玉米、豆粕等是動物生產中常用的常規飼料資源,隨著畜禽養殖規模的擴大,對飼糧的需求量不斷增加。玉米作為重要的蛋白質和能量來源,是畜禽飼料中必不可少的原料,幾乎所有畜禽飼料配方中都需要玉米參與[1-2]。然而我國玉米供應僅能滿足糧食需求,飼用玉米嚴重依賴進口,近年,由于氣候變暖、地緣沖突、新冠疫情等影響,全球性糧食短缺問題日益突出,為緩解人畜爭糧矛盾,諸多學者將目光轉向新型飼料原料開發[3]。非常規飼糧的可利用性還有待研究,常規飼料副產物營養結構穩定,相對于非常規飼料在動物生產中有更好的利用空間。
我國是第二大玉米種植國,2021年度玉米產量達2.75億噸[4],玉米產量巨大,導致玉米副產物增多,但目前玉米副產物幾乎無法在食品中再次使用,導致大量浪費,畜禽養殖可以利用玉米副產物作為飼料原料,但由于生產不夠標準化,造成合理利用率較低的問題。玉米是優質蛋白質原料,其副產物也富含蛋白質,但玉米副產物因玉米原料的質量和生產工藝不同導致營養價值差異較大,由于單胃動物難以消化玉米副產物中的高纖維,限制了其在部分單胃動物飼料中的應用[5],而反芻動物可以利用纖維飼料,因此在反芻動物生產中應用的研究居多[6-7]。
研究表明玉米副產物營養價值近似于玉米,氨基酸較為全面,可替代一部分蛋白質飼料在畜禽配方中添加,有利于畜禽生長,其加工工藝多需發酵,獨特的氣味有助于提高畜禽適口性,且生產成本低,同時解決了玉米商品加工過程中產生的副產物浪費的問題[8-9]。因此,玉米副產物作為飼料原料已經越來越受到大眾關注,在飼料行業中有巨大的應用前景。充分利用玉米加工副產物并提高其飼用價值,為玉米副產物在畜禽飼料中合理利用提供依據。
1 噴漿玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS的加工工藝
1.1噴漿玉米皮加工工藝
將玉米浸泡后的濃漿噴灑在玉米胚芽和纖維分離后的玉米皮上形成噴漿玉米皮[10-11]。在淀粉生產過程中,在(50±2)°G環境溫度下,用0.07%~0.18%的亞硫酸浸泡玉米,浸泡時間不少于26h,保留浸泡后的濃漿(濃縮玉米漿),用破碎機將酸泡后的玉米破碎至胚芽分離,胚芽可以制成玉米胚芽粕,剩余部分進行纖維分離,分離出玉米皮,與濃縮玉米漿混合,形成淀粉加工副產物即噴漿玉米皮[12]。噴漿玉米皮的加工工藝流程[13]見圖1。

1.2玉米胚芽粕的加工工藝
目前,玉米胚芽粕是幾種玉米副產物中產量最高的成分[14]。由于玉米原料的質量差異較大,生產的玉米胚芽粕性質也有差異,高蛋白玉米生產出的玉米胚芽粕屬蛋白飼料,其余是能量飼料。玉米胚芽粕也是在商品淀粉加工中產生的,酸泡后將玉米胚芽分離出來,濃縮玉米漿與玉米胚芽混合后經浸提壓榨得到玉米油,剩余的部分就是玉米胚芽粕[15]。玉米胚芽粕加工工藝流程見圖2。

1.3 玉米DDGS的加工工藝
玉米干酒糟及其可溶物(distillers driedgrainswith solubles,DDGS)通常是生產工業乙醇過程中產生的副產物。本文介紹了干法和濕法兩種玉米DDGS加工工藝。干法加工時,玉米粉在淀粉酶作用下發酵48h形成乙醇發酵液,經過蒸餾分離出不可蒸餾部分即得到玉米DDGS。干法加工工藝流程見圖3。濕法加工時,先將玉米酸泡,去皮后形成粗淀粉漿,經發酵和糖化后生產乙醇,蒸餾濃縮液分離后得到DDGS,濕法加工同時可以得到玉米油、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕和乙醇等產物,濕法加工工藝流程見圖4。干法生產玉米DDGS時由于無法將玉米中的營養物質從乙醇廢液中分離出來,造成原料浪費和環境污染[16]。濕法的綜合效益較高,不僅生產乙醇量大,更能較好地保證玉米DDGGS的營養成分,充分利用玉米營養物質,在乙醇制造中廣泛使用。因此,濕法加工玉米DDGS更經濟高效。


2 噴漿玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS的營養特性
噴漿玉米皮加工所需的濃縮玉米漿含氮量極高,噴漿后能增加玉米皮的含氮量,從而使噴漿玉米皮中粗蛋白含量提高,但同時也會提高粗纖維含量,適合用于反芻動物飼料,也有研究認為適當提高飼糧纖維含量可促進家畜消化吸收[17-19]。因此將價格低廉且產量大的噴漿玉米皮應用于畜禽生產中具有一定經濟效益。我國玉米霉變情況嚴重[20],貯存溫度不當易發霉變質,玉米霉變是畜牧生產中的難點問題。噴漿玉米皮是利用濃縮玉米漿發酵而得,若玉米原料霉變,會使得玉米中霉菌毒素得以濃縮,飼糧中的霉菌毒素含量變高,因此原料質量是影響飼料價值的關鍵因素[21]。正常玉米得到的濃縮玉米漿屬高氮溶液,噴灑在玉米皮上能提高粗蛋白含量。王偉[22]在測定尼克粉公母雞飼料價值中發現,噴漿玉米皮和不噴漿玉米皮的粗蛋白成分差異大,噴漿玉米皮比不噴漿玉米皮的粗蛋白含量高約7%。受限于原料品質,噴漿玉米皮的各營養成分變異很大,Anderson等[23]測定干物質基礎下噴漿玉米皮的粗蛋白含量大約是15.7%。高俊杰等[17]研究表明,玉米皮經多菌種固態發酵后,粗蛋白含量達21.38%,提升率為32.47%;真蛋白含量達10.77%,提升率為50.42%;粗纖維含量為17.78%,降低率為14.19%。林謙[24]認為不同產地來源的玉米原料制成的噴漿玉米皮粗蛋白含量有顯著差異,對比山東和江蘇兩地噴漿玉米皮的粗蛋白含量,發現山東產地的噴漿玉米皮粗蛋白含量顯著高于江蘇產地。王紅玉[25]和舒維成[26]測定不同品種噴漿玉米皮的營養組成發現,噴漿玉米皮各養分存在很大差異。在玉米胚芽粕和玉米DDGS中也存在由于來源、地區和加工工藝差異導致粗蛋白測定結果差異較大的情況。
玉米胚芽也具有玉米高蛋白、高纖維的特性,且含有大量維生素,可為畜禽提供維生素的補給[27],玉米原料的營養價值決定玉米胚芽粕的品質。另有研究表明,玉米胚芽的氨基酸組成合理,與禽料氨基酸組成近似,且有與大豆相近的蛋白質生物效價[28-29],玉米胚芽粕更多在禽料中使用。噴漿玉米皮粗蛋白含量高達20%.玉米胚芽粕中粗蛋白含量高達30%以上,粗脂肪含量相對較高,適口性好;玉米蛋白粉中蛋氨酸含量較高[30]。玉米胚芽浸提壓榨出油后,油脂含量會有所降低,其他營養成分幾乎不變,因此其營養組成穩定,不同于噴漿玉米皮和玉米DDGS有發酵香味,玉米胚芽粕保留了玉米清香,能提高動物采食量,是畜禽的優質蛋白質、能量飼料[31-34]。
在以玉米作為發酵原料生產工業乙醇的過程中,可發酵出玉米DDGS,在發酵過程中約有2/3的玉米淀粉被淀粉酶分解,使得其他營養成分濃度濃縮了2~3倍[35]。玉米DDGS中粗蛋白和粗脂肪含量極高,有研究認為,由于玉米DDGS的蛋白質溶解度低,醇溶蛋白含量高,因此粗蛋白含量極高,可用作動物的蛋白質飼料[36]。宮晨[37]關于不同來源蛋白質飼料營養價值評定及其對魯西黃牛生產性能的影響的研究結果表明,從DM降解率來看,DDGS的快速降解部分含量最高達到28.39%,高于其他原料。噴漿玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS營養成分及限制性氨基酸成分見表1[38]。噴漿玉米皮主要原料是玉米皮,因此其粗纖維含量較高;玉米胚芽粕生產中會伴隨玉米油產出,降低了玉米胚芽粕的粗脂肪含量,但其氨基酸組成更穩定;玉米DDGS粗蛋白和粗脂肪含量極高,既可作蛋白飼料又可作能量飼料。三種玉米副產物都是對糧食玉米加工副產物的合理利用,有利于環境保護和低碳可持續發展。

3 噴漿玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS在畜禽上的應用
3.1 噴漿玉米皮在畜禽上的應用
噴漿玉米皮的粗纖維含量比玉米胚芽粕和玉米DDGS高,在反芻動物養殖中應用,能夠促使反芻動物表現出較好的生產性能[39]。禽料中少量纖維可促進腸道發育,舒維成[26]在櫻桃谷肉鴨飼糧中添加0.5%、10%、15%、20%的噴漿玉米皮,發現5%噴漿玉米皮對肉鴨短期的平均體增重和料重比幾乎沒有影響,但可以促進櫻桃谷肉鴨的腸道生長,還提高了肉鴨肉品質。曾繪錦等[10]評定噴漿玉米皮對生長肉兔的營養價值,發現不同產地的噴漿玉米皮粗蛋白含量均高于18%,粗蛋白消化率超過60%,說明噴漿玉米皮可以被肉兔利用,可用作肉兔飼糧。李姍姍[40]在麻鴨生長發育后期飼糧中添加10%的噴漿玉米皮,能提高麻鴨生產性能和胸肉品質。因此,在禽類生長發育后期添加低濃度的噴漿玉米皮是可行的,不僅能提高生產性能,還能改善禽肉品質。
噴漿玉米皮品質受加工工藝的影響,濃縮玉米漿和玉米皮的比例很大程度上影響噴漿玉米皮的質量和營養價值,其有效能值變異較大[41]。因此,準確評估噴漿玉米皮的營養價值,是其在飼料工業中廣泛應用的前提。噴漿玉米皮含有較高的粗纖維,在反芻動物飼糧中應用,能夠促進反芻動物提高生產性能。尹福泉等[42]和吳征敏等[43]分別通過體外模擬試驗發現,皇竹草與噴漿玉米皮以75:50和50:50組合后可以顯著提高山羊的干物質降解率、粗纖維降解率和蛋白質降解率。與玉米粉相比,噴漿玉米皮中硫元素含量較高,反芻動物排放大量甲醛,飼糧中硫元素可與氫結合,降低甲烷產生,減少環境污染,改善反芻動物養殖環境[44-45]。因此,噴漿玉米皮可廣泛應用于反芻動物及成年肉用禽類生產中。
3.2 玉米胚芽粕在畜禽上的應用
有研究將3%、6%、9%、12%的玉米胚芽粕添加到飼料中,發現12%的玉米胚芽粕組顯著提高了北京鴨的料重比,并且隨玉米胚芽粕添加量的增加,飼糧粗蛋白含量降低,因此,當北京鴨飼糧中玉米胚芽粕的添加量低于12%時對其生長性能影響不大[46]。Ghen等[47]研究發現,從雞盲腸分離出的貝萊斯芽孢桿菌GL-4與玉米胚芽粕混合發酵,降低了玉米胚芽粕的木質素含量,提高了粗蛋白含量,改善了玉米胚芽粕的營養價值,形成了有利于肉雞生長發育的玉米胚芽粕飼糧。He等[48]研究表明,用玉米胚芽粕替代11.8%的豆粕后顯著提高了生長豬的日增重、采食量,且生長豬的腸道菌群豐度增加,說明玉米胚芽粕可替代11.8%的豆粕,并能提高生長豬的免疫力。Zhang等H9研究表明,日糧中增加玉米胚芽粕可降低生長豬的粗蛋白全腸道表觀消化率,但飼糧的代謝能值和消化能值不受影響,因此,玉米胚芽粕可作為富含蛋白質的飼料飼喂生長豬。有研究表明,生長犢牛飼料中以24.5%的玉米胚芽粕代替玉米DDGS,瘤胃發酵參數最穩定,可最大程度降低新抵達養殖場犢牛的應激[50]。
反芻動物飼料中可以用玉米胚芽粕作為非牧草來源纖維和精料的替代物使用。Mandeep等[51]通過體外發酵技術評估玉米胚芽粕和豆粕對反芻動物瘤胃發酵的影響,結果玉米胚芽粕組氨態氮濃度低于豆粕組,玉米胚芽粕組揮發性脂肪酸利用率高于豆粕組,有利于減少反芻動物排放甲烷。Stela等[52]研究表明,肉羊飼糧中添加25%的玉米胚芽粕對肉羊瘤胃總飽和脂肪酸含量沒有影響,但降低了總不飽和脂肪酸含量,玉米胚芽粕改善了羊肉的脂質組分。玉米胚芽粕可作為纖維來源,有研究在荷斯坦奶牛飼糧中以玉米胚芽粕和玉米DDGS作為纖維供應源,對生產性能指標、瘤胃發酵指標、飼料消化率等都沒有影響[53]。目前關于反芻動物飼糧中玉米胚芽粕的研究報道大多集中在泌乳奶牛飼糧添加濕玉米胚芽粕的應用上,由于濕玉米胚芽粕水分含量的差異,使其營養價值差異極大,且容易霉變不便儲存,因此濕玉米胚芽粕在奶牛養殖中的應用還需進一步探究。
3.3 玉米DDGS在畜禽上的應用
研究表明,玉米DDGS在肉雞飼糧中添加能提高生產性能,在蛋雞飼糧中添加對體增重和料蛋比以及蛋品質都沒有影響,但降低了飼糧成本[54]。Jan%等[55]研究表明,在肉雞飼糧中添加100/kg含7.41%木聚糖酶和7.27%多碳水化合物酶的DDGS飼糧時,肉雞的日增重增加,生產性能改善效果最佳。Loar等[56]研究發現,玉米DDGS還可改變蛋黃顏色,添加量越多蛋黃顏色越深。Wu等[57]研究發現,在肉雞飼糧中添加20%的玉米DDGS后,雞舍氨氣和硫化氫過重問題得以改善。因此,玉米DDGS在禽飼糧中添加,不影響生產性能,可降低生產成本,還能改善禽舍環境。
Zhang等[58]研究表明,飼糧中添加40% DDGS對生長豬的有效能、營養物質、能量的表觀消化率以及氨基酸消化率影響不顯著,建議生長豬飼糧中最多添加40%DDGS。Jae等[59]研究表明,DDGS型基礎日糧相比豆粕型日糧會略微降低育肥豬和的生長性能,但DDGS型日糧中添加木聚糖酶或酶雞尾酒飼喂,可提高育肥豬2.64%的日增重。高纖維玉米DDGS型生長豬飼糧中添加木聚糖酶可提高中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的回腸消失率,且對飼喂高纖維日糧生長豬的消化率沒有影響,可利用木聚糖酶提高GGDS型飼糧飼喂的生長豬的生產性能[60]。肉豬飼糧中添加DDGS提高了肉的持水力和滴水損失,增加了脂肪含量,脂肪含量增多提高了豬肉嫩度。在生長豬飼糧中添加相應的酶制劑可提高生長豬營養物質的表觀消化率,且不影響生長豬的生產性能[62]。因此,在各階段豬料中適量添加玉米DDGS,不僅能提高生產性能,降低飼料成本,還可在一定程度上改善豬肉品質。
玉米DDGS的蛋白質和脂肪含量高,因此,單純從營養學角度考慮,用玉米DDGS替代飼料中的部分精料是可行的[63]。PeGka等[64]通過體外發酵研究表明,30%的DDGS降低了異丁酸和異戊酸的產量,說明DDGS替代部分精料對美利奴羊瘤胃發酵以及甲烷排放沒有不良影響。通過對荷斯坦牛進行體外發酵試驗表明,玉米DDGS型飼糧會提高瘤胃蛋白酶活性,對瘤胃發酵參數和體外甲烷產量沒有負面影響[65]。說明體外發酵玉米DDGS型飼糧對反芻動物瘤胃發酵無不良影響。Sorensen等[66]研究表明,DDGS替代30%的豆粕提高了波爾雜交山羊日增重,且對采食量無影響,降低了料肉比,提高了經濟效益。Islas等[67]研究表明,添加0.5%或1.0%的DDGS可用于減少犢牛干草攝入量,提高犢牛日增重和采食量,DDGS可改善犢牛的采食行為。多數研究提出,DDGS與酶制劑存在交互作用,DDGS型飼糧中添加酶制劑不僅不影響動物正常生長,還可增加DDGS的添加量,實現飼糧成本降低[68]。以上可以看出,玉米DDGS生產中因發酵過程中產生的香氣可以促進幼齡動物的采食,配合酶制劑可提高動物生產經濟效益。
4 展望
玉米副產物產量較大,在飼糧中添加適當比例的噴漿玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS可降低飼料成本,增加養殖效益。玉米經加工后,噴漿玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS的蛋白質含量有所提高,玉米副產物中非淀粉多糖、NDF、ADF含量高,在豬禽飼料中應用,添加復合酶制劑可釋放潛在營養價值、提高飼料利用率,可替代一定比例的玉米、豆粕等原料。但在實際應用中還存在一些問題,主要是由于玉米飼料來源不同和加工工藝的影響造成玉米副產物營養成分變異較大,可結合酶制劑的處理發揮其潛在的營養價值,因此,進一步探究不同的加工工藝以及結合酶制劑對玉米副產物在畜禽上的應用至關重要。

-
[03-18]
-
[03-17]
-
[03-11]
-
[03-10]
-
[02-25]
-
[02-24]
-
[02-10]
-
[01-30]
-
[01-26]
-
[01-20]



