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      DDGS在豬雞日糧中的應用及其質量控制研究進展

      2017-02-04 07:03:45馬慧慧魏鳳仙李紹鈺
      河南農業(yè)科學 2017年1期
      關鍵詞:消化率消化飼料

      馬慧慧,魏鳳仙,徐 彬,李紹鈺

      (河南省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所,河南鄭州450002)

      DDGS在豬雞日糧中的應用及其質量控制研究進展

      馬慧慧,魏鳳仙,徐 彬,李紹鈺*

      (河南省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所,河南鄭州450002)

      酒精糟及其殘液干燥物(DDGS)富含蛋白質等營養(yǎng)成分,在畜禽日糧中應用能在一定程度上緩解當前蛋白質原料資源緊張的狀況。但DDGS營養(yǎng)成分含量變異較大,導致其質量參差不齊,影響其在畜禽日糧配方中的合理配制及應用效果。綜述了DDGS在豬雞日糧中的應用效果、質量控制及其營養(yǎng)價值評定新技術(仿生消化技術和近紅外光譜分析技術)的應用,以期為DDGS在豬雞日糧配方中的科學應用提供參考。

      酒精糟及其殘液干燥物;營養(yǎng)特性;日糧;質量控制

      近年來,蛋白質原料資源短缺已成為制約我國畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸,依靠進口豆粕、魚粉等原料解決蛋白質資源短缺問題已不能滿足畜牧業(yè)發(fā)展的需要。因此,開發(fā)飼用蛋白質原料,尋求新的替代性、供應穩(wěn)定的非常規(guī)蛋白質原料資源,以降低飼養(yǎng)成本迫在眉睫。酒精糟及其殘液干燥物(DDGS)是谷物(主要是玉米)發(fā)酵制取酒精后,殘余物經低溫干燥處理形成的一種副產品,除了淀粉和糖,其他營養(yǎng)成分(蛋白質、脂肪、維生素等)均得到相應濃縮,是一種優(yōu)質的蛋白質飼料資源[1],可在畜禽飼料中使用并具有良好的效果,已越來越受到飼糧配方師的青睞[2]。由于DDGS營養(yǎng)成分含量易受原料來源和生產工藝等因素的影響,導致DDGS質量參差不齊,影響其在畜禽日糧配方中的合理配制及應用效果。因此,嚴把原料質量關、了解其生產工藝,準確、快速測定其營養(yǎng)成分含量及進行營養(yǎng)價值評定是保證DDGS質量和科學配制日糧配方的關鍵。中國飼料行業(yè)信息網的數據顯示:自2010年我國進口DDGS總量首次突破316萬t,到2016年1月中旬,我國商務部先后2次對美國進口的DDGS進行反傾銷調查。在我國DDGS進口量大增的同時,如何保證DDGS品質和質量安全,提高其在畜禽生產中的利用效率越來越受業(yè)內人員關注。近幾年,仿生消化技術和近紅外光譜分析技術(NIRS)在原料營養(yǎng)價值評定及質量控制中得到應用,為DDGS的質量控制及營養(yǎng)價值評定提供重要依據。綜述了近年來DDGS在豬雞日糧中的應用效果及研究動態(tài)、DDGS質量控制及其營養(yǎng)價值評定新技術的應用,旨在為今后DDGS在豬雞日糧配方中的科學應用提供參考。

      1 DDGS的營養(yǎng)特性

      DDGS中的蛋白質、粗脂肪、維生素和礦物質等成分含量是原料的2~3倍[3],且經發(fā)酵及其他加工處理后會有大量的微生物植酸酶產生。此外,熱處理也改變了植酸結構,釋放了部分磷,使其有效磷含量大幅增加[4]。DDGS中的蛋氨酸、胱氨酸含量高,但是賴氨酸和色氨酸含量不足,維生素E和B族維生素(尤其是煙酸、維生素B2)的含量也遠高于玉米。葉黃素含量相對較高(達到40 mg/kg),有利于改善肉雞膚色,且對蛋黃著色效果較好。生產發(fā)酵過程中產生的發(fā)酵產物、糖化酶等對胃腸良性微生物功能有增強作用[5]。

      2 DDGS在豬、雞日糧中的應用效果

      2.1豬日糧

      DDGS富含蛋白質、脂肪和磷等主要營養(yǎng)成分,是豬不同生長階段所需營養(yǎng)物質的優(yōu)質來源。近年來,研究者對豬各體質量階段、生理階段的DDGS適宜添加比例,及DDGS對豬生產性能、肉品質等的影響進行了研究。

      仔豬消化器官沒有發(fā)育完全,不能有效利用DDGS中的有效成分,應對其使用比例及仔豬日齡進行適當控制。Whitney等[6]分別以5%、10%、15%、20%、25%的DDGS替代飼糧中的玉米和豆粕,研究其對斷奶仔豬生長性能的影響,其中,19 d時斷奶仔豬體質量為7.10 kg,17 d時斷奶仔豬體質量為5.26 kg,結果表明,25%的DDGS用量不會影響仔豬斷奶14 d后的生長性能,但影響體質量低于7 kg的仔豬日增質量。因此,應根據仔豬的日齡在日糧中控制DDGS添加量。

      與斷奶仔豬相比,肥育豬能較好地利用DDGS中的營養(yǎng)成分。賈連平[7]研究發(fā)現(xiàn),脫脂型DDGS在肥育豬(60 kg)日糧中的適宜添加比例不宜超過8%。而伍璋?。?]的研究結果表明,25 kg肥育豬日糧中美國DDGS的適宜添加量為5%~10%。也有研究表明,飼喂20%的玉米型DDGS,對肥育豬生長性能沒有影響[9]。但W idmer等[10]報道,肥育豬的日增質量和采食量與日糧中DDGS的含量(0~30%)呈顯著的負相關??赡苁荄DGS中的非淀粉多糖含量高,與水溶性營養(yǎng)物質結合后,在動物機體內擴大,影響動物采食量,從而影響其生長率,但是添加相應的酶制劑可緩解非淀粉多糖對動物機體的不利影響。已有研究表明,肥育豬生長過程中,在DDGS日糧中添加復合酶制劑可在一定程度上提高機體對DDGS的利用效率,提高肥育豬的生產性能[11]。不同的研究者在肥育豬中添加DDGS的比例不同,一般認為,日糧中添加10%~15%的DDGS對試驗豬的生長發(fā)育和屠宰特征等沒有不良影響,添加DDGS超過20%時,豬肉脂肪的品質將無法滿足肉品加工的要求[2]。

      由于DDGS中的纖維含量較高,單胃動物不能像反芻動物一樣有效利用DDGS中的纖維,但是通過微生物發(fā)酵后可促進腸道菌群的生長,在母豬日糧中適量添加對其健康有利。研究表明,母豬日糧中添加15%的DDGS對斷奶仔豬數和斷奶窩質量無影響,且可降低母豬糞中鈣和磷的含量[12]。另有研究表明,飼喂哺乳母豬的日糧中含有0、10%、20%、30%的DDGS不影響其采食量、背膘厚、窩增質量和仔豬斷奶前死亡率,且20%和30%的DDGS添加量不影響哺乳母豬奶汁的成分[13]。

      2.2雞日糧

      雞肉的肉色、pH值、剪切力、嫩度等指標是人們評價雞肉質量的重要指標。Corzo等[14]在肉雞常規(guī)日糧中分別添加2種不同來源的DDGS,添加量均為8%,研究DDGS對雞肉品質的影響,結果表明,與常規(guī)日糧組相比,2個試驗組雞肉的肉色、pH值、蒸煮損失、剪切力值均沒有顯著差異。也有研究認為,日糧中添加DDGS(0、6%、12%、18%、24%)對肉雞胸肌pH值有顯著影響,而對肉色、烹飪損失方面沒有顯著影響[15]。Thacker等[16]分別用含1%、5%、10%、15%、20%DDGS的小麥型日糧飼喂肉雞,其采食量、飼料轉化率和日增質量方面沒有表現(xiàn)出顯著差異,但是20%DDGS日糧組肉雞的生產性能下降。且隨著日糧中小麥型DDGS比例增加,日糧能量、磷、干物質的消化率呈線性下降趨勢??梢姡←溞虳DGS在肉雞日糧配方中的添加比例低于15%時,對生產性能不會產生負面影響。另有研究表明,日糧中添加10%的DDGS可改變肉雞盲腸的微生物區(qū)系,對其腸道健康有益,可能是因為DDGS中的纖維發(fā)酵后可促進微生物菌群的生長,也可以抑制病原體的生長,避免腸道黏膜破壞,保持腸道功能完整,既能減少疾病的發(fā)生,也能提高飼料的消化吸收率,促進家禽生長[17]。綜上,在肉雞飼糧中添加10%~15%的DDGS不影響其日增質量、采食量及肉品質等,且有益于其腸道健康。

      研究表明,在蛋雞日糧中添加15%以下的DDGS對其產蛋性能、蛋品質無不良影響[5,18],蛋黃顏色得到改善,這可能是由于DDGS中含有較高的葉黃素,加重蛋黃著色[19]。S′wi?tkiew icz等[5]在蛋雞產蛋高峰期日糧中分別添加不同比例(5%、10%、15%、20%)的DDGS,發(fā)現(xiàn)除了20%DDGS組蛋質量、產蛋率降低外,其余3個添加組均對產蛋率沒有影響。另有研究表明,在蛋雞日糧中添加10%的DDGS,其產蛋率(89.7%)、蛋質量(61.4 g/枚)、日采食量(99.7 g)優(yōu)于日糧中未添加DDGS組的產蛋率(89.1%)、蛋質量(60.7 g/枚)、日采食量(97.8 g)[19]。Roberson等[20]在產蛋高峰后期的蛋雞日糧中添加0、5%、10%、15%的DDGS,結果表明,5%~15%的DDGS不影響產蛋率及蛋品質,試驗52~53周時產蛋率隨DDGS使用量的增加而下降,故建議實際生產中使用量應低于15%。這可能是由于產蛋高峰后期機體消化率逐步降低,對DDGS中抗營養(yǎng)因子耐受力降低,從而引起產蛋率下降。

      3 DDGS質量影響因素及其控制

      DDGS在豬雞日糧中的應用效果和建議使用量不同[7,12,16],歸其原因主要是由于DDGS原料來源、加工工藝不同,造成營養(yǎng)成分含量變異較大,導致質量參差不齊[21-22]。劉洋等[23]測定了黑龍江、吉林、山東、河南、山西、陜西、四川、甘肅等省25份玉米DDGS樣品的營養(yǎng)成分含量,其中粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量分別為23.44%~33.28%、9.82%~17.95%、4.94%~10.16%、27.19%~44.01%、3.75%~13.33%,營養(yǎng)成分含量差異較大。因此,為確保DDGS產品質量、精準飼糧配方,選用DDGS產品時應考察DDGS原料來源、生產工藝,尤其是對DDGS進行感官評定及主要成分(常規(guī)營養(yǎng)成分、中性洗滌纖維和霉菌毒素等)含量的測定至關重要,根據其營養(yǎng)成分含量合理配制日糧,以提高其利用效果。

      3.1 DDGS的感官評定

      評價一種原料的質量好壞首先是感官鑒定,主要通過視覺、味覺、嗅覺和觸覺等對原材料進行檢測。質量好的DDGS一般呈現(xiàn)不規(guī)則碎片狀,芳香無異味,有發(fā)酵氣味,無結塊和霉變現(xiàn)象,嘗之微甜,不應含有黑色小顆粒。加工過程中受熱過度的DDGS,易引起美拉德反應,聞之會有煙味或糊味。顏色分析是鑒定DDGS品質較為簡單且可行的方法,顏色受原料、加工工藝的影響呈多樣化,從金黃色到深褐色不等。研究表明,DDGS顏色的深淺與其賴氨酸的有效含量呈線性關系(R2=0.67),與動物試驗測定結果結合分析表明,淺顏色的DDGS賴氨酸含量高(0.76%),其標準回腸氨基酸消化率(61.5%)也高,反之,深顏色的DDGS賴氨酸含量低(0.48%),其標準回腸賴氨酸消化率(43.6%)也低,且顏色越深,亮度值L*越低[24-25]。說明生物可利用賴氨酸的含量與標準可消化賴氨酸的含量或DDGS的亮度值呈強相關[26]。因此,DDGS的顏色差異可以作為監(jiān)測DDGS品質的指標之一,并且通過分析DDGS樣品的L*值,估計DDGS的可消化氨基酸含量,將標準可消化氨基酸的含量作為配制含有DDGS日糧配方的標準可提高其精度。

      3.2 DDGS中的酸性洗滌纖維

      畜禽生產中,粗蛋白、氨基酸的含量及其消化利用率是評價飼料原料質量的重要指標。研究證明,酸性洗滌纖維能間接反映飼料原料的蛋白質熱損害程度,其含量多少與DDGS消化率高低成反比,酸性洗滌纖維含量越高,DDGS的能量和蛋白質的消化率越低[27]。Pahm等[28]研究發(fā)現(xiàn),DDGS酸性洗滌纖維含量分別為10.33%、13.08%時,其粗蛋白和賴氨酸標準回腸消化率分別為77.3%和74.5%、64.8%和51.4%。Stein等[29]報道,DDGS中含8%的酸性洗滌纖維時,其能量和粗蛋白的標準回腸消化率分別為77.6%和72.0%,酸性洗滌纖維含量為13.1%時,其能量和粗蛋白的標準回腸消化率分別為74. 2%和69.8%。表明酸性洗滌纖維含量可作為檢測控制DDGS熱過度的指標。

      3.3 DDGS中的霉菌毒素

      DDGS多以玉米為原料,玉米易受霉菌毒素感染,若玉米中已含有霉菌毒素,而發(fā)酵過程中并不能對霉菌毒素的毒性造成破壞或失活,反而會使DDGS中的霉菌毒素含量相應濃縮,而且會出現(xiàn)幾種霉菌毒素并存的現(xiàn)象[30]。同時酒精廠生產酒精時利用的是原材料中的淀粉,對霉菌毒素的多少沒有定量要求,使用品質稍差、價格較低的原料能降低生產成本。雷元培等[31]調查研究的17份DDGS樣品中,玉米赤霉烯酮(ZEN)的檢出率為100%,其中,嚴重污染率占17.65%,中度污染率占23.53%。王金容等[32]報道了市售DDGS中嘔吐毒素(DON)、黃曲霉毒素B1(AFB1)、ZEN的檢出率均為100%。可見,在DDGS中霉菌毒素污染嚴重。因此,在畜禽日糧配方中使用DDGS時,必須嚴格檢測每批DDGS中霉菌毒素的含量,特別是AFB1和ZEN的含量。

      4 DDGS的營養(yǎng)價值評定

      為提高DDGS作為飼料原料在畜禽養(yǎng)殖中的應用價值,長期以來研究者一直用動物試驗法來評定其營養(yǎng)價值,動物試驗法雖能相對準確地評估其營養(yǎng)價值,但存在周期較長、受影響因素多和消耗過大等缺點。隨著動物消化生理研究的日漸深入,研究人員致力于尋求一種能替代動物試驗法的體外方法來快速評定飼料營養(yǎng)價值,如仿生消化技術和NIRS技術。當前,NIRS已廣泛應用于豆粕、玉米和DDGS等飼料原料的營養(yǎng)成分快速分析及其營養(yǎng)價值評定,并得到了行業(yè)內人員的認可。有效結合仿生消化技術和NIRS技術,對DDGS的營養(yǎng)價值進行快速、精確評價,對于提高生產效率、合理配制畜禽日糧配方有重要意義。

      4.1仿生消化技術

      仿生消化技術是利用仿生消化系統(tǒng)對飼料中的養(yǎng)分進行生物學效價評價的方法,而仿生消化系統(tǒng)是依據仿生學的基本原理通過模擬動物消化功能建立的體外水解系統(tǒng)。動物營養(yǎng)學國家重點實驗室在張子儀院士的指導下,近年來在飼料營養(yǎng)價值評定方面開展了大量的研究,基于前人工作基礎,成功研發(fā)出一套具有自主知識產權的用來模擬畜、禽飼料養(yǎng)分消化的單胃動物仿生消化系統(tǒng),并用該系統(tǒng)對試驗結果的重演性、可加性、準確性和影響因素進行了系統(tǒng)研究[33-35]。趙峰等[33]報道,采用仿生消化法檢測雞飼料中干物質消化率(DMD)和酶水解物能值(EHGE),可得到滿意的精度。隨后,該課題組又采用此法證明玉米、大豆粕、棉籽粕、小麥麩的DMD和EHGE具有可加性,進一步驗證采用仿生消化方法模擬單胃動物消化系統(tǒng)的可行性[34]。隨著研究的深入,研究者對仿生法與動物試驗法在精度、靈敏度、可行性等方面進行了對比性研究。陳亮[35]研究了仿生消化法評定日糧及飼料原料中能量和粗蛋白消化率的可行性,并與動物試驗法的測定值進行相關性分析,仿生消化法測定的能量和粗蛋白消化率的變異系數(0.25%~0.84%)低于動物試驗法(1.00%~3.25%)。鑒于此,依據模擬單胃動物消化生理的仿生消化法對畜禽飼料中養(yǎng)分的生物學效價評定有望成為快速、準確、標準化方法。目前,還未見用仿生消化法對DDGS營養(yǎng)價值評定的研究報道,如果將仿生消化技術在企業(yè)單位進行推廣,應用到DDGS營養(yǎng)價值評定上,將有可能解決快速、準確評定DDGS營養(yǎng)價值這一熱點難題。

      4.2 NIRS技術

      NIRS技術是采用化學物質在其近紅外光譜區(qū)內的光學特征,快速檢測物質中的成分及其特性的光譜技術[36]。NIRS具有不消耗化學試劑、不損耗樣品、不污染環(huán)境、通量高、檢測速度快且可實現(xiàn)多成分同時分析、維護成本低等優(yōu)點,因而在違禁添加物、食品和飼料等檢測領域得到了成功應用[37]。王旭峰[38]應用NIRS成功建立了飼料中各組分含量的定量分析模型,能夠準確地對飼料的品質進行快速檢測,其誤差符合國家標準所規(guī)定的誤差范圍,該技術對畜禽飼料原材料的真?zhèn)舞b別也具有較大潛力。石光濤等[39]報道,采用NIRS能監(jiān)測出魚粉中是否有豆粕存在及其含量。近幾年,NIRS已經逐步被應用在DDGS檢測及營養(yǎng)價值評定上。牛子青[40]通過對70份DDGS樣品定標、30份DDGS樣品檢測,得到水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維和粗灰分含量的定標模型,其R2均在0.9以上,說明可以采用NIRS進行定量檢測。周良娟等[41]收集了國內18個工廠的93份玉米DDGS樣品,建立了水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、總磷、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和粗纖維含量預測模型,定標R2為0.94~0.99。鄭偉等[42]研究發(fā)現(xiàn),采用NIRS獲得的與在實驗室檢測的DDGS的色度學參數之間相關性較高,且符合快速檢測、分析效率高的要求,能滿足生產過程中實時監(jiān)控的需求。

      5 小結

      DDGS作為新型、非常規(guī)蛋白質飼料原料,具有豐富的營養(yǎng)價值,且其價格低、產量大,又能降低豆粕、玉米的使用量,已在畜禽日糧配制中廣泛應用。鑒于DDGS較大的營養(yǎng)成分含量變異性,不同批次間的DDGS均需測定其成分含量,而動物試驗周期又較長,不利于飼料企業(yè)生產中快速測定其成分含量及營養(yǎng)價值評定。因此,為提高DDGS的應用效果、合理配制畜禽各階段日糧配方,應將快速檢測及評定營養(yǎng)價值的新方法應用到DDGS的檢測及其營養(yǎng)價值評定中,并建立可查詢的(不同區(qū)域、生產工藝及原料等)DDGS主要成分數據庫,才能真正實現(xiàn)在降低生產成本的同時取得較好的經濟效益。

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      Research Progress on Application of DDGS in Pig and Chicken Feed and Quality Control

      MA Huihui,WEI Fengxian,XU Bin,LIShaoyu*
      (Institute of Animal Husbandry and Veterinary Science,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China)

      Distillers dried grains with solubles(DDGS)as a high protein feed,hasmitigated the situation of domestic protein feed shortage.DDGS is quite variable in nutritional content and quality,impacting on the reasonable configuration and its app lication effect in livestock and poultry diet formula.Therefore,the paper summarized the application effect and quality control of DDGS in pig and chicken diet,and new technologies of nutritional value evaluation(simulated digestion technology and NIRS)of DDGS,so as to lay the foundation for the scientific app lication in pig and chicken diet formula.

      DDGS;nutrient characteristic;ration;quality control

      S816.4

      A

      1004-3268(2017)01-0001-06

      2016-06-12

      國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系項目(CARS-42);河南省農業(yè)科學院2015年度自主創(chuàng)新項目

      馬慧慧(1984-),女,河南商丘人,助理研究員,博士,主要從事動物營養(yǎng)與飼料方面的研究。E-mail:mahui228725@126.com

      *通訊作者:李紹鈺(1965-),男,湖北麻城人,研究員,博士,主要從事動物營養(yǎng)與飼料方面的研究。E-mail:lsy9617@aliyun.com

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