發酵全混合日糧的研究進展

■張永根 張廣寧 房新鵬 趙 超

（東北農業大學動物科學技術學院，黑龍江哈爾濱150030）

隨著我國奶牛養殖業向規模化、集約化、標準化養殖的方向轉變，奶牛養殖業面臨巨大挑戰：畜牧業受耕地資源的制約，其發展使人畜爭糧的矛盾日益突出；高精料飼養模式提高飼養成本；中美貿易戰導致優質牧草價格上升；優質粗飼料資源短缺的問題將會長期存在，而且己經成為限制我國畜牧業發展的重要制約因素。因此，為了適應我國草食動物養殖業逐步向集約化、規模化發展的需要，調整畜牧業結構，降低我國養殖的飼料成本，充分利用和發掘農區潛在的非常規粗飼料資源，發展節糧型畜牧業己成為畜牧業能否可持續發展的關鍵。但由于非常規粗飼料水分高、適口性差、消化率低等存在的各種不足，限制了在畜牧行業中應用。TMR發酵技術廣泛應用于日本，該技術是采用裹包，將一些高水分的農作物副產品與其他飼料原料混合后以TMR的方式進行青貯的一種奶牛飼喂新技術，該技術可延長飼料的保存時間，有效保持原料的營養價值，降低霉菌毒素，增強飼料的有氧穩定性，提高秸稈等粗纖維飼料的瘤胃降解率，改善瘤胃功能，成為我國畜牧養殖業一種新型飼喂技術[1]。

1 發酵全混合日糧的概念及加工工藝

發酵全混合日糧（Fermented total mixed ration,FTMR）是用裹包將一些高水分或者消化率低的農作物副產品與其他飼料原料混合后，用專業青貯打捆機壓實，然后使用青貯裹包機利用塑料拉伸膜將其緊緊密封造成密封厭氧的環境，進行無氧發酵而制作出的營養搭配合理、能夠長期貯存的日糧。發酵全混合日糧與普通全混合日糧相比，具有明顯獨特的優勢。主要表現在：①減少TMR日糧中有害微生物數量及其新陳代謝產物；防止營養流失和腐敗變質，飼料穩定性良好，可長時間存放。普通TMR有氧穩定性差，因其含水量較大，不宜長期存放。②適口性好，提高飼料的利用率。飼料經發酵產生的特別的酸香味，可增強奶牛的采食欲望，提高奶牛的采食量，提高飼料的利用率。③高效抑制引發二次產熱發酵的酵母菌的生長繁殖，提高飼料的有氧穩定性。④可改良動物腸道內的微生物情況，幫助消化系統對飼料的充分消化和吸收；抑制病原菌，分泌抗菌活性物質。⑤發酵粗飼料及餅粕糟渣類原料，降低毒素含量，降低成本，改善適口性。促進菌群平衡，有利于營養物質的轉化吸收。⑥便于貯存，方便運輸。加工好的FTMR可以向周邊的奶牛養殖牧場運送。非常規飼料FTMR加工工藝大致分為以下步驟：①原料預處理：將干草類粗飼料預切，同時將菌劑配置活化。②原料投放：根據TMR配方量將粗飼料和精飼料按照投料順序投料到TMR攪拌機（斯達特），并在TMR中添加植物菌劑，將物料混勻攪拌。③產品裹包：將攪拌混勻的物料傳送到打包裹膜設備中進行裹包。④入庫發酵。

2 非常規飼料資源的現狀及在FTMR中的利用

隨著我國畜牧業迅猛發展，人們對動物性食品消費量也逐年增加，與此同時，畜產品生產資源的耗費量也呈現迅猛上升的趨勢。飼料原料（如玉米、豆粕、糧食等）傳統常規飼料的短缺及價格的升高己經滿足不了畜牧業生產的發展，人畜爭糧矛盾也日益嚴重。而我國的非常規飼料資源種類繁多，分布廣泛，產量巨大，大部分不合理利用造成嚴重的環境問題。據報道[2]，我國每年生產的非常規飼料資源達10.87億噸以上，其中每年生產6.7億噸秸稈飼料，啤酒糟等各種糟渣類飼料在3 000萬噸以上。但是，我國大部分非常規飼料利用率低或者未被開發，不但造成資源浪費，還污染了環境[3]。副產品通常經過干燥、粉碎后作為飼料原料可以在養殖業應用，但會導致產品成本升高，而且會損失部分營養成分，作為飼料進行商品化流通也存在局限性問題。已有大量研究表明，非常規飼料可替代部分糧食，降低生產成本，提高經濟效益。因此，如果能合理的開發利用非常規飼料，可以在一定程度上解決我國飼料用糧不足這一限制我國畜牧業發展的問題，充分緩解人畜爭糧的矛盾，保護環境。徐春城等[4]利用10%、20%、30%的咖啡渣作為飼料原料代替貓尾草和紫花苜蓿干草制作FTMR，研究表明FTMR發酵品質良好，其pH值和氨態氮含量低，乳酸含量高。賈春旺等[5]在青稞秸稈替代葦狀羊茅的全混合日糧青貯試驗研究中表明，TH5替代組顯著提高了全混合日糧青貯的發酵效果。Liu等[6]在含有7.5%添加量的油菜秸稈的全混合日糧發酵效果最好。丁良等[7]利用筍殼替代全株玉米，研究表明其中15%組和25%組不僅有良好的發酵品質而且有氧穩定性高。發酵全混合日糧能有效保存含水量較大的啤酒糟飼料，并改善其發酵品質[8]。王勇等[9]用苜蓿、全株燕麥和小麥秸稈按不同比例替代全株玉米，研究結果表明TMR3有氧穩定性有所提高。發酵全混合日糧也能對蘑菇菌糠有效保存[10]。劉巖等[11]對含有啤酒糟的全混合日糧進行發酵品質及有氧穩定性的探究，FTMR在發酵7 d后表現出良好的發酵品質，并具有較高的有氧穩定性。

3 飼料添加劑在非常規飼料FTMR中的應用

FTMR制作過程中涉及飼料中微生物的發酵等過程,會直接影響飼料品質的好壞，故在發酵的加工制作過程中常使用添加劑對青貯過程進行調控。青貯添加劑可以用來提高青貯的營養物質，可以有效地促進青貯的發酵，改善青貯品質，提高飼料的有氧穩定性。根據青貯發酵的效果大致分為三類：①抑制性添加劑：可抑制青貯發酵過程中好氧微生物的活力及不良微生物的發酵，從而有效防止青貯腐敗，最后起到保存飼料營養價值的目的。②促進性添加劑：可以促進乳酸菌對可溶性糖的發酵，主要有乳酸菌、酶制劑等。③營養性添加劑：能夠適當改變飼料適口性，同時還可增加青貯飼料的營養物質。Liu等[6]在含有油菜秸稈的全混合日糧中添加植物乳酸菌和纖維素酶，明顯改善TMR的發酵品質，提高了飼料的降解率。瑪里蘭等[12]研究表明添加復合菌、尿素和鹽調制發酵TMR的效果最優，改善飼料的適口性。丁良等[8]評價布氏乳桿菌和雙乙酸鈉對西藏啤酒糟全混合日糧發酵品質和有氧穩定性，研究表明添加布氏乳桿菌和雙乙酸鈉均不同程度上降低了霉菌和酵母菌數量，雙乙酸鈉的效果優于布氏乳桿菌，可有效提高啤酒糟TMR有氧穩定性。在發酵全混合日糧添加糖蜜和乙酸青貯進行發酵，研究表明可在TMR中添加0.3%乙酸，既不影響發酵品質，也可提高其有氧穩定性。楊文艷等[13]探討不同益生菌對發酵秸稈型全混合日糧營養成分的影響，試驗結果表明釀酒酵母與枯草芽孢桿菌混合作為秸稈型全混合日糧保存劑，發酵時間為21 d 以內。國衛杰等[14]在FTMR 中添加不同水平的雙乙酸鈉(SDA)，研究表明添加0.3%SDA 為適宜水平，可以顯著降低FTMR 的pH 值和NH3-N/TN 值。FTMR 在生產實踐取用過程中接觸空氣，容易造成FTMR的好氣性腐敗，即二次發酵。二次發酵不僅增加了FTMR營養物質的損失，還會因產生腐敗氣味從而降低飼料的適口性。飼料中主要的微生物有乳酸菌、酵母菌、腸細菌、霉菌和其他好氧性細菌[15]，這些微生物嚴重影響著青貯有氧暴露期間的穩定性，降低了飼料的品質，進而影響到家畜的采食量和生產性能。因此，大量試驗對提高FTMR的有氧穩定性進行了探究。研究證明在其他的青貯飼料中添加一定量的酵母菌、好氧性細菌和霉菌的添加劑，例如異型乳酸菌、有機酸等可以有效提高飼料的有氧穩定性。Kung等[16]和Jr等[17]報道有機酸如丙酸，具有很強的作用抗真菌特性，施用量為0.2%～0.3%新鮮草料重量，對玉米青貯飼料的穩定性有積極影響。Chen等[18]在粗飼料為基礎的TMR中添加乳酸菌和丙酸可以改善飼料的發酵品質，提高了飼料的有氧穩定性。Lei等[19]在含有全株玉米青貯飼料的TMR中添加糖蜜和丙酸也提高了飼料的發酵品質及好氧穩定性。Danner等[20]試驗證明在青貯中添加乙酸作為腐敗的抑制劑增加有氧穩定性。Qiu等[21]在含有大麥秸稈的TMR中添加了乙酸和糖蜜，抑制了酵母菌生長，提高有氧穩定性。Yuan等[22]和Yuan等[23]通過在TMR中添加乙醇也顯著提高了TMR飼料的有氧穩定性。青貯飼料中添加同型乳酸菌進行厭氧發酵產生乳酸降低pH，抑制不良菌的生長，但是降低了飼料的有氧穩定性。有研究表明在飼料中添加異型乳酸菌如布氏乳桿菌可以產生乙酸等有機酸抑制青貯飼料中的酵母菌和霉菌的生長，進而抑制好氧變質[24-26]。Wang等[27]利用布氏乳桿菌對TMR進行發酵，顯著提高了TMR青貯的有氧穩定性。Nishino等[28]利用干酪乳桿菌和布氏乳桿菌顯著提高了全混合日糧的有氧穩定性。

4 非常規飼料FTMR在反芻動物的應用

眾多研究不僅表明FTMR可以有效保存非常規飼料的營養品質，而且對FTMR在反芻動物生產中的實際應用進行了大量的實驗探究。Cao等[29]研究表明FTMR可以有效增加營養物質消化率，減少瘤胃甲烷排放和能量損失。周振峰等[30]研究表明，飼喂FTMR可以顯著增加泌乳奶牛的干物質的采食量、提高產奶量，還顯著提高粗蛋白和粗脂肪的表觀消化率。王晶等[31]對泌乳末期的奶牛進行飼喂試驗，結果表明飼喂裹包TMR與常規TMR相比，可顯著提高產奶量和產奶效率。為了探索酵母全混合發酵日糧（FTMR）對杜湖雜交F1代羔羊的飼喂效果，馬東升等[32]研究表明可以提高飼料的蛋白含量，促進羔羊生長，降低飼料成本，提高養殖效益。發酵全混合日糧飼喂湖羊還可顯著降低飼養成本，同時可緩解肉羊養殖中冬春季飼料不足的現狀[33]。FANG等[34]在4×4拉丁方中使用4只日本黑牛來評估用不同比例的蘋果渣制備的發酵全混合日糧的飼喂效果，研究的結果表明蘋果渣可提高青貯飼料的發酵質量提高反芻動物的適口性。糙米替代玉米對泌乳和消化的影。Miyaji[35]用糙米代替玉米的發酵全混合日糧飼喂奶牛，結果表明糙米代替玉米減少尿氮損失并提高氮利用率，但當奶牛飼喂40%的高精料日糧時會對奶產量產生不利影響。張廣寧等[36]研究了不同發酵時間對全混合日糧的瘤胃降解特性以及小腸消化率的影響。結果表明，隨著發酵時間的延長FTMR飼料的DM含量顯著降低（P＜0.05）；隨著發酵時間的延長，顯著提高FTMR的DM、CP、NDF的瘤胃降解率（P＜0.05）和CP、NDF的快速降解部分（P＜0.05），同時發酵顯著降低RUP 的小腸消化率（P＜0.05）。全混合日糧提高了DM、CP和NDF在瘤胃中的瘤胃降解率，15、30 d的FTMR各營養成分的瘤胃降解性較好；RUP的小腸消化率隨發酵時間的延長開始逐漸降低，7 d之后降低最為明顯。為了評價發酵全混合日糧的營養價值，張廣寧等[37]應用康奈爾凈碳水化合物-蛋白質體系(CNCPS)和NRC(2001)模型評價了發酵合混合日糧的營養價值，結果表明：①隨著FTMR貯存時間的延長，干物質(DM)含量顯著降低(P＜0.05)，7 d之后含量趨于穩定；粗蛋白質(CP)含量差異不顯著(P＞0.05)；可溶性蛋白質(SP)、非蛋白氮(NPN)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌木質素(ADL)、粗脂肪(EE)和粗灰分含量顯著增加(P＜0.05)；中性洗滌不溶蛋白質(NDIP)、酸性洗滌不溶蛋白質(ADIP)和淀粉含量顯著降低(P＜0.05)。②隨著FTMR貯存時間的延長，非蛋白氮(PA)和快速降解真蛋白質(PB1)的含量顯著增加(P＜0.05)；中速降解真蛋白質(PB2)、慢速降解真蛋白質(PB3)和不可降解蛋白質(PC)含量顯著降低(P＜0.05)；CHO、中速降解碳水化合物(CB1)和緩慢降解碳水化合物(CB2)含量顯著降低(P＜0.05)。③隨著FTMR貯存時間的延長，瘤胃可降解蛋白質(RDP)含量顯著增加(P＜0.05)，瘤胃能氮平衡(RENB)值顯著降低(P＜0.05)。④第0、3、7 d和15 d的FTMR能提供有效維持水平總可消化養分(TDNm)和凈能(NE)。由此可見，貯存15 d之前的FTMR能有效保持飼糧的營養物質，為瘤胃微生物生長提供更多的氮源和能量，有利于提高飼糧的利用率。張廣寧等還進行了飼喂含濕玉米纖維飼料和玉米秸稈的發酵全混合日糧對泌乳中期奶牛生產性能的影響，盡管奶牛對發酵全混合日糧的干物質攝入量低于未發酵全混合日糧，但奶牛對采食發酵全混合日糧后，由于更高的飼料效率對奶牛的產奶量沒有影響。奶牛對采食發酵全混合日糧對蛋白質、乳糖、總固形物和體細胞的濃度和產量沒有影響。與未發酵全混合日糧相比，發酵全混合日糧對牛乳的乳脂濃度和產量都有提高。干物質采食量通常被認為是影響奶牛生產性能的最重要因素之一。與未發酵全混合日糧相比降低了干物質采食量，可能是因為乳酸和乙酸的百分比以及氨氮濃度與青貯飼料干物質的攝入量呈負相關，具有較高乳酸、乙酸和氨態氮濃度的發酵全混合日糧降低了TMR的干物質采食量的適口性。然而，與未發酵全混合日糧相比，奶牛采食發酵全混合日糧后表現出較低的干物質采食量，由于發酵全混合日糧較高的飼料轉化率，沒有影響產奶量，甚至提高了矯正乳產量。由于成分和組成的差異，較高的營養物消化率也能導致較高的產奶量。奶牛采食發酵全混合日糧提高了瘤胃中的乙酸濃度和摩爾比例，從而提高了奶牛采食發酵全混合日糧的乳脂濃度和產量。

5 小結

發酵全混合日糧作為畜牧養殖業的一項新的飼喂技術應用于家庭牧場或者中小型牧場，使一定銷售半徑中可以直接應用商品化下的全混合日糧成為可能。不僅為優質青飼料及非常規飼料資源的保存和利用提供了有效的方法，還可以顯著提高反芻動物生產效率，改善動物產品質量，提高飼料的利用率；減少飼料的浪費，增加養殖戶的經濟收入；促進和推動畜牧業的健康發展。與TMR比較而言，FTMR需要人工或機械拆包飼喂費時費力，其次，FTMR 壓實成塊，流動性差，分發撒飼不方便。針對FTMR 存在不足，應進一步研究開發相配套的飼喂機械設備，充分發揮FTMR 的生產潛力，將這項新型奶牛飼喂技術推廣開來，更高效地應用到生產實踐中。