不同类型酒糟瘤胃发酵特性和甲烷产量的比较

　　摘要：本试验旨在通过体外产气法评定不同类型酒糟的瘤胃发酵特性及甲烷产量的差异。选用浓香型酒糟、酱香型酒糟、青稞糟、酱香型发酵酒糟、玉米酒精糟和啤酒糟为试验对象，进行体外发酵试验，记录产气量，测定发酵液中微生物蛋白含量、氨态氮和挥发性脂肪酸浓度以及甲烷、氢气和二氧化碳产量，并分析挥发性脂肪酸浓度和甲烷产量与营养成分之间的相关性。结果表明：１）青稞糟和玉米酒精糟体外发酵７２ｈ累积产气量、理论最大产气量、丙酸／总挥发性脂肪酸以及二氧化碳产量均显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。酱香型发酵酒糟累积产气量、理论最大产气量及总挥发性脂肪酸浓度显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。发酵７２ｈ，啤酒糟和青稞糟氨态氮浓度显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５），而玉米酒精糟微生物蛋白含量显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。发酵７２ｈ，青稞糟甲烷产量最高，其次是玉米酒精糟和啤酒糟，而酱香型发酵酒糟和浓香型酒糟甲烷产量显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。２）中性洗涤可溶物含量与总挥发性脂肪酸浓度、甲烷产量呈显著正相关（Ｐ＜０．０５），与之相反，中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量与总挥发性脂肪酸浓度、甲烷产量呈显著负相关（Ｐ＜０．０５）。由此可见，青稞糟和玉米酒精糟瘤胃发酵效果要优于其他酒糟，可降解碳水化合物含量高，但其甲烷产量较高，不利于减排。而酱香型发酵酒糟的甲烷产量低于其他酒糟。不同类型酒糟中性洗涤可溶物含量越高，总挥发性脂肪酸浓度和甲烷产量越高。

　　关键词：酒糟；发酵特性；甲烷产量；挥发性脂肪酸

　　酒糟是酿酒加工的副产物，产量巨大，２０１９年我国仅白酒糟的产量就达２１１５万ｔ［１］。酿酒是一个多菌协同作用的过程，此过程中大量营养成分被转化利用。与常规饲料不同，经酿酒过程后，虽然酒糟中仍含有相当多的未利用的蛋白质、淀粉等营养成分，但难以降解的致密纤维结构比例也相应增加［２］。导致酒糟在单胃动物中的利用受到限制，而在反刍动物饲粮中，酒糟可作为一种优质低成本饲料资源。饲粮中添加一定比例的酒糟能改善肉牛的生长性能，节约饲料成本［３］。我国酒种类众多，不同种类酒的酿造原料及酿造工艺相差较大，导致酒糟难溶性碳水化合物以及微生物代谢产物种类和比例也有区别。研究发现相同类型酒糟营养组成差异较小，而不同类型酒糟营养组成差异较大［４－５］，但反刍动物瘤胃对不同类型酒糟的利用效果还尚不明确。

　　１材料与方法

　　１．１试验材料

　　本试验采集酱香型发酵酒糟（ＭＦＤＧ）、酱香型酒糟（ＭＤＧ）、浓香型酒糟（ＬＤＧ）、青稞糟（ＨＢＧ）、玉米酒精糟（ＤＤＧＳ）、啤酒糟（ＢＤＧ）６种酒糟各５００ｇ，于６５°C条件下烘干，一部分粉碎过４０目筛用于营养成分测定，一部分过１８目筛用于体外发酵试验。

　　１．２试验处理

　　利用体外产气技术，评定浓香型酒糟、酱香型酒糟、青稞糟、酱香型发酵酒糟、玉米酒精糟和啤酒糟在体外发酵２４、４８和７２ｈ后瘤胃发酵特性和ＣＨ４产量的差异，每种酒糟在发酵２４、４８和７２ｈ时间点各设５个重复，并记录２、４、６、９、１２、２４、３６、４８、７２ｈ时发酵管刻度读数。

　　１．３瘤胃液采集

　　瘤胃液于晨饲前２ｈ，以口腔插管的方法取自２岁健康的３头荷斯坦奶公牛［体重（６２７．８３±２０．０５）ｋｇ］，瘤胃液经４层无菌纱布过滤到充满ＣＯ２的保温瓶中，并迅速送回实验室。奶公牛饲养于四川农业大学动物营养所试验基地。

　　２结果与分析

　　２．１不同酒糟的营养成分

　　由表１可知，不同类型酒糟ＣＰ含量为１５．２０％～３０．７１％。玉米酒精糟ＣＰ含量显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５），浓香型酒糟ＣＰ含量显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。浓香型酒糟ＮＤＦ、ＡＤＦ以及Ａｓｈ含量显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。玉米酒精糟ＮＤＦ和ＡＤＦ含量显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５），而ＮＤＳ含量显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。啤酒糟ＧＥ显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。

　　２．２不同酒糟的ＧＰ及产气动力学参数

　　由图１可知，随着发酵时间推移，不同类型酒糟ＧＰ都呈增加的趋势，在４～６ｈ的ＧＰ均迅速增加，发酵９ｈ后青稞糟和玉米酒精糟ＧＰ均高于其他酒糟，发酵效果好。由表２可知，发酵４８和７２ｈ，青稞糟和玉米酒精糟ＧＰ、理论最大产气量显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５），而酱香型发酵酒糟ＧＰ显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。玉米酒精糟产气速率显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。啤酒糟产气延滞时间显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５），玉米酒精糟产气延滞时间显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）.

　　２．３不同类型酒糟发酵的ＴＶＦＡ和ＶＦＡ比例

　　由表３可知，发酵２４和７２ｈ，青稞糟ＴＶＦＡ浓度显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。发酵２４和４８ｈ，青稞糟和玉米酒精糟乙酸／ＴＶＦＡ显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５），发酵４８ｈ，啤酒糟乙酸／ＴＶＦＡ显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。发酵４８和７２ｈ，青稞糟和玉米酒精糟丙酸／ＴＶＦＡ显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。发酵２４ｈ，青稞糟丁酸／ＴＶＦＡ显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）；发酵４８ｈ，酱香型发酵酒糟丁酸／ＴＶＦＡ显著高于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）；发酵７２ｈ，啤酒糟丁酸／ＴＶＦＡ显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。发酵４８和７２ｈ，青稞糟和玉米酒精糟乙酸／丙酸显著低于其他酒糟（Ｐ＜０．０５）。

　　３讨论

　　３．１不同类型酒糟７２ｈＧＰ及产气动力学参数

　　不同类型酒糟作为发酵底物，ＧＰ具有明显差异。ＧＰ在某种程度上可反映瘤胃微生物的降解活性和饲料降解率［１７］，通常情况下，含结构性碳水化合物较多的粗饲料ＧＰ最高峰在４８ｈ以后出现［１８］。青稞糟和玉米酒精糟发酵９～７２ｈＧＰ高于其他酒糟，说明青稞糟和玉米酒精糟含有较多的可发酵成分和易发酵碳水化合物。本试验浓香型酒糟、酱香型酒糟和酱香型发酵酒糟因含有大量稻壳，难降解碳水化合物含量高，ＧＰ低于其他酒糟。产气动力学参数可以间接反映饲料在瘤胃中的消化情况，有研究发现理论最大产气量与ＮＤＦ消化性呈正相关［１９］。而本试验中ＮＤＦ含量较低的青稞糟和玉米酒精糟理论最大产气量较高，可能原因是其可消化降解性较高。产气延滞时间可以代表饲料在体内利用的难易程度，延滞时间越长，利用越慢［２０］。本试验中，啤酒糟产气延滞时间高于其他酒糟，玉米酒精糟则与之相反，表明玉米酒精糟与其他酒糟相比，在体内更容易被利用。而啤酒糟可能是因为其蛋白质品质较差，蛋白质消化吸收率较低［２１］，导致延滞时间最高。

　　３．２不同类型酒糟２４、４８和７２ｈ的发酵参数及ＣＨ４产量

　　瘤胃ｐＨ是衡量瘤胃发酵状况的重要指标，一般为６～７［２２］，本研究结果均在此范围内。饲料组成不同，ＶＦＡ含量和比例也会有差异。６种酒糟中，发酵４８和７２ｈ青稞糟ＴＶＦＡ浓度最高，其次是玉米酒精糟和啤酒糟，酱香型发酵酒糟最低，提示青稞糟、玉米酒精糟和啤酒糟在为反刍动物供能上可能优于其他酒糟，而酱香型发酵酒糟最差。根据乙酸／丙酸可知，啤酒糟、青稞糟和玉米酒精糟为偏丙酸型发酵，酱香型发酵酒糟、酱香型酒糟和浓香型酒糟为偏乙酸型发酵。ＮＨ３?Ｎ浓度能间接反映瘤胃微生物分解饲料ＣＰ产生ＮＨ３?Ｎ和利用ＮＨ３?Ｎ合成ＭＣＰ的平衡情况［２３］。瘤胃ＮＨ３?Ｎ浓度一般为６～３０ｍｇ／ｄＬ［２４］，考虑到体外发酵过程中产生的ＮＨ３?Ｎ不能经瘤胃上皮吸收，所以发酵７２ｈ出现啤酒糟和青稞糟ＮＨ３?Ｎ浓度略超出范围的现象。ＭＣＰ是反刍动物最主要的蛋白质来源，能提供反刍动物所需氨基酸的５０％以上［２５］，此外，ＭＣＰ含量高低还可反映培养体系中微生物种群的数量、活力及其利用ＮＨ３?Ｎ的能力［２６］。青稞糟和玉米酒精糟ＮＨ３?Ｎ含量较高，表明青稞糟和玉米酒精糟作为发酵底物时，其发酵液中微生物数量和活力高于其他酒糟。用生物发酵来改善低质粗饲料营养价值是目前备受推崇的方法，其中酱香型发酵酒糟经微生物固态发酵产生了ＭＣＰ，所以与酱香型酒糟相比，ＣＰ含量增加。虽然酱香型发酵酒糟在供能方面较差，但发酵２４和４８ｈＮＨ３?Ｎ浓度高于酱香型酒糟和浓香型酒糟，ＭＣＰ含量高于浓香型酒糟和啤酒糟，说明酱香型发酵酒糟在反刍提供动物蛋白质方面具有一定的潜力。

　　３．３不同类型酒糟营养成分与ＶＦＡ比例和ＣＨ４产量的相关性分析

　　纤维成分是影响ＣＨ４产量的一个主要方面，ＣＨ４产生主要源于纤维物质的降解［３０］。而本试验结果ＮＤＦ、ＡＤＦ含量与ＣＨ４产量呈负相关，这与前人研究结果［３１－３２］一致。造成这种结果的原因可能是体外模拟瘤胃发酵产气不能完全代替体内瘤胃动态产气效果，因为体内瘤胃ＣＨ４可以通过嗳气排出，达到ＣＨ４平衡目的。本试验发现随着ＮＤＦ含量降低，丙酸／ＴＶＦＡ升高，这与前人研究结果［３３－３４］相同。ＮＤＳ主要包括淀粉、脂肪、ＣＰ和矿物质元素等，脂肪和矿物质发酵对产生ＮＨ３?Ｎ、ＭＣＰ、ＶＦＡ和ＧＰ等发酵结果不做贡献，基本上可以忽略不计，而淀粉作为重要的碳水化合物，影响反刍家畜的发酵模式，高淀粉含量倾向于丙酸生成，反之倾向于乙酸生成［３５］。试验结果表明ＮＤＳ／ＣＰ与ＶＦＡ比例、ＣＨ４产量没有相关关系，而ＮＤＳ含量、（ＮＤＳ?Ａｓｈ）／ＣＰ与ＴＶＦＡ、丙酸／ＴＶＦＡ和ＣＨ４产量呈显著正相关关系。这可能是因为酒糟中一般含有较多的非淀粉多糖、酵母细胞和酵母细胞成分等物质［３６－３７］，且有研究发现随着酵母培养物添加量的增加，ＣＨ４产量呈二次降低的趋势［３８］，由于这些成分的影响，从而导致了与其他研究结果［３９］相反的正相关关系。

　　４结论

　　①青稞糟和玉米酒精糟产气参数和发酵参数结果均高于其他酒糟，啤酒糟次之。酱香型发酵酒糟ＧＰ和ＣＨ４产量最低，且其他瘤胃发酵参数结果较好。酱香型酒糟和浓香型酒糟ＧＰ和发酵参数结果均较低，其进一步发酵加工后再饲用更佳。②ＴＶＦＡ、ＶＦＡ比例和ＣＨ４产量受不同类型酒糟营养成分的影响，相关性分析表明，ＴＶＦＡ浓度主要受ＮＤＦ、ＡＤＦ、ＮＤＳ含量和（ＮＤＳ?Ａｓｈ）／ＣＰ的影响，ＣＨ４产量受ＣＰ、ＮＤＦ、ＡＤＦ、ＮＤＳ含量和（ＮＤＳ?Ａｓｈ）／ＣＰ的影响。

　　参考文献：

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