漸嚴重的問題具有重要意義。但因其濕度較大（含水量60%左右），易發酵腐敗，不易保存，一直制約濕玉米纖維飼料的利用，而烘干加工濕玉米纖維飼料能耗大，營養損失嚴重。因此，選用一種安全、有效的防腐劑，以提高濕玉米纖維飼料利用率，已成為目前研究的熱點。劉文娟等[4]在濕玉米纖維飼料中添加雙乙酸鈉起到了很好的保存效果。王楠等[5]利用釀酒酵母處理玉米漿與玉米秸稈能改善飼料發酵品質。本研究是利用釀酒酵母菌對濕玉米纖維飼料進行發酵研究。釀酒酵母菌發酵可能會影響濕玉米纖維飼料的營養價值，目前有關發酵濕玉米纖維(FWCGF)營養價值的研究較少。因此，本試驗從營養成分、瘤胃降解特性兩方面比較研究了FWCGF、WCGF、苜蓿和全株玉米青貯營養價值的差異，為科學、合理利用玉米纖維飼料提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與試驗材料

試驗動物選用東北農業大學阿城試驗實習與示范中心的2頭健康、安裝永久性瘺管的荷斯坦奶牛。WCGF來自吉林省松原市嘉吉生化有限公司，苜蓿和玉米青貯取自黑龍江省蓬勃牧草有限公司，所有樣本采用四分法采集，玉米青貯于65℃烘干48 h后，粉碎過1 mm篩，放入自封袋中，在4℃冰箱中保存待測。

1.2 基礎飼糧與飼養管理

試驗奶牛采用先粗后精的飼喂方式進行飼喂，每日飼喂2次，自由飲水。試驗動物營養需要量參照奶牛營養需要NRC(2001)[6]，試驗日糧組成及營養水平見表1。

1.3 試驗方法

1.3.1 營養成分測定

干物質（DM）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、粗灰分（Ash）按照AOAC方法[7]進行測定；中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）的含量按照Van Soest等[8]方法進行測定；淀粉含量參照張旭等[9]方法測定；α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、葡萄糖試劑盒均購自上海榮盛生物制藥有限公司；可溶性粗蛋白質（SP）、非蛋白氮（NPN）含量根據CNCPS的測定方法進行[10]。

1.3.2 尼龍袋法測定瘤胃降解率

尼龍袋法的操作參照NuezOrtín等[11]介紹的步驟。選擇孔眼為50 μm的尼龍過濾布，制成10 cm×20 cm(長×寬)的尼龍袋，散邊用塑料封口機熱燙。將尼龍袋置于65℃烘箱內烘干48 h，恒重。稱取7 g FWCGF飼料樣品放入尼龍袋內，用橡皮筋扎緊尼龍袋口，每4個尼龍袋夾在1根半軟塑料管上，并用尼龍繩扎好。每頭牛每個時間點設4個平行，早晨飼喂前投入瘤胃中，分別在4、8、12、16、24、36、48 h和72 h培養后取出。取出后尼龍袋放在自來水下沖洗，直至尼龍袋清洗干凈為止。置于65℃烘箱烘48 h至恒重，裝入封口袋中保存待測。應用公式計算飼料樣品在不同時間點DM、NDF和CP的瘤胃降解率[12]。

表1 試驗日糧配方組成及營養水平

式中：A——飼料樣品的瘤胃降解率(%)；

B——裝入袋中飼料DM、NDF和CP的質量(g)；

C——某時間點袋內殘渣的DM、NDF和CP的質量(g)。

根據McDonald的動態降解模型[13]計算a、b和c值，計算公式如下：

式中：P——尼龍袋在瘤胃中滯留t時間后的飼料某一營養素的降解率(%)；

a——快速降解部分(%)；

b——慢速降解部分(%)；

c——慢速降解部分的降解速率常數(%/h)；

t——樣本在瘤胃中的培養時間(h)。

有效降解率計算公式[11]如下：

式中：ED——尼龍袋在瘤胃中滯留t時間后的某一營養素的有效降解率(%)；

kp——瘤胃外流速率，參考Chumpawadee等[14]的理論值，每小時飼料kp為0.05/h。

1.3.3 三步體外法測定瘤胃非降解蛋白質的小腸消化率

采用改進三步法參照Gargallo[15]的原理和方法，其中選用的胃蛋白酶(P-7000，美國Sigma公司)活力800～2 500 U/mg prot.，效價1∶10 000；胰蛋白酶(P-7545，美國Sigma公司)，活力8 USPU(美國藥典單位)，效價100%。瘤胃非降解蛋白質(RUP)的小腸消化率(Idg)和小腸可消化粗蛋白質(IDCP)含量[16]。

式中：CP16h——16 h瘤胃降解殘渣中CP含量(g/kg)；

CPi——小腸消化后殘渣中CP含量(g/kg)；

RDP——瘤胃降解蛋白質含量(g/kg)。

1.4 數據處理及統計分析

試驗數據經Excel基本處理后，使用SAS 9.4軟件中的GLM程序計算樣本的動態降解參數a、b、c值，使用GLM程序進行數據分析，采用Duncan's法進行顯著性分析，P＜0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯的營養成分含量（見表2）

由表2可知，4種奶牛常用粗飼料的營養成分含量有較大差異，苜蓿的DM含量最高，FWCGF的DM含量顯著低于WCGF(P＜0.05)；FWCGF的CP含量最高，WCGF次之，顯著高于苜蓿和全株玉米青貯(P＜0.05)；苜蓿的SP、NPN和NDICP含量最高，由高到低的順序為：苜蓿＞FWCGF＞WCGF＞全株玉米青貯。WCGF和苜蓿的NPN含量顯著高于FWCGF和全株玉米青貯的NPN含量(P＜0.05)；苜蓿的ADICP含量最高，全株玉米青貯次之，FWCGF和WCGF的ADICP含量差異不顯著（P＞0.05）；全株玉米青貯的NDF含量最高，苜蓿次之，FWCGF和WCGF的NDF含量差異不顯著（P＞0.05）；苜蓿的ADF含量最高，全株玉米青貯次之，FWCGF的ADF含量顯著低于WCGF（P＜0.05）；FWCGF和WCGF的ADL含量差異性不顯著（P＞0.05），全株玉米青貯最高。全株玉米青貯的Starch含量最高，苜蓿最低，FWCGF和WCGF的Starch含量差異性不顯著（P＞0.05）；全株玉米青貯的EE含量最高，FWCGF的EE含量顯著高于WCGF的EE含量（P＜0.05）；苜蓿的Ash含量最高，全株玉米青貯的Ash含量最低，FWCGF和WCGF的Ash含量差異性不顯著（P＞0.05）。

2.2 WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯的DM、CP及NDF的瘤胃消失率（見表3）

表2 WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯的營養成分含量(%DM)

表3WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯的DM、CP及NDF的瘤胃消失率（%DM）

由表3可知，隨著4種飼料在瘤胃中降解時間的延長，DM、CP、NDF在瘤胃內降解率均逐漸增加，但不同種類的飼料其增加的幅度不同。WCGF和FWCGF的DM降解率在4、8、12 h時差異不顯著（P＞0.05），但顯著高于苜蓿和全株玉米青貯（P＜0.05）；在24 h時，4種飼料的DM瘤胃降解率差異顯著（P＜0.05），FWCGF、WCGF和苜蓿的DM瘤胃降解率達到了50%以上，其中FWCGF的瘤胃降解率超過了60%；在36 h和48 h，WCGF和FWCGF的DM降解率差異不顯著（P＞0.05），但顯著高于苜蓿和全株玉米青貯（P＜0.05），FWCGF、WCGF和苜蓿的DM瘤胃降解率達到了60%以上；4種飼料的瘤胃降解率在72 h時瘤胃降解率差異顯著（P＜0.05），由高到低的順序是：FWCGF＞WCGF＞苜蓿＞全株玉米青貯。在12 h和24 h，4種飼料的CP瘤胃降解率差異顯著（P＜0.05），FWCGF的CP瘤胃降解率達到了70%以上；在36、48 h和72 h，4種飼料的CP瘤胃降解率差異顯著（P＜0.05），由高到低的順序是：FWCGF＞WCGF＞苜蓿＞全株玉米青貯，其中WCGF、FWCGF和苜蓿的CP降解率超過了80%。4種飼料的NDF瘤胃降解率在4 h和8 h時差異顯著（P＜0.05），由高到低的順序是：苜蓿＞全株玉米青貯＞FWCGF＞WCGF；在12 h和24 h時，WCGF和FWCGF的NDF降解率顯著低于苜蓿和全株玉米青貯（P＜0.05）；全株玉米青貯在36 h瘤胃降解率最高，為44.23%，其他3種飼料NDF降解率保持在31.77%～37.23%之間；在48 h時，全株玉米青貯NDF降解率達到了60%以上，4種飼料的NDF降解率由高到低的順序是：全株玉米青貯＞苜蓿＞FWCGF＞WCGF；全株玉米青貯在72 h NDF降解率達到了80%以上，苜蓿、FWCGF和WCGF的NDF降解率差異性不顯著（P＞0.05）。

2.3 WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯的DM、CP、NDF瘤胃動態降解參數（見表4）

表4WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯的DM、CP、NDF瘤胃動態降解參數(%)

由表4可知，FWCGF和WCGF的DM慢速降解部分含量差異不顯著（P＞0.05），全株玉米青貯的DM慢速降解部分含量最高，顯著高于其它3種飼料（P＜0.05），苜蓿的慢速降解部分含量最低；全株玉米青貯DM慢速降解部分降解速率最低，苜蓿的DM慢速降解部分降解速率最高，顯著高于其它3種飼料（P＜0.05）；4種飼料的DM有效降解率由高到低的順序是：FWCGF＞WCGF＞苜蓿＞全株玉米青貯。4種飼料的CP快速降解部分含量由高到低的順序是：FWCGF＞WCGF＞全株玉米青貯＞苜蓿；苜蓿的CP慢速降解部分最高，顯著高于其它3種飼料（P＜0.05），FWCGF慢速降解部分含量顯著高于WCGF（P＞0.05）；FWCGF和WCGF的CP有效降解率顯著高于苜蓿和全株玉米青貯的CP有效降解率；4種飼料的NDF快速降解部分含量差異顯著（P＜0.05），由高到低的順序是：苜蓿＞全株玉米青貯＞FWCGF＞WCGF；4種飼料的NDF慢速降解部分含量差異顯著（P＜0.05），由高到低的順序是：WCGF＞FWCGF＞全株玉米青貯＞苜蓿；全株玉米青貯NDF慢速降解部分降解速率最高，顯著高于苜蓿、FWCGF和WCGF（P＜0.05）；4種飼料的NDF有效降解率差異顯著（P＜0.05），由高到低的順序是：全株玉米青貯＞苜蓿＞FWCGF＞WCGF。

2.4 WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯的蛋白質小腸消化特性的比較（見表5）

由表5可知，苜蓿的RUP(瘤胃非降解蛋白質)的小腸消化率和小腸可消化蛋白質顯著高于其它3種飼料（P＜0.05），WCGF和FWCGF的RUP的小腸消化率和小腸可消化蛋白質差異不顯著（P＞0.05）。

3 討論

3.1 WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯的營養成分含量

本試驗較全面地比較分析了WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯的營養成分差異，從常規營養成分可以看出，FWCGF和WCGF均含有較高的CP含量，可以作為奶牛較好的蛋白飼料，Biricik等[17]報道WCGF含有的可利用NDF，是可消化纖維的優質來源。WCGF是玉米濕磨法生產淀粉所得的一種副產物，其細胞壁的木質化程度低于其他粗飼料，所以相對于苜蓿和全株玉米青貯，FWCGF和WCGF的ADF和ADL含量較低，ADICP的含量低于苜蓿和全株玉米青貯。FWCGF的ADF含量低于WCGF，可能是酵母菌發酵造成纖維素降解導致的[18]。本試驗中FWCGF的CP、SP、NPN含量高于WCGF，可能是酵母菌發酵提高了CP的含量[19]。WCGF在生產過程中添加一定比例的玉米濃縮漿，故CP含量較高，且SP和NPN含量較其他粗飼料顯著提高[20]。同時酵母菌發酵WCGF導致了EE含量的增加，與惠文森等[21]研究的結果相似。

3.2 WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯的DM、CP及NDF的瘤胃消失率和瘤胃動態降解參數

飼料養分在瘤胃中的降解主要由其在瘤胃內的滯留時間和降解的難易程度兩方面決定[22]，過瘤胃速度絕大多數取決于飼料的比重和顆粒大小[23]。顆粒小可與瘤胃充分接觸，在瘤胃內可充分發酵，促進飼料在瘤胃內的降解。濕玉米纖維飼料是一種可快速降解的、非飼草類纖維和蛋白的來源[24]。本試驗中FWCGF和WCGF的DM降解率顯著高于苜蓿和全株玉米青貯，說明FWCGF和WCGF更容易被降解，可能是由于酵母菌發酵增強了纖維的降解[18]。FWCGF和WCGF的DM快速降解部分和慢速降解部分含量均高于苜蓿，所以FWCGF和WCGF的DM有效降解率高于苜蓿；FWCGF和WCGF的DM慢速降解部分降解速率顯著高于全株玉米青貯，因此，FWCGF和WCGF的DM有效降解率高于全株玉米青貯。試驗中FWCGF和WCGF的CP有效降解率顯著高于苜蓿和全株玉米青貯，是因為濕玉米纖維飼料含有大量的瘤胃可消化蛋白[25]，同時FWCGF在瘤胃中12 h之后的CP降解率顯著高于WCGF，可能是因為酵母菌發酵提高了FWCGF的可消化蛋白的含量[18]，所以FWCGF慢速降解部分含量高于WCGF，從而FWCGF的CP有效降解率高于WCGF，苜蓿在4～12 h的CP降解率低于全株玉米青貯，24 h之后高于全株玉米青貯，所以苜蓿的快速降解部分含量低于全株玉米青貯，慢速降解部分含量高于全株玉米青貯，總體苜蓿的CP有效降解率低于全株玉米青貯。試驗中苜蓿和全株玉米青貯的NDF有效降解率顯著高于FWCGF和WCGF，是因為FWCGF和WCGF提供的纖維是非飼草性短纖維，該纖維比重較大，在瘤胃內滯留時間相對較短，高比重使其瘤胃滯留時間短，飼糧瘤胃通過率更高，Hristov等[26]報道了WCGF的高比重使其瘤胃滯留時間短，飼糧瘤胃通過率更高。FWCGF在4 h和8 h的NDF降解率高于WCGF，所以FWCGF的快速降解部分含量高于WCGF，從而有效降解率高于WCGF，可能是因為酵母菌發酵分解了WCGF中的纖維素和半纖維素[18]，提高了瘤胃降解率。苜蓿在8 h之前的NDF降解率高于全株玉米青貯，之后低于全株玉米青貯，從而苜蓿的快速降解部分含量高于全株玉米青貯，慢速降解部分含量低于全株玉米青貯，慢速降解部分含量比例大于快速降解部分，所以全株玉米青貯的NDF有效降解率大于苜蓿。

3.3 WCGF、FWCGF、苜蓿和全株玉米青貯蛋白質小腸消化特性的比較

新蛋白質體系中，以小腸可吸收蛋白質為核心評價反芻動物的蛋白質需要量和飼料的蛋白質營養價值。在新蛋白質體系中，小腸可吸收蛋白質來源分為瘤胃微生物蛋白質(MCP)、瘤胃非降解蛋白質(RUP)和內源蛋白質(ECP)[27]。其中，RUP占小腸蛋白質流量的30%～50%。由于瘤胃微生物蛋白質組成比較穩定，內源蛋白質含量很少，可吸收小腸蛋白質組成變異主要由瘤胃非降解飼料所提供的蛋白質差異引起。另外，小腸中RUP的含量，一方面取決于飼料蛋白質在瘤胃中的降解程度，另一方面也取決于RUP在小腸中的消化率。因此，除瘤胃降解率外，飼料RUP在小腸的消化率對于衡量飼料小腸可吸收蛋白質供給情況具有十分重要的意義。Taghizadeh等[28]認為，如果飼料原料在瘤胃中降解率低，那么在腸道中的消化率就會相對較高，從而保持在總消化道的消化率較高。苜蓿的小腸高消化率進而導致小腸可消化蛋白含量最高。本試驗中苜蓿的CP瘤胃降解率低于全株玉米青貯，所以苜蓿的小腸消化率高于全株玉米青貯。WCGF的CP瘤胃降解率低于FWCGF，但差距不大，可能導致了WCGF和FWCGF的小腸消化率沒有差異。

4 結論

①相對于其他2種粗飼料來說，FWCGF和WCGF均含有高含量的可利用蛋白質和可利用纖維，可以作為奶牛優質的蛋白和纖維飼料，并且FWCGF可以提高可利用蛋白的含量，提高纖維的利用率。

② 相對于WCGF而言，FWCGF可提高DM、CP、和NDF的瘤胃降解率，與其他3種飼料比較，FWCGF有較高的DM和CP的瘤胃降解率。

③WCGF和FWCGF可以作為纖維類蛋白質飼料替代奶牛飼糧中部分粗飼料，通過發酵處理可解決WCGF不能保存的問題。