我國已成世界飼料生產大國,但我國飼料資源存在嚴重缺乏,飼料原料對進口的依存度非常大。2012 年我國進口大豆5 838 萬噸,同比增長 11.2%。2012 年全國玉米產量為 20 812萬噸,增產 1 534 萬噸,全年進口玉米 520.74 萬噸,同比增長 197.08%,其中累計進口美國玉米 511.33 萬噸,同比增長 20.3%。隨著飼料工業的發展,飼料用糧對玉米、大豆等糧食的剛性需求量將會逐年增加。針對飼料資源緊缺現狀,我國“十二五”發展目標提出 “堅持開源節流,優化飼料資源配置”。始終把資源開發和高效利用作為保障飼料工業持續發展的根本要求。因此,為了緩解玉米緊張的局面,急需開發非常規飼料資源如大麥、小麥、燕麥、黑麥等代替玉米,以緩解玉米市場的供需矛盾。本文主要對大麥的品種特性、飼料營養價值、抗營養因子組成及大麥作為飼料開發利用的方法進行概述,以為很好的開發利用大麥能量飼料資源提供指導。
1、大麥的品種特性與營養價值差異
1.1品種特性
大麥是一、二年生草本植物,在植物學分類上屬禾本科-大麥屬。植株似小麥;比較軟葉片略厚而短,顏色淡,葉舌、葉耳較大,無毛;穗狀花序,穗軸各節著生三個小穗,每小穗小花一朵;護穎細長呈針狀:無芒或具長芒、鉤芒;子實扁平,中寬兩邊較尖,于緊密結合。大麥一般可分為二棱、四棱、六棱大麥。兩種大麥雜交后產生一種四棱大麥可以提供相同的營養,但質量要差些。有經濟價值的是普通大麥中的兩個亞種,即二棱大麥亞種和多棱大麥亞種。通常我們將多棱大麥叫六棱大麥。二棱大麥穗軸每節片上的三聯小穗,僅中間小穗結實,側小穗發育不全或退化,不能結實。二棱大麥穗粒數少,籽粒大而均勻。六棱大麥穗軸每節片上的三聯小穗全部結實。一般中間小穗發育早于側小穗,因此,中間小穗的籽粒較側小穗的籽粒稍大。兩棱大麥具有豐滿的內核和更高的容重,淀粉含量要高于六棱品種,平均的營養成分組成僅有一些輕微的差異。兩棱大麥通常更適合干燥生長環境,含有較多的蛋白質和酶。高蛋白質的大麥適合作為食品或飼料,含較多酶的大麥麥芽可用來釀酒。在飼喂動物方面,兩棱和六棱大麥品種上的差異并不能提供明顯的在飼喂動物上的差異。
1.2能量和蛋白
大麥籽粒中含粗蛋白為 11.7%~14.2%,這一數字在谷類籽實中是比較高的,略高于玉米,而與小麥和燕麥相似,但低于豌豆。氨基酸中除亮氨酸 (0.87%) 和蛋氨酸0.14%)外,均較玉米含量高,賴氨酸含量 (0.44%) 接近玉米的 2 倍,但利用率低于玉米。大麥的能量值稍低于玉米和小麥,原因是由于其纖維含量較高 (中性洗滌纖維,酸性洗滌纖維)。大麥是育肥肉牛和肥育豬獲得白色朋體所需的良好能量飼料,是肉牛日糧中主要的能量和蛋白質來源,其養分含量 (表 1) 并不遜色與玉米、燕麥、小麥、高梁和豌豆。
1.3礦物質和維素含量
所有谷物的鈣含量相對要低,而磷含量要高些(表 2)。因此,在高谷物型日糧中有必要補充鈣。大麥中的磷含量類似與玉米和高梁,但低于小麥或燕麥。大麥中鉀的含量要比其他谷物飼料高。維生素 A 和E 也要高于其它谷物。


1.4淀粉
谷類的主要成分為淀粉。大麥淀粉含量通常在 52%~60%之間,但田間生長條件會影響到籽粒淀粉含量和淀粉的自然屬性(Myllarinen 等,1998 )。在同一地點種植的品種,隨著天氣的變化(Holtekjglen 等,2008) 每年會有不同的淀粉成分。隨著大麥育種的發展,二棱大麥比六棱大麥含有更多的淀粉和少的纖維,因此,二棱大麥一般比六棱大麥的能量要高出 1%一5%大麥含有直鏈淀粉和支鏈淀粉的兩種主要類別。“正常”的大麥品種含有約 27%的直鏈淀粉和 73%的支鏈淀粉,而“糯大麥”品種具有較低的直鏈淀粉(2%一10%)和較高的支鏈淀粉(90%一98%)的含量(Anker-Nilssen 等,2006)。一些糯大麥品種已被證明含有 100%的支鏈淀粉 (Copeland 等,2008)。
1.5脂肪和其它成分
與玉米、燕麥相比,大麥中脂類含量相當低,僅為 2%~3%(Fedak 和 Dakoche,1997),其中絕大部分是甘油三醋,其脂肪酸部分主要為軟脂酸和不飽和脂肪酸。大麥灰分含量為 2.0 %~3.0 %主要是鉀和磷,另有少量的氯、鎂、硫、鈉、鈣、鐵、鋅、和錫。大麥也含有豐富的B 族維生素,而基本上不含有胡蘿卜素和維生素 A、D、K。
2大麥中的抗營養因子
2.1嘔吐毒素
嘔吐毒素,脫氧雪腐鐮刀菌烯醇 (Deoxynivalenol,DON),是一種常見的由禾谷鐮刀菌分泌的物質。作為單端抱霉烯族的一員,嘔吐毒素一般由寄生在小麥、玉米、大麥與秣草等谷類產品上的真菌生物所產生。嘔吐毒素的毒性影響包括:惡心(嘔吐)、拒絕進食、腸胃炎、痢疾、免疫抑制與血液病。DON 可導致豬采食量減少,嘔吐,但并沒有證據表明 DON 對奶牛、育肥牛會產生不良的影響。
初產青年母牛飼喂內含濃度 36.8 PPM 的 DON 打捆大麥,懷孕期間和哺乳期間分別飼喂 8 磅/頭/天和 12磅/頭/天,并沒有觀察到對牛的負面影響。肥育牛飼喂被 DON 感染的大麥,濃度高達 12.6 ppm 并不影響牛的生產性能或胴體性狀。生長和育肥牛飼喂被 DON 感染的大麥,濃度高達 21 ppm 時,并不會對牛的生長性能和胴體品質產生負面影響(Dicostanzo 等1995)。
2.2非淀粉多糖
大麥中非淀粉多糖 (Non-Starch Polysaccharides,NSP)主要包括阿拉伯木聚糖和 β-葡聚糖,含量分別為 3.3%和 7.6%,要高于玉米的 0.3%和 3.3%。β-葡聚糖包括 (1,4)-β-葡聚糖,(1,3)-β-葡聚糖,(1,3-1,4)-β-葡聚糖。
研究表明以大麥為主的日糧粘度增加是由于水溶性葡聚糖所致,也可能是可溶性阿拉伯木聚糖。阿拉伯木聚糖是一種聚戊糖,是阿拉伯糖和木糖的五碳糖分子組成的多糖。大麥胚乳細胞壁中含有 20%的戊聚糖。Henry (1987)對 2種大麥品種檢測結果表明阿拉伯糖含量平均為2.20%,木糖平均為 5.29%。小麥中阿拉伯木聚糖含量相對較低。與其它谷物相比,大麥中的阿拉伯木聚糖的量低于黑麥,但高于燕麥,高粱,或大米。無芒大麥阿拉伯木聚糖含量顯著低于二棱或六棱大麥。六棱大麥品種的阿拉伯木聚糖水平一般比二棱品種略高。β-葡聚糖含量相同的情況下,糯性基因的有無并不對阿拉伯木聚糖的含量產生影響。
經過對大麥無芒基因和糯性基因的遺傳選擇,以選育出更適合于人類所需的大麥品種(Xue 等,1997)。研究已表明,提高可溶性膳食纖維,特別是 B-葡聚糖,可以改善人類健康。NSP 在人類的飲食中已被證明對腸道健康有正面的影響,并可減少冠狀動脈心臟疾病,糖尿病和癌癥(Holtekjolen 等,2008)的發病率。然而,NSP 含量與雞腸道的粘度、平均日增重、血漿中的總蛋白和低密度脂蛋白膽固醇的濃度、脂類和蛋白質消化率之間是負相關性(Wang 等,1992)。雄性肉雞已被用來作為動物模型研究 β-葡聚糖對人類飲食的影響(Wang等,1992)。
2.3單寧
單寧,又稱原花青素,或縮合單寧,在動物飼料中使用對生產性能產生負面的效果。大麥中的單寧主要存在于種皮之中。單寧的濃度,因大麥的種類和生長條件而發生變化,一般小于5克/kg 干物質。 Eggum 和 Christensen(1975)分析了 29 個品種的大麥中單寧含量水平范圍為 0.55%至 1.25%。蛋白質消化率的研究表明,大麥單寧含量對蛋白質消化率只有輕微的影響。
2.4 植酸
植酸(6-肌醇磷酸)是植物體中磷的主要儲藏形式,而磷是動植物生長發育必需的營養元素之一,它不僅是骨骼組織的必需成分,而且對機體其他代謝功能的正常發揮也起重要作用磷是自然界有限的非再生資源。植酸廣泛存在于作物種子和果實中。谷物籽實中胚乳、糊粉層富含植酸(Becraft,2001)。植酸與磷結合,減少了家禽對磷的獲得量,因此谷物中磷的有效性依賴于磷與植酸結合的水平 (Leytem 等,2008)。與其它谷物相比,在大麥中植酸的水平低于小麥和燕麥,但高要于黑麥。Salarmoini 等(2008) 測量了一些大麥品種中磷的水平。結果表明,盡管測定的樣品中總磷水平相似,但植酸含量卻表現為顯著差異,含量小于 0.55%至 1.38%。
家禽體內植酸酶的水平是不會有顯著變化的,大多數飼料原料中植酸酶的活性也是可以忽略的,但大麥,黑麥,小黑麥,小麥和小麥副產品中的植酸酶有著顯著的活性差異。Eeckhout和 De Paepe(1994)分析了 285 個不同樣品中植酸酶活性、植酸磷、總磷含量。發現黑麥,小黑麥,小麥和大麥富含植酸酶。大麥中植酸酶的水平和小麥相似,但低于黑麥,高于燕麥在不同大麥品種中,植酸酶水平與總磷,植酸磷的含量并無相關性。因此,不能根據大麥中植酸酶的活性來預測總磷或植酸的含量,谷物中內源性植酸酶的水平是不會影響到家禽生產性能的。
低植酸大麥品種應得到推廣應用。研究表明,低植酸大麥品種中磷的生物利用率為 49%,而一般大麥僅 28%(Li,2001)。低植酸大麥應用于家禽飼料中,可以減少磷的添加量,類便中磷排泄量水平將會降低 50%(Salarmoini 等,2008),以減少磷對環境的污染(Jang 等,2003)。
低植酸植物中除了磷的利用率增加外,鋅的利用率也會得到提高 (Linares 等,2007)。
3、提高大麥利用率的措施
3.1水浸泡處理
研究已報道將大麥谷物浸泡在水中之后再規劃到家禽日糧中飼喂家禽,對家禽的生長性能具有正面的影響。原因可能是由于水溶性的 β-葡聚糖得到了去除,或是由于內源性的酶對 β-葡聚糖進行了酶解,或兩者共同作用的效果。谷物中的化學成分通常是被細胞壁或者其它組分相互隔離的。例如,碳水化合物和酶解碳水化合物的酶是相互分離的。當相互間的屏障被打開內源性的酶就會作用與碳水化合物。在浸泡的大麥中加入抗生素會抑制水對侵泡大麥營養組分的變化,可能是由于產酶微生物的生長被抑制,不能產生降解酶而使大麥的營養組分發生變化(Thomas 等,1961)。在大多數研究中,浸泡大麥時水的加入量通常按重量計為 1 份大麥1份水。浸泡時間從30 分鐘到 24 小時(Moss 等,1982)。大麥經水處理已被證明可以改善肉雞(Yasar 和 Forbes,1999),生長期蛋公雞(Lepkovsky 和 Furuta,1960),幼齡種火雞(Fry等,1958),日本鶴鴨(Moss 等,1982)的生產性能。Yasar 和 Forbes (1999) 報道侵泡過的大麥有利于降低腸道粘度,促進增消化道分絨毛層的發育,降低腸上皮隱窩細胞的增殖。
3.2發酵處理
無芒糯大麥與真菌(Rhizopus oligosporus)一起發酵后飼喂肉雞,可以改善肉雞的生產性能(Newman 等,1985)。大麥被降解 β-葡聚糖的乳酸菌發酵后,也可以改善肉雞生長和早期的飼料轉化效率(Skrede 等,2003)。
3.3熱處理
熱處理后的大麥谷物可提高肉雞的早期生長性能,但腸道粘度會有所增加 (Gracia 等2003)。大麥經蒸汽處理 50 分鐘,通過滾揉再磨碎。此過程中大麥谷物中淀粉和纖維成分被裂解,促進了酶與營養物質的接觸,有利于營養物質被動物的消化吸收。
3.4 制粒
Allred 等(1957)報道,大麥制??纱龠M新漢夏雞x白奧海雞的生長,提高飼料轉化效率。Pettersson 和Aman (1991) 報道了相似的結果,以大麥為主的日糧經過制粒可以提高日糧的消化率。但也有相反的報道,Ankrah 等(1999)研究表明制粒并不會改善生長,提高飼料轉化效率,但可降低腸道食糜粘度和提高淀粉的消化率。Arscott 等(1958)報道,大麥基礎日糧經過制粒,可以促進肉雞的生長和改善飼料轉化效率,但效果要低于以玉米為主的日糧。Sibbald (1976) 報道,制粒還可以增加大麥真代謝能。
3.5發芽處理
糊粉層為種子胚乳的最外層組織。在大多數谷類(小麥,黑麥,燕麥,水稻,玉米)中,它是一種單細胞層,但在大麥中是一個多細胞的煳粉層。谷物中胚乳,煳粉層中含有約 30%谷物蛋白質。種子發芽過程中,植物胚胎將會產生赤霉素,這將觸發的煳粉層細胞釋放出淀粉酶而有助于淀粉的水解,并促進貯藏蛋白發育成胚乳,淀粉胚乳提供糖分而促進根的發育。這種發育過程可以被植物脫落酸抑制,使種子處于休眠狀態。
Macgregor 和 Matsuo (1982) 報道,在培養皿中發芽的大麥 a -淀粉酶活性將會增加。在發芽 48 小時內酶合成的速度相對緩慢,48 小時后合成速度加快,到 164 小時后也并未減弱。Peer 和 Leeson(1985) 水培發芽大麥 17 天,隨著發芽時間的延長,大麥芽代謝能逐漸減少。干燥和研磨豆芽可以提高大麥芽的消化率。發芽在 48 至 96 小時,發大麥水取物粘度降低。雞試驗表明,發芽大麥并不影響雞的生長、飼料轉化率,干物質和脂肪的消化將會得到改善。
3.6輻射處理
用伽瑪鉆 60 射線照射無芒和有芒大麥后用作雞飼料,可以提高雞的生產性能(Campbell等,1986),且輻射劑量和 3 周齡體重具有曲線相關性。6 毫拉德輻射水平時,雞生產性能的改善達到最高。輻照會使大麥樣品中 β-葡聚糖的溶解性增加,腸道提取物粘度降低??扇苄缘恼承岳w維,如大麥中 β-葡聚糖,很容易在輻照下發生裂解。同樣,AI-Kaisey 等 (2002)報道了射線照射后的大麥可以減少腸道粘度,輻照處理的大麥種子中 β-葡聚糖聚合物的結構可以被打破,從而導致低的 β-葡聚糖結構和粘度。
3.7高濕儲存
高濕環境下儲存 (60%干物質) 大麥已被證明可以降低 β-葡聚糖的水平,提高飼用價值(Svihus 等,1997a)。 Svihus 等 (1997b) 報道,在高濕度下,纖維含量水平發生迅速的變化,粘度降低,因為水溶性 β -葡聚糖含量的減少,此過程與酶的活性和乳酸菌活性并沒有相關性。 Aman 等(1990) 報道,高水分密閉貯存下大麥總的化學成分發生微小變化,但蛋白質、淀粉和 β-葡聚糖中的溶解度卻有著顯著的變化。然而,這些變化并沒有顯示出會影響到大麥的營養特性。
高水分貯存飼料大麥是一種可行的替代干燥的方法。 Perttila 等(2001)研究表明,青增加大麥營養物質的消化率和代謝能。此外,青貯會減少 β-葡聚糖的負面影響。在這項研究中所用的青貯大麥收獲于成熟階段,水分含量 42.3%。大麥被與甲酸保存在一起,然后將其存儲在小規模的筒倉并壓實。大麥在高水分(60%)條件下存儲,可以減少抗營養因子的影響,同時高濕度存儲導致的真菌污染和相關的真菌毒素的出現也是可能會發生的問題。
3.8添加酶制劑
以大麥為主的日糧中添加酶制劑,可以改善肉雞的生長性能(Leeson 和 Caston,2000:J6zefiak 等,2006),來航雛雞 (Marquardt 等,1994),火雞(Moran 和 McGinnis,1968)和鴨(Hong 等,2002),但在蛋雞日糧中補充酶的效果報道并不一致。Brenes 等(1993)報道以大麥為主的日糧中添加酶制劑并不影響初始蛋重,平均蛋重,蛋殼質量和死淘率。Francesch 等(1995) 報道添加復合酶(β-葡聚糖,木聚糖酶,果膠酶) 不會影響蛋雞生產或卵子質量,但可增加早期蛋重,減少類便水分含量和臟蛋的數量。
酶制劑對大麥利用影響的效果取決于大麥品種以及大麥種植的環境條件。補充酶制劑是由于大麥胚乳細胞壁中 β-葡聚糖的存在。日糧中的 β-葡聚糖的水平將會影響酶制劑劑量反應Campbell 等(1989)對 16 個大麥培育品種進行研究,所選擇的大麥品種不同之處在于其提取物的粘度不同,這個跡象暗示 β-葡聚糖水平將會不同。雛雞采食低粘度的大麥要比高粘度大麥品種具有更好的生長性能和飼料轉化效率。Campbell 等(1993)比較了無大麥和有芒大麥發現了類似的結果。酶制劑的影響效果對有芒大麥比無芒大麥更明顯,兩種大麥中補充酶要比不補充酶制劑的日糧組生長性能和飼料轉化效率具有更好的改善效果。此外,Ravindran等(2007)報道,酶制劑補充對糯大麥要比普通大麥品種具有更好的效果,可能是由于糯大麥品種相對與普通大麥品種含有較多的水溶性β-葡聚糖。
家禽的年齡也是一個需要考慮的因素。家禽在孵化后腸壁結構發生變化,特別是在第 7天之后 (lji,2001)。 Brufau 等(1991) 報道,以大麥為基礎的顆粒日糧中補充酶制劑,可以改善肉雞的生長性能和飼料轉化效率,然而,在飼養的后期其改善的效果要明顯的好于前期。同樣,Boguhn 和 Rodehutscord(2010)報道以谷物為基礎的火雞日糧(小麥,大麥,黑麥),添加酶制劑可以改善生長和飼料轉化效率,尤其是在后期的生長階段。Salih 等(1991)報道日齡大的雞似乎能更好地應對高粘度的大麥。
大麥日糧中酶制劑的有效性也受家禽類型的影響。Rotter 等(1989)報道,在大麥基礎日糧中添加酶制劑對肉雞和來行雛雞產生相似的影響效果。肉雞對不補充酶制劑的大麥日糧所帶來的負面效應要更敏感。Sott 等(2001) 報道,來杭雞喂大麥基礎日糧其腸道粘度是肉雞的兩倍。
補充商業性飼料酶可以增加家禽對日糧中植酸磷的利用率。非植酸磷水平低的肉雞大麥基礎日糧中補充植酸酶可增加磷的沉積,減少類便中磷的排泄量可達到 45% (Juanpere 等,2004)。植酸也可以結合蛋白質,使消化酶不能作用于蛋白質。已報道在家禽日糧中補充植酸酶可以增加氨基酸的可利用率,但增加的程度有限(Bedford 等,2000)。Juanpere 等(2005)和 Cowieson 等(2005) 報道在大麥基礎日糧中添加植酸酶和β-葡聚糖具有相加效應目前,已選育出了轉基因大麥品種。轉基因大麥可以產生耐熱性的芽抱桿菌葡聚糖酶(VonWettstein 等,2000),是一種沉積在谷物蛋白體內的酶。肉雞日糧中添加麥芽(發芽)的轉基因大麥可以改善生長和飼料轉化效率,減輕但不能完全消除糞便粘性的現象。轉基因大麥內含大量的高活性β-葡聚糖酶。將轉基因大麥添加到飼料日糧中可以起到與酶制劑相同的作用。Horvath 等(2001)用轉基因麥 (4.28g 葡聚糖/g 總可蛋白)添加到大麥料中飼喂幼雞,結果發現幼雞增重明顯。幼雞小腸和排泄物中可溶性葡聚糖的含量比對照組分別降低了75%和 50%。排泄粘性物質的幼雞數量顯著減少 (Wettstein 等,2000)。
4、小結
飼料資源緊缺的情況下,為了緩解主要能量飼料玉米的供需矛盾,大麥、小麥、黑麥是良好的玉米替代品。大麥中含有嘔吐毒素、非淀粉多糖、丹寧、植酸等抗營養因子。經過水侵泡處理、發酵處理、高濕度貯存、制粒、輻照處理、發芽處理、添加酶制劑等措施可以使大麥得到很好的利用。家禽飼料中添加大麥并補充β-葡聚糖酶,可作為家禽能量飼料的來源。日齡較大的家禽比幼雛能更好的利用大麥。添加大麥所補充酶的水平將取決于家禽的年齡,以及所使用的大麥品種,生長條件,收獲時期和貯存時間。家禽日糧中添加轉基因大麥可以改善生長性能和飼料轉化效率,減輕但不能完全消除類便粘性的現象。植酸酶可以補充到家禽大麥型日糧中提高植酸磷的利用率,以降低對無機磷的補充。大麥基礎日糧中添加植酸酶,β-葡聚糖酶具有相加效應。

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