利用物理化學(xué)參數(shù)評價糟渣類副產(chǎn)品的飼料特性

■雷 恒 王慧麗 郝 薇 寧婷婷 鄭明利 徐春城

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京 100083）

酒糟、果渣、淀粉渣、豆腐渣等糟渣類副產(chǎn)品是釀造業(yè)、食品加工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等的下腳料。在我國，這些副產(chǎn)品資源的總量近2億噸。對其進(jìn)行綜合利用，不僅有利于發(fā)展畜牧業(yè)，而且還可以保護(hù)環(huán)境，減少污染。在很多國家，將具有潛在價值的糟渣類副產(chǎn)品作為廉價的飼料原料飼喂反芻動物[1-3]，因為反芻動物具有發(fā)達(dá)的瘤胃和能夠分解纖維的瘤胃微生物[4]?？蒲泄ぷ髡叻浅Ｖ匾晫υ阍惛碑a(chǎn)品飼料化學(xué)成分的檢測和營養(yǎng)價值的評估[5-7]。飼料的物理特性對瘤胃微生物群系與飼料降解有著密切的聯(lián)系，如顆粒密度會影響飼料通過消化道的速度[8-9]和瘤胃周轉(zhuǎn)率，甚至可能影響到動物對飼料的消化代謝水平[10]；持水率影響反芻動物瘤胃液的量和飼料的通過率[11]，且對微生物在消化道內(nèi)的定植有一定的影響[12]，飼料溶解性可以評估營養(yǎng)物質(zhì)的可利用率[13]。近些年來，隨著TMR(Total Mixed Ration，全混合日糧)飼喂體系的推廣應(yīng)用，糟渣類副產(chǎn)品作為高產(chǎn)奶牛的飼料原料越來越受到人們的重視。在以營養(yǎng)需要量為基礎(chǔ)進(jìn)行飼料配方設(shè)計時，人們特別注重原料的飼料成分分析，而對糟渣類副產(chǎn)品的物理特性以及物理特性參數(shù)與化學(xué)成分的相互關(guān)系研究的很少[12]，在國內(nèi)，這方面的研究尚未見報道。本文旨在分析20種糟渣類副產(chǎn)品的化學(xué)成分和物理特性參數(shù)及其相關(guān)關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上建立預(yù)測評估糟渣類副產(chǎn)品飼料物理化學(xué)特性的模型，為有效利用糟渣類副產(chǎn)品提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 糟渣類副產(chǎn)品的采集及樣品制備

分別采自北京、河北、西藏、新疆、內(nèi)蒙古、山西、黑龍江、吉林等地的20種糟渣類副產(chǎn)品飼料原料，包括：茶渣(2種)、杏渣、粗桃渣、細(xì)桃渣、番茄渣、豆腐渣(2種)、紅薯淀粉渣、紅薯飲料渣、玉米淀粉渣(2種)、醬油渣、馬鈴薯淀粉渣(2種)、甜菜渣、米糠(2種)、青稞酒糟(2種)，原料經(jīng)烘干后粉碎過1 mm篩，每個樣品3個重復(fù)。

1.2 化學(xué)成分測定

干物質(zhì)(DM)、粗灰分(Ash)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)按照AOAC[14]的方法，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)采用Van Soest等[15]的方法，可溶性碳水化合物(WSC)采用McDonald等[16]的方法，淀粉(Starch)含量參照GB/T 5009.9-2003和酶比色法[17]測定。

1.3 物理特性測定

糟渣類副產(chǎn)品的物理特性包括容積密度(bulk density,BD)，持水率(water holding capacity,WHC)，干物質(zhì)溶出率(dry matter solubility,DMSol)和灰分溶出率(ash solubility,Ashsol)等4個指標(biāo)。其中，BD的測定采用永西修等[18]的方法、WHC、DMSol與Ashsol的測定按照Giger-Reverdin[12]的方法進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用SAS 9.1[19]統(tǒng)計軟件包中一般線性模型程序(GLM)進(jìn)行方差分析，模型擬合與顯著性分析采用Excel和origin8.0軟件，化學(xué)成分與物理特性之間的相互關(guān)系采用SPSS 13.0軟件包中Correlate程序分析，差異顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 化學(xué)成分(見表1)

由表1可知，糟渣類副產(chǎn)品種類不同，其化學(xué)成分的差異較大，即使同一種類的副產(chǎn)品因產(chǎn)地或生產(chǎn)工藝不同，其化學(xué)成分的差異亦較大。

Ash含量大多在20～60 g/kg DM之間，其中，玉米淀粉渣-Ⅱ最低，僅為9 g/kg DM，而紅薯淀粉渣含量最高，達(dá)164 g/kg DM。這可能與紅薯淀粉渣的生產(chǎn)工藝有關(guān)，本次使用的紅薯淀粉渣是采用地面晾曬得到的樣品，可能混入了一定量的沙土，造成Ash含量較高。CP含量則主要分布在50～150 g/kg DM之間，而紅薯淀粉渣的CP含量僅為27 g/kg DM，2種青稞酒糟的CP含量卻分別高達(dá)316和334 g/kg DM。醬油渣不僅有著較高的CP含量，而且其EE含量達(dá)到107 g/kg DM，高于其他糟渣類副產(chǎn)品飼料原料，而甜菜渣中EE含量僅為8 g/kg DM。玉米淀粉渣、醬油渣、米糠和青稞酒糟的NDF含量均在500 g/kg DM以上，且玉米淀粉渣-Ⅱ的NDF含量更是高達(dá)677 g/kg DM，而在細(xì)桃渣中，NDF僅為200 g/kg DM。各糟渣類副產(chǎn)品飼料原料的ADF基本分布在100～300 g/kg DM之間，唯有醬油渣的ADF較高，達(dá)到385 g/kg DM。而WSC含量變化范圍較大，從醬油渣的8 g/kg DM到杏渣的266 g/kg DM。雖然馬鈴薯淀粉渣是馬鈴薯提取淀粉后的副產(chǎn)品，但是其干物質(zhì)中淀粉含量仍然較高，2種馬鈴薯淀粉渣的淀粉含量分別達(dá)到383和391 g/kg DM，茶渣、豆腐渣、醬油渣和甜菜渣的淀粉含量則低至40 g/kg DM以下。

2.2 物理特性(見表2)

由表2可知，各副產(chǎn)品飼料原料的BD值均較高，除米糠-Ⅰ、米糠-Ⅱ、青稞酒糟-Ⅰ、豆腐渣-Ⅱ、番茄渣和茶渣-Ⅱ外，其它各糟渣類副產(chǎn)品的BD均在0.5 kg/l以上，且粗桃渣的容積密度高達(dá)0.902 kg/l。WHC主要分布在3～6 L/kg之間，玉米淀粉渣-Ⅰ的WHC最低(2.96 L/kg)，而豆腐渣-Ⅱ、紅薯飲料渣、甜菜渣的WHC均在6 L/kg以上，且紅薯飲料渣高達(dá)14.74 L/kg。糟渣類副產(chǎn)品的DMSol與Ashsol變化較大，豆腐渣-Ⅱ和玉米淀粉渣-Ⅱ的DMSol僅為7.62%per DM、8.04%per DM，而杏渣與細(xì)桃渣則分別高達(dá)54.47%per DM、65.58%per DM。青稞酒糟-Ⅱ和茶渣-Ⅱ的Ashsol分別低至4.71%per ash、13.27%per ash，而粗桃渣與細(xì)桃渣則分別高達(dá)81.46%per ash、91.49%per ash。

表1 糟渣類副產(chǎn)品的化學(xué)成分(g/kg DM)

表2 糟渣類副產(chǎn)品飼料原料物理參數(shù)

2.3 化學(xué)成分與物理特性之間的關(guān)系

糟渣類副產(chǎn)品的化學(xué)成分與物理特性之間的相關(guān)系數(shù)與顯著性水平見表3。由表3可知，BD和DM?Sol均與NDF之間具有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，BD、DMSol與WSC之間具有顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，Ashsol與Ash存在著顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，DMSol與Ashsol存在著顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，而WHC與其他指標(biāo)之間沒有顯著相關(guān)性（P＞0.05）。

表3 糟渣類副產(chǎn)品化學(xué)成分與物理特性之間的相關(guān)系數(shù)與顯著性水平

3 討論

本研究從我國的東北、華北、西北、西南等地區(qū)收集了飲料、淀粉、釀造、制糖等食品加工工業(yè)的副產(chǎn)品共20個，對其進(jìn)行了化學(xué)成分和物理特性參數(shù)及其相關(guān)關(guān)系的分析。Arosemena等[20]的研究表明，糟渣類副產(chǎn)品的化學(xué)成分因原材料以及生產(chǎn)工藝的不同而存在較大的差異。本研究中，同類的茶渣、馬鈴薯淀粉渣、玉米淀粉渣、豆腐渣、桃渣以及青稞酒糟，其Ash、CP、NDF、ADF等主要化學(xué)成分含量以及BD、WHC、DMSol和AshSol等主要物理特性參數(shù)也存在較大的差異。因此設(shè)計飼料配方時，在注重飼料原料營養(yǎng)成分的同時，特別是高產(chǎn)奶牛的飼料配方還應(yīng)該考慮到飼料原料的物理化學(xué)特性。

Giger-Reverdin[12]研究了24種6大類飼料原料的物理特性，其中3種糟渣類副產(chǎn)品的BD值均比較高，分別為大豆殼0.448 kg/l、甜茶渣0.625 kg/l、柑橘渣0.715 kg/l，且甜茶渣的BD值與本研究的結(jié)果(0.631 kg/l)相當(dāng)。Behgar等[2]研究了3種飼草飼料和8種非飼草纖維飼料的物理特性和化學(xué)指標(biāo)的關(guān)系，其中甜菜渣的BD值為0.578 kg/l，略低于本試驗的結(jié)果。BD直接影響飼料在瘤胃內(nèi)的通過速度和干物質(zhì)采食量，BD低的飼料NDF含量較高，且與BD較高的飼料相比瘤胃的充盈度高[10]。本研究的結(jié)果表明，BD與WSC具有顯著正相關(guān)性(R=0.607，P＜0.05)(見表3)，與NDF之間卻存在著負(fù)相關(guān)的關(guān)系(見表3，圖1a)：BD=0.832-0.644NDF(kg/kg DM)(R=-0.539，P＜0.05)。這與前人的研究結(jié)論相似[2,10,12,14]。從圖1a可以看出，米糠、青稞酒糟以及玉米淀粉渣-Ⅱ的NDF含量高，其BD值卻較??；而細(xì)桃渣、紅薯飲料渣、杏渣、紅薯淀粉渣的NDF含量低，但其BD值卻較大。Giger-Reverdin[12]在其研究中也發(fā)現(xiàn)：一般情況下，粗飼料具有較高的NDF含量和較小的容積密度；而谷類或豆類飼料具有較低的NDF含量和較大容積密度。Behgar[2]研究3種飼草飼料與8種非飼草纖維飼料化學(xué)成分與物理特性之間的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，對于這11種飼料而言，BD與NDF之間有顯著負(fù)相關(guān)性，而對于8種非飼草纖維飼料而言，BD不僅與NDF顯著負(fù)相關(guān)，而且與ADF之間也存在著顯著負(fù)相關(guān)性。

在Giger-Reverdin[12]的研究中，3種糟渣類副產(chǎn)品飼料原料大豆殼、柑橘渣、甜茶渣的WHC值分別為5.23、4.33、5.37 L/kg，也分布于3～6 L/kg之間，與本研究結(jié)果相似；而永西修等[18]的研究結(jié)果顯示，甜菜渣的WHC值為7.52 L/kg，高于本試驗的結(jié)果，但豆腐渣的WHC為5.14 L/kg，低于本試驗的2種豆腐渣(分別為5.40、6.85 L/kg)的WHC；綠茶渣和烏龍茶渣的WHC分別為9.89、7.81 L/kg，高于本試驗的2種茶渣(分別為5.48、5.90 L/kg)高；而醬油渣的WHC(3.50 L/kg)與本試驗的結(jié)果(3.68 l/kg)相近。在Giger-Reverdin[12]的研究中，WHC與NDF具有高度的相關(guān)性，Behgar[2]在其研究中，也發(fā)現(xiàn)8種非飼草纖維飼料的WHC與NDF、ADF之間有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，與Ash有很強(qiáng)的正相關(guān)性。然而在本試驗中，WHC與NDF并沒有呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性(見表3、圖1b)，利用origin8.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，其方程為：WHC=7.217-4.674NDF，相關(guān)系數(shù)R2=0.075，模型不顯著(P=0.242)，這可能與飼料種類有關(guān)系。Giger-Reverdin[12]發(fā)現(xiàn)，具有高果膠含量的飼料，例如甜茶渣、柑橘渣，比果膠含量低的飼料的WHC高。在本試驗中，甜菜渣的WHC含量達(dá)到6.61L/kg，紅薯飲料渣的WHC更是高達(dá)14.74 L/kg，這可能是甜菜渣和紅薯飲料渣中含有較多的果膠所致。Serena等[21]研究6種蔬菜食品加工副產(chǎn)品與糟渣類副產(chǎn)品的化學(xué)成分與物理特性發(fā)現(xiàn)，甜菜渣與馬鈴薯淀粉渣含有較高的可溶性纖維，導(dǎo)致它們的持水率較高，而果渣雖然不溶性纖維含量很高，但其持水率仍然較高。

本研究中，甜菜渣的DMSol為11.07%per DM，而Giger-Reverdin[12]、永西修等[18]和 Behgar[2]的研究結(jié)果分別為：16.24%per DM，13.7%per DM，29.00%per DM，均高于本研究的結(jié)果。Ashsol(%per ash)在4.71%(玉米淀粉渣-Ⅱ)與91.49%(細(xì)桃渣)之間變化，經(jīng)origin8.0與SPSS軟件分析，Ashsol(%per ash)與灰分沒有顯著相關(guān)性(P=0.298)。而灰分溶出率(Ashsol,g/l)則與Ash之間存在顯著正相關(guān)性(R=0.527，P＜0.05)(見表 3)，其模型為 Ashsol=2.036 Ash+0.092，相關(guān)系數(shù) R2=0.277，模型顯著(P＜0.05)(見圖 1c)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，干物質(zhì)溶出率(DMSol,g/l)與NDF有顯著負(fù)相關(guān)性(R=-0.459，P＜0.05)，與WSC具有顯著正相關(guān)性(R=0.779，P＜0.05)，與灰分溶出率(Ashsol,g/l)之間存在著顯著相關(guān)性(R=0.556，P＜0.05)(見表3)，模型方程為：DMsol=6.632Ashsol+0.827，相關(guān)系數(shù)R2=0.308，模型顯著(P＜0.05)(見圖1d)。

圖1 物理化學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系

4 結(jié)論

①糟渣類副產(chǎn)品種類不同，其化學(xué)成分和物理特性變化均較大。即使同種類的副產(chǎn)品，由于原材料和加工方法等的差異，其化學(xué)成分和物理特性也會不同。

②測定糟渣類副產(chǎn)品的物理化學(xué)參數(shù)，可以作為一項輔助評價反芻動物飼料特性的有效指標(biāo)，用以彌補(bǔ)單純依靠飼料營養(yǎng)成分指標(biāo)的不足。