生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株>玉米青貯的發酵特性及康奈爾凈碳水化合物-蛋白質體系組分比較

溫媛媛 李 妍 李建國 王美美 沈宜釗 高艷霞 曹玉鳳* 李秋鳳*

(1.河北農業大學動物科技學院，保定 071000；2.河北農業大學動物醫學院，保定 071000)

隨著養牛業快速發展，粗飼料資源短缺問題日益凸顯。如何高效利用現有飼料資源和開發本地化飼料資源，成為研究熱點。我國秸稈資源年產量高達到10.4億t，其中稻草占秸稈總量的22.44%[1]。但稻草粗蛋白質(CP)含量(4.0%～5.7%)低，粗纖維含量(40%～70%)高[2]，適口性差，從而限制了其在肉牛養殖中的利用，甚至被丟棄或焚燒，造成資源浪費和環境污染[3]。近年來，我國華北地區馬鈴薯薯條加工產業迅速興起，隨之相繼產生大量薯條副產品。據調查，每生產1 t生馬鈴薯條，可產生0.7 t左右的副產品。這些副產品含水量高，不宜貯藏，烘干則成本過高。因此，多數生馬鈴薯條加工副產品進行了地下掩埋處理，不僅浪費了資源，還對環境造成嚴重污染[4]。

稻草與高水分飼料混合發酵能改善飼草發酵品質，減少干物質(DM)損失，提高其利用價值[5]。穆麟等[6]將稻草與新鮮的籽粒莧按照2∶3混合發酵后，中性洗滌纖維(NDF)含量與稻草相比降低了15.09%，酸性洗滌纖維(ADF)含量降低了7.63%。付錦濤等[7]將稻草與構樹按鮮重質量1∶9混合發酵后，其CP含量較單一稻草提高了約2.4倍。目前，未見生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯飼料的相關文獻報道。本試驗通過對生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯的感官評定、發酵指標測定、化學養分分析和48 h瘤胃降解率測定，按照康奈爾凈碳水化合物-蛋白質體系(CNCPS)對其進行全面的營養價值評定，并將其與全株玉米青貯進行比較，為其在反芻動物飼糧中科學配制提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯均由河北某牧業有限公司提供。

混貯飼料(簡稱混貯)：生馬鈴薯條加工副產品和稻草按照DM基礎1∶2的比例均勻混合，裹包發酵60 d。每包重量約1 t，水分含量66.76%，稻草切割長度為2～3 cm。生馬鈴薯條加工副產品和稻草的化學組成見表1。

表1 生馬鈴薯條加工副產品和稻草的化學組成Table 1 Chemical composition of raw potato chips processing by product and rice straw %

全株玉米青貯(簡稱青貯)：全株玉米在蠟熟期收割(乳漿線在籽粒1/2～3/4時)，水分含量約65%，玉米切割長度為1～2 cm，裹包發酵60 d，每包約1 t重。

1.2 測定指標和方法

1.2.1 感官評定

采集樣品時，參照德國農業協會評分法(DLG)[8]，由3個人分別從2種飼料的顏色、氣味、結構3個方面進行獨立感官評分。

1.2.2 發酵指標

分別稱取10 g生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯于250 mL已標號的燒杯中，加入90 mL蒸餾水，混勻，用保鮮膜密封，于4 ℃冰箱浸提24 h，將浸提好的飼料經4層紗布和定性濾紙過濾，將濾液分裝于9個10 mL離心管中。其中3個使用UB-7 pH測定儀(美國)測濾液pH，3個采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定濾液氨態氮(AN)含量，另外3個使用美國安捷倫7890A型氣相色譜分析儀測定濾液有機酸含量。

1.2.3 常規和CNCPS指標測定與計算

1.2.3.1 常規和CNCPS指標測定

生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯烘干后，粉碎，過10和40目篩。分別參照國標GB/T 6435—2006、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006和GB 6438—2007測定飼料中DM、CP、粗脂肪(EE)和粗灰分(Ash)含量；參照Van Soest等[9]方法測定NDF、ADF、中性洗滌不溶氮(NDIP)、酸性洗滌不溶氮(ADIP)和酸性洗滌木質素(ADL)含量；非蛋白氮(NPN)和可溶性蛋白(SOLP)含量參照Licitra等[10]和Krishnamoorthy等[11]方法測定；淀粉(Starch)含量采用硫酸-蒽酮比色法測定；碳水化合物(CHO)和非結構性碳水化合物(NSC)含量通過計算得出。

1.2.3.2 CNCPS計算公式

CNCPS根據飼料在瘤胃中的降解特性將飼料中蛋白質分為非蛋白氮(PA)、真蛋白(PB)、不可利用蛋白(PC)，根據降解速率又將PB分為快速降解蛋白(PB1)、中速降解蛋白(PB2)和慢速降解蛋白(PB3)，將飼料中的CHO分為快速降解碳水化合物(CA)、中速降解碳水化合物(CB1)、慢速降解碳水化合物(CB2)和不可降解碳水化合物(CC)。參照Sniffen等[12]的方法計算各組分含量。計算公式如下：

PA(% CP)=NPN(% SOLP)×
0.01×SOLP(% CP)；
PB1(% CP)=SOLP(% CP)-PA (%CP)；
PB2(% CP)=100-PA(% CP)-
PB3(% CP)-PC(% CP)；
PB3(% CP)=NDIP(% CP)-ADIP(% CP)；
PC(% CP)=ADIP(% CP)；
CHO(% DM)=100-CP(% DM)-
EE(% DM)-Ash(% DM)；
NSC(% CHO)=100-CB2(% CHO)-
CC(% CHO)；
CA(% CHO)=[100-starch (% NSC)]×
[100-CB2(% CHO)-CC(% CHO)]/100；
CB1(% CHO)=Starch(% NSC)×
[100-CB2(% CHO)-CC(% CHO)]/100；
CB2(% CHO)=100×[NDF(% DM)-
NDIP(% CP)×0.01×CP(% DM)-
NDF(% DM)×0.01×ADL(% NDF)×
2.4]/CHO(% DM)；
CC(% CHO)=100×[NDF(% DM)×0.01×
ADL(% NDF)×2.4]/CHO(% DM)。

1.2.4 瘤胃降解率的測定

將大小為8 cm×12 cm，孔徑為50 μm的尼龍袋65 ℃烘干，在干燥器內冷卻到室溫后進行稱重，編號。再分別稱取5 g生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯料和全株青貯置于已知重量的尼龍袋中，用橡皮筋固定在50 cm長的塑料軟管上，每個樣品每頭牛進行3個重復。選用3頭健康、體況良好和體重相近并裝有永久性瘤胃瘺管的荷斯坦閹牛。瘺管牛散欄舍飼，自由飲水，飼糧組成及營養水平見表2。將固定好的尼龍袋投入瘺管牛瘤胃內，并于48 h后取出，用自來水沖洗掉表面殘渣后，放入洗衣機中反復清洗至水面清澈，然后置于65 ℃烘箱烘至恒重，測定殘渣中CP、NDF、ADF和Starch的含量，并計算各營養物質48 h瘤胃降解率。計算公式如下：

表2 飼糧組成及營養水平(干物質基礎) Table 2 Composition and nutrient levels of the diet (DM basis) %

A=[(B-C)/B]×100。

式中：A為飼料中某營養成分48 h瘤胃降解率(%)；B為飼料中某營養成分含量(g)；C為尼龍袋殘渣中某營養成分含量(g)。

1.3 數據分析

試驗數據采用SPSS 22.0軟件的獨立樣本t檢驗，以檢驗對各指標平均值影響的顯著性。P<0.05為差異顯著性判斷標準，P<0.01為差異極顯著性判斷依據，試驗數據結果采用平均值和均值標準誤表示。

2 結果與分析

2.1 生馬鈴薯條加工副產品與稻混貯和全株玉米青貯的感官評定比較

由表3可知，生馬鈴薯條加工副產品與稻混貯色澤均勻，呈淡黃色，有芳香果味或明顯的面包香味，無丁酸臭味，結構良好，莖葉保存較為完整，無腐敗、霉斑等出現，2種飼料在感官評定上無顯著差異(P>0.05)，且均達到一級優良。

表3 生馬鈴薯條加工副產品與稻混貯和全株玉米青貯的感官評定比較Table 3 Comparison of sensory scores of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage

2.2 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的發酵指標比較

由表4可知，2種發酵飼料的pH均低于4.0，與全株玉米青貯相比，生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯的pH高2.14%(P<0.01)，乳酸含量低29.83%(P<0.01)，乙酸、丙酸含量和氨態氮/總氮無顯著差異(P>0.05)，且無丁酸產生。

表4 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的發酵指標比較Table 4 Comparison of fermentation indexes of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage

2.3 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的常規養分比較

由表5可知，生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯的DM含量與全株玉米青貯無顯著差異(P>0.05)，CP、NDF、ADF、NPN和ADL含量分別較全株玉米青貯高27.14%、17.51%、35.04%、18.38%和65.53%(P<0.01)，淀粉和EE含量分別較全株玉米青貯低58.17%和47.35%(P<0.01)。

表5 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的營養成分比較(干物質基礎)Table 5 Comparison of nutritional components of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage (DM basis) %

2.4 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的CNCPS組分分析

由表6可知，2個飼料CNCPS組分存在較大差異。蛋白質組分中，生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯的PB1含量顯著高于全株玉米青貯(P<0.05)，PC含量極顯著低于全株玉米青貯(P<0.01)，PA、PB2和PB3含量間差異不顯著(P>0.05)。碳水化合物組分中，生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯中CA和CB2含量分別較全株玉米青貯高33.31%和13.91%(P<0.01)，CC含量是全株玉米青貯的2.3倍(P<0.01)。而CHO、NSC和CB1含量分別較全株玉米青貯低9.87%、28.42%和58.17%(P<0.01)。

表6 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯CNCPS的評定(干物質基礎)Table 6 Evaluation of CNCPS of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage (DM basis) %

2.5 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的48 h瘤胃降解率比較

由表7可知，與全株玉米青貯相比，生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯的DM、CP和淀粉的48 h瘤胃降解率分別低14.68%、7.79%和4.09%(P<0.01)，2種飼料的NDF和ADF降解率無顯著差異(P>0.05)。

表7 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的48 h瘤胃降解率(干物質基礎)Table 7 Comparison of 48 h rumen degradation rate of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage (DM basis) %

3 討 論

3.1 生馬鈴薯條加工副產品與稻混貯和全株玉米青貯的感官評定比較

根據DLG評分法，對發酵飼料的顏色、氣味和結構3方面分別評定，總分分為優良(16～20分)、尚好(10～15分)、中等(5～9分)和腐敗(0～4分)4個等級。本試驗中生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯總體感官評分均達到18分以上，說明這2種飼料就感官評定均可達到優良水平。但這種評分法也存在人為主觀因素影響和未考慮青貯發酵過程營養成分變化[13]等局限性。因此，只將其作為初步評價。飼料發酵的優劣還受田間管理、收割時期、切割長度、混合比例、壓實密度和密封管理等諸多因素影響。

3.2 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的發酵指標比較

pH和乳酸含量是反映發酵飼料品質好壞的重要指標，研究表明pH小于4.2[14]，乳酸含量達到4%～6%[15]時屬于優質發酵飼料，本試驗中2種發酵飼料的pH和乳酸含量均可達到上述要求，說明這2種飼料均可成功發酵，這可能與發酵飼料原料中充足的淀粉含量有關，淀粉在發酵中可提供更多的糖類物質，這些糖類物質是乳酸菌繁殖發酵的基質，可促使大量乳酸生成[16]。李茂等[17]在王草青貯中添加20 g/kg的葡萄糖，發現其乳酸含量較對照組(不加葡萄糖)提高了37.19%。陳明霞等[18]研究表明，在飼料稻中添加葡糖糖和植物乳桿菌后發酵，可以降低飼料稻青貯的pH和氨態氮含量，提高乳酸含量。氨態氮/總氮反映了飼料中蛋白質和氨基酸的分解狀況，飼料發酵品質越差，氨態氮/總氮值越高，常規發酵飼料氨態氮/總氮值不超過10%[19]。生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的氨態氮/總氮值均未超過10%，說明這2種粗飼料在發酵過程中蛋白質經微生物分解較少，可確保發酵品質。

3.3 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的營養成分比較

DM含量適宜是獲得優質發酵飼料的關鍵，DM含量過高，發酵飼料不易壓實，易產生二次發酵；DM含量過低，易引起梭菌發酵[20]。陳鵬飛等[21]認為發酵飼料適宜的DM含量為30%～35%。本試驗中生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的DM含量分別為33.24%和35.45%，均處于適宜水平。這可能與原料自身DM有關，單一生馬鈴薯條加工副產品和稻草的DM含量分別為16.48%和92.85%，2種原料經混合后DM含量互補，使其達到適宜水平，這與申瑞瑞等[22]研究結果相似。全株玉米收獲時期是影響全株玉米青貯DM含量的重要因素之一。郭勇慶等[23]研究表明，全株玉米青貯在1/3～3/4乳線期時收割，DM含量最適宜為30%～35%，本試驗中全株玉米青貯收獲時期為蠟熟期(2/3～3/4乳線期)，因此其水分含量適宜。CP含量不僅是影響動物氮代謝和能氮平衡的重要因素，還是評價粗飼料品質的關鍵指標[24]。生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯的CP含量顯著高于全株玉米青貯，且與DM基礎條件下花生秧(9.17%)的CP含量相近[25]，說明就CP而言，生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯具有作為反芻動物優質飼料的潛力，同時具有代替花生秧的優勢和可行性，可為反芻動物提供更多的CP。這可能與不同物種之間自身營養價值差異有關。

3.4 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的CNCPS組分分析

CNCPS體系是結合Weende和Van Soest 2種飼料營養成分評價優點建立起來的新評價飼料營養價值體系。該體系將飼料營養成分和植物細胞壁與牛瘤胃降解特征結合在一起，能動態反映飼料能量、蛋白質和氨基酸的變化，使得飼料營養價值評定更加科學[26-27]。PA、PB1、PB2是粗飼料中主要的蛋白質來源[28]，本試驗中，2種飼料的PA含量相近，生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯的PB1和PB2含量高于全株玉米青貯，說明生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯的PB部分在瘤胃內的發酵速率要高于全株玉米青貯。而且，生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯中不可利用蛋白PC含量低于青貯玉米，故生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯蛋白品質較好。

生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯中CA含量高于全株玉米青貯，NSC含量低于全株玉米青貯，這表明生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯中糖類物質較高。粗飼料中CHO能為反芻動物提供多少能量取決于NSC的含量[29]。因此，生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯在CHO上的營養價值低于全株玉米青貯。

3.5 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯和全株玉米青貯的48 h瘤胃降解率比較

瘤胃降解率是反映動物對飼料消化特性的重要指標，飼料NDF能夠為反芻動物提供能量，適當的NDF含量有利于提高動物生產性能[30]。飼料NDF的瘤胃降解率提高有利于促進反芻動物干物質采食量增加[31]。本試驗中生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯的48 h NDF瘤胃降解率與全株玉米青貯無顯著差異，這表明稻草經過與生馬鈴薯條加工副產品混合發酵后，其纖維品質提高。這可能與飼料種類和NDF含量有關。Salinas-Chavira等[32]對蘇丹草和苜蓿NDF降解情況做了研究比較，結果表明，NDF含量在80 g/kg時的降解率大于40 g/kg時。

4 結 論

① 生馬鈴薯條加工副產品與稻草按DM 1∶2比例裹包混貯和全株玉米青貯的感官評定和pH均可達到一級優良。

② 生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯除CP含量高于全株玉米青貯、兩者的48 h瘤胃NDF和ADF降解率無顯著差異外，其他營養成分均不如全株玉米青貯。因此，生馬鈴薯條加工副產品與稻草混貯可作為反芻動物一種較好的粗飼料。