生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株>玉米青贮的发酵特性及康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系组分比较

温媛媛 李 妍 李建国 王美美 沈宜钊 高艳霞 曹玉凤* 李秋凤*

(1.河北农业大学动物科技学院，保定 071000；2.河北农业大学动物医学院，保定 071000)

随着养牛业快速发展，粗饲料资源短缺问题日益凸显。如何高效利用现有饲料资源和开发本地化饲料资源，成为研究热点。我国秸秆资源年产量高达到10.4亿t，其中稻草占秸秆总量的22.44%[1]。但稻草粗蛋白质(CP)含量(4.0%～5.7%)低，粗纤维含量(40%～70%)高[2]，适口性差，从而限制了其在肉牛养殖中的利用，甚至被丢弃或焚烧，造成资源浪费和环境污染[3]。近年来，我国华北地区马铃薯薯条加工产业迅速兴起，随之相继产生大量薯条副产品。据调查，每生产1 t生马铃薯条，可产生0.7 t左右的副产品。这些副产品含水量高，不宜贮藏，烘干则成本过高。因此，多数生马铃薯条加工副产品进行了地下掩埋处理，不仅浪费了资源，还对环境造成严重污染[4]。

稻草与高水分饲料混合发酵能改善饲草发酵品质，减少干物质(DM)损失，提高其利用价值[5]。穆麟等[6]将稻草与新鲜的籽粒苋按照2∶3混合发酵后，中性洗涤纤维(NDF)含量与稻草相比降低了15.09%，酸性洗涤纤维(ADF)含量降低了7.63%。付锦涛等[7]将稻草与构树按鲜重质量1∶9混合发酵后，其CP含量较单一稻草提高了约2.4倍。目前，未见生马铃薯条加工副产品与稻草混贮饲料的相关文献报道。本试验通过对生马铃薯条加工副产品与稻草混贮的感官评定、发酵指标测定、化学养分分析和48 h瘤胃降解率测定，按照康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(CNCPS)对其进行全面的营养价值评定，并将其与全株玉米青贮进行比较，为其在反刍动物饲粮中科学配制提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮均由河北某牧业有限公司提供。

混贮饲料(简称混贮)：生马铃薯条加工副产品和稻草按照DM基础1∶2的比例均匀混合，裹包发酵60 d。每包重量约1 t，水分含量66.76%，稻草切割长度为2～3 cm。生马铃薯条加工副产品和稻草的化学组成见表1。

表1 生马铃薯条加工副产品和稻草的化学组成Table 1 Chemical composition of raw potato chips processing by product and rice straw %

全株玉米青贮(简称青贮)：全株玉米在蜡熟期收割(乳浆线在籽粒1/2～3/4时)，水分含量约65%，玉米切割长度为1～2 cm，裹包发酵60 d，每包约1 t重。

1.2 测定指标和方法

1.2.1 感官评定

采集样品时，参照德国农业协会评分法(DLG)[8]，由3个人分别从2种饲料的颜色、气味、结构3个方面进行独立感官评分。

1.2.2 发酵指标

分别称取10 g生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮于250 mL已标号的烧杯中，加入90 mL蒸馏水，混匀，用保鲜膜密封，于4 ℃冰箱浸提24 h，将浸提好的饲料经4层纱布和定性滤纸过滤，将滤液分装于9个10 mL离心管中。其中3个使用UB-7 pH测定仪(美国)测滤液pH，3个采用苯酚-次氯酸钠比色法测定滤液氨态氮(AN)含量，另外3个使用美国安捷伦7890A型气相色谱分析仪测定滤液有机酸含量。

1.2.3 常规和CNCPS指标测定与计算

1.2.3.1 常规和CNCPS指标测定

生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮烘干后，粉碎，过10和40目筛。分别参照国标GB/T 6435—2006、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006和GB 6438—2007测定饲料中DM、CP、粗脂肪(EE)和粗灰分(Ash)含量；参照Van Soest等[9]方法测定NDF、ADF、中性洗涤不溶氮(NDIP)、酸性洗涤不溶氮(ADIP)和酸性洗涤木质素(ADL)含量；非蛋白氮(NPN)和可溶性蛋白(SOLP)含量参照Licitra等[10]和Krishnamoorthy等[11]方法测定；淀粉(Starch)含量采用硫酸-蒽酮比色法测定；碳水化合物(CHO)和非结构性碳水化合物(NSC)含量通过计算得出。

1.2.3.2 CNCPS计算公式

CNCPS根据饲料在瘤胃中的降解特性将饲料中蛋白质分为非蛋白氮(PA)、真蛋白(PB)、不可利用蛋白(PC)，根据降解速率又将PB分为快速降解蛋白(PB1)、中速降解蛋白(PB2)和慢速降解蛋白(PB3)，将饲料中的CHO分为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)。参照Sniffen等[12]的方法计算各组分含量。计算公式如下：

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 瘤胃降解率的测定

将大小为8 cm×12 cm，孔径为50 μm的尼龙袋65 ℃烘干，在干燥器内冷却到室温后进行称重，编号。再分别称取5 g生马铃薯条加工副产品与稻草混贮料和全株青贮置于已知重量的尼龙袋中，用橡皮筋固定在50 cm长的塑料软管上，每个样品每头牛进行3个重复。选用3头健康、体况良好和体重相近并装有永久性瘤胃瘘管的荷斯坦阉牛。瘘管牛散栏舍饲，自由饮水，饲粮组成及营养水平见表2。将固定好的尼龙袋投入瘘管牛瘤胃内，并于48 h后取出，用自来水冲洗掉表面残渣后，放入洗衣机中反复清洗至水面清澈，然后置于65 ℃烘箱烘至恒重，测定残渣中CP、NDF、ADF和Starch的含量，并计算各营养物质48 h瘤胃降解率。计算公式如下：

表2 饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the diet (DM basis) %

A=[(B-C)/B]×100。

式中：A为饲料中某营养成分48 h瘤胃降解率(%)；B为饲料中某营养成分含量(g)；C为尼龙袋残渣中某营养成分含量(g)。

1.3 数据分析

试验数据采用SPSS 22.0软件的独立样本t检验，以检验对各指标平均值影响的显著性。P<0.05为差异显著性判断标准，P<0.01为差异极显著性判断依据，试验数据结果采用平均值和均值标准误表示。

2 结果与分析

2.1 生马铃薯条加工副产品与稻混贮和全株玉米青贮的感官评定比较

由表3可知，生马铃薯条加工副产品与稻混贮色泽均匀，呈淡黄色，有芳香果味或明显的面包香味，无丁酸臭味，结构良好，茎叶保存较为完整，无腐败、霉斑等出现，2种饲料在感官评定上无显著差异(P>0.05)，且均达到一级优良。

表3 生马铃薯条加工副产品与稻混贮和全株玉米青贮的感官评定比较Table 3 Comparison of sensory scores of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage

2.2 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的发酵指标比较

由表4可知，2种发酵饲料的pH均低于4.0，与全株玉米青贮相比，生马铃薯条加工副产品与稻草混贮的pH高2.14%(P<0.01)，乳酸含量低29.83%(P<0.01)，乙酸、丙酸含量和氨态氮/总氮无显著差异(P>0.05)，且无丁酸产生。

表4 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的发酵指标比较Table 4 Comparison of fermentation indexes of silage mixed raw potato crisp processing by product with rice straw and whole corn silage

2.3 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的常规养分比较

由表5可知，生马铃薯条加工副产品与稻草混贮的DM含量与全株玉米青贮无显著差异(P>0.05)，CP、NDF、ADF、NPN和ADL含量分别较全株玉米青贮高27.14%、17.51%、35.04%、18.38%和65.53%(P<0.01)，淀粉和EE含量分别较全株玉米青贮低58.17%和47.35%(P<0.01)。

表5 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的营养成分比较(干物质基础)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 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的CNCPS组分分析

由表6可知，2个饲料CNCPS组分存在较大差异。蛋白质组分中，生马铃薯条加工副产品与稻草混贮的PB1含量显著高于全株玉米青贮(P<0.05)，PC含量极显著低于全株玉米青贮(P<0.01)，PA、PB2和PB3含量间差异不显著(P>0.05)。碳水化合物组分中，生马铃薯条加工副产品与稻草混贮中CA和CB2含量分别较全株玉米青贮高33.31%和13.91%(P<0.01)，CC含量是全株玉米青贮的2.3倍(P<0.01)。而CHO、NSC和CB1含量分别较全株玉米青贮低9.87%、28.42%和58.17%(P<0.01)。

表6 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮CNCPS的评定(干物质基础)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 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的48 h瘤胃降解率比较

由表7可知，与全株玉米青贮相比，生马铃薯条加工副产品与稻草混贮的DM、CP和淀粉的48 h瘤胃降解率分别低14.68%、7.79%和4.09%(P<0.01)，2种饲料的NDF和ADF降解率无显著差异(P>0.05)。

表7 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的48 h瘤胃降解率(干物质基础)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 讨 论

3.1 生马铃薯条加工副产品与稻混贮和全株玉米青贮的感官评定比较

根据DLG评分法，对发酵饲料的颜色、气味和结构3方面分别评定，总分分为优良(16～20分)、尚好(10～15分)、中等(5～9分)和腐败(0～4分)4个等级。本试验中生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮总体感官评分均达到18分以上，说明这2种饲料就感官评定均可达到优良水平。但这种评分法也存在人为主观因素影响和未考虑青贮发酵过程营养成分变化[13]等局限性。因此，只将其作为初步评价。饲料发酵的优劣还受田间管理、收割时期、切割长度、混合比例、压实密度和密封管理等诸多因素影响。

3.2 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的发酵指标比较

pH和乳酸含量是反映发酵饲料品质好坏的重要指标，研究表明pH小于4.2[14]，乳酸含量达到4%～6%[15]时属于优质发酵饲料，本试验中2种发酵饲料的pH和乳酸含量均可达到上述要求，说明这2种饲料均可成功发酵，这可能与发酵饲料原料中充足的淀粉含量有关，淀粉在发酵中可提供更多的糖类物质，这些糖类物质是乳酸菌繁殖发酵的基质，可促使大量乳酸生成[16]。李茂等[17]在王草青贮中添加20 g/kg的葡萄糖，发现其乳酸含量较对照组(不加葡萄糖)提高了37.19%。陈明霞等[18]研究表明，在饲料稻中添加葡糖糖和植物乳杆菌后发酵，可以降低饲料稻青贮的pH和氨态氮含量，提高乳酸含量。氨态氮/总氮反映了饲料中蛋白质和氨基酸的分解状况，饲料发酵品质越差，氨态氮/总氮值越高，常规发酵饲料氨态氮/总氮值不超过10%[19]。生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的氨态氮/总氮值均未超过10%，说明这2种粗饲料在发酵过程中蛋白质经微生物分解较少，可确保发酵品质。

3.3 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的营养成分比较

DM含量适宜是获得优质发酵饲料的关键，DM含量过高，发酵饲料不易压实，易产生二次发酵；DM含量过低，易引起梭菌发酵[20]。陈鹏飞等[21]认为发酵饲料适宜的DM含量为30%～35%。本试验中生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的DM含量分别为33.24%和35.45%，均处于适宜水平。这可能与原料自身DM有关，单一生马铃薯条加工副产品和稻草的DM含量分别为16.48%和92.85%，2种原料经混合后DM含量互补，使其达到适宜水平，这与申瑞瑞等[22]研究结果相似。全株玉米收获时期是影响全株玉米青贮DM含量的重要因素之一。郭勇庆等[23]研究表明，全株玉米青贮在1/3～3/4乳线期时收割，DM含量最适宜为30%～35%，本试验中全株玉米青贮收获时期为蜡熟期(2/3～3/4乳线期)，因此其水分含量适宜。CP含量不仅是影响动物氮代谢和能氮平衡的重要因素，还是评价粗饲料品质的关键指标[24]。生马铃薯条加工副产品与稻草混贮的CP含量显著高于全株玉米青贮，且与DM基础条件下花生秧(9.17%)的CP含量相近[25]，说明就CP而言，生马铃薯条加工副产品与稻草混贮具有作为反刍动物优质饲料的潜力，同时具有代替花生秧的优势和可行性，可为反刍动物提供更多的CP。这可能与不同物种之间自身营养价值差异有关。

3.4 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的CNCPS组分分析

CNCPS体系是结合Weende和Van Soest 2种饲料营养成分评价优点建立起来的新评价饲料营养价值体系。该体系将饲料营养成分和植物细胞壁与牛瘤胃降解特征结合在一起，能动态反映饲料能量、蛋白质和氨基酸的变化，使得饲料营养价值评定更加科学[26-27]。PA、PB1、PB2是粗饲料中主要的蛋白质来源[28]，本试验中，2种饲料的PA含量相近，生马铃薯条加工副产品与稻草混贮的PB1和PB2含量高于全株玉米青贮，说明生马铃薯条加工副产品与稻草混贮的PB部分在瘤胃内的发酵速率要高于全株玉米青贮。而且，生马铃薯条加工副产品与稻草混贮中不可利用蛋白PC含量低于青贮玉米，故生马铃薯条加工副产品与稻草混贮蛋白品质较好。

生马铃薯条加工副产品与稻草混贮中CA含量高于全株玉米青贮，NSC含量低于全株玉米青贮，这表明生马铃薯条加工副产品与稻草混贮中糖类物质较高。粗饲料中CHO能为反刍动物提供多少能量取决于NSC的含量[29]。因此，生马铃薯条加工副产品与稻草混贮在CHO上的营养价值低于全株玉米青贮。

3.5 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮和全株玉米青贮的48 h瘤胃降解率比较

瘤胃降解率是反映动物对饲料消化特性的重要指标，饲料NDF能够为反刍动物提供能量，适当的NDF含量有利于提高动物生产性能[30]。饲料NDF的瘤胃降解率提高有利于促进反刍动物干物质采食量增加[31]。本试验中生马铃薯条加工副产品与稻草混贮的48 h NDF瘤胃降解率与全株玉米青贮无显著差异，这表明稻草经过与生马铃薯条加工副产品混合发酵后，其纤维品质提高。这可能与饲料种类和NDF含量有关。Salinas-Chavira等[32]对苏丹草和苜蓿NDF降解情况做了研究比较，结果表明，NDF含量在80 g/kg时的降解率大于40 g/kg时。

4 结 论

① 生马铃薯条加工副产品与稻草按DM 1∶2比例裹包混贮和全株玉米青贮的感官评定和pH均可达到一级优良。

② 生马铃薯条加工副产品与稻草混贮除CP含量高于全株玉米青贮、两者的48 h瘤胃NDF和ADF降解率无显著差异外，其他营养成分均不如全株玉米青贮。因此，生马铃薯条加工副产品与稻草混贮可作为反刍动物一种较好的粗饲料。