油茶籽粕反刍动物饲料化利用价值初探
2020-06-13
来源:乌哈旅游
2017年10月 中国粮油学报 Journal of the Chinese Cereals and Oils Association Vo1.32,No.10 第32卷第10期 0ct.2017 油茶籽粕反刍动物饲料化利用价值初探 武月雷 陈忠法 王佳垄 (奶业科学研究所;浙江大学动物科学学院 ,杭州(浙江万里学院生物与环境学院 ,宁波310058) 315100) 摘要在分析油茶籽粕常规营养成分基础上,本试验采用体外产气和尼龙袋技术对油茶籽粕瘤胃发酵 和降解特性进行了评定。结果显示:(1)油茶籽粕的粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤 木质素分别为13.1%、8.6%、66.2%、44.5%和25.4%(绝干物质基础);油茶籽粕的代谢能为4.30 MJ/kg DM;(2)油茶籽粕在体外发酵前期(2~12 h)的累积产气量显著高于羊草(P<0.05),但36 h起油茶籽粕的累 积产气量显著低于羊草(P<0.05)。这与尼龙袋法测定的干物质降解率的变化趋势一致,油茶籽粕的干物质 降解率在24—72 h显著低于羊草(P<0.05),但在前期(3~12 h)二者的干物质降解率没有显著性差异 (P>0.05);(3)油茶籽粕25%替代羊草时不影响潜在产气量(P>0.05),随替代比例的进一步增加(I>50%) 慢速产气量显著降低(P<0.05),但产气速度显著增加(P<0.05),油茶籽粕25%替代羊草时不影响丙酸浓度 (P>0.05)。结果表明油茶籽粕含有较高的粗蛋白和粗脂肪,油茶籽粕替代羊草可提升全混合饲粮的发酵速 度,提高丙酸所占挥发性脂肪酸比例;较高含量的木质素降低了其营养价值。 关键词 油茶籽粕反刍动物体外产气尼龙袋木质素 中图分类号:¥816 文献标识码:A 文章编号:1003—0174(2017)1O一0111—07 油茶(Camellia oleifera Abe1)是我国特有的木本 养价值进行了初步分析,并探讨油茶籽粕替代反刍 动物常用粗饲料——羊草的可行性。 经济油料树种,与油棕、橄榄和椰子并称为世界四大 木本食用油源树种…。油茶主要分布于我国南方丘 陵地区,以湖南和江西两省种植面积最大 J。油茶 籽年产量可达120余万吨,油茶籽油即茶油年产量 为28余万吨 。由于油茶籽中还含有10%一15% 的茶皂素,除茶油外,茶皂素是其另一具有重要工业 价值的产品 J。按传统工艺提取茶油和茶皂素后, 每年产生的油茶籽粕超过8O万t 。 目前油茶籽粕的利用还停留在非常落后的阶 1 材料与方法 1.1 样品制备与常规成分测定 试验所用油茶籽粕由青田中野天然植物有限公 司提供。粉碎、过40目筛后在4℃冷库中保存,用以 测定常规营养成分。 油茶籽粕的粗蛋白和粗脂肪含量分别采用凯氏 定氮法和索氏抽提法进行测定 。中性洗涤纤维 段,大多直接做燃料处理。油茶籽粕的主要成分是 木质纤维素。木质纤维素在自然状态下降解缓 慢 j,而反刍动物的瘤胃是迄今已知的降解纤维物 质能力最强的天然发酵罐_6 J,如果油茶籽粕可以作 为反刍动物的饲料利用起来,不仅解决了油茶籽粕 的处理问题,也可以缓解我国反刍动物饲料资源的 短缺。因此,本研究在测定油茶籽粕营养成分的基 (NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和酸性洗涤木质素 (ADL)采用Van Soest提出的测定方法 进行测定。 1.2尼龙袋技术评定油茶籽粕和羊草的干物质降 解率 试验选用6只湖羊,每只湖羊瘤胃内分别放置 2×7个尼龙袋,2为油茶籽粕和羊草,7为7个时间 点。即每种饲料样品每个时间点以羊为重复单位, 共6个重复。称取3 g饲料样品装于尼龙袋中,于晨 饲前通过瘤胃瘘管投入每只湖羊的瘤胃中,然后在 3、6,9、12、24、48、72 h将相应时间点的尼龙袋取出, 用自来水细流缓慢冲洗,直至冲流水变洁净。在65 础上,采用尼龙袋和体外产气技术对油茶籽粕的营 收稿13期:2016—11—02 作者简介:武月雷,男,1991年出生,硕士,动物营养与饲料科学 通讯作者:陈忠法,男,1967年出生,副教授,动物养殖技术的应 用研究及技术推广 l12 中国粮油学报 2017年l0月 ℃烘于至恒重后待测。 1.3 体外产气技术评定油茶籽粕和羊草的发酵 特性 1.3.1试验设计 通过体外产气技术分别对油茶籽粕和羊草的发 酵特性进行评定,同时设空白对照组和标准羊草组 用于校正,每个处理5个重复。 1.3.2试验方法 采用Mauricio等l9 提出的压力读取式体外产 气技术(Reading Pressure Technique,RPT)进行体 外产气试验。称取0.5 g(Dry Matter,DM)的饲料 置于120 mL的产气瓶中,再将装有饲料的产气瓶 放入M2000厌氧培养箱(美国Coylab公司)的送样 室中除去氧气,之后转移到厌氧培养箱的操作室内 (氧气含量低于10 rag/kg,氢气分压为7.2%)¨ 。 在第2天晨饲前通过永久性瘤胃瘘管采集3头 成年湖羊瘤胃液,湖羊Et粮精粗比为40:60,精料为 玉米,粗料为羊草,每天饲喂2次(8:30和16:30)。 采集的瘤胃液带回实验室后,迅速放进厌氧培养箱 中。然后配制人工唾液并将其也放进厌氧培养箱操 作室内,在厌氧培养箱操作室内将瘤胃液经4层纱 布过滤后与9倍体积的人工唾液混合,得到人工瘤 胃液 。之后,将每个产气瓶中注入50 mL的人工 瘤胃液。最后将产气瓶从厌氧培养箱中取出,置于 39℃的隔水式恒温培养箱中进行培养。 1.3.3测定项目及方法 用压力传感器读取2、4、6、9、12、24、36、48 h产 气瓶内的压力值并进行放气,根据公式计算各时段 累积产气量。 GP =P ×( 一50)/(101.3×W) 式中:GP 为样品在t时间段内的产气量/mL; P 为t时间段内读取的压力值/kPa;Fo为产气瓶体 积;101.3是标准大气压/kPa;W为样品干物质质 量/kg。产气过程的总累计产气量为各时间段产气 量之和。 Menke等 1 经过大量的试验提出Syringe体系 下计算不同饲料代谢能(Metabolizable Energy,ME) 的模型公式。本试验相关公式为: ME(MJ/kg DM)=0.129 8GP+0.004 5CP+ 0.030 3EE十2.O0 式中:GP为Syringe体系24 h累积产气量/mL/ 200 mg DM;CP为粗蛋f ̄t/g/kg DM;EE为粗脂肪/ kg DM。 Syringe体系和RPT体系产气量根据Duan等¨ 提出的公式进行转换: Y=1.262 8 +6.259 2 式中: 为RPT体系产气量;Y为Syringe体系产 气量 48 h终止培养后,取培养液1 mL,加入0.02 mL 85%的正磷酸,于4℃、12 000×g下离心10 min,取 上清液,用GC一2010气相色谱仪(Et本岛津公司)测 定挥发性脂肪酸(VFA)的浓度 ;PB一10 pH计(德 国赛多利丝公司)测定pH;取混合培养液,采用比色 法测定氨态氮(NH 一N)浓度¨ 。 1.4体外产气技术评定油茶籽粕替代羊草对瘤胃 发酵特性的影响 1.4.1试验设计 在精粗比为30:70的基础上,其中玉米为 30%,羊草为70%,油茶籽粕以O%、25%、50%、 75%和100%替换底物中的羊草,共5个处理,每个 处理5个重复。同时设空白对照组和标准羊草组 用于校正。 1.4.2试验方法 试验方法与1.3.2相同。 1.4.3测定项目及方法 除代谢能和发酵动力参数外,其他测定项目及 方法均与1.3.3相同。利用“fit curve”软件(MLP; Lawes Agricuhural Trust,1991)根据Orskov(1985)提 出的产气模型公式计算发酵动力参数¨引。模型公式 为: GP =a+b(1一exp ) 根据非线性最小二乘法原理,求出a、b、C值。 式中:a为快速产气部分;b为慢速产气部分;C为产 气速度常数;GP 为t时刻的产气量。 1.5数据分析 原始数据经Excel初步处理后,用SAS 9.2进行 单因素方差(One—way ANOVA)分析,各平均数之间 用Duncan法进行多重比较,以P<0.05作为差异显 著性判断的标准。 2 结果与分析 2.1 油茶籽粕和羊草营养成分含量 从常规营养成分看,油茶籽粕的粗蛋白和粗脂 肪含量相对羊草较高。同时,油茶籽粕中性洗涤纤 维、酸性洗涤纤维以及酸性洗涤木质素含量也都高 于羊草。 第32卷第10期 武月雷等油茶籽粕反刍动物饲料化利用价值初探 l13 表1 油茶籽粕常规营养成分(绝干物质基础)/% 2.2尼龙袋技术测定油茶籽粕、羊草的干物质降 解率 油茶籽粕和羊草放置于成年湖羊瘤胃内3、6、9、 12 h时,两者的干物质降解率没有显著性差异(P> 0.05,表2)。但24、36、48、72 h时,干物质降解率油 茶籽粕显著低于羊草(P<0.05)。72 h油茶籽粕和 羊草的干物质降解率分别为37.7%、48.4%。 表2油茶籽粕和羊草的于物质降解率 表示差异不显著(表示 P>.0 不只 05 ) 差异显著‘,余同。 P<0・05 ;相同字母者 22.3 油茶籽粕和羊草的产气量及发酵参数 从表3可以看出,体外发酵2 h时,油茶籽粕和 羊草的产气量没有显著性差异(P>0.05)。4、6、9、 12 h油茶籽粕的累积产气量显著高于羊草的累积产 气量(P<0.05)。体外发酵24 h时,二者的累积产 气量差异不显著(P>0.05)。从36 h起油茶籽粕的 累积产气量显著低于羊草(P<0.05)。 表4数据显示,油茶籽粕的代谢能和羊草的代 谢能差异不显著(P>0.05)。发酵时间48 h时,油 茶籽粕体外发酵培养液pH为7.14,显著高于羊草体 外发酵培养液pH(P<0.05)。两组的NH 一N质量 浓度在22~26 mg/100 mL之间,无显著性差异(P> 0.05)。油茶籽粕培养液的总VFA浓度、乙酸浓度、 丙酸浓度以及丁酸浓度均显著低于羊草培养液的浓 度(P<0.05)。但油茶籽粕培养液丙酸以及丁酸所 占总VFA比例显著高于羊草组(P<0.05)。油茶籽 粕组乙酸/丙酸显著低于羊草组(P<0.05),两组的 乙酸所占总VFA比例无显著性差异(P>0.05)。 表3 不同时问段油茶籽粕和羊草的累积产气量 表4油茶籽粕和羊草单独作为底物时的发酵参数 .’ 4il:l:l茶籽粕不同水平替代羊草的产气量 承何不口,l、l口J小干首 I 千早Hu J 1.置 表5数据显示,随着油茶籽粕替代羊草水平的 增加,36、48 h的累积产气量呈现出下降趋势。2、4、 6、9、12、24 h的累积产气量各组均没有显著性差异 (P>0.05)。各组的快速产气量(a)没有显著性差 异(P>0.05)。但慢速产气量(b)却随着油茶籽粕 替代羊草水平的增加而下降,其中0%组和25%组的 慢速产气量没有显著性差异(P>0.05)。产气速率 随着油茶籽粕替代羊草水平的增加而提高,50%、 75%和100%组显著高于0%组和25%组(P< 0.05)。 2.5 油茶籽粕不同水平替代羊草的瘤胃发酵参数 从表6可以看出,随着油茶籽粕替代水平的增 加,总挥发性脂肪酸含量呈现出下降趋势,但其中替 代水平50%和75%2组没有显著性差异(P>0.05)。 乙酸、丙酸以及丁酸含量及其所占总VFA含量,也都 呈现出随着油茶籽粕替代水平的增加而下降的趋 势,但0%、25%以及50%3组间丙酸的含量并无显 著性差异(P>0.05);乙酸/丙酸随油茶籽粕 替代羊草水平的增加而增加;各组氨态氮质量浓度 114 中国粮油学报 2017年l0月 pH 6.84 20.47 50.38 35 53 13.7l 6.84b 6.87 21.42曲 44.37。 6.90 21.67 42.62。 29.28 6.92 22.24 40.15n O.018 0.012 5 0.518 4 0.028 7 0.186 l 氨态氮/mg/100mL TVFA/retool/L 20.13 46.85 32.58n 13.24 0.463 0.649 0.151 3 <O.000 1 乙酸/mmol/L 30.45 12.93 27.66 11.5O 0.98 0.410 O.26l <0.000 1 0.001 4 0.042 7 0.859 2 丙酸/mmol/L 12.37 0.98。 68.69 丁酸/mmol/L 乙酸/% 丙酸/% 1.14 70.52 27.21 1.03 69.54 28.26 0.99 68.65。 29.11 ab 0.008 0.2l8 0.241 <0.000 1 <0.000 1 <0.000 1 <0.000 l 0.029 6 0.027 7 68.89 28.65 29.01 2.30。 2.37 丁酸/% 2.27 2.59 2.21 2.46 2.24 2.36 2.46 2.4l 0.030 0.028 0.473 l <0.000 l 0.O5l 7 0.022 6 乙丙比(A/P) 注:TVFA一总挥发性脂肪酸。 在22.24—24.07 mg/100mL之间,各替代水平的发 酵液pH在6.84~6.92之间,均符合瘤胃微生物正 常生长范围。 解程度。本试验中,前期(0~24 h)油茶籽粕的干物 质降解率有高于羊草降解率的趋势,这应该是由于 茶籽仁中的粗蛋白、粗脂肪以及碳水化合物率先降 解造成的。24 h后油茶籽粕的干物质降解率显著低 3 讨论 油茶籽是油茶树的种子,主要由茶籽壳和茶籽 仁组成H J。茶籽仁中含油量和蛋白含量都比较 高,而茶籽壳是油茶籽的外种皮,质地坚硬,主要成 分是木质纤维素。油茶籽粕中粗蛋白质量分数为 13.06%,粗脂肪质量分数为8.60%,均高于羊草。 于羊草的干物质降解率,原因应是茶籽仁中的易降 解部分几乎已经被瘤胃微生物降解,茶籽壳中的半 纤维素(NDF—ADF)和纤维素(ADF—ADL)含量低 于羊草,并且茶籽壳中含有较高的木质素,进一步阻 碍了瘤胃微生物对半纤维素和纤维素的利用。体外 发酵产气量可以反映发酵底物被瘤胃微生物的降解 蛋白质和脂肪是动物日粮中非常重要的两种营养要 素,蛋白质的水平和来源对于维持适宜的瘤胃内环 境、保障瘤胃微生物的正常生长极其重要[17],Snifen 等_1 指出当日粮中可发酵碳水化合物含量较高时, 限制微生物生长的主要因子就是蛋白质。脂肪是一 种能量密度高并且容易被机体利用的能量形式,同 程度,产气量越高,说明饲料发酵的越充分H 。本试 验中,油茶籽粕和羊草单独作为发酵底物时,二者的 体外发酵产气量的变化趋势和干物质降解率的变化 趋势几乎一致。由于油茶籽粕能被瘤胃微生物可利 用的碳水化合物低于羊草,因而当随着油茶籽粕替 代羊草水平的增加,潜在产气量呈现出下降趋势。 时也是奶牛合成乳脂的必需营养因子l1 。因此,油 茶籽粕具有作为反刍动物饲料资源的潜力。 干物质降解率可以直接反映饲料在瘤胃中的降 产气速率却随着油茶籽粕替代羊草水平的增加呈 现出上升趋势,原因则可能是油茶籽粕含有更高的 蛋白质和脂肪,促进了发酵底物能量和蛋白的平 第32卷第10期 武月雷等油茶籽粕反刍动物饲料化利用价值初探 1 15 衡,更加有利于瘤胃微生物的繁殖,从而提高了产 气速率 加 。 Menke等l1 经过大量的试验证明24 h产气量 与代谢能呈显著正相关,由此估算出油茶籽粕和羊 草的代谢能。pH可以综合反映瘤胃的发酵,底物类 型、有机酸浓度等许多因素都可以影响瘤胃pH 2 。 正常的pH是保证瘤胃发酵、饲料降解正常进行的必 要条件_2 。本试验结果表明,各处理组的pH都在 反刍动物瘤胃液正常范围5.5~7.5之内。氨态氮 是反刍动物瘤胃微生物合成蛋白质的主要氮源,主 要来自于瘤胃内蛋白质、氨基酸、饲料肽、尿素以及 其他非蛋白氮化合物的分解 。因此,氨态氮可 以反映在特定的日粮下瘤胃中蛋白质降解和合成 所达到的平衡状态 。有报道指出,瘤胃液中比 较适宜的氨态氮质量浓度范围是0.35~29 mg/100 mL_2 -25]。本试验中各组氨态氮质量浓度 也都处于该范围内。 VFA浓度也是评价瘤胃发酵的主要指标。瘤胃 微生物可以将饲料中的碳水化合物首先转化成丙酮 酸,然后再通过不同的代谢途径生成不同的VFA,起 到给动物机体提供能量的作用。有研究者证实,VFA 提供的能量可占反刍动物所需总能量的70%~ 80%[26 3。油茶籽粕中纤维素和半纤维素含量低于羊 草再加上木质素的屏障作用,从而导致油茶籽粕组 的总VFA浓度以及乙酸、丙酸和丁酸的浓度均低于 羊草组,当油茶籽粕替代羊草时,随着替代水平的增 加总VFA浓度以及乙酸、丙酸和丁酸的浓度也都呈 现出下降趋势。乙酸和丁酸是乳脂合成的重要前体 物质,丙酸是反刍动物肝脏糖原异生的主要前体物 质,这条途径来源的葡萄糖约占血糖总量的30%~ 50%,更有利于肉用反刍动物的肥育 。当油茶籽 粕替代羊草时,0%和25%两组的丙酸浓度并无显著 性差异,因而油茶籽粕替代肉用反刍动物日粮中的 部分羊草可能更加合适。 用非常规饲料部分替代反刍动物日粮中的常见 粗饲料或者精料也可以取得较为理想的生产性能。 有报道指出用花生藤颗粒饲料部分替代奶牛基础日 粮中的羊草和苜蓿,发现在等能等氮条件下每天饲 喂不多于3 kg的花生藤颗粒饲料对奶牛的泌乳性能 没有显著性影响,同时能够降低饲料成本 。Yi 等 用西兰花茎叶分替代精料混合料的水平在 20%以内对奶牛产奶量影响不显著。根据本试验结 果,用油茶籽粕替代反刍动物日粮中25%以内的羊 草,可使油茶籽粕资源得到充分利用。 4 结论 油茶籽粕含有较高的粗蛋白和粗脂肪,但由于 酸性洗涤木质素含量高限制了动物对油茶籽粕的利 用,但以25%比例替代羊草可提升全混合饲粮的发 酵速度,提高丙酸所占VFA比例;作为反刍动物饲料 替代羊草的量应控制在25%以下。 参考文献 [1]黎先胜.我国油茶资源的开发利用研究[J].湖南科技学 院学报,2005,26(11):127—129 “X S.The utilization on Camellia resources in China『J]. 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Key words seed cake residue of camellia oleifera,ruminants,/n vitro gas production,nyl0n bags,lignin