常用粗飼料營養成分和飼用價值分析

陳艷，王之盛，張曉明，吳發莉，鄒華圍

(四川農業大學動物營養所，四川 雅安 625014)

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常用粗飼料營養成分和飼用價值分析

陳艷，王之盛*，張曉明，吳發莉，鄒華圍

(四川農業大學動物營養所，四川 雅安 625014)

通過常規化學分析法和康奈爾凈碳水化合物-蛋白質體系(CNCPS)評定不同粗飼料的營養成分并比較其組成差異，結合粗飼料品質評定預測公式評定其飼用價值。結果表明，1)黑麥草、甘薯蔓與牛鞭草的粗蛋白質(CP)、粗脂肪(EE)、可溶性粗蛋白質(SCP)和非蛋白氮(NPN)含量顯著高于玉米秸稈和稻草，中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量顯著低于玉米秸稈和稻草。 2)黑麥草和甘薯蔓的糖類(CA)、快速降解真蛋白(PB1)含量顯著高于其他粗飼料，甘薯蔓、黑麥草和牛鞭草淀粉和果膠(CB1)、非結構碳水化合物(NSC)和慢速降解真蛋白(PB3)顯著高于稻草和玉米秸稈。稻草的可利用纖維(CB2)含量顯著高于其他粗飼料，玉米秸稈的碳水化合物(CHO)、不可利用碳水化合物(CC)和中速降解蛋白質部分(PB2)含量顯著高于其他粗飼料。3)不同粗飼料氨基酸(AA)組成差異大，提供限制性氨基酸的潛力不同，黑麥草的總氨基酸(TAA)、必需氨基酸(EAA)和限制性氨基酸(LAA)的含量顯著高于其他粗飼料，玉米秸稈和稻草最低。4)黑麥草的可消化干物質量(DDM)和粗飼料相對值(RFV)均顯著高于其他粗飼料，甘薯蔓的干物質隨意采食(DMI)和RFV顯著高于牛鞭草，玉米秸稈和稻草的DMI、DDM和RFV均為最低，且兩者差異不顯著。因此，黑麥草的營養價值最高，其次為牛鞭草和甘薯蔓，玉米秸稈和稻草最低。

粗飼料；營養成分；康奈爾凈碳水化合物-蛋白質體系；飼用價值；氨基酸

粗飼料為反芻動物提供大量的營養物質，是反芻動物機體不可或缺的營養來源[1]，玉米秸稈、稻草和甘薯蔓是目前反芻動物養殖業中幾種常用的粗飼料，黑麥草是我國南方冬季種植最多的優良飼草品種之一，產量高，品質好[2]，牛鞭草的種植面積也越來越廣。隨著我國南方農區草食畜牧業的興起，粗飼料需求量大幅增加[3]，因此，全面、快速和準確地評定常用粗飼料的營養價值對合理配制飼糧具有指導作用，對反芻動物生產具有重要意義。目前，我國仍使用Weende和VanSoest體系進行飼料營養價值評定，但反芻動物具有特殊的消化道結構及消化生理，僅根據化學分析不能說明動物對飼料的消化利用情況，因而不能較好地反映飼料的營養價值[4]。 康奈爾凈碳水化合物-蛋白質體系(the cornell net carbohydrate and protein system，CNCPS)是康奈爾大學諸多科研人員歷時數年研發的成果，是一個基于瘤胃降解特征的飼料評價體系，在北美、歐洲和非洲的一些國家已經開始用來指導生產，并且取得了很好的效果。國內CNCPS的研究起步較晚，已有研究認為，CNCPS分析方法測定的指標多，應用CNCPS評定飼料的營養價值能夠更全面、精確地反映飼料的營養價值和反芻動物對飼料的利用情況[5]，將CNCPS與中國反芻動物研究現狀結合，將是反芻動物事業發展的重要理論依據及技術支撐[6-7]。但不同飼料蛋白質組分和碳水化合物組分的化學組成不同，不同地區的同一原料其蛋白質以及碳水化合物之間也存在一定的差異[5,8]，因此，有必要對不同地區更多粗飼料CNCPS組分進行測定。另外，飼料蛋白質營養價值的高低，主要取決于對小腸可消化蛋白質的貢獻量，而飼料中氨基酸(amino acid，AA)的含量高低、組成特點和比例直接影響飼料品質和動物的生長[9]。Rulquin等[10]建立了反芻動物AA子模型，可應用飼料原料AA含量來估測小腸可消化蛋白質的必需氨基酸(essential amino-acid，EAA)組成與含量，故有必要進一步對飼料的AA組成模型與含量進行準確評定。本試驗應用化學分析法和CNCPS體系的原理和方法評定5種常用粗飼料原料的營養成分并比較其組成差異，結合粗飼料品質評定預測公式評定其飼用價值，以期為CNCPS在我國的應用提供基礎數據，為合理配制反芻動物飼糧提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2013年3-4月采集四川成都、綿陽、雅安、眉山、廣安、資陽、德陽和達州8個地區的拔節期牛鞭草(Hemarthriaaltissima)、抽穗期多花黑麥草(Loliumperenne)、玉米秸稈(corn stover)、稻草(rice straw)和甘薯蔓(sweet potato stem)5種粗飼料，剪碎、于65℃烘干制成風干樣，用微型粉碎機粉碎，過1 mm孔篩，備測。

1.2 試驗方法

按照張麗英[11]的方法測定粗飼料樣品常規養分，其中干物質(dry matter, DM)含量測定采用烘箱干燥法，粗灰分(crude ash，Ash)含量采用干灰化法，有機物(organic matter, OM)為干物質與粗灰分的差值，粗脂肪(即乙醚浸出物，ether extract，EE)含量采用殘余法測定，粗蛋白(crude protein，CP)含量用凱氏定氮法測定。中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)、酸性洗滌木質素(acid detergent lignin, ADL)、中性洗滌不溶蛋白質(neutral detergent insoluble protein, NDIP)和酸性洗滌不溶蛋白質(acid detergent insoluble protein, ADIP)的分析按照Van Soest等[12]的方法進行，測定NDF、ADF、ADL含量時，在使用洗滌劑提取之前不加亞硫酸鈉，NDF、ADF含量測定后的殘樣經處理后用于NDIP和ADIP含量測定。可溶性粗蛋白質(soluble crude protein, SCP)按照Krishnamoorthy等[13]的方法測定，非蛋白氮(non-protein nitrogen, NPN)按照Licitra等[14]的方法測定，淀粉(starch)按照AACC[15]測定。氨基酸(AA)樣品經過酸水解(6 mol/L鹽酸在110℃水解24 h)或氧化水解(蛋氨酸和胱氨酸使用過氧甲酸進行氧化)處理后，采用氨基酸自動分析儀(日立L-8800)測定氨基酸(色氨酸除外)含量。

1.3 計算方法

1.3.1 CNCPS組分計算 粗飼料中碳水化合物組分和蛋白質組分的劃分和計算參照Sniffen等[16]的方法進行。

1)碳水化合物組分:

CHO(%DM)=100-CP(%DM)-EE(%DM)-Ash(%DM);

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);

CNSC(%CHO)=100-CB2(%CHO)-CC(%CHO)。

式中,CHO為碳水化合物，CA為糖類，CB1為淀粉和果膠，CB2是可利用纖維，CC為不可利用纖維，CNSC為非結構碳水化合物(NSC)占CHO的百分比。

2)蛋白質組分:

PA(%CP)=NPN(%SCP)×0.01×SCP(%CP);

PB1(%CP)=SCP(%CP)-PA(%CP);

PB2(%CP)=100-PA(%CP)-PB1(%CP)-PB3(%CP)-PC(%CP);

PB3(%CP)=NDIP(%CP)-ADIP(%CP);

PC(%CP)=ADIP(%CP)。

式中,PA為非蛋白氮，PB為真蛋白質(其中PB1為快速降解部分，PB2為中速降解部分，PB3為慢速降解部分)，PC為不可降解粗蛋白質。

1.3.2 飼用價值 采用美國牧草草地理事會飼草分析小組委員會提出的粗飼料相對值(relative feed value，RFV)[17]用以比較干草的飼用品質和預期采食量：RFV=DMI(%BW)×DDM(%DM)/1.29。其中：DMI(dry matter intake，DMI)為粗飼料干物質的隨意采食量，單位為占體重的百分比即%BW；DDM(digestible dry matter，DDM)為可消化的干物質，單位為占干物質的百分比即%DM。DMI與DDM的預測模型公式分別為：

DMI(%BW)=120/NDF(%DM)；

DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)。

1.4 統計分析

試驗數據經Excel 2010初步整理后，用SAS 9.1.3 ANOVA過程進行統計分析，所有結果用平均值±標準差表示，P<0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 粗飼料營養成分特點

由表1可知，不同粗飼料的營養成分存在很大差異。CP和SCP含量，黑麥草顯著高于依次降低的甘薯蔓、牛鞭草、玉米秸稈和稻草(P<0.05)，NDF和ADF含量，玉米秸稈和稻草中最高，兩者差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于依次降低的牛鞭草、甘薯蔓和黑麥草(P<0.05)。玉米秸稈ADL含量顯著高于依次降低的甘薯蔓、牛鞭草、稻草和黑麥草(P<0.05)。淀粉含量，牛鞭草顯著高于依次降低的甘薯蔓、黑麥草、稻草和玉米秸稈(P<0.05)，甘薯蔓和黑麥草之間差異不顯著(P>0.05)。EE和NPN含量，黑麥草最高，甘薯蔓與牛鞭草次之，玉米秸稈和稻草含量最低，兩者差異不顯著(P>0.05)。ADIP含量，甘薯蔓最高，其次為稻草、牛鞭草和玉米秸稈，黑麥草中最低。NDIP含量，黑麥草顯著高于其他原料(P<0.05)，玉米秸中最低。

表1 常用粗飼料營養成分(干物質基礎)

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: In the same row, values with different small letters mean significant difference (P<0.05). The same below.

2.2 CNCPS各組分的含量

由表2可知，被測粗飼料中CHO含量為60.52%～83.13%，玉米秸稈CHO含量最高，黑麥草最低。CA含量，甘薯蔓中最高，顯著高于依次降低的黑麥草、玉米秸稈、牛鞭草和稻草(P<0.05)，玉米秸稈和牛鞭草差異不顯著(P>0.05)。CB1含量，牛鞭草顯著高于依次降低的黑麥草、甘薯蔓、稻草和玉米秸稈(P<0.05)，但黑麥草和甘薯蔓差異不顯著(P>0.05)。CB2含量，稻草中最高，顯著高于依次降低的牛鞭草、玉米秸稈、黑麥草和甘薯蔓(P<0.05)。CC含量，玉米秸稈中最高，顯著高于依次降低的甘薯蔓、牛鞭草、稻草和黑麥草(P<0.05)。CNS含量，甘薯蔓顯著高于依次降低的黑麥草、牛鞭草、玉米秸稈和稻草(P<0.05)。

本試驗粗飼料蛋白質組分特點為PA含量，黑麥草最高，顯著高于依次降低的牛鞭草、甘薯蔓、稻草和玉米秸稈(P<0.05)，稻草和玉米秸稈差異不顯著(P>0.05)。PB1含量，甘薯蔓中最高，顯著高于依次降低的黑麥草、玉米秸稈、稻草和牛鞭草(P<0.05)。PB2含量，玉米秸稈中最高，顯著高于依次降低的稻草、甘薯蔓、牛鞭草和黑麥草(P<0.05)，牛鞭草和黑麥草差異不顯著(P>0.05)。PB3含量，黑麥草顯著高于依次降低的甘薯蔓、牛鞭草、玉米秸稈和稻草(P<0.05)。PC含量，甘薯蔓顯著高于依次降低的稻草、牛鞭草、玉米秸稈和黑麥草(P<0.05)。

2.3 氨基酸組成特點

粗飼料樣品中的氨基酸含量見表3，粗飼料樣品中5種氨基酸總含量差異較大，其范圍為2.57%～12.48%。其中TAA含量最高的是黑麥草，而最低的則為稻草。各粗飼料其EAA含量差異較大，含量最高的是黑麥草，其次為甘薯蔓，含量最低的為稻草。各粗飼料均是Glu和Asp含量高，Cys和Met含量低。不同種類粗飼料提供限制性氨基酸的潛力不同，Lys和Met含量黑麥草最高，秸稈較低。

表2 常用粗飼料原料的蛋白質和碳水化合物組分

PA:Nonprotein nitrogen;PB1:Rapidly degraded protein; PB2:Intermediately degraded protein;PB3:Slowly rumen degradable true protein;PC:Undegradable crude protein;CHO:Carbohydrate;CA:Sugar;CB1:Pectin;CB2:Available fiber;CC:Unavailable fiber;NSC:Non-structural carbohydrates.

FAO(聯合國糧農組織)/WHO(世界衛生組織)推薦，質量較好蛋白質的EAA/NEAA在60%以上，EAA/TAA在40%以上[18]。本試驗5種粗飼料的EAA/NEAA為57.38%～86.79%，除稻草外，其余均高于60%。EAA/TAA為36.19%～46.85%，除玉米秸稈和稻草外，其余均高于40%，說明甘薯蔓、牛鞭草和黑麥草均能為反芻動物提供較優質的蛋白質。

2.4 飼用價值

由表4可見，黑麥草的DMI與甘薯蔓差異不顯著(P>0.05)，但其DDM和RFV均顯著高于其他粗飼料(P<0.05)，玉米秸稈和稻草的DMI、DDM和RFV均為最低，且兩者差異不顯著(P>0.05)。此外，甘薯蔓的DMI和RFV顯著高于牛鞭草(P<0.05)，但二者的DDM差異不顯著(P>0.05)。

3 討論

3.1 不同粗飼料的營養成分特點

飼料的品種、種植方式、地理環境、收獲期以及加工、儲存方法均影響飼草的營養價值[19-20]。本試驗中5種粗飼料CP和纖維物質含量差異大，這與冷靜等[21]和Coblentz等[22]的報道結果較接近。黑麥草、甘薯蔓和牛鞭草CP和SCP含量高，NDF和ADL含量相對較低，是以提供蛋白質為主的粗飼料。研究表明，抽穗期為黑麥草較好的刈割時期，其干物質中含CP 18%以上，粗纖維24%以下[23]，吳彥奇和杜逸[24]報道牛鞭草拔節期的粗蛋白質含量可達12%～14%，與本試驗結果相近。此外，牛鞭草淀粉含量高，而一定高水平的淀粉含量有利于瘤胃發酵。NPN是反芻動物很好的氮源，瘤胃微生物可利用其快速轉化的氨合成較優質的蛋白質，秸稈的NPN含量低，玉米秸稈木質素含量最高，但木質素不能被反芻動物瘤胃降解，它與細胞壁中的多糖形成動物體內的酶難以降解的復合體，限制動物機體對植物細胞壁成分的消化吸收。雖然纖維物質在瘤胃降解速度慢，但它可以吸附酸，可減緩酸中毒的發生[25]，因此，在實際應用過程中，應綜合考慮飼料原料營養特點及不同品種、不同生長階段動物的營養需要量合理搭配飼糧。

表3 常用粗飼料原料的氨基酸組成(干物質基礎)

色氨酸未檢測Tryptophan did not detection. EAA:Essential amino-acid; NEAA:Non-essential amino acids; TAA:Total amino acids.

表4 常用粗飼料原料的飼用價值評定

3.2 不同粗飼料蛋白質組分和碳水化合物組分特點

本研究中，黑麥草不僅CP含量高，并且PA含量高，PC比例較低。PA中的AA、肽、天冬酰胺、谷胺酰胺對動物的營養價值與真蛋白質一致，對反芻動物具有較高的營養價值[26]，PC不能被反芻動物或瘤胃微生物消化，說明黑麥草消化、利用率較高，品質較好。與黑麥草相比，甘薯蔓的CP含量較低而PC占CP比例高，故其蛋白質組分品質次于黑麥草。稻草和玉米秸稈CP含量低但PC比例高，故其蛋白質品質也較差。牛鞭草PA占CP比例最高，達40%以上，PB1較低，說明牛鞭草CP中NPN含量高，可溶性真蛋白質含量較少。在5種飼料中真蛋白(PB1+PB2+PB3)的含量以黑麥草最高，稻草最低。

植物性飼料中CHO是反芻動物的主要能量來源，飼料CHO對反芻動物的營養價值主要取決于非結構碳水化合物含量和結構碳水化合物在瘤胃中降解程度[27]。本研究中，粗飼料的CHO含量范圍為60.52%～83.13%，其中玉米秸稈和稻草CHO含量在77%以上，是以提供CHO為主的粗飼料。但玉米秸稈CNSC較低，其主要成分是結構碳水化合物，因此CC含量較高，CC是不可降解的碳水化合物，其含量主要與ADL的含量有關，初步說明玉米秸稈在瘤胃中消化較慢，利用率較低，屬劣質粗飼料。稻草與玉米秸稈同屬于秸稈類粗飼料，但其碳水化合物組成有很大的不同。稻草的CC含量顯著低于玉米秸稈，而CB1和CB2含量顯著高于玉米秸稈。與秸稈類粗飼料相比，黑麥草和甘薯蔓提供的CHO含量較少，但其CNSC、CA含量較高，具有較高的蛋白質含量和較低的纖維含量，其CHO可在瘤胃內快速降解。牛鞭草的CC含量顯著低于玉米秸稈，CNSC顯著高于玉米秸稈和稻草，但其淀粉和果膠含量高，因此，其品質也優于秸稈類飼料。

3.3 不同粗飼料氨基酸組成差異

氨基酸是構成動物營養所需蛋白質的基本原料，蛋白質的營養價值與其氨基酸組成密切相關，特別是必需氨基酸的含量和比例[28]。本試驗測定的5種粗飼料中黑麥草的總AA含量最高，其次為甘薯蔓和牛鞭草，秸稈較低，表明不同粗飼料累積AA的能力不同。EAA是動物機體所必需的，但不能在體內充分合成，是需要從飼料中獲得。本試驗結果表明，黑麥草含有較高的EAA，能給動物提供較優質的蛋白。限制性AA是指飼料中的某些EAA，EAA在單胃動物營養研究和飼料蛋白質營養價值評定中得到了足夠的重視，但用飼料原料中AA模式配合反芻動物飼糧仍無法實現[29]。反芻動物消化生理比較復雜，加之研究方法限制，到目前為止，還不能完全確定食用日糧條件下，反芻動物限制性氨基酸的順序。飼料中提供賴氨酸和蛋氨酸的量是反芻動物飼料數據庫中的重要參數。已有的研究表明，賴氨酸和蛋氨酸為奶牛的第一和第二限制性氨基酸[30]。黑麥草賴氨酸和蛋氨酸含量高，其次為牛鞭草，品質較好。

3.4 粗飼料的飼用價值

飼用價值是粗飼料的一項重要經濟性狀，相對飼用價值(RFV)是ADF和NDF的綜合反映，是飼料質量的評定指數，其值越高，說明該粗飼料的營養價值越高，RFV值大于100，其營養價值整體較好[17]。本試驗黑麥草和甘薯蔓的RFV均大于100，而牛鞭草接近100，玉米秸稈和稻草均在68左右。總體來看，黑麥草、甘薯蔓和牛鞭草的RFV較高，并且其DMI和DDM也較高，進一步說明其營養價值高于秸稈類粗飼料。

4 結論

1)黑麥草、甘薯蔓與牛鞭草的粗蛋白質、粗脂肪、可溶性粗蛋白質和非蛋白氮含量高于玉米秸稈和稻草，中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量低于玉米秸稈和稻草。

2)從碳水化合物組成及其可利用性方面比較，牛鞭草、黑麥草和甘薯蔓的糖類、淀粉和果膠含量高，非結構碳水化合物的含量高；稻草可利用纖維含量最高，玉米秸稈總碳水化合物和不可利用纖維含量最高，結構碳水化合物含量高。從蛋白質含量及其可利用性方面比較，甘薯蔓和黑麥草質量較好，稻草、牛鞭草、玉米秸稈次之。

3)不同粗飼料氨基酸組成差異大，提供賴氨酸和蛋氨酸的潛力不同，黑麥草的總氨基酸、必需氨基酸和限制性氨基酸的含量高，玉米秸稈和稻草含量最低。

4)黑麥草的可消化干物質量和粗飼料相對值較高，甘薯蔓的干物質隨意采食量較高，玉米秸稈和稻草均較低。

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Analysis of the nutritional components and feeding values of commonly used roughages

CHEN Yan, WANG Zhi-Sheng*, ZHANG Xiao-Ming, WU Fa-Li, ZOU Hua-Wei

AnimalNutritionInstituteofSichuanAgriculturalUniversity,Ya’an625014，China

The nutrient composition of different roughages was evaluated using basic chemical analysis and the Cornell net carbohydrate and protein system (CNCPS). Nutrient composition was compared and feeding values calculated using the prediction formula for feeding quality evaluation. The results indicated that the contents of crude protein (CP), ether extract (EE), soluble crude protein (SCP), and non-protein nitrogen (NPN) inLoliumperenne,Hemarthriaaltissimaand sweet potato stem were significantly higher than those in corn stover and rice straw. In contrast, contents of neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) inL.perenne,H.altissimaand sweet potato stem were significantly lower than those in corn stover and rice straw. TheL.perenneand sweet potato stem had higher levels of sugar (CA) and rapidly degraded pure protein (PB1) than the other roughages analyzed. Compared to corn stover and rice straw,H.altissima,L.perenneand sweet potato stem had higher levels of starch, pectin (CB1), non-structural carbohydrates (NSC) and slowly degraded pure protein (PB3). Rice straw had the highest levels of available fiber (CB2), and corn stover had the highest levels of carbohydrate (CHO), unavailable fiber (CC) and intermediately degraded pure protein (PB2). The amino acid (AA) components of the roughages were significantly different, with different potentials for supplying limiting amino acid (LAA). Among the roughages analyzed,L.perennehad the highest level of total amino acids (TAA), essential amino-acid (EAA) and LAA, while corn stover and rice straw had the lowest.L.perennehad higher levels of digestible dry matter (DDM) and relative feed value (RFV) than the other roughages. The contents of dry matter intake (DMI) and RFV in sweet potato stem were significantly higher than those inH.altissima, while the contents of DMI, DDM and RFV in corn stover and rice straw were the lowest levels, with no significant differences between them. Therefore,L.perennehas the highest nutrient value andH.altissimaand sweet potato stem are mid-range, while corn stover and rice straw have the lowest nutrient value.

roughage; nutritional components; the cornell net carbohydrate and protein system; feeding value; amino acid

10.11686/cyxb20150514

http://cyxb.lzu.edu.cn

2014-04-22；改回日期：2014-06-03

農業部公益性行業專項(20090300608)資助。

陳艷(1987-)，女，陜西漢中人，在讀碩士。 E-mail:317190461@qq.com *通訊作者Corresponding author. E-mail: wangzs67@163.com

陳艷, 王之盛, 張曉明, 吳發莉, 鄒華圍.常用粗飼料營養成分和飼用價值分析. 草業學報, 2015, 24(5): 117-125.

Chen Y, Wang Z S, Zhang X M, Wu F L, Zou H W. Analysis of the nutritional components and feeding values of commonly used roughages. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(5): 117-125.