玉米和大豆副產(chǎn)物以及其他替代性蛋白原料在豬飼料中的應(yīng)用

■Hans H.Stein

(伊利諾斯州立大學(xué)動物科學(xué)系，美國烏爾班納61801)

1 玉米副產(chǎn)物

玉米粉可直接用于飼喂動物，也可用于生產(chǎn)工業(yè)用品和食品，比如：乙醇、玉米油、玉米甜味劑、玉米淀粉以及玉米糝等。然而，只有一部分的玉米用以生產(chǎn)這些產(chǎn)品，并且在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一些可用于動物飼養(yǎng)的副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品的組分取決于生產(chǎn)主要產(chǎn)品時所采用的加工工藝，即干粉碎、濕磨或干磨（NRC，2012）。

1.1 干粉碎加工后的副產(chǎn)物

干粉碎工藝主要用于乙醇工業(yè)生產(chǎn)，乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)品包括干酒糟及其可溶物(DDGS)、高蛋白脫水酒精糟(HP-DDG)和玉米胚芽。乙醇是由發(fā)酵玉米中的淀粉而來，因此，通過干粉碎加工獲得的副產(chǎn)品中淀粉含量一般較低，但包含了大部分的玉米纖維、玉米蛋白和玉米油。為測定這些副產(chǎn)物的成分和營養(yǎng)價值，研究人員進行了大量的實驗，其中，有些實驗報告中詳細描述了各副產(chǎn)物的營養(yǎng)價值 (Stein等,2009;Stein,2012)。一般來說，DDGS和玉米胚芽的消化能和代謝能含量與玉米相似(Guo等，2004;Pedersen等，2007;Stein等，2009)，而HPDDG的消化能和代謝能卻高于玉米。在一些乙醇工廠，在可溶物與玉米酒糟混合之前，先撇去其中的一些油，因此，DDGS脂肪的含量為6%～9%，而不是通常的10%～12%。但是，這對消化能和代謝能的濃度影響并不明顯 (Ren等，2011;NRC,2012)。另外，還可以采用溶劑萃取法對DDGS進行抽油，從而生產(chǎn)出低脂DDGS產(chǎn)品，其中脂肪含量少于5%，消化能和代謝能也大大低于常規(guī)的DDGS(Jacela等，2011;Anderson 等，2012)。

干粉碎工藝得到的副產(chǎn)物的氨基酸（AA）消化率略低于玉米，在某些情況下，由于加工過程中的熱損耗，賴氨酸消化率明顯低于玉米(Fastinger等,2006;Pahm等，2008;Kim等，2012)。由于DDGS和HP-DDG加工過程中被發(fā)酵，磷的消化率普遍較高；而玉米胚芽沒有被發(fā)酵，磷的消化率與玉米差異不大(Widmer等，2007;Almeida等,2012)。

1.2 濕磨工藝的副產(chǎn)物

濕磨工藝產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物包括玉米蛋白粉、玉米蛋白飼料和玉米胚芽粕。玉米蛋白粉是一種高蛋白原料，它是通過去除玉米中淀粉、胚芽和一些纖維而得(Stock等，2000)。該產(chǎn)品含60%以上的粗蛋白（CP），但與其它玉米蛋白原料一樣，賴氨酸和色氨酸含量較低。因此，玉米蛋白粉在豬日糧中不常用，但是如果能正確平衡必需氨基酸，仔豬日糧中玉米蛋白粉的含量可至少達到15%(Mahan,1993)，而生長肥育豬日糧玉米蛋白粉的含量可以高達30%。玉米蛋白粉的代謝能高于玉米中的代謝能(Guo等，2004;Anderson等，2012;Ji等，2012)，必需氨基酸的含量也同樣比玉米高(Almeida 等，2011;Ji等，2012)。

玉米蛋白飼料是高纖維原料，是玉米去除淀粉、蛋白和胚芽而來。粗蛋白濃度為10%～25%，AA消化率與玉米類似(Almeida等，2011)。然而，不同批次原料的營養(yǎng)價值可能會發(fā)生一些變化，豬飼糧中也通常不包括玉米蛋白飼料。但是,人們相信生長育肥豬日糧中至少可以添加20%的玉米蛋白飼料，而在妊娠母豬日糧中添加量甚至可以達到30%(Honeyman等，1991)。玉米蛋白飼料AA的消化率與玉米沒有差異(Almeida等，2011)，但消化能卻低于玉米(Anderson等，2012)。

玉米胚芽粕是由玉米胚芽去油后的產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有高濃度的纖維(＞30%的 NDF)，并且包含22%～24%的粗蛋白。AA的消化率略低于玉米(Almeid等,2012)，但是,由于玉米胚芽粕含有高濃度的纖維和低濃度的脂肪，使得消化能和代謝能低于玉米粒(NRC,2012)。然而，與其他大多數(shù)濕磨工藝玉米副產(chǎn)物一樣，玉米胚芽粕中磷的消化率高于玉米。玉米胚芽粕對妊娠母豬來說是一個很好的原料，至少可以在妊娠母豬日糧中添加40%。對生長育肥豬而言，日糧中添加量達到38%也不會降低平均日增重，但日糧中消化能和代謝能的下降將降低飼料轉(zhuǎn)化效率(Weber,2010)。

1.3 干磨加工副產(chǎn)物

玉米麩是干磨工藝的主要副產(chǎn)物，包括部分玉米，這些玉米是生產(chǎn)玉米糝和玉米粉后剩下的(Larson等,1993;Stock等,2000)。與大多數(shù)其他玉米副產(chǎn)物相比，玉米麩淀粉的濃度相對較高(＞50%)，而粗蛋白、脂肪和纖維與玉米含量類似(NRC,2012)。玉米麩的消化能和代謝能也類似于玉米，但AA的消化率低于玉米(Almeida等,2011)。在日糧氨基酸平衡的情況下，玉米麩可以取代任何豬日糧中至少50%的谷物。

2 大豆加工副產(chǎn)物

目前應(yīng)用于飼料工業(yè)的大豆產(chǎn)品包括大豆新品種加工而成的產(chǎn)品，以及應(yīng)用于大豆或豆粕的新的加工技術(shù)加工而來的產(chǎn)品。大豆新品種是由修飾大豆基因的生物技術(shù)(“轉(zhuǎn)基因”大豆)或傳統(tǒng)的植物育種技術(shù)改良而來的(Stein等,2008)。利用生物技術(shù)的基因改造主要是通過插入足底草甘膦耐受基因，進而修改大豆輸入特性(抗農(nóng)達大豆，抗草甘膦大豆，RR大豆)，而傳統(tǒng)的植物育種技術(shù)主要用于提高輸出特性(Parsons,2000)。修改大豆的輸入特性并不改變大豆和大豆粕的成分和營養(yǎng)價值(Cromwell等,2002)。相反，輸出特性的修改可以改變大豆的成分以及豆粕的營養(yǎng)價值(Cervantes-Pahm等,2008;Baker等,2009)。同時，酶的添加或常規(guī)豆粕的發(fā)酵可以導(dǎo)致豆粕成分和營養(yǎng)價值的改變(Cervantes Pahm等,2010;Goebel等,2011b;Rojas等，2012a)。最近已公布常見大豆產(chǎn)品的組成以及消化能和養(yǎng)分的濃度(NRC,2012)。

2.1 傳統(tǒng)豆粕和擠壓壓榨豆粕

大多數(shù)的大豆都是通過去皮、壓榨，然后通過溶劑萃取法去油。由此產(chǎn)生的豆粕被作為豬日糧的蛋白源，由于全球飼料工業(yè)的AA需求迅速增加，大豆產(chǎn)量的增加速度也比世界上其他農(nóng)業(yè)作物增加速度要快(Goldsmith,2008)。傳統(tǒng)的去皮豆粕含大約47.5%的粗蛋白，但如果大豆并沒有在壓榨之前去皮的話，由此產(chǎn)生的豆粕只含42.5%的粗蛋白(NRC,2012)。為了消除胰蛋白酶抑制劑的負面影響，豆粕像所有其他大豆副產(chǎn)物一樣需要被熱處理。未經(jīng)熱處理的豆粕大約含35個單位的胰蛋白酶抑制劑，但是通過正確處理后，通常能減少至4個單位以下(Goebel等,2011a)?？捎媚蛩孛笢y試來確定熱處理是否適當(dāng)，當(dāng)尿素酶試驗中pH值的升高幅度小于0.20時，表明熱處理是適當(dāng)?shù)?NRC,2012)。然而，應(yīng)該注意不要過度加熱豆粕，因為過熱會導(dǎo)致賴氨酸和其他必需氨基酸的消化性降低(Gonzales-Vega等，2011)。過熱的豆粕加工將導(dǎo)致賴氨酸和粗蛋白的比率下降。如果賴氨酸和粗蛋白比率高于6.0，很大程度上說明豆粕的熱加工是合理的，但是，如果這個比值小于6.0時，表明豆粕加熱過度，有熱損害(Gonzales-Vega等,2011)。

大豆油也可以通過壓榨技術(shù)從大豆中提取，由于壓榨提取的效率低于溶劑萃取，導(dǎo)致豆粕的脂肪含量為5%～8%。為了滅活胰蛋白酶抑制劑，大豆通常在壓榨油之前被擠壓，因此，把制成的豆粕稱為“擠壓壓榨豆粕”(Woodworth等,2001;Baker等,2009)。擠壓壓榨豆粕AA的消化率與傳統(tǒng)豆粕沒有差異。通常情況下，擠壓壓榨豆粕并沒有去皮，因此，擠壓壓榨豆粕NDF和ADF的含量比傳統(tǒng)豆粕的要高(NRC,2012)。因此，盡管擠壓壓榨豆粕有更高的脂肪含量，但消化能和代謝能并不比傳統(tǒng)豆粕高(Baker等，2009)。

2.2 高蛋白和低寡糖大豆制成的豆粕

傳統(tǒng)的大豆含有大約35%的粗蛋白和19%的粗脂肪，但是，近年來為了提高大豆粗蛋白含量，已選育出粗蛋白含量為45%～48%的高蛋白大豆(Cervantes-Pahmand Stein等，2008;Baker等，2010)，同時，也篩選出已降低低聚糖含量的大豆。與傳統(tǒng)豆粕相比，由這些新品種大豆生產(chǎn)的豆粕含有更多的粗蛋白和更少低聚糖(Baker等，2009;Baker等,2010)。高蛋白質(zhì)和低寡糖大豆加工的豆粕中AA和能量的消化率都與傳統(tǒng)的豆粕沒有差異(Baker等，2009)。然而，與傳統(tǒng)豆粕相比，由于這些高蛋白或低寡糖的豆粕有更高的AA含量，所以可消化AA的含量也更高。由于低寡糖豆粕中低聚糖濃度更低，與傳統(tǒng)豆粕相比，仔豬日糧對低聚糖豆粕的耐受性有望更高。

2.3 酶處理和發(fā)酵豆粕

傳統(tǒng)的去皮豆粕含5%～7%的蔗糖，6%～8%的低聚糖和大豆抗原，但是，對大豆進行酶處理或發(fā)酵處理，低聚糖和抗原可能會被清除。在酶處理和發(fā)酵條件下，蔗糖和低聚糖都會被清除，其他營養(yǎng)物質(zhì)的濃度也會隨之增加，這些豆粕的粗蛋白含量為53%～55%CP(Hong 等，2004;Yang 等，2007)。之所以去除寡糖，是因為仔豬對寡聚糖的耐受性不高(Li等，1990)，而經(jīng)過酶處理或發(fā)酵后，豆粕的寡聚糖會被清除，從而提高它在仔豬日糧中的含量(Jones等，2010;Kim等,2010;Yan等,2012)。酶處理或發(fā)酵豆粕AA的消化率等于或大于傳統(tǒng)豆粕AA的消化率(Goebel等，2011b)。然而，發(fā)酵能水解豆粕的一些肌醇六磷酸（植酸）鍵，與傳統(tǒng)豆粕相比，發(fā)酵豆粕或酶處理豆粕中的植酸結(jié)合磷的濃度更低。因此，酶處理豆粕和發(fā)酵豆粕磷的消化率比傳統(tǒng)豆粕的消化率高(Goebel等，2011b;Rojas等，2012a)。

2.4 大豆?jié)饪s蛋白、大豆分離蛋白

大豆?jié)饪s蛋白是通過化學(xué)的方法去除傳統(tǒng)去皮豆粕中水溶性和脂溶性的非蛋白質(zhì)成分得到的(Endres,2001)。作為大豆?jié)饪s蛋白，必需至少含有65%的粗蛋白(干物質(zhì)基礎(chǔ))(Endres,2001)。大豆?jié)饪s蛋白AA的消化率比傳統(tǒng)豆粕高(Cervantes-Pahmand Stein,2008)。與酶處理豆粕和發(fā)酵豆粕一樣，大豆?jié)饪s蛋白不含寡聚糖，因此，它可以取代仔豬日糧中的動物蛋白源(Lenehan等,2007;Yang等,2007)。

大豆分離蛋白也是由傳統(tǒng)的去皮豆粕通過清除大部分的碳水化合物得到的，大豆分離蛋白粗蛋白的濃度高于90%(干物質(zhì)基礎(chǔ))(NRC 2012)。大豆分離蛋白AA的消化率與酪蛋白相同(Cervantes-Pahmand Stein等，2010)，但由于產(chǎn)品的成本相對較高，所以大豆分離蛋白通常不被添加到豬的商業(yè)日糧中。

3 浮萍、微藻類和單細胞蛋白

3.1 浮萍

浮萍(浮萍屬)是一種小的水生植物，能自由漂浮生長在廣闊的水域上(Archimede等,2011;Radic等,2011)。它們是植物家族浮萍科(Archimede等,2011)，包含35%～40%的粗蛋白(Olorunfemi等,2006;Hasan等，2009)，收割后被脫水的浮萍屬植物可以添加到家禽和魚的日糧中 (Haustein等,1994;Bairagi等,2002)。然而，浮萍的蛋白質(zhì)也可以被提取，生產(chǎn)出浮萍濃縮蛋白，約含68%的粗蛋白。與傳統(tǒng)豆粕相比，浮萍屬濃縮蛋白必需AA的含量更高，但磷的濃度則更低(Rojas等，2012b)。當(dāng)喂豬時，浮萍屬濃縮蛋白AA的消化率與傳統(tǒng)豆粕接近，而磷的消化率更高，消化能和代謝能也沒有差異(Rojas等，2012b)。

提取蛋白后剩下的植物組織是一種高纖維產(chǎn)物，該產(chǎn)物的成分含量類似于苜蓿草粉。該產(chǎn)物叫做浮萍粉，主要用于喂養(yǎng)奶牛。然而，浮萍粉也可以用于飼喂妊娠母豬。對于浮萍濃縮蛋白和浮萍粉來說，有必要開展實驗來評估它們作為豬日糧成分對豬生產(chǎn)性能以及胴體品質(zhì)等的影響。

3.2 微藻類

近幾年，每年全球微藻類的產(chǎn)量估計約為10 000公噸干物質(zhì)(Becker,2007)。由于一些種類的微藻類含有超過20%的粗脂肪以及生物柴油使用量的增加，讓我們對微藻類的生產(chǎn)產(chǎn)生了興趣，由此我們預(yù)計微藻類產(chǎn)量在將來肯定會增加。微藻類的種類超過30 000種，而我們僅搞清了幾百個微藻類的化學(xué)成分(Christaki等,2011)。研究表明，不同種類的微藻類養(yǎng)分濃度有明顯差異，但很多種類中粗蛋白的含量都高于50%(干物質(zhì)基礎(chǔ))。微藻類蛋白質(zhì)的AA組成類似于大豆蛋白(Christaki等,2011;Skrede等,2011)。微藻類在豬飼料中的AA消化率尚無數(shù)據(jù)，但實驗已證實，當(dāng)用于飼喂貂時，AA的消化率低于豆粕，不過品種間差異也很大(Skrede等,2011)。微藻類的脂質(zhì)包括高濃度的多不飽脂肪酸和ω-3脂肪酸，這些脂肪酸有助于改善動物健康(Christaki等,2011)。 灰分含量相對較高(15%)，但磷的濃度和消化率尚且不知。同樣，也缺乏豬對于微藻類消化能和代謝能的研究報道。然而，已有研究表明，添加2%微藻類的斷奶仔豬日糧對仔豬生產(chǎn)性能沒有負面影響(Grinstead等,2000)，同時育肥豬飼喂添加了微藻類的日糧時，豬肉內(nèi)的長鏈多不飽和脂肪酸含量增加(Marriot等,2002;Sardi等,2006)。

3.3 單細胞蛋白

單細胞蛋白指細菌蛋白，該細菌主要以甲醇或甲烷作為底物。該蛋白的蛋白含量為40%～70%，有較高濃度的必需氨基酸。然而，該蛋白中有高達19%的核酸蛋白，這一核酸蛋白限制了蛋白的利用率，但對豬而言，如此高濃度的核苷酸似乎并不會產(chǎn)生負面影響(?verland等,2010)。通過分離其中的含有最大核苷酸的片段，可以減少該蛋白的核苷酸濃度。單細胞蛋白的AA消化率略低于豆粕和魚粉(Skrede等,1998)。

單細胞蛋白磷的濃度為1%～2%，消化率高于75%(Kim等，2010)。由于存在更高濃度的乙醚提取物，單細胞蛋白的總能高于玉米和豆粕。然而，單細胞蛋白的能量消化率低于豆粕，其消化能和代謝能與豆粕沒有差異(Hellwing等，2007；Kim等，2010)。

雖然有關(guān)單細胞蛋白添加到豬日糧的研究信息還很缺乏，但是單細胞蛋白添加到斷奶仔豬日糧用以代替魚粉的可能性是存在的；只是需要進行生產(chǎn)實驗來驗證這一點，以便充分評估該原料。