體外產氣法評價幾種非常規飼料的營養價值

張 寧，張力莉，徐曉鋒，王小偉

（寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021）

長期以來，我國非常規牧草資源的發展利用不足，畜牧業的發展在很大程度上依賴于飼料的供應。大多數農業地區農副產品豐富，有著種類和數量都較多的非常規牧草資源，但其中很多都被舍棄，既造成環境污染又浪費資源。然而，“人多地少”的現實決定了我國飼料行業將長期面臨飼料資源嚴重短缺的壓力，已成為影響我國飼料行業和養殖業發展的重要因素。隨著人畜爭糧矛盾日益尖銳、畜牧業結構調整和環境污染問題突出，非常規飼料資源的開發利用顯得更加重要（陳鑫珠，2020；耿爽，2020）。

葡萄渣是葡萄酒釀造后的副產品，約占葡萄鮮重的25%左右，其營養豐富，含有較多的蛋白質及礦物質元素等，在動物營養和免疫機能方面具有較高的飼用價值。將葡萄渣應用于動物飼料中，不但可以提高動物機體的免疫功能，動物的生產性能和產品質量得到改善，對于節約常規飼料資源，降低飼養成本也有很大作用（郝小燕，2019）。2016年我國生產11.4億升葡萄酒，產生葡萄酒渣28萬～48萬t，約占全球葡萄皮渣產量的4.3%。2015年寧夏葡萄皮渣產量約為5萬t（馮玲霞，2018）。

番茄渣是生產加工后的副產品，約占番茄鮮重的4%，其主要由番茄皮、種子和殘漿組成。干物質方面，番茄渣中粗蛋白質含量為14%～22%，粗纖維含量約為34%，含有番茄紅素等營養物質，是一種良好的蛋白質飼料資源。我國是世界上最大的番茄和番茄產品生產國，2013年番茄年產量612萬t，占世界產量的18.5%。據統計，番茄渣年產量約25萬t（桑吉惹，2017）。

歐李，俗稱鈣果，含有豐富的糖、蛋白質、礦物質元素、維生素、氨基酸等營養物質。因鈣、鐵含量高，易被人體吸收，被稱為“鈣果”（曹慧琴，2015）。經測定，每100 g新鮮鈣果含蛋白質1.5 g、維生素C 7 g、鈣360 mg、鐵58 mg。其果實中含有糖、維生素B等營養成分。維生素E、維生素C、維生素B2高于蘋果、梨、杏、葡萄、草莓等水果（李金峰，2005）。

體外產氣法通常用于飼料營養價值的評定，這種方法能更好的模擬瘤胃發酵的過程，通過體外發酵測定各種指標并預測各種飼料體外瘤胃降解率和飼料能值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 葡萄殘渣、番茄渣和鈣果渣來源于寧夏大學農學院葡萄與葡萄酒研究教育部工程技術中心，經過48 h在65℃烘箱中烘干處理，制作成風干樣后，粉碎通過40 mm篩。在室溫下保存于自封袋中用于常規養分測定和體外發酵試驗。

1.2 試驗設計 取三種不同飼料樣品進行體外產氣試驗，每個樣品6個重復，并設置空白組，分別培養至3、6、9、12、24、48 h并記錄產氣量，發酵結束后取上清液放入4℃環境冷藏用于測定24 h和48 h發酵液pH、微生物蛋白、氨態氮以及干物質降解率。

1.3 試驗方法

1.3.1 常規養分含量測定 按實驗室飼料常規方法測定樣品的鈣、磷、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、粗脂肪（EE）、粗灰分（Ash）、粗蛋白質（CP）含量。其中，粗蛋白質含量使用自動凱氏定氮儀測定，粗脂肪含量用索氏抽脂器測定，纖維含量使用Van Soest（1967）的纖維分析法測定，磷使用鉬藍比色法（向曉黎，2015）測定，粗灰分的測定采用馬弗爐灰化法。

1.3.2 體外培養體系 本試驗采用Menke等（1988）的方法進行體外發酵試驗，按照試驗設計相關方法提前制備了人工唾液。采集到瘤胃液后密封帶回實驗室，將其用4層紗布過濾后與在39℃水浴中預熱過的人工唾液按2:1的比例均勻混合，作為混合培養基。在這段時間內，持續通入CO2氣體，并保持39℃水浴，以確保厭氧環境。在注射器中加入50 mL培養基，包好密封條，放入恒溫水浴箱中，開始培養。

1.3.3 瘤胃液供體動物 瘤胃液采自平吉堡第三

奶牛場安裝永久瘺管的成年奶牛。

1.4 測定指標和方法

1.4.1 產氣量的測定 培養開始后，記錄3、6、9、12、24、48 h的產氣管刻度讀數。產氣量計算公式如下：

產氣量=Vt-V0；

式中：Vt為發酵t小時后產氣管刻度讀數，V0為開始培養時產氣管讀數。

1.4.2 pH的測定 采用便攜式pH計測定pH，精確度為0.1。

1.4.3 氨態氮的測定 取體外發酵24 h和48 h的培養液10 mL在3500～4000 r/min下離心10 min后，吸取2 mL上清液，依據馮宗慈（2010）的比色法進行測定。用氯化銨制作標準系列溶液，用分光光度計比色，在700 nm下比色并記錄數據制作出標準曲線，樣品處理后將測得的吸光值帶入回歸公式計算原樣中氨態氮含量。

1.4.4 微生物蛋白的測定 微生物蛋白的測定依據Wang等（2008）差速離心法將微生物分離，取體外發酵24 h和48 h的培養液1.5 mL于2 mL的離心管中，3000 r/min下離心5 min，移上清至1.5 mL的離心管中，4℃、12000 r/min離心30 min棄去上清，向離心管中加入1.5 mL 0.25 mol/L的氫氧化鈉溶液，沸水浴中反應20 min，再在4℃條件下，1200 r/min離心30 min，取100 mL上清于10 mL玻璃管中，加考馬斯亮藍溶液5 mL混勻595 nm處比色（王孝平，2009）。以生血清白蛋白作為標準品，制作標準曲線。將數值帶入回歸公式計算原樣中微生物蛋白含量。

1.4.5 體外營養物質消化率測定 經過24 h和48 h體外培養，將兩個階段發酵液經10000 r/min離心10 min后棄去上清液，剩余殘渣在烘箱中65℃烘24 h，105℃再烘6 h后稱重，稱離心管和殘渣重量，把離心管洗干凈烘干2 h（105℃）后再稱離心管的重量，兩者之差就是殘渣的重量，計算體外干物質降解率。

體外干物質降解率/%=（底物質量-殘渣質量）/底物質量×100。

1.4.6 代謝能值計算 回歸公式（錢元誠，1989）如下：

代 謝 能/（MJ/kg DM）=.01456GV+0.07675%CP+0.1462%EE+1.198；

式中：GV為飼料樣本24 h產氣量；CP為粗蛋白質含量；EE為粗脂肪含量。

1.5 數據分析 通過Excel將所有的數據進行處理，再利用SPSS 23.0單因素方差分析法和LDS法對其進行分析，分析的數據結果以“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 三種飼料常規成分含量 由表1可見，番茄渣的粗蛋白質含量最高，為20.35%；粗脂肪含量差異很大，最高的為番茄渣（14.33%），最低的為鈣果渣（1.64%）；中性洗滌纖維從大到小分別為葡萄渣＞番茄渣＞鈣果渣，含量分別為49.14%、47.17%、30.24%；酸性洗滌纖維含量葡萄渣＞番茄渣＞鈣果渣；粗灰分葡萄渣最高，鈣果渣最低；鈣葡萄渣含量最高；磷番茄渣含量最高。粗蛋白質、粗脂肪、粗灰分和鈣磷均存在顯著性差異（P＜0.05），中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維中番茄渣與葡萄渣均不存在顯著性差異（P＞0.05）。

表1 三種飼料的常規營養成分含量（干物質基礎）%

2.2 不同飼料體外發酵產氣量 由圖1可知，隨發酵時間的延長，三種飼料的產氣量呈現遞增趨勢，葡萄渣和番茄渣都是緩慢遞增，鈣果渣先快速增長后緩慢增長，12～24 h增長趨勢最明顯。產氣量由高到低為鈣果渣＞番茄渣＞葡萄渣，三種飼料體外產氣量間都存在顯著性差異。

圖1三種非常規飼料累積產氣量

2.3 體外瘤胃發酵產氣參數 由表2和表3可知，24 h葡萄渣與番茄渣的pH差異性不顯著（P＞0.05），鈣果渣與葡萄渣和番茄渣之間都存在顯著性差異（P＜0.05），48 h也表現出同樣特點；微生物蛋白濃度和氨態氮濃度三者都有顯著性差異（P＜0.05），微生物蛋白含量從大到小依次為鈣果渣＞番茄渣＞葡萄渣；氨態氮含量從大到小依次為番茄渣＞葡萄渣＞鈣果渣。

表2 三種飼料的24 h體外發酵氨態氮、微生物蛋白濃度、pH

表3 三種飼料的48 h體外發酵氨態氮、微生物蛋白濃度、p H

2.4 體外瘤胃干物質降解率 由表4可知，三種飼料24 h和48 h的干物質降解率在組間和組內都有顯著性差異（P＜0.05），鈣果渣的干物質降解率相比其他兩種飼料高，24 h降解率達到了53.67%，48 h降解率達到67.05%。葡萄渣降解率最低，24 h和48 h都未達到30%。

表4 三種飼料的體外干物質降解率%

2.5 代謝能 由表5可知，計算得到的代謝能鈣果渣最高，達到了22.54 MJ/kg DM，葡萄渣代謝能最低，為6.66 MJ/kg DM，番茄渣居中，代謝能為10.87 MJ/kg DM，三種飼料代謝能之間存在顯著性差異（P＜0.05）。

表5 三種飼料的代謝能

3 討論

3.1 三種飼料營養成分分析 粗蛋白質、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量是評價反芻動物的非糧飼料營養價值和實際飼用價值的重要指標。Baumgartel等（2005）研究報道，新鮮的紅葡萄渣中含粗蛋白質（CP）15.50%、粗脂肪（EE）7.00%、粗 灰 分 （Ash）5.70%、中 性 洗 滌 纖 維（NDF）50.70%、酸性洗滌纖維（ADF）36.50%。試驗中測得葡萄渣粗蛋白質平均含量為11.17%，略低于上述研究，可能是因為品種不同導致，粗脂肪略高，其余指標無太大差異。張雪峰等（2016）研究也指出，從葡萄籽常規養分含量來看，葡萄籽的粗蛋白質、粗脂肪和Ca含量較高，高于玉米、高粱、大麥、稻谷和碎大米；粗脂肪含量高于豌豆、蠶豆和黑豆，接近黃豆（18.4%）；Ca含量高于禾本科和豆科籽實類（蘇秀俠，2008）。早熱古麗·熱合曼（2012）研究指出，番茄渣粗蛋白質含量為（19.3±0.8）%，略低于試驗結果（20.35±0.53）%，粗脂肪含量為（16.7±0.2）%，略高于（14.33±1.92）%。目前關于鈣果渣的研究較少，李娜等（2016）的研究中顯示，鈣果渣蛋白質含量2.41 g/100 g、脂肪5.81 g/100 g、灰分6.36 g/100 g，本試驗測定結果與其差異性較大。

3.2 體外瘤胃發酵產氣分析 體外發酵產氣主要底物是碳水化合物，一定時間內產氣量的多少代表其底物營養價值的高低程度（唐一國等，2003），張桂杰等（2010）研究表明，牧草品質越好，其產氣量越大。從本試驗的體外產氣結果來看，三種非常規飼料48 h累積產氣量從多到少依次為鈣果渣、番茄渣、葡萄渣，說明鈣果渣的營養價值更高。本試驗中三種飼料隨發酵時間延長，產氣量呈上升的趨勢，培養一定時間后產氣量的增加逐漸趨于平緩，這一結果符合體外產氣的一般規律。但各種草料之間的發酵效果也存在一定差異，這可能與各草料本身的營養成分有關。鈣果粗蛋白質和粗脂肪含量不高，說明它還含有一些其他的淀粉或可溶性糖類，錢誠（2013）提到鈣果可溶性糖含量較高，高達14.88%，另外中洗和酸洗的含量都低于其他二者，說明其總體纖維含量較低，馮媛媛（2015）研究表明，鈣果的粗纖維含量較低，驗證了這一猜想，所以它的產氣速度快，產氣量高。葡萄渣產氣量最低，但試驗測得纖維含量較高，徐元君（2014）的測定結果也說明葡萄渣粗纖維含量較高，不利于消化利用。

3.3 瘤胃發酵參數分析 瘤胃液的pH是影響瘤胃發酵的一個重要指標，其波動的主要原因是日糧結構與營養水平的差異（周玲等，2017）。李滿雙等（2015）研究報道，pH的正常變化范圍為5.5～7.5，過高或過低都會影響瘤胃微生物的活力，本試驗中三種飼料pH均在正常變化范圍內，說明符合飼料發酵的規律。

氨態氮含量是衡量瘤胃氮代謝的重要指標，并能間接反映瘤胃微生物利用NH3-N合成微生物蛋白和微生物分解飼料中蛋白質生成氨態氮的平衡情況（徐俊等，2013）。Illius（1989）研究表明，瘤胃液中NH3-N的含量為6～30 mg/100 mL，本試驗的氨態氮濃度為10.39～14.27 mg/100 mL，研究結果均在范圍內，說明其都能夠促進氨態氮轉化為微生物蛋白。Khan等（2007）研究得出，過多的可溶性蛋白將會引起瘤胃內的pH和NH3-N濃度升高，三種飼料蛋白含量和pH、氨態氮含量均符合這一結論。

微生物蛋白質濃度在一定程度上可以反映瘤胃微生物種群數量，說明微生物蛋白質合成的生長速度和活性主要與飼料蛋白質和能量有關，當瘤胃能量符合氮源釋放的數量和速度時，可最大限度地提高微生物蛋白質合成的效率（韓肖敏等，2017），張紅梅等（2020）提到在氮源充足的情況下，能量是微生物蛋白合成的第一限制性因素，主要取決于可發酵碳水化合物的發酵速率，三種材料中鈣果可溶性碳水化合物含量最高，所以其微生物蛋白含量也較高。微生物蛋白含量從大到小依次為鈣果渣、番茄渣、葡萄渣，說明鈣果渣微生物利用氨態氮和蛋白質的效率最高。

3.4 體外干物質消化率與代謝能值評估 粗飼料的干物質消化率受飼料中的纖維素含量和木質化程度的影響，反映了粗飼料在體內消化降解的難易程度，一般來說，粗飼料的干物質消化率越高，品質就越好（涂遠璐等，2019）。本試驗中鈣果渣干物質降解率最高，說明其品質優于其他二者。干物質降解主要是粗蛋白質、粗纖維、粗脂肪。Cheema等（1991）研究發現，干物質瘤胃降解率與日糧中蛋白質水平呈正相關，雖然鈣果渣粗蛋白質等含量并不高，但干物質消化率最高，說明其和蛋白含量無關。張歡等（2019）研究指出，葡萄渣可溶性碳水化合物含量不足1%。雷恒等（2014）研究也表明，番茄渣可溶性碳水化合物含量不高，鈣果中含量最高，所以其干物質降解率最高，和產氣量規律一致，番茄渣和葡萄渣二者差異則在于粗蛋白質和粗脂肪含量，番茄渣均大于葡萄渣。

代謝能是評定反芻動物能量需要重要體系。趙江波（2016）指出，飼料中的粗蛋白質含量與代謝能的相關性達到顯著水平，雖然鈣果渣代謝能最高，但是粗蛋白質含量并不高，因此可看出粗蛋白質含量對鈣果渣的代謝能影響不大。由回歸公式可知，代謝能和產氣量、粗蛋白質含量及粗脂肪含量有關，產氣法評定飼料能量價值的根據是瘤胃產生的氣體主要來自碳水化合物，氣體由CO2和CH4組成，飼料中粗蛋白質和粗脂肪只產生少量氣體，粗蛋白質大部分被降解為氨，又重新被瘤胃微生物利用，脂肪在瘤胃中分解很少（錢元誠等，1989），因此碳水化合物是影響鈣果渣代謝能的主要因素。《中國飼料成分及營養價值表》中部分常規飼料有效代謝能值中玉米為13.60 MJ/kg、豆粕11.22 MJ/kg、高粱12.34 MJ/kg，黃香等（2018）也測定了一些非常規飼料的代謝能值，麥麩、米糠、菜粕的代謝能值分別為 （8.9733±0.7284）、（5.1396±0.3012）、（10.1397±0.4271）MJ/kg。相比于這些飼料鈣果渣的代謝能值較高，有較好的飼喂價值。

4 小結

通過常規營養成分分析、體外產氣量、瘤胃發酵參數、干物質體外瘤胃降解率以及代謝能評估，鈣果渣營養價值更好。