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玉米DDGS在豬日糧中的應用

 

敖志剛

奧特奇生物製品(中國)有限公司

 

        隨著石油等不可再生資源的日益枯竭,近幾年在全球掀起了生物燃料熱。美國2007年用於乙醇生產的玉米達到8,428萬噸,佔玉米總產量24.48%,造成世界玉米供應不足,價格連創新高。

        玉米用於生產燃料乙醇的同時,也產生了大量的副產品—含有可溶物的穀物幹酒糟(Distillers Dried Grains with Soluble,簡稱DDGS)。隨著全球糧價暴漲, DDGS成為飼料工業關注熱點。

 

        目前中國大陸燃料酒精的總產能已經達到102萬噸。2003年中國大陸國生產的DDGS總量達200萬噸,其中來自玉米乙醇生產的DDGS為60萬噸,佔33%,而2005年這一比例已達到45%。因此,在畜禽養殖特別是養豬生產中,使用DDGS替代部分豆粕等蛋白質飼料,不僅可以降低配方成本,而且可彌補蛋白質飼料資源的不足。

 

1. DDGS的營養價值與品質控制指標

1.1 DDGS的營養價值

        玉米DDGS是指玉米在生產酒精過程中經過糖化、發酵、蒸餾提取酒精後得到的殘留物通過低溫乾燥處理形成的產物。DDGS由兩部分組成:1) DDG,幹酒精糟,是玉米發酵提取酒精後剩餘的穀物碎片處理的產物,其中濃縮了玉米中除澱粉和糖以外的其他營養成分,如蛋白質、脂肪、維生素等;2)DDS,是發酵提取酒精後稀薄剩餘物中酒精糟的可溶物乾燥處理的產物,其中包含玉米中一些可溶性營養物質和發酵中產生的未知生長因數、糖化物、酵母等(魏文貴,2005)。

        雖然不同種類、不同來源玉米、不同加工工藝的DDGS營養價值不盡相同,但總體來說,與玉米相比,玉米DDGS中的粗蛋白質(CP)、粗脂肪(EE)、粗纖維(CF)及礦物元素含量增加,澱粉含量降低。一些優質的DDGS蛋白質含量接近豆粕,蛋白質中氨基酸的組成也比較合理,除離氨酸含量相對較低外,其他氨基酸含量較高。DDGS中的必需氨基酸、非必需氨基酸和總氨基酸對生長豬的迴腸末端表觀消化率分別為72.3%、73.0%和72.7%,真消化率均為75.8%(張宏福等,1994)。此外DDGS還富含菌體蛋白、水溶性維生素和脂溶性維生素E,以及發酵蒸餾過程中形成的未知生長因數,對動物腸道健康和免疫系統有益,而且DDGS不含抗營養因數,適合作為畜禽、水產和特種動物日糧中的蛋白質和能量來源。美國伊利諾伊大學與美國農業部聯合開發的「酶解乾磨法」玉米酒精生產新工藝,不僅可增加乙醇產量,還顯著提高DDGS的營養價值。「新工藝」玉米DDGS中有效磷佔總磷的比例高達90%,為動物良好的磷源;「新工藝」DDGS的豬消化能與玉米相當(Spiehs, 2002)。表 1 為玉米DDG、DDS和不同生產工藝生產的DDGS的營養成分比較。

 

1.2 DDGS品質控制指標

        對DDGS品質影響最大的是加工工藝、乾燥方法以及原料品質。評估DDGS品質的指標主要包括顏色、氣味、營養成分(粗蛋白質、離氨酸、粗脂肪、粗纖維)和黴菌毒素的含量。

 

1.2.1 顏色和氣味 糟液中含有蛋白質等熱敏性物質,在高溫下會發生梅納反應引起變性,表現為DDGS顏色較深,氣味濃,這種情況會影響其氨基酸的利用率,降低玉米DDGS成品的營養價值(喬建芬,2002)。Cromwell等(1993)的研究結果表明,DDGS顏色越淺的,離氨酸含量越高(0.86%);顏色中等的,離氨酸含量居中(0.74%);顏色最深的,離氨酸含量最低(0.62%)。顏色較深的DDGS,精氨酸、胱氨酸和總含硫氨基酸含量也較低。飼養試驗表明,不同色澤的DDGS對於豬和禽的餵飼效果存在顯著差異。較好的色澤較淡的DDGS(日糧中含20%DDGS)餵飼豬,其日增重達390 g;而餵飼較差的色澤較深的DDGS的豬日增重僅為218 g,豬的飼料效率也隨著DDGS的色澤變深而變差。

        由此可得出結論,不同來源的DDGS其營養價值有很大差異。DDGS產品表現品質控制指標主要是氣味與顏色,通常顏色越淺、氣味越淡的DDGS,其營養價值越高。

 

1.2.2 粗蛋白質和氨基酸的含量 DDGS作為蛋白質飼料,粗蛋白質和氨基酸的含量及其消化率為最重要的營養指標。Cromwell等(1993)的研究表明,不同來源的DDGS之間,粗蛋白質(範圍23.4%~28.7%)和離氨酸(範圍0.62%~0.86%)含量差異極大。其他氨基酸含量也有差異,但差異程度不及離氨酸。Spiehs等(2002)檢測了1997—1999年間新酒精企業生產的DDGS樣品118個,結果表明,在所檢氨基酸指標中,離氨酸的變異最大,其次為蛋氨酸。

 

1.2.3 DDGS中的纖維含量 DDGS中粗纖維含量較高(7%~13%),單胃動物不能有效利用它。研究表明,通過使用複合酶製劑,可以提高動物對DDGS中纖維及其它營養物質的消化利用率,減少排泄物中的氮和磷的排放(Shurson, 2005)。

 

1.2.4 DDGS中的脂肪含量 DDGS中含7%~12%的脂肪,可為動物提供能量。但DDGS的脂肪中不飽和脂肪酸的比例高,容易發生氧化,對動物健康不利,影響生產性能和胴體品質,所以在飼料生產中要使用抗氧化劑,在採購時要選擇新鮮的DDGS,在夏季要減少DDGS的儲存時間,儘量在1個月內用完。

 

1.2.5 DDGS中黴菌毒素的含量 近年來飼料原料和全價飼料中以黃麴毒素為主的「倉儲型毒素」的污染減輕,而以玉米赤黴烯酮、煙麴黴菌毒素和嘔吐毒素為主的「田間毒素」的污染卻越來越嚴重(敖志剛等,2008)。生產酒精的過程是利用穀物中的澱粉發酵,對穀物中的黴菌毒素指標沒有要求。在玉米價格居高不下的今天,酒精生產企業為降低生產成本,也趨向於選擇使用品質稍差、價格較低的玉米。用來生產酒精的玉米品質越差,則生產的DDGS中黴菌毒素污染越嚴重。因此DDGS中黴菌毒素含量很高,而且存在多種黴菌毒素。黴菌毒素中毒導致動物的免疫力低下、患病率升高,生產性能下降。

 

2. DDGS在豬飼料中應用的研究

        玉米DDGS中離氨酸的含量較低,因此DDGS的生物學價值低於豆粕,但它的氨基酸總量較麩皮等副產品高得多。Widmer等(2007)的研究顯示,高品質DDGS的能量、磷和大部分氨基酸的消化率均高於玉米胚芽粕。因此從營養角度,DDGS是豬不同階段所需能量、蛋白質和其他養分的良好來源。

 

        Whitney和Shurson(2004)研究DDGS對離乳仔豬的影響。試驗1中離乳仔豬始重7.10 kg(19日齡),試驗2中離乳仔豬始重為5.26 kg(17日齡)。兩試驗日糧營養水準一致,DDGS分別以5%,10%,15%,20%,25%的添加比例替代飼糧中的玉米和豆粕。結果顯示,DDGS用量達25%不會影響仔豬離乳14天後的生長性能。但對於體重低於7 kg的仔豬,高水準DDGS也許影響其增重。

 

        研究發現,與離乳仔豬相比,生長肥育豬能更好地利用DDGS中的能量和蛋白質。Cromwell等(1984)研究DDGS對生長肥育豬的影響發現,以10%DDGS添加於試驗日糧中,兩組間平均日增重(對照組830 g,試驗組820 g)和料重比(對照組3.12,試驗組3.09)均無差異。楊連玉等(2003)用18%的DDGS取代8%豆粕和10%的玉米粉,配製與對照組等能等蛋白質(12.96 MJ/kg和13.8%)的試驗日糧,在同等條件下觀察其對生長肥育豬生長性能及胴體品質的影響。結果表明,試驗組和對照組豬在增重速度和飼料報酬上基本沒有差異。在胴體品質測定方面,試驗組的屠宰率、瘦肉率和肌肉的失水率較高;肉的pH、肉色評分較低,胴體脂肪含量較高。李玫等(1992)研究DDGS在瘦肉型豬生長前期和後期日糧中的應用後指出,在不添加離氨酸的條件下其用量低於10%時,豬的日增重與豆粕日糧相似;其用量大於15%時飼養效果變差,此時通過添加離氨酸可顯著改善飼養效果,日增重可達DDGS用量小於10%時水準。Whitney等(2006)在生長肥育豬日糧中按照總氨基酸一致的基礎上,添加0%、10%、20%和30%DDGS, 穀物添加量不變,隨著DDGS水準增加,飼料效率得到改善, 產肉量和脂肪厚度未受影響;當添加30%DDGS時,對脂肪品質有負面影響,可能是因為DDGS中含有高水準的不飽和油脂。研究結果顯示,生長肥育豬日糧中添加不超過20%的DDGS,不會影響其生長性能和胴體品質。

 

        DDGS也可用於種豬日糧。DDGS中的可消化粗纖維素含量高,有利於母豬健康。Thong等(1978)研究了DDGS對妊娠母豬的影響,DDGS分別以17.7%和44.2%的比例替代對照組飼糧中的玉米和豆粕。結果顯示,DDGS添加水準不影響窩產仔數和仔豬初生重,各處理間離乳窩仔數、仔豬離乳重和母豬體重變化無差異。因此,在日糧離氨酸一致的前提下,DDGS能部分替代妊娠母豬日糧中的豆粕和玉米。

 

        另外,美國的養殖者報導,豬日糧中添加10%或更高水準的DDGS可以有效控制迴腸炎和腸出血綜合徵,有助於維持小腸的完整性。DDGS對腸道健康的影響還需要進一步驗證。

 

3. DDGS在豬料中使用需要注意的問題

        玉米DDGS的來源、加工工藝不同,營養品質差異很大。因此,在應用DDGS時,應該瞭解產品的來源、營養成分、可消化氨基酸和有效磷含量以及黴菌污染等情況。

 

3.1 DDGS在豬料中的使用量

        玉米DDGS中的粗纖維含量高且離氨酸含量偏低,粗纖維含量高會降低營養物質的消化率,而離氨酸不足會使飼糧的營養價值降低,氨基酸的不平衡性加劇,因此使用DDGS時應控制用量。一般而言,DDGS在生長肥育豬日糧中使用效果較好,而對仔豬應嚴格控制用量。使用DDGS時應從低比例開始循序漸進,最後達到配合上限,這樣可減少換料造成的採食量下降。明尼蘇達州大學和北卡羅萊納州大學的研究表明,在添加離氨酸和色氨酸的前提下,優質玉米DDGS在不同階段豬日糧中的推薦使用範圍和添加量見表2。

從目前查到的文獻看,雖然有人將DDGS在肥育豬飼糧中添加到30%而未發現有明顯不良反應,但根據多方面試驗結果,在生長肥育豬日糧中DDGS添加水準以不超過20%為宜。

 

3.2 DDGS中的黴菌毒素

        1噸玉米生產乙醇後可以產生330千克DDGS,所以DDGS中的黴菌毒素被濃縮成玉米中的3倍。而近一年來玉米和大豆價格大幅上漲,促使飼料和養殖企業不得不尋找替代能量和蛋白原料,以DDGS為主的玉米副產品成為最佳選擇。飼料中大量使用DDGS、玉米蛋白粉和玉米胚芽粕等玉米副產品,會造成動物全價飼料中黴菌毒素含量超標。

        美國奧特奇生物製品(中國)有限公司於2007年對來自黑龍江、遼寧、河北、山東和廣東的20份DDGS樣品進行了黴菌毒素含量的調查,見表 3。

對玉米DDGS中6種主要黴菌毒素的檢測結果顯示,被檢樣品中除了煙麴黴菌毒素(94.7%)以外,5種黴菌毒素的檢出率均高達100%。其中黃麴毒素和T-2毒素超標率較低,分別為25.0%和27.8%,其平均含量分別為21.53和61.95 μg/kg,沒有超標或剛剛達到標準,屬於輕度污染;赭麴黴毒素、玉米赤黴烯酮、煙麴黴菌毒素和嘔吐毒素的超標率分別為78.9%、100%、52.6%和100%,平均含量分別為103.06、997.91、2 220.00和2 900.00 μg/kg,達到相關規定上限的5~10倍,屬於重度污染。以上檢測結果表明,由於DDGS生產過程中對毒素的濃縮效應,與玉米和全價飼料樣品相比,DDGS中6種黴菌毒素的污染不但比較普遍,而且檢出水準更高,應該引起注意。在豬飼料中應用DDGS須注意控制用量和在飼料生產過程中使用有效的黴菌毒素吸附劑。奧特奇公司研製的黴可吸TM誖具有廣譜高效和耐熱的特點(詳見《養豬》2008-3期)。

表 1 不同玉米酒糟的營養成分

營養物質

DDG

(NRC,1998)

DDS

(NRC,1998)

DDGS

(NRC,1998)

傳統工藝DDGS

(美國)

新工藝

DDGS

(美國)

乾物質(DM),%

94.0

92.0

93.0

90.0

89.0

豬消化能(DE),kcal

3100

3325

3200

3452

3529

禽代謝能(ME),kcal

2715

2945

2820

3118

3197

粗蛋白(CP),%

24.8

26.7

27.7

25.3

28.5

粗脂肪(EE),%

7.9

9.1

8.4

7.3

9.7

粗纖維(CF),%

11.5

4.0

無數據

7.1

7.9

粗灰分(Ash),%

3.6

8.0

無數據

5.7

5.2

鈣(Ca),%

0.10

0.29

0.20

0.20

0.05

磷(P),%

0.40

1.03

0.77

0.90

0.89

離氨酸(Lys),%

0.74

0.82

0.62

0.49

0.76

蛋氨酸(Me噸),%

0.43

0.51

0.50

0.47

0.49

胱氨酸(Cys),%

0.28

0.46

0.52

0.49

0.46

色氨酸(噸rp),%

0.20

0.23

0.25

0.18

0.22

蘇氨酸(噸hr),%

0.62

1.03

0.94

0.91

1.01

異亮氨酸(Ile),%

0.95

1.21

1.03

0.93

1.00

亮氨酸(Leu),%

2.63

2.25

2.57

2.76

3.16

精氨酸(Arg),%

0.90

0.90

1.13

0.86

1.07

纈氨酸(Val),%

1.24

1.50

1.30

1.29

1.34

組氨酸(His),%

0.63

0.66

0.69

0.57

0.68

苯丙氨酸(Phe),%

0.99

1.38

1.34

1.18

1.31

鐵,mg/kg

220

560

257

198.0

108.0

鋅,mg/kg

55.0

85.0

80.0

72.0

88.0

銅,mg/kg

45.0

83.0

57.0

12.1

5.3

錳,mg/kg

22.0

74.0

24.0

44.5

14.2

根據 Cromwell (1993),NRC (1998),Spiehs 等(2002)的資料整理

 

表 2 玉米酒糟在豬日糧中的建議添加量(Shurson等,2003;噸haler,2008)

階段

最大添加量 %

建議添加量 %

乳仔豬(>7kg)

25

5

生長肥育豬

20

10

後備母豬

20

10

懷孕母豬

50

20

哺乳母豬

20

5

公豬

50

20

 

表 3 玉米DDGS樣品中6種黴菌毒素的含量

項目

黃麴毒素

赭麴黴菌毒素

T-2毒素

玉米

赤黴烯酮

煙麴黴

毒素

嘔吐毒素

檢測數目

20

19

18

20

19

20

檢出率(%)

100

100

100

100

94.7

100

超標率(%)

25.0

78.9

27.8

100

52.6

100

毒素平均含量(µg/kg)

21.53

103.06

61.95

997.91

2220.00

2900.00

最小值(µg/kg)

4.40

1.36

37.70

206.74

0.00

1200.00

最大值(µg/kg)

86.70

240.40

104.20

3506.90

7380.00

7000.00

註:根據中國大陸有關規定,上述各種黴菌毒素的最高限量分別為:黃麴毒素20µg/kg,赭麴黴菌毒素20µg/kg,T-2毒素80µg/kg,玉米赤黴烯酮100µg/kg,煙麴黴毒素500µg/kg,嘔吐毒素500µg/kg

 

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