全 文 :2011年 9月 第 3期(总第 152期) 草食家畜(季刊)
采用尼龙袋法和体外产气法对白酒糟和醋糟营养
价值的评定和比较
薄玉琨 1,杨红建 1,王雯熙 1,刘 华 2,王 锐 2
(1.中国农业大学动物科技学院,北京 100193;
2.新疆农业大学动物科学学院,新疆 乌鲁木齐 830052)
摘 要:本研究采用尼龙袋法和体外发酵产气法对白酒糟和醋糟的营养成分、代谢能、瘤胃降解率、产气动
力学特性进行了比较研究。 结果表明,白酒糟粗蛋白质(CP)含量为 154.3 3.4 g/kg DM,代谢能(ME)估测
值为 6.73 0.29 kJ/kg DM,CP 瘤胃有效降解率(ED)为 0.36 0.02;醋糟的 CP 含量为 50.1 2.0 g/kg DM,ME
估测值为 5.75 0.03 kJ/kg DM,CP 的 ED 值为 0.12 0.01;醋糟的粗脂肪、纤维、钙含量均显著高于白酒糟
(P<0.05),但白酒糟在 CP含量,ME值、瘤胃降解率消化率要显著高于醋糟(P<0.05)。 总而言之,白酒糟和
醋糟的 NDF 和 ADF 瘤胃消化率较高,具有成为过瘤胃蛋白饲料原料的必要条件,是优质的饲料资源;白
酒糟的总体营养价值优于醋糟。
关 键 词:尼龙袋法;体外产气法;白酒糟;醋 糟
中图分类号:S816.15 文献标识码:A 文章编号:1003-6377(2011)03-0034-05
收稿日期:2011-04-20
基金项目:国家肉牛牦牛现代产业技术体系(nycytx-38)。
作者简介:薄玉琨(1985-),男,硕士,主要从事非常规饲
料的营养价值评定研究。
新疆地区是我国重要的牛羊产品生产区。 2008 年
奶牛和肉牛存栏 336.0 万头,绵羊和山羊存栏 3025.7 万
只, 生产牛肉 32.4万 t, 羊肉 46.0 万 t, 牛奶和羊奶共
142.3万 t,羊毛 8.4万 t。 但由于其特定的气候与地理条
件,大豆、玉米等常规饲料原料产量难以满足新疆草食
动物畜牧业的发展需要。所以,因地制宜,充分开发利用
当地的非常规饲料资源是降低畜禽养殖成本,提高经济
效益的一条重要途径。发达国家和一些饲料资源短缺的
地区十分重视非常规饲料资源的开发利用,如美国已测
定完成杏仁皮和橡树籽等超过 400 种非常规饲料的营
养价值[1]。
谷类发酵后产生的白酒糟和醋糟属糟渣类非常规
饲料饲料。其中,白酒糟是价格低廉的酿酒副产品,为淡
褐色,具有令人舒适的发酵谷物的味道,略具烤香及麦
芽味。 据文献报道,白酒糟的基础营养成分为 CP 130~
275g/kg DM、粗纤维 160~280g/kg DM、粗脂肪 35~110g/
kgDM、灰分 35-l55g/kg DM、磷 1~4.5g/kg DM、钙 1~8g/
kgDM[2]。研究发现,用白酒糟代替部分精料饲喂肉牛,能
够增加育肥牛的体重,降低饲料成本[3]。
醋糟是酿醋工业主要的下脚料,据报道,其基础营
养成分为 CP 60~100 g/kg DM、 粗脂肪 20~50 g/kg DM、
无氮浸出物 200~300g/kg DM、 粗灰分 130~170 g/kg
DM、钙 2.5~4.5g/kg DM,磷 1.6~3.7 g/kg DM[4]。目前,用瘤
胃尼龙袋法和体外产气法测定和比较白酒糟或醋糟在
反刍动物饲养中营养价值的研究还未见报道。本文旨在
利用这两种方法对白酒糟和醋糟直接作为饲料原料的
营养价值和可消化性进行评定和比较,为合理地利用白
酒糟和醋糟,弥补新疆地区常规饲料的短缺提供理论与
应用依据。
1 材料和方法
1.1 原料的选择和处理
本试验所用白酒糟和醋糟在 2010 年 1 月收集于新
疆石河子、奎屯、乌鲁木齐等地的肉牛养殖户养殖现场。
新采集的白酒糟和醋糟含水分较多。 白酒糟呈褐色,质
地柔软,有类似青贮的香味。 醋糟为深褐色,有粘性。 将
两种原料晒干后粉碎,过 20目筛,密封避光保存。
1.2 基础营养成分分析
本研究采用 AOAC (1999) 介绍的方法[5]对饲料中干
物质 (DM),有机物(OM),粗脂肪 (EE),粗蛋白 (CP),钙和
总磷的含量进行了测定。无灰分中性洗涤纤维(NDF)和
酸性洗涤纤维(ADF)采用 Van Soest 等 (1991) 的方法进
行测定[6]。
1.3 代谢能的计算
为得到更为准确的代谢能(ME)数据,本实验采用 6
种公式来计算代谢能值 [7]。
1.4 体外试验
1.4.1 体外发酵 利用本研究室研制开发的 AGRS-I
型 体 外 发 酵 产 气 自 动 记 录 装 置 (Automated Gas
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2011年 9月 第 3期(总第 152期) 草食家畜(季刊)
2.3 白酒糟和醋糟的代谢能估测
如表 3 所列, 白酒糟 ME 值在 6.12~7.02 kJ/kg DM
之间,其中 ME1, ME2, ME3 差异不显著;醋糟在 4.55-
6.75 kJ/kg DM 之间,其重 ME1, ME2, ME4 差异不显著;
白酒糟 ME 平均值高于醋糟(P<0.05)。
Recording System, AGRS)[7]进行体外发酵试验,其产气原
理详见参考文献 [8]。 试验开始前 , 参照 Menke and
Steingass (1988) 所推荐的方法配制缓冲液 [9],配制完成
后向其中持续注入 CO2,至 pH 为 6.8 为止,置于 39℃水
浴中恒温静置,备用。 瘤胃液采集自 2头干奶期瘤胃瘘
管奶牛,每头每日饲喂 25 kg 混合日粮(饲料每千克含
有 83 g 苜蓿干草 , 167 g 羊草, 250 g 玉米青贮和 500 g
精料),平均分成两份。每日 06:00 和 18:00 各饲喂一次。
试验牛分栏饲养,充足饮水。晨饲后 1 h 采集瘤胃液。经
四层纱布过滤后, 滤液置于于 39℃水浴中保温, 通入
N2,不断搅拌,备用。
在发酵液配制前, 向每个 150 mL 厌氧发酵瓶中加
入 0.5g 待测饲料样品,在持续通入 N2的同时,将 50 mL
预热好的缓冲液和 25 mL 瘤胃液先后注射入发酵瓶
中,加塞密封,并通过输液器导管连通 AGRS 发酵系统
和采样气袋,在 39℃发酵 72 h 后,将发酵瓶中的发酵液
转移至离心管中,10,000×g 离心 10 min 后,取上清液用
于氨态氮(NH3-N)、挥发性脂肪酸 (VFA) 的测定 [9],气袋
中收集的气样用于 CO2、CH4、H2浓度的测定。 采用指数
函数模型 Y = a + b (1-e-ct)[10] 通过非线性拟合出产气发
酵参数。其中 Y 为 AGRS 系统在 t时间记录到的累积产
气量,a为快速降解部分的产气量,b 为缓慢降解部分的
产气量,c为缓慢降解部分的产气速率。
1.4.2 NH3-N、VFA 和发酵气体浓度的测定 NH3-N 的
浓度通过酶标仪进行测定 (Verdouw,1978), 波长设为
660nm [11]。 发酵液中 VFA 浓度和发酵气体中 CO2、CH4、
H2浓度参照本研究室 Zhang 和 Yang(2011)所使用的气
相色谱方法[8]测定。
1.4.3 DM、ADF 和 NDF 的体外消化率的测定 参照
Tilly和 Terry( 1963)两步法来测定体外干物质消化率 [12],
首先配制新鲜瘤胃液和缓冲液(1:1 v/v )的混合溶液,持
续通入 CO2,39℃水浴静置备用。 称取 0.5 g 待测饲料于
150 mL 发酵瓶中,每个饲料样品有两个平行组。 向发酵
瓶中加入 50 mL 上述混合溶液,39℃厌氧发酵 48 h 后,
将一个平行组的发酵瓶中的发酵液转移至离心管中 ,
10,000×g 离心 10 min, 离心的剩余物在 65℃下烘干和
称重后,测定其 DM、ADF 和 NDF 含量,计算获得瘤胃
液培养一步法体外 DM 消化率 (IVDMD1),NDF 消化率
(NDFD)和 ADF消化率(ADFD)。 向发酵结束后另一平行
组发酵瓶中注射 2 mL 酸性胃蛋白酶溶液,密封,继续
在 39℃厌氧发酵 24 h 后, 将发酵液转移至离心管中,
10,000×g 离心 10 min 测定其中 DM 含量, 得到两步法
体外干物质消化率(IVDMD2)。
1.5 瘤胃尼龙袋法测定干物质和蛋白质的消失率
按照岳群等(2007)的方法 [14],准确称取 3 g 样品,小
心装入尼龙袋中 (规格 7 cm×11 cm,孔径 42 μm),在瘤
胃中消化 0、2、6、12、24、36 和 48h 后取出。试验用牛为3
头健康、 体重约 600 kg 的装有永久瘤胃瘘管的夏南牛
(夏洛莱×南阳牛)。 提供维持日粮, 包括 2.5 kg 干草、10
kg 青贮和 5 kg 精料 ,平均分成三份 ,每日 06:00,
12:00 和 18:00 饲喂。 取出的尼龙袋于 65℃中烘干不少
于 48 h,直至恒重,称量并计算剩余 DM 含量,收集尼龙
袋中饲料残余物并测定其 CP 含量,根据公式 DR = a +
b(1-e-ct)和 ED=a+b[c/(c+k)][11] ( rskov 和 McDonald, 1980)
计算 DM 和 CP 的动态降解参数 (a, b 和 c) 及有效降解
率(ED)。 其中 DR为 t时间内 DM 的消失率,a 为快速降
解部分,b 为缓慢降解部分,c 为 b 的降解速率,k 为瘤
胃流通速率,本试验中 k 值取 0.06 /h[15]。
1.6 统计和分析
先用 Excel 进行初步的数据处理,再使用 SAS 软件
的 ANOVA 和 T 检验对数据进行分析。
2 结 果
2.1 基础营养成分测定结果(见表 1)
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* ’ !) ! $! )! !&)!% %$&! !# &( !! )!! )!!
表 1 白酒糟和醋糟基础营养成分的测定结果
g/kg DM
白酒糟和醋糟的基础营养成分如表 1所示。 其中,
CP 和磷的含量为白酒糟高于醋糟(P<0.05),其他成分
均为醋糟均高于白酒糟(P<0.05)。
2.2 DM、ADF 和 NDF 的体外消化率以及体外发酵产
气的试验结果
DM、ADF 和 NDF 体外消化率和体外产气结果如表
2所示。 白酒糟 IVDMD、NDFD、ADFD、产气动力学参数
a、b 值均显著高于醋糟(P<0.05)。
表 2 体外 DM, NDF 和 ADF 消失率以及 72h 产气发酵参数
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注:同列中肩标不同者表示差异显著 (P<0.05)。 无肩标者表示同列中数据差异不显著。 除表 4 外,下同。
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2011年 9月 第 3期(总第 152期) 草食家畜(季刊)
2.4 NH3-N、VFA和发酵气体摩尔百分比例测定结果
如表 4 所示, 本试验中白酒糟的总 VFA 产量显著
高于醋糟(P<0.05),而干醋渣的 H2 产量显著高于白酒
糟(P<0.05)。
表 3 白酒糟和的醋糟代谢能 (ME) 经验模型估算值
kJ/kg DM
表 4 NH3-N、VFA 产生量和发酵气体摩尔百分比例测定结果
2.5 干物质和粗蛋白的瘤胃降解率参数
表 5 中,白酒糟 DM 和 CP 的 a、b、c 和 ED 值均显著
高于醋糟(P<0.05)。
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表 5 饲料干物质和粗蛋白质瘤胃降解率参数比较
3 讨 论
3.1 基础养分和代谢能分析
本试验所测白酒糟与余有贵等(2007)所总结的我
国白酒糟基础营养成分相比 [2],DM 和总磷含量略有偏
高,钙含量略低,其余指标相近。 而 CP 含量与中国饲
料成分及营养价值表 [16]中米糠和次粉 (151 g/kg DM
和 154 g/kg DM)等相近似 ,但略高于燕麦 (142 g/kg
DM)。 同国外测定的啤酒糟 (CP 254 g/kg DM, EE 63
g/kg DM)相比 [1],本试验中白酒糟 CP 含量明显偏低 ,
EE 含量略高。 而醋糟 CP 含量仅略高于小麦秸秆中的
CP 含量(48 g/kg DM)[16]。
同蛋白含量相似的米糠 (ME 11.29 kJ/kg DM)[16]相
比,白酒糟代谢能显著较低。 而醋糟的代谢能与中国饲
料成分及营养价值表 [16]中的苜蓿草粉近似(5.65~6.40
kJ/kg DM)。 本研究所采用的 6 个计算公式都是通过
24h 的产气量、CP 含量和 EE 含量三个因素来对代谢
能进行测算,各公式的计算结果的差异主要由于公式
中不同因素系数不同所致。 根据试验结果,我们认为
使用 ME1 和 ME2 对白酒糟和醋糟的代谢能进行评定
相对更为合适。
3.2 DM、NDF 和 ADF 的体外消化率以及体外发酵产
气数据分析
白酒糟和醋糟的消化率与燕麦等优质牧草的体外
消化率(0.40~0.76)[17]相似。 同白酒糟相比,醋糟的 DM
注:表 4中,同行中肩标不同者表示差异显著,所标字母在字母表排列顺序靠前者为较大值。
注:表 3 中,ME1 = 146 ×GP + 7×CP + 22.4× EE + 1242; ME2 = 0.145×GP + 0.00412×CP+ 0.00650×CP 2 /1000 + 0.0206×EE
+ 1.54;ME3 = 3.16 + 0.0695×GP + 0.00007300×GP2 + 0.00732×CP /1000 + 0.02052×EE/1000;ME4 = 1.56 + 0.1390×GP +
0.007400×CP+ 0.01780×EE;ME5 = -0.58 + 0.1590×GP + 0.0102×CP+ 0.03140×EE;ME6 = 1.20 + 0.1456×GP + 0.00076575×
CP+ 0.01642×EE.其中 GP(gas production)表示 24h 气体产量,单位 mL/200 mg DM/24 h;EE 为粗脂肪,单位 g/kg DM[7]。
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消化率较低, 这可能与醋糟中相对较高的 NDF 含量有
关。有研究表明,饲料中 NDF的含量与体外消化率成负
相关[18]。
McNiven 等(2002)研究表明[19],运用一步法与两步法
结合的方式,可估测过瘤胃蛋白的小肠消化情况。 白酒
糟的 IVDMD1 和 IVDMD2 之差达到了 0.115, 醋糟为
0.076, 表明这两种饲料可以作为潜在的过瘤胃蛋白饲
料原料。
NDFD 和 ADFD 是评定反刍动物粗饲料纤维品质
的重要指标。 白酒糟的 ADFD 和 NDFD 均显著高于醋
糟,同时,两种饲料的 NDFD 均高于松香草(70%)和杂
交象草(58%)等优质牧草 [19]。 较高的纤维消化率可能
之前发酵有关, 现代酿造工业中通常加入纤维素酶以
促进发酵, 这造成酒糟和醋糟在试验中易于被进一步
分解消化。
通过体外发酵可间接反映饲料在瘤胃中的消化情
况。 研究显示 [20],根据饲料组成与体外产气情况能够较
为准确地预测体内 DM 降解率和代谢能( R = 0.98)。 醋
糟在产气量上与完熟期燕麦 48 h 发酵 [21]得到的最大产
气量近似 (136 mL/g DM), 远低于啤酒糟的产气量 [18]
(201.3 mL/g DM)。 白酒糟的 a 值比醋糟高 3.58,可能是
由于白酒糟中含有较多的 CP 引起的。 有研究表明,快
速降解部分与 CP 含量正相关[22]。 b 值和 GPmax 主要与
无灰分 NDF 的含量和消化性成正相关 [22],但本研究结
果中, 纤维含量较高的醋糟的 b 值和 GPmax 却低于白
酒糟,这可能与醋糟相对较低的纤维消化率有关。
3.3 NH3-N、VFA 和发酵气体摩尔百分比例结果分析
NH3-N能够为瘤胃微生物的生长提供氮源,但过多
的 NH3-N 意味着只有很少的蛋白质能够进入小肠。 本
试验中所得的两种饲料测定结果均在前人所报道瘤胃
液中 NH3-N浓度范围(10.00~12.95mmol/L)[23]之内。
VFA 是反刍动物和其瘤胃微生物维持和生长的主
要能量来源。 Gatachew(2004)研究指出发酵产气量与
VFA 含量成正相关。 另有报道指出,饲料发酵产气量主
要是与饲料中的 CP 含量和纤维特性有关 [17]。 而在本试
验中,CP 含量高,纤维消失率高的白酒糟也有着显著较
高的总 VFA 产量。
CH4的排放会导致全球气候变暖并对臭氧层造成
破坏。 同时,也造成能量的巨大浪费。 研究显示,饲料总
能的 6%会以 CH4的形式排放到大气中 [24],而 CH4 的产
生量受饲料中 EE 含量影响较大,二者成负相关[25]。但是
本试验中的两种饲料在 CH4产生量上没有显著性差异,
这可能与其 EE 含量均较低有关。
3.4 尼龙袋法测定干物质和粗蛋白消失率
从瘤胃养分降解动力学参数来看, 白酒糟 DM 和
CP 的消化性能显著优于醋糟,且 CP 含量与已报道的
次粉、米糠、燕麦相当,瘤胃消化率与三者相比则有所
偏低。 白酒糟 DM 中的快速降解部分含量与中国饲料
成分和营养价值表中可可豆皮 (a=0.08)相似,但缓慢
降解部分含量和消化速率都要低于可可豆皮 (b=
0.53、c=0.08)。 白酒糟 CP 的消化性能和前人对啤酒
糟的研究结果近似,但“b”值较干啤酒糟低 0.17[16]。 同
常见的饲料原料相比, 醋糟 DM 和 CP 的有效降解率
比较低 (0.101 和 0.123),且瘤胃发酵速度较慢 (二者
c 值为 0.009 和 0.018), 这可能与其较低的 CP 和较高
的 NDF含量有关。
4 结 论
以上结果表明,新疆地区的白酒糟和醋糟中均含有
较丰富的营养成分,干物质和纤维消化率较高,作为新
型的饲料资源具有良好的开发应用前景。 二者相比,醋
糟的脂肪、纤维和钙含量均显著高于白酒糟。 但白酒糟
的总体营养价值(CP 含量、ME、体外产气指标、总 VFA
产量、体内和体外消化率)优于醋糟,其粗蛋白消化率与
干啤酒糟相似,可直接作为蛋白质饲料。
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37
2011年 9月 第 3期(总第 152期) 草食家畜(季刊)
Comparative Assessment of the Nutrition Values of Dehydrated Distillers
Grains and Dehydrated Vinegar Lees by in Situ Nylon Bag and in Vitro Gas
Production Techniques
BO Yu-kun1,YANG Hong-jian1* ,WANG Wen-xi1,LIU Hua2,WANG Rui2
(1.College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China;
2.College of Animal Science and Technology, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China)
Abstract: The in situ nylon bag technique and in vitro gas production technique were adapted in this
research to evaluate and compare dehydrated distillers grains and dehydrated vinegars lees in nutritive
composition, ME, rumen degradation and in situ kinetic degradation parameters. It was found that the CP
content of dehydrated distillers grains was 154.3 3.4 g g/kg DM, its ME value was 6.73 0.29 kJ/kg DM and
ED of its CP was 0.36 0.02; the CP content of dehydrated vinegars lees was 50.1 2.0 g/kg DM, its ME value
was 5.75 0.03 kJ/kg DM and ED of its CP was 0.12 0.01. Though the content of EE, fiber and calcium in
dehydrated vinegars lees were significantly higher than those of dehydrated distillers grains (P <0.05),
dehydrated distillers grains had higher CP content, ME, and ruminal degradability of DM and CP (P<0.05).
Thus, it is concluded that both of dehydrated distillers grains and dehydrated vinegars lees have higher
NDFD and ADFD than commen feedstuff, are potential post-rumen potein source and dehydrated distillers
grains has a better nutrition evaluation generally than dehydrated vinegars lees.
Key words: in situ nylon bag technique; in vitro gas production technique; dehydrated distillers grains;
dehydrated vinegars lees
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