不同比例甘蔗渣在糖蜜添加下對發(fā)酵型全混合日糧品質和干物質消化率的影響
摘 要:
研究調查不同比例甘蔗渣在添加糖蜜的發(fā)酵型全混合日糧(FTMR)中,對產(chǎn)品發(fā)酵品質和瘤胃消化率的影響。設定甘蔗渣添加比例分別為0(0甘蔗渣組)、5%(5%甘蔗渣組)和10%(10%甘蔗渣組),在每個處理組分別做無添加(對照組)和糖蜜(2%)組,解析發(fā)酵品質和體外培養(yǎng)后的干物質消化率及瘤胃液發(fā)酵性狀。結果表明:隨著甘蔗渣比例的增加,F(xiàn)TMR中的粗蛋白(CP)和粗脂肪(EE)含量逐漸降低(P<0.05),但沒有受到糖蜜添加的影響(P>0.05)。隨著甘蔗渣添加量的增加,F(xiàn)TMR的pH顯著升高(P<0.05),乳酸含量逐漸降低(P<0.05)。在添加2%糖蜜的FTMR處理組中,pH顯著降低(P<0.05),并顯著提升了FTMR中丙酸的含量(P<0.05)。經(jīng)過體外培養(yǎng)后,高比例甘蔗渣FTMR處理組的干物質消化率明顯降低(P<0.05),而糖蜜添加組的干物質消化率顯著高于對照組(P<0.05)。綜上,甘蔗渣可以作為反芻動物粗飼料在FTMR中應用,添加比例在5%較為適宜,且使用過程中應該在產(chǎn)品中補充少量糖蜜(2%)來提升發(fā)酵品質。
發(fā)酵型全混合日糧(Fermented total mixed ration,F(xiàn)TMR)是將粗飼料、精飼料、添加劑和必需礦物質等混合后密封發(fā)酵的反芻動物日糧產(chǎn)品,不僅可以保持營養(yǎng)穩(wěn)定還可以長期保存。在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸(Volatile fatty acid,VFA)還可以顯著提升產(chǎn)品營養(yǎng)價值和反芻動物適口性。近年來,F(xiàn)TMR產(chǎn)品在海南地區(qū)逐漸被推廣應用,不僅在山羊育肥和肉牛飼養(yǎng)上起到了良好的效果,還大大緩解了海南島內(nèi)冬季飼料短缺問題,同時還帶動了粗飼料加工業(yè)發(fā)展,拉動了副產(chǎn)物回收市場,對海南地區(qū)的發(fā)展起到了一定推動作用。王草具有生長速度快、生物量大、適口性好等特點,是熱帶地區(qū)不可替代的反芻動物粗飼料來源。在海南地區(qū)加工FTMR過程中,由于王草糖分高、容易發(fā)酵,因此,它在日糧粗飼料部分中占據(jù)了主體地位。
甘蔗廣泛種植于我國南方地區(qū),甘蔗制糖加工后副產(chǎn)物的年產(chǎn)量在2 000萬噸以上。甘蔗渣含有大量的纖維素、半纖維素和木質素(含量約為20%),粗蛋白質含量為2%~4%。甘蔗渣在反芻動物體內(nèi)不易消化,代謝能利用率低,在反芻動物體內(nèi)的有機物消化率僅有20%~25%,因此不宜直接將其作為飼料進行飼喂。近年來研究發(fā)現(xiàn),甘蔗渣經(jīng)過氨化處理、堿化處理、生物發(fā)酵處理或膨化處理后會降低非營養(yǎng)物質含量,提升瘤胃內(nèi)消化率,顯著改善其飼用價值。微生物發(fā)酵是粗飼料常用加工手段,有研究顯示,青貯甘蔗渣,可提升其蛋白質含量,改善其營養(yǎng)結構。糖蜜也是制糖工業(yè)中的副產(chǎn)物,與甘蔗渣互補,二者混合發(fā)酵加工成為了粗飼料加工的一個熱點。胡詠梅等研究發(fā)現(xiàn),甘蔗渣與糖蜜混合發(fā)酵后,粗蛋白會提升10%以上。徐雅飛的試驗也表明二者混合發(fā)酵后會改善其品質和產(chǎn)品風味。擴大甘蔗渣在反芻動物日糧中的應用,改善其加工方法和品質,制備標準化的FTMR產(chǎn)品將提升飼料加工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益。綜上,本試驗的目的是考察不同比例甘蔗渣在添加糖蜜的FTMR中,對產(chǎn)品發(fā)酵品質和瘤胃消化率的影響,討論甘蔗渣作為原料在FTMR中應用的可行性和最佳添加比例。
1、材料與方法
1.1 全混合日糧組成
FTMR由粗飼料(王草、甘蔗渣)和精飼料[玉米、麩皮、豆粕、食鹽、碳酸鈣、碳酸氫鈉(NaHCO3)和預混料]兩部分組成。王草栽培于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所畜牧實驗基地(海拔149 m),于2020年5月26日,草高1.8~2.0 m時收割,收割的王草粉碎后自然晾曬1d。甘蔗渣由海南盛旭生物科技有限公司在海南島內(nèi)收購。日糧組成原料的營養(yǎng)水平見表1。
1.2 試驗設計
各處理FTMR的組成成分如表2所示,F(xiàn)TMR中粗飼料部分占總比重50%,甘蔗渣添加比例分別為0(0甘蔗渣組)、5%(5%甘蔗渣組)和10%(10%甘蔗渣組)。本試驗進行了雙因素設計,在每個處理組分別做無添加(對照)組和糖蜜(M,2%)組添加。
注:預混料向每千克日糧提供:VA 15 000 IU、VD 35 000 IU、VE 50 mg、鐵9 mg、銅12.5 mg、鋅100 mg、錳130 mg、硒0.3 mg、碘1.5 mg。
1.3 試驗方法
1.3.1 FTMR制備
將處理組原料參照表2的比例稱取后,充分混合后裝入一個30 cm×20 cm聚乙烯青貯袋中,添加適當純化水將各處理組水分控制在60%左右,再用真空打包機(SINBO,上海)真空密封,保存于暗室(室溫25~30℃)發(fā)酵60 d后開封。糖蜜添加方法是直接將糖蜜按照干物質2%的比例在真空打包之前添加到青貯袋中,充分混合后真空密封。
1.3.2 體外培養(yǎng)試驗
培養(yǎng)方法與方法相同。選用3只平均體重為17.5 kg的成年海南黑山羊飼養(yǎng)于代謝籠中。以維持每日必需能量的餐食,每天上午8:30和下午16:00各飼喂一次(粗精比例為5∶5,粗飼料部分為新鮮王草),自由飲水和采食礦鹽。在早上飼喂黑山羊2 h后,分別抽取3只羊的瘤胃液,保存于玻璃密封瓶,39℃水浴保溫帶回實驗室,經(jīng)4層紗布過濾,再將過濾后的瘤胃液等比例混合。將混合瘤胃液與緩沖液1∶2混合[緩沖液使用之前放入水浴中,并通入二氧化碳(CO2),排除溶液中氧氣],置于39℃恒溫水浴,并持續(xù)通入5 min CO2。稱取待培養(yǎng)樣品約0.3 g裝入50 mL培養(yǎng)瓶中,抽取培養(yǎng)液30 mL加入培養(yǎng)瓶,CO2排凈空氣,使其保持真空狀態(tài),用橡膠內(nèi)蓋和塑料外蓋密封,置于39℃的水浴搖床中培養(yǎng)6 h。
1.3.3 營養(yǎng)成分分析
按照方法對各處理組FTMR營養(yǎng)成分中的干物質、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分含量及酸性洗滌纖維含量進行測定。按照方法對NDF含量進行測定;洗滌后,減去殘留灰分計算出NDF的含量。參照National Research Council(NRC)2001的計算方法對NFC和碳水化合物總含量進行計算。
NFC=100-CP-CA-EE-NDF
1.3.4 FTMR發(fā)酵品質
FTMR開封后,取50 g樣品,切碎,浸泡在200 mL純化水中,使樣品置于液面下方浸泡24 h(4℃),浸泡過后,用四層紗布將汁液過濾,用雷磁PHS-3C精密pH計測定濾液的pH。取10 mL過濾液體到離心管,放入離心機離心(HERMLE,美國),設定轉速12 000 r/min,5 min,取部分上清液用一個0.22μm微孔濾膜過濾至進樣瓶。采用高效液相色譜儀(HPLC)分析各揮發(fā)性脂肪酸(乳酸、甲酸、乙酸、丙酸和丁酸)的含量。HPLC設定條件為:色譜柱(RP-18,5μm,4.6 mm×25 mm),檢測器:日立-Primaide型紫外檢測器,流動相:甲醇。流速:1 mL/min,檢測波長:210 nm,進樣體積:10μL。
用微量擴散法分析揮發(fā)性氨態(tài)氮(NH3-N)的含量,在康衛(wèi)皿內(nèi)皿加入1 mL硼酸指示劑,外皿加入1 mL離心后的青貯汁液和1 mL飽和碳酸鉀溶液(K2CO3),使外皿的青貯汁液和碳酸鉀溶液充分混合,保持揮發(fā)狀態(tài),靜置24 h后,用滴定鹽酸(0.01 mol/L HCl)滴定
1.3.5 干物質消化率與蛋白質消化率
用過濾法測定干物質消化率,使用抽濾瓶和布氏漏斗將培養(yǎng)液和殘渣抽濾到濾紙上,隨后將包有殘渣的濾紙放入干燥箱(100℃)中干燥12 h,取出進行稱重。計算上述濾紙的蛋白質總含量和蛋白質消化率。
干物質消化率(%)=[1-培養(yǎng)后干物質重/(培養(yǎng)樣品鮮重×干物率)]×100
粗蛋白消化率(%)=(1-培養(yǎng)后粗蛋白含量/培養(yǎng)樣品中粗蛋白總量)×100
1.3.6 瘤胃發(fā)酵特性
培養(yǎng)結束后,加入100μL福爾馬林溶液停止微生物發(fā)酵反應。再用玻璃注射器測定培養(yǎng)瓶內(nèi)氣體總量,并測定培養(yǎng)液的pH。培養(yǎng)液各揮發(fā)性脂肪酸(VFA)組成含量采用高效氣相色譜儀(GC,安捷倫,7890B)測定。GC設定條件為,色譜柱:HP-INNOWAX(19091N-133)毛細管柱,30 m×0.25 mm×0.25μm;柱溫160℃,汽化室溫度200℃,氮氣流速30 mL/min,氫氣流速60 mL/min,空氣流速360 mL/min,進樣量1μL。揮發(fā)性氨態(tài)氮的含量利用苯酚次氯酸鈉比色法進行分析,取1 mL培養(yǎng)液稀釋液,加入4 mL的0.2 mol/L鹽酸溶液,再加入苯酚和次氯酸鈉混勻后放入60℃水浴鍋加熱,顯色10 min后冷卻,用分光光度計測定吸光度,波長設定為560 nm。
1.3.7 數(shù)據(jù)處理
試驗數(shù)據(jù)采用SAS 9.1軟件中的GLM程序進行統(tǒng)計分析,以甘蔗渣添加比例和糖蜜作為主要影響因素,利用雙因素數(shù)據(jù)模型分析發(fā)酵TMR的營養(yǎng)成分含量、pH和有機酸組成。Tukey檢驗用于確定同甘蔗渣添加比例間在糖蜜添加有無處理的平均值之間的差異。
2、結果與分析
表1顯示了FTMR組成原料的營養(yǎng)成分,其中王草和甘蔗渣的粗蛋白和NDF含量分別為11.7%和56.2%,甘蔗渣的CP、NDF、ADF和EE含量分別為4.5%、82.7%、66.0%和0.6%。表3揭示了不同甘蔗渣添加比例的FTMR在糖蜜添加條件下營養(yǎng)成分的變動,結果表明,CP含量和EE含量顯著受到了甘蔗渣添加比例的影響,即隨甘蔗渣比例的增加,CP和EE含量逐漸降低(P<0.05),但二者都沒有受到糖蜜組的影響(P>0.05)。在三個甘蔗渣添加組中,與對照組相比,糖蜜組在發(fā)酵過后,NDF含量都顯著降低(P<0.05),而ADF含量在隨著甘蔗渣添加比例增加而顯著升高(P<0.05)。NFC和TC含量都受到了甘蔗渣添加量的影響,即NFC隨著甘蔗渣添加增加而降低,而TC含量則隨之升高。表4表明了各處理組的發(fā)酵品質,結果顯示:pH同時受到了甘蔗渣添加量和糖蜜的影響,隨著甘蔗渣添加量的增加,pH顯著升高(P<0.05),在糖蜜組中,pH顯著降低(P<0.05)。在本試驗中,隨著甘蔗渣添加比例的增加,乳酸含量逐漸降低(P<0.05),但沒有受到糖蜜添加的影響(P>0.05)。糖蜜顯著提升了發(fā)酵后日糧中乙酸和丙酸的含量(P<0.05),同時抑制了丁酸的產(chǎn)生(P<0.05)。表5反映了在體外培養(yǎng)后,干物質消化率以及對瘤胃發(fā)酵效果的影響。其中,干物質消化率同時受到甘蔗渣添加量和糖蜜的影響,隨著甘蔗渣比例的增加,干物質消化率顯著降低(P<0.05),而糖蜜添加后的處理組,干物質消化率顯著高于對照組(P<0.05)。在幾個處理組中,經(jīng)過培養(yǎng)后,瘤胃液的pH并沒有受到任何影響,但產(chǎn)氣量隨甘蔗渣添加量增加而降低(P<0.05),糖蜜組顯著高于對照組(P<0.05)。各處理組的乙酸、丙酸、丁酸含量以及揮發(fā)性氨態(tài)氮含量沒有受到糖蜜添加和甘蔗渣添加比例的影響。
表3 不同甘蔗渣添加比例的FTMR在糖蜜添加有無條件下的營養(yǎng)水平變動(%)
4、結論
甘蔗渣營養(yǎng)成分含量較低,作為反芻動物日糧添加到FTMR中會降低發(fā)酵品質,并降低總日糧的干物質消化率,但在添加糖蜜后,會提升發(fā)酵品質和干物質消化率,因此,甘蔗渣在FTMR利用過程,應適當補充促發(fā)酵的添加劑(如糖蜜)。此外,由于甘蔗渣適口性較差,不宜過多添加,在FTMR產(chǎn)品生產(chǎn)中,5%的添加量相對適宜。
使用前,需要先將“高品質青貯飼料發(fā)酵劑”1包(小瓶子中的粉劑+750克多糖性復合菌種營養(yǎng)基)放入40℃左右的50公斤溫水中,激活24小時以上后再使用,激活菌液密封保存在30天內(nèi)使用完成都可以。使用時用水稀釋(根據(jù)青貯料的含水量確定稀釋倍數(shù))后直接噴入,每噸秸稈青貯料中使用激活菌液1-3公斤(青貯料有明顯霉變或者纖維較高、環(huán)境溫度低時使用量多的原則,一邊填料一邊噴入,激活菌液原則上使用量越大發(fā)酵速度越快、青貯料的品質越好),將秸稈填入發(fā)酵池或裝入袋中,一定要壓實并采用至少雙層膜密封頂部和采料的側面,保證密封性。
密封好后需要進行發(fā)酵,一般3-7就可以發(fā)酵成功,夏季氣溫高發(fā)酵時間比較短,冬季氣溫低發(fā)酵時間稍長。這樣制作出來的青貯飼料顏色金黃,還有微微奶味乳酸香醇味適口性極佳,動物采食量會明顯提高,可以保存更長時間不變質。
今年國家也提出了將發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè),鼓勵將廢棄物利用資源化,不僅有補貼可領,還能減少污染。不少人也看到這一商機收購甘蔗尾稍,或者種植牧草制作青貯飼料出售,其實它的銷售行情還是很好的,也深受養(yǎng)殖戶的歡迎。所以,這是一個很有前景的行業(yè),而市場也是比較大的,經(jīng)營這樣的加工廠,不僅能利用廢棄物,而且還能給自己帶來賺錢的機會。
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