随着石油等不可再生资源的日益枯竭,近几年在全球掀起了生物燃料热。美国2007年用于乙醇生产的玉米达到8428万t,占玉米总产量24.48%,造成世界玉米供应不足,价格连创新高。玉米用于生产燃料乙醇的同时,也产生了大量的副产品—含有可溶物的谷物干酒糟(DistillersDried Gmainswith Soluble,简称 DDGS)。随着全球粮价暴涨,DDGS成为饲料工业关注热点。
目前我国燃料酒精的总产能已经达到102万t。2003年我国生产的DDGS总量达200万t,其中来自玉米乙醇生产的DDGS为60万t,占33%,而2005年这一比例已达到45%。因此,在畜禽养殖特别是养猪生产中,使用DDGS替代部分豆粕等蛋白质饲料,不仅可以降低配方成本,而且可弥补蛋白质饲料资源的不足。
1 DDGS的营养价值与品质控制指标
1.1 DDGS的营养价值
玉米DDGS是指玉米在生产酒精过程中经过糖化、发酵、蒸馏提取酒精后得到的残留物通过低温干燥处理形成的产物。DDGS由两部分组成:1)DDG,干酒精糟,是玉米发酵提取酒精后剩余的谷物碎片处理的产物,其中浓缩了玉米中除淀粉和糖以外的其它营养成分,如蛋白质、脂肪、维生素等;2)DDS,是发酵提取酒精后稀薄剩余物中酒精糟的可溶物干燥处理的产物,其中包含玉米中一些可溶性营养物质和发酵中产生的未知生长因子、糖化物、酵母等(魏文贵,2005)。
虽然不同种类、不同来源玉米、不同加工工艺的 DDGS营养价值不尽相同,但总体来说,与玉米相比,玉米 DDGS中的粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF)及矿物元素含量增加,淀粉含量降低。一些优质的 DDGS蛋白质含量接近豆粕,蛋白质中氨基酸的组成也比较合理,除赖氨酸含量相对较低外,其它氨基酸含量较高。DDGS中的必需氨基酸、非必需氨基酸和总氨基酸在生长猪的回肠末端表观消化率分别为72.3%、73%和72.7%,真消化率均为75.8%(张宏福等,1994)。此外 DDGS还富含菌体蛋白、水溶性维生素和脂溶性维生素以及发酵蒸馏过程中形成的未知生长因子,对动物肠道健康和免疫系统有益,而且 DDGS不含抗营养因子,适合作为畜禽、水产和特种动物日粮中的蛋白质和能量来源。美国伊利诺伊大学与美国农业部联合开发的“酶解干磨法”玉米酒精生产新工艺,不仅可增加乙醇产量,还显著提高 DDGS的营养价值。“新工艺”玉米 DDGS中有效磷占总磷的比例高达90%,为动物良好的磷源;“新工艺”DDGS的猪消化能与玉米相当(Spiehs,2002)。表1为玉米 DDG、DDS和不同生产工艺生产的 DDGS的营养成分比较。
1.2 DDGS品质控制指标
对 DDGS品质影响最大的是加工工艺、干燥方法以及原料质量。评估 DDGS质量的指标主要包括颜色、气味、营养成分(粗蛋白质、赖氨酸、粗脂肪、粗纤维)和霉菌毒素的含量。
1.2.1颜色和气味
糟液中含有蛋白质等热敏性物质,在高温下会发生美拉德反应引起变性,表现为DDGS颜色较深,气味浓,这种情况会影响其氨基酸的利用率,降低玉米 DDGS成品的营养价值(乔建芬,2002)。Cramwell等(1993)的研究结果表明,DDGS颜色越浅的,赖氨酸含量越高(0.86%);颜色中等的,赖氨酸含量居中(0.74%);颜色最深的,赖氨酸含量最低(0.62%)。颜色较深的 DDGS精氨酸、胱氨酸和总含硫氨基酸含量也较低。饲养试验表明,不同色泽的 DDGS对于猪和禽的饲喂效果存在显著差异。较好的色泽较淡的 DDGS(日粮中含20%DDGS)饲喂猪,其日增重达390g,而饲喂较差的色泽较深的DDGS的猪日增重仅为218g,猪的饲料转化效率也随着 DDGS的色泽变深而变差。
由此可得出结论,不同来源的 DDGS其营养价值有很大差异。DDGS产品表现质量控制指标主要是气味与颜色,通常颜色越浅、气味越淡的 DDGS其营养价值越高。
1.2.2粗蛋白质和氨基酸的含量
DDGS作为蛋白质饲料,粗蛋白质和氨基酸的含量及其消化率为最重要的营养指标。Cramwell等(1993)的研究表明,不同来源的 DDGS之间,粗蛋白质(范围23.4%~28.7%)和赖氨酸(范围0.62%~0.86%)含量差异极大。其它氨基酸含量也有差异,但差异程度不及赖氨酸。Spiehs等(2002)检测了 1997-1999年间新酒精企业生产的DDGS样品118个,结果表明,在所检氨基酸指标中,赖氨酸的变异最大,其次为蛋氨酸。
1.2.3 DDGS中的纤维含量
DDGS中粗纤维含量较高(7%—13%),单胃动物不能有效利用它。研究表明,通过使用复合酶制剂,可以提高动物对 DDGS中纤维及其它营养物质的消化利用率,减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,可为动物提供能量。但 DDGS的脂肪中不饱和脂肪酸的比例高,容易发生氧化,对动物健康不利,影响生产性能和胴体品质,所以在饲料生产中要使用抗氧化剂,在采购时要选择新鲜的DDGS在夏季要减少 DDGS的储存时间,尽量在1个月内用完。
1.2.5 DDGS中霉菌毒素的含量
近年来饲料原料和全价饲料中以黄曲霉毒素为主的“仓储型毒素”的污染减轻,而以玉米赤霉烯酮、烟曲霉毒素和呕吐毒素为主的“田间毒素”的污染却越来越严重(敖志刚等,2008)。生产酒精的过程是利用谷物中的淀粉发酵,对谷物中的霉菌毒素指标没有要求。在玉米价格居高不下的今天,酒精生产企业为降低生产成本,也趋向于选择使用质量稍差、价格较低的玉米。用来生产酒精的玉米质量越差,则生产的DDGS中霉菌毒素污染越严重。因此DDGS中霉菌毒素含量很高,而且存在多种霉菌毒素。霉菌毒素中毒导致动物的免疫力低下、患病率升高,生产性能下降。
2 DDGS在猪饲料中应用的研究
玉米 DDGS中赖氨酸的含量较低,因此DDGS的生物学价值低于豆粕,但它的氨基酸总量较麸皮等副产品高得多。Widmer等(2007)的研究显示,高品质 DDGS的能量、磷和大部分氨基酸的消化率均高于玉米胚芽粕。因此从营养角度,DDGS是猪不同阶段所需能量、蛋白质和其它养分的良好来源。
Whitney和 Shurson(2004)研究 DDGS对断奶仔猪的影响。试验1中断奶仔猪始重7.10kg(19日龄),试验2中断奶仔猪始重为5.26kg(17日龄)。两试验日粮营养水平一致,DDGS分别以5%,10%,15%,20%,25%的添加比例替代饲粮中的玉米和豆粕。结果显示,DDGS用量达25%不会影响仔猪断奶14天后的生长性能。但对于体重低于7kg的仔猪高水平 DDGS也许影响其增重。
研究发现,与断奶仔猪相比,生长肥育猪能更好地利用 DDGS中的能量和蛋白质。Cramwell等(1984)研究DDGS对生长肥育猪的影响发现,以10%DDGS添加于试验日粮中,两组间平均日增重(对照组830g,试验组820)和料重比(对照组3.12,试验组3.09)均无差异。杨连玉等(2003)用18%的DDGS取代8%豆粕和10%的玉米粉,配制与对照组等能等蛋白质(12.96MJ/kg和13.8%)的试验日粮,在同等条件下观察其对生长肥育猪生长性能及胴体品质的影响。结果表明,试验组和对照组猪在增重速度和饲料报酬上基本没有差异。在胴体品质测定方面,试验组的屠宰率、瘦肉率和肌肉的失水率较高;肉的P肉色评分较低,胴体脂肪含量较高。李玫等(1992)研究DDGS在瘦肉型猪生长前期和后期日粮中的应用后指出,在不添加赖氨酸的条件下其用量低于 10%时,猪的日增重与豆粕日粮相似;其用量大于 15%时饲养效果变差,此时通过添加赖氨酸可显著改善饲养效果,日增重可达DDGS用量小于10%时水平。Whitney等(2006)在生长肥育猪日粮中按照总氨基酸一致的基础上,添加0%、10%、20%和30%DDGS物添加量不变,随着DDGS水平增加,饲料效率得到改善,产肉量和脂肪厚度未受影响;当添加30%DDGS时,对脂肪质量有负面影响,可能是因为 DDGS中含有高水平的不饱和油脂。研究结果显示,生长肥育猪日粮中添加不超过20%的DDGS不会影响其生长性能和胴体品质。
DDGS可用于种猪日粮。DDGS的可消化粗纤维素含量高,有利于母猪健康。Thon等(1978)研究了 DDGS对妊娠母猪的影响,DDGS分别以17.7%和44.2%的比例替代对照组饲粮中的玉米和豆粕。结果显示,DDGS添加水平不影响窝产仔数和仔猪初生重,各处理间断奶窝仔数、仔猪断奶重和母猪体重变化无差异。因此,在日粮赖氨酸一致的前提下,DDGS能部分替代妊娠母猪日粮中的豆粕和玉米。
另外,美国的养殖者报道,猪日粮中添加10%或更高水平的 DDGS可以有效控制回肠炎和肠出血综合征,有助于维持小肠的完整性。DDGS对肠道健康的影响还需要进一步验证。
3 DDGS在猪料中使用需要注意的问题
玉米 DDGS的来源、加工工艺不同,营养品质差异很大。因此,在应用 DDGS时,应该了解产品的来源、营养成分、可消化氨基酸和有效磷含量以及霉菌污染等情况。
3.1 DDGS在猪料中的使用量
玉米DDGS中的粗纤维含量高且赖氨酸含量偏低,粗纤维含量高会降低营养物质的消化率,而赖氨酸不足会使饲粮的营养价值降低,氨基酸的不平衡性加剧,因此使用 DDGS时应控制用量。一般而言,DDGS在生长肥育猪日粮中使用效果较好,而对仔猪应严格控制用量。使用 DDGS时应从低比例开始循序渐进,最后达到配合上限,这样可减少换料造成的采食量下降。明尼苏达州大学和北卡罗莱纳州大学的研究表明,在添加赖氨酸和色氨酸的前提下,优质玉米 DDGS在不同阶段猪日粮中的推荐使用范围和添加量见表2。
从目前查到的文献看,虽然有人将DDGS在肥育猪饲粮中添加到30%而未发现有明显不良反应,但根据多方面试验结果,在生长肥育猪日粮中DDGS添加水平以不超过 20%为宜。
3.2 DDGS中的霉菌毒素
1吨玉米生产乙醇后可以产生330千克DDGS,所以 DDGS中的霉菌毒素被浓缩成玉米中的3倍。而近一年来玉米和大豆价格大幅上涨,促使饲料和养殖企业不得不寻找替代能量和蛋白原料,以DDGS为主的玉米副产品成为最佳选择。饲料中大量使用DDGS玉米蛋白粉和玉米胚芽粕等玉米副产品,会造成动物全价饲料中霉菌毒素含量超标。美国奥特奇生物制品中国有限公司于2007年对来自黑龙江、辽宁、河北、山东和广东的20份DDGS样品进行了霉菌毒素含量的调查,见表3。
对玉米DDGS中6种主要霉菌毒素的检测结果显示,被检样品中除了烟曲霉毒素(94.7%)以外,5种霉菌毒素的检出率均高达100%。其中黄曲霉毒素和T-2毒素超标率较低,分别为25%和27.8%,其平均含量分别为21.53和61.95ug/kg,没有超标或刚刚达到标准,属于轻度污染;赭曲毒素、玉米赤霉烯酮、烟曲霉毒素和呕吐毒素的超标率分别为78.9%、100%、52.6%和100%,平均含量分别为103.06、997.91、2220.00和2900.00ug/kg,达到相关规定上限的5-10倍,属于重度污染。以上检测结果表明由于 DDGS生产过程中对毒素的浓缩效应,与玉米和全价饲料样品相比,DDGS中6种菌毒素的污染不但比较普遍,而且检出水平更高,应该引起注意。在猪饲料中应用DDGS须注意控制用量和在饲料生产过程中使用有效的霉菌毒素吸附剂。奥特奇公司研制的霉可吸@具有广谱高效和耐热的特点。