菜籽粕(Rapeseed mea,RSM)是一种优良的植物蛋白质饲料资源,但由于其中含有较多的硫葡萄糖甙(Glucsinolale GS)和芥酸(erucic acd)等抗营养因子,限制了菜籽粕在畜禽日粮中的应用。为了从根本上改善菜籽粕的饲用营养价值。长期以来植物育种学家们一直致力于“双低”(低GS、低芥酸)油菜品种的培育。1974年,第一个“双低”甘蓝型油菜(B.napus)品种--Tower在加拿大诞生。之后于1997 年,“双低”白菜型油菜(B.Campestris)也育种成功。到1981年,加拿大停止了高硫葡萄糖甙油菜的种植。自那以后,许多新的“双低”油菜品种陆续育种成功,这些“双低”油菜被称为Canola,其菜油中芥酸含量低于2%,种籽中GS含量低于(0.03mmol/g)(无油干物质基础),使Canola菜籽粕(Canolameal,CM)的饲用营养价值较之普通菜籽粕(RSM)有了很大改善。本文对CM的畜禽饲用营养价值作一综述。
1 Canola菜籽粕(CM)的营养成分概述
CM的粗蛋白质和有效能含量比大豆粕(Soybeanmea,SBM)低,对猪的消化能比国产普通菜籽粕高,粗纤维含量比大豆粕高,约为国产大豆粕的3倍(表1-1),但CM中大多数B族维生素和必需微量元素比大豆粕丰富(表1-2,表1-3)。与国产普通菜籽粕相比,CM的粗蛋白质含量似乎没有显著提高(表1-1),这可能与加工工艺不同有关。
虽然CM的粗蛋白质和赖氨酸含量低于大豆粕,但含硫氨基酸(蛋氨酸、胱氨酸)比大豆粕高,赖氨酸和蛋氨酸含量也明显高于国产普通菜籽粕(表1-4)。
虽然,CM的氨基酸组成与大豆粕相比各有优点。如果CM的粗蛋白质和有效能含量能进一步提高,其饲用营养价值和与大豆粕的市场竞争力也将进一步提高。
2 Canola菜籽粕(CM)的能量、蛋白质品质与碳水化合物
2.1 能量
CM的有效能含量较低(表1-2)是影响其在畜禽日粮中应用的重要因素。CM的氨校正真代谢能(TMEn)约为未校正真代谢能(TME)的90%,对猪的代谢能(ME),是消化能(DE)的87%~96%(Sibbald,1986)。对反刍动物,CM的ME约为DE的80%。
对不同品种、不同日龄阶段的畜禽而言,CM的消化能或代谢能有所不同(表2-1)。饲料配合时通常采用的CM代谢能(MJ/kg干物质)为:肉鸡8.7,成年母鸡9.2,生长猪13.2,牛12.1。CM对成年母鸡的代谢能比仔鸡约高10%。对生长猪,Bell 和Keith(1988)[7]的研究表明,从 25 kg 体重时开始,体重每增加10kg,CM 消化能提高2.1%。
就CM本身的成分来看,影响其代谢能的因素主要有:GS、纤维、蛋白质和油脂的含量。与普通菜籽粕(RSM)相比,CM由于CS含量降低而代谢能得到提高,通过育种进步降低GS的含量,可进一步提高CM的代谢能(表2-1)。
CM中纤维含量高是其消化能或代谢能低的主要原因,纤维主要存在于Canola的种壳中,榨油后种壳仍全部存留于CM中。黄型和褐籽型的Canola其种壳中粗纤维含量不一样,分别为25.6%和44.4%(Bellt Shires 1982),而且黄籽型种壳的厚度明显比黑籽或薄。这样,脱壳处理和通过育种的方法改变Canola的种胚比重,可以降低CM中的纤维含量从而提高消化能或代谢能。
Tipples(1988)检测了加拿大1978~1987年10年间CM的蛋白质含量,其值为36%~41%之间,引起含量有所差异的原因是Canola生长期间环境因素的影响。由于蛋白质的有效能比碳水化合物高,显然,CM的蛋白质含量越高消化能和代谢能也越高。
榨油工艺过程中榨油效率的高低,以及是否添加树脂等因素,可影响CM中油脂含量的高低(Bell,1993),从而影响了CM的代谢能。
2.2 蛋白质品质
CM的营养价值不仅取决于其中蛋白质的含量,而且取决于其中蛋白质和氨基酸的消化率。研究表明,CM的蛋白质消化率比大豆粕低,其真回肠消化率为76.7%(大豆粕为88.1%),这可能是因为CM中种壳的含量比大豆粕高(Sauer等,1982)。CM的氨基酸消化率也低于大豆粕。特别是赖氨酸(表2-2)。因此,为了保证日粮有效赖氨酸的供给,Mckinnon和Bow land(1977)认为,生长猪日粮中替代SBM蛋白的比例不应超过50%,否则应提高日粮粗蛋白质水平。可见,有效赖氨酸水平是决定CM代猪日粮中SBM 比例的关键因素(Sauer等,1982)。
虽然CM的蛋白质和氨基酸消化率比大豆粕低,但在大鼠日粮中作为唯一蛋白质来源时,其蛋白质效率(PER)却比大豆粕高这可能与CM中含硫氨基酸比大豆粕高有关(Sauer等,1982)。
菜籽粕在加工过程中的温度会影响其蛋白质品质。温度应控制在使硫葡萄糖甙酶失活和蛋白质变性所需的最低温度,过高会导致美拉德(Maillard)和褐变反应,降低氨基酸特别是赖氨酸的消化率(Clandinin等,1959)。
对于反刍动物,营养学家总是设法降低蛋白质在瘤胃的降解,从而减少蛋白质的浪费。CM蛋白比SBM蛋白在瘤胃中更容易降解(Hill1991)[14]。为了提高CM的过瘤胃蛋白质,人们作了很多研究,包括在CM中添加甲醛、NaOH、甲酸、乙酸、丙酸和盐酸,或加热到125~130℃,在150℃时榨油等方法。据报道,将CM在125℃条件下加热10min,可使CM 蛋白在瘤胃的降解率由58%下降到 30%(Mckinnon等,1991)[17]。显然,提高了过瘤胃蛋白质而且小肠氨基酸消化率和利用率都比较高的CM,将可广泛用于反刍动物特别是泌乳奶牛饲料。
2.3 碳水化合物
CM中的碳水化合物组成特点是纤维素等非淀粉多糖(NSP)的含量高,而淀粉和可消化糖类含量低。CM中约含5%的纤维素,NSP的总含量约为18%,淀粉和蔗糖的含量分别为2%~3%和7%~8%(表2-3)。CM中可消化碳水化合物的含量,人们的报道值差异较大,其范围为3%~15%,这些差异可能是由于分析方法、Camola品种及生长期环境条件不同而引起的。因此对于CM中的可消化碳水化合物,特别是其对CM影还作更入地研究。
前面已经提到,纤维主要存在于Canola的种壳中,而且黄籽型和褐籽型Canola其种壳的化学成分有所不同。Bel和Shires(1982)的研究表明,与褐籽型种壳相比,黄籽型种壳的粗纤维含量较低(分别为44.4%和25.6%),木质素含量较低(分别为18.5%和14.8%),粗蛋白含量较高(分别为17.1%和22.9%)。因此导致黄籽型种壳对猪的能量消化率比褐籽型种壳高(分别为30%和2%),粗蛋白消化率也比褐籽型种壳高(分别为20%和0)。这似乎说明黄籽型CM比褐籽型CM的营养价值高。
人们研究了在Canola菜籽油前进行脱壳处理对CM纤维含量的影响(表2-4)。显然,脱壳使CM中粗纤维(CF)和酸性洗涤纤维(ADF)降低了约50%,但脱壳的CM中仍含有约26%的中性洗涤纤维(NDF)或总纤维。同时脱壳的CM,其总能值、消化能、蛋白质消化率和能量消化率也得到明显提高,这是由于脱壳处理使CM纤维含量降低,粗蛋白质含量升高的缘故(表2-4)。
Slominski和Campbell(1990)研究了CM中非淀粉多糖(NSP)的消化率。在蛋鸡日粮中添加40%的CM,结果发现NSP的消化率极低(23%),同时在日粮中添加细胞壁降解酶后,NSP的表观消化率提高到366%,且纤维素和非纤维素多糖的消化率也得到显著改善。
目前对于CM中碳水化合物的性质、含量、种类及其营养价值、对单胃动物肠道的影响研究得还不彻底。正如前面所述,CM中粗纤维含量高,是引起CM的消化能低、可消化碳水化合物含量减少的主要原因。然而脱壳处理、培育黄籽型Canola品种,可降低CM中纤维含量,提高CM营养价值。在蛋鸡日粮中添加酶的研究,也给了人们有益的启示。