植物資源飼料化加工與利用現(xiàn)狀分析

王滿(mǎn)生,王延周,戴求仲,2

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類(lèi)研究所,湖南 長(zhǎng)沙 410205； 2.湖南省畜牧獸醫(yī)研究所動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼養(yǎng)技術(shù)研究室,湖南 長(zhǎng)沙 410131)

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植物資源飼料化加工與利用現(xiàn)狀分析

王滿(mǎn)生1,王延周1,戴求仲1,2

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類(lèi)研究所,湖南 長(zhǎng)沙 410205； 2.湖南省畜牧獸醫(yī)研究所動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼養(yǎng)技術(shù)研究室,湖南 長(zhǎng)沙 410131)

飼料是畜牧業(yè)賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前配合飼料中90%以上的原料組分來(lái)源于植物。鑒于此,我們?cè)敿?xì)介紹了植物原料的特點(diǎn),歸納總結(jié)了當(dāng)前有關(guān)植物原料的加工利用現(xiàn)狀,并著重分析了植物原料中常見(jiàn)抗?fàn)I養(yǎng)因子及有毒有害物質(zhì)種類(lèi)、危害及消減方法,為植物資源的飼料化深度開(kāi)發(fā)利用提供了良好的技術(shù)參考。

飼料原料；植物資源；加工；抗?fàn)I養(yǎng)因子；有毒有害物質(zhì)；利用

聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)的統(tǒng)計(jì)資料表明,近年來(lái)我國(guó)肉蛋產(chǎn)量已躍居世界前列,奶產(chǎn)品的生產(chǎn)也處于快速發(fā)展期。由于肉蛋奶均是通過(guò)畜禽由飼料轉(zhuǎn)化而來(lái),這就要求有足夠的飼料原料。而且隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展,飼料短缺及分布不合理的情況也日益凸顯,目前我國(guó)飼料用糧約占總糧食的三分之一,人畜爭(zhēng)糧已嚴(yán)重限制著我國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展[1]。因此,飼料原料由傳統(tǒng)糧型向非糧型轉(zhuǎn)變逐漸成了適合我國(guó)國(guó)情和畜禽業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。例如,秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物通過(guò)飼料化加工后可用于畜禽飼料,為節(jié)糧型畜牧生產(chǎn)開(kāi)辟了新途徑。

理論而言,一切植物資源均可用作開(kāi)發(fā)畜禽飼料的原料,但目前用于飼料開(kāi)發(fā)的植物資源還非常有限,主要有作物秸稈、飼用作物、農(nóng)作物副產(chǎn)物和野生飼料等。鑒于目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)植物資源的飼料化利用已有較多的研究報(bào)道,故本文將主要針對(duì)植物資源飼料化加工利用的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行歸納總結(jié),同時(shí)分析了植物原料中存在的抗?fàn)I養(yǎng)因子及有毒有害物質(zhì),以期為植物原料飼料化的深入研究提供一定的參考依據(jù)。

1 植物資源的特點(diǎn)

1.1 種類(lèi)多、木質(zhì)纖維化程度低

以青綠植物為例,包括各類(lèi)牧草、農(nóng)作物、葉菜類(lèi)、樹(shù)枝葉及水生植物等富含葉綠素的原料,一般具有營(yíng)養(yǎng)豐富、木質(zhì)纖維化程度低等特點(diǎn)[2]。青綠植物細(xì)胞壁的主要成分是粗纖維,其中一部分微纖維因具有結(jié)晶型結(jié)構(gòu)而不能被瘤胃微生物所利用；另一部分則以散亂無(wú)定型狀態(tài)存在,可被瘤胃微生物降解。隨著青綠植物生長(zhǎng)期的不斷延長(zhǎng),其中含量不斷提高的木質(zhì)素對(duì)青綠飼料的有效利用率也會(huì)產(chǎn)生愈加顯著的影響。例如,木質(zhì)纖維素每增加1%,反芻動(dòng)物消化率下降約1%,而豬雞下降約2%[3]。

1.2 抗?fàn)I養(yǎng)因子含量較高

抗?fàn)I養(yǎng)因子是原料中對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用產(chǎn)生不利影響以及使人和動(dòng)物產(chǎn)生不良生理反應(yīng)的一類(lèi)物質(zhì)的統(tǒng)稱(chēng)[4],廣泛存在于飼料原料中,尤其是一些未經(jīng)加工或加工處理不當(dāng)?shù)母缓鞍踪|(zhì)的青綠植物資源。目前,在自然界發(fā)現(xiàn)的抗?fàn)I養(yǎng)因子有數(shù)百種,包括蛋白酶抑制劑、非淀粉多糖、單寧、飼料抗原蛋白、植酸、草酸、胃脹氣因子、抗維生素因子等。

1.3 有毒有害物質(zhì)含量較高

有些植物原料中可能含有亞硝酸鹽、硫葡萄糖苷等有毒有害物質(zhì)[5]。這些物質(zhì)在一定程度上會(huì)阻礙植物飼料營(yíng)養(yǎng)成分的消化吸收,影響動(dòng)物的生長(zhǎng)繁殖和健康水平,最終增加養(yǎng)殖生產(chǎn)成本。

2 植物資源飼料化加工利用技術(shù)

目前植物資源飼料化加工利用方式有：在收獲季節(jié)鮮喂或者采用干化、切碎、揉絲、堿化、氨化、青貯等加工手段以延長(zhǎng)其保存期和提高其利用率。

2.1 營(yíng)養(yǎng)保持技術(shù)

2.1.1 快速脫水技術(shù)

快速干燥脫水能較大限度地保留原料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。例如,可將盛產(chǎn)季或雨季收獲的青綠農(nóng)作物制成干料后加以保存和利用[6]。此外,在實(shí)際生產(chǎn)中為降低運(yùn)輸成本和節(jié)省儲(chǔ)存空間,可將烘干與壓塊一起配套加工而制作成高密度餅塊形式。

2.1.2 青貯技術(shù)

青貯是通過(guò)乳酸菌等厭氧微生物將青綠植物中的糖類(lèi)轉(zhuǎn)化為乳酸,抑制霉菌等雜菌的生長(zhǎng)繁殖,可長(zhǎng)期保留青綠植物營(yíng)養(yǎng)多汁的特性。目前,青貯方式主要有窖貯、水貯、拉伸膜裹包、堆貯、袋貯等。例如,將香蕉莖葉切碎后補(bǔ)充部分易發(fā)酵的糖類(lèi)進(jìn)行青貯加工后可作為反芻動(dòng)物越冬的粗飼料[7]。呼達(dá)古拉等[8]利用切碎的新鮮玉米秸稈,比較分析了窖貯、包貯和堆貯3種青貯方式,并探討了青貯過(guò)程中需注意的關(guān)鍵問(wèn)題。一般地,青貯飼料的產(chǎn)品品質(zhì)會(huì)因青貯技術(shù)的不同而有差異。同時(shí),微生物菌劑、酶制劑、輔助劑等的廣泛應(yīng)用,大大促進(jìn)了青貯技術(shù)的發(fā)展,以及青貯產(chǎn)品質(zhì)量的提高[9]。此外,含糖多的青綠植物如玉米、高粱和黍類(lèi)等非常適于青貯,而含糖少的如油菜、飼用苧麻、稻草、蘆葦?shù)葎t可考慮添加青貯劑或與其他含糖量較高的飼料資源進(jìn)行混合青貯[10]。

2.2 營(yíng)養(yǎng)提升技術(shù)

2.2.1 堿化和氨化技術(shù)

堿化加工是用一定濃度的堿液處理植物原料,通過(guò)部分破壞粗纖維中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三者間的醚鍵或酯鍵,增加纖維素間的空隙度,使植物細(xì)胞壁疏松,增加瘤胃微生物的接觸面積,提高纖維素降解率[11]。雖然經(jīng)堿化處理后的植物原料消化率會(huì)有所提高,但該過(guò)程易造成環(huán)境污染,故不提倡大規(guī)模推廣。而氨化加工則是向切碎的植物原料加入氨源或尿素,通過(guò)氨與粗纖維的作用,使木質(zhì)素與多糖間的酯鍵斷裂而產(chǎn)生氨鹽。氨化不僅能提高植物原料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,還能為瘤胃微生物提供一定氮源。例如,Chemjong等[12]采用尿素處理過(guò)的青綠秸稈飼喂泌乳水牛,發(fā)現(xiàn)體重和產(chǎn)奶量均有明顯增加。在實(shí)際生產(chǎn)中,一般會(huì)將堿化與氨化加工作為植物原料青貯和微貯的預(yù)處理手段,形成植物資源生物化學(xué)復(fù)合加工技術(shù)[13]。

2.2.2 揉絲技術(shù)

揉絲加工是在秸稈擠絲揉搓機(jī)的作用下將植物原料揉搓成草絲狀,再加入發(fā)酵菌劑后擠壓打捆裝袋,有時(shí)也被認(rèn)為是青貯的一種前處理手段。植物原料經(jīng)揉絲處理后,其表面硬質(zhì)莖節(jié)遭到破壞,有利于畜禽消化吸收。例如,張娜等[14]通過(guò)尼龍袋法評(píng)價(jià)秸稈的瘤胃動(dòng)態(tài)降解率,比較了揉絲、切割和粉碎三種方式對(duì)青綠玉米秸稈的處理效果,發(fā)現(xiàn)揉絲處理可明顯提高青綠玉米秸稈利用率。此外,由于揉絲添加的是發(fā)酵菌劑,而非單純?nèi)樗峋?這促使原料中大部分木質(zhì)素和纖維素被降解成低聚糖、乳酸和揮發(fā)性脂肪酸等,提高了原料利用率。

2.2.3 酶解加工技術(shù)

酶解處理是通過(guò)向植物原料中直接添加適宜酶制劑,有針對(duì)性地降解瘤胃微生物自身難以分解的組分,提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和消化率。例如,分別添加淀粉酶、纖維素酶和半纖維素酶將植物中的淀粉、纖維素和半纖維素等多糖降解為單糖,且還可刺激瘤胃中纖維素酶等內(nèi)源酶的分泌,能顯著提高原料利用率[15]。此外,添加酶制劑前若對(duì)原料進(jìn)行適度預(yù)處理,則也可顯著提高酶制劑對(duì)原料的酶解效率[16]。

2.3.4 高值化利用技術(shù)

2.3.4.1 功效成分的直接提取

從新鮮植物中提取的葉蛋白,是飼料中的優(yōu)質(zhì)植物蛋白來(lái)源,因?yàn)樵摰鞍踪|(zhì)組成中的必需氨基酸齊全,且優(yōu)于谷類(lèi)蛋白質(zhì)。例如,在豬、雞飼料中搭配7%～9%濃縮葉蛋白,可節(jié)省25%～30%的大豆類(lèi)飼料。另外,還可從青綠植物資源中提取功能性低聚糖、功能性植物油脂、黃酮類(lèi)、糖萜素、阿魏酸等具有特殊功效的活性物質(zhì)[17]。

2.3.4.2 生物轉(zhuǎn)化利用

根據(jù)植物原料自身特點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化后可作為功能性飼料及添加劑應(yīng)用于畜牧業(yè)中,起到部分或完全替代飼用抗生素的作用,可緩解抗生素濫用,還可避免因禁用抗生素引起的動(dòng)物生產(chǎn)性能降低和患病率增加等不良后果[18]。

在植物資源的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,首先需對(duì)原料進(jìn)行適度預(yù)處理,如堿法、蒸汽爆破法，生物法預(yù)處理后利用纖維素復(fù)合酶酶解糖化,再經(jīng)微生物作用轉(zhuǎn)化為菌體蛋白或其他具有某種生理功效的次級(jí)代謝產(chǎn)物。例如,高樹(shù)峰等[19]通過(guò)在肉雞日糧中添加0.3%～0.6%的銀杏葉發(fā)酵物,發(fā)現(xiàn)顯著改善肉雞對(duì)飼料利用率。

2.3 植物原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子及有毒有害物質(zhì)的消減技術(shù)

2.3.1 抗?fàn)I養(yǎng)因子作用機(jī)制及消除技術(shù)

2.3.1.1 原料中主要抗?fàn)I養(yǎng)因子及抗?fàn)I養(yǎng)作用

蛋白酶抑制劑廣泛存在于豆類(lèi)植物中,可抑制畜禽體內(nèi)胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、糜蛋白酶、凝血酶等酶類(lèi)活性。例如,大豆胰蛋白酶抑制劑的抗?fàn)I養(yǎng)作用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

(1)通過(guò)與小腸液中胰蛋白酶形成無(wú)活性復(fù)合物,降低了飼料蛋白的消化率,導(dǎo)致外源氮攝入不足。

(2)誘導(dǎo)小腸黏膜細(xì)胞釋放膽囊收縮素,刺激胰腺細(xì)胞分泌過(guò)多的胰蛋白酶和糜蛋白酶,嚴(yán)重消耗內(nèi)源氮[20]。

植物凝集素廣泛存在于植物中,不被蛋白酶水解,能夠結(jié)合小腸上皮細(xì)胞表面的特定受體,通過(guò)形成復(fù)合物破壞小腸黏膜功能,進(jìn)而增加腸壁血管的通透性,降低了動(dòng)物機(jī)體免疫功能[21]。

單寧是一類(lèi)多元酚類(lèi)聚合物,廣泛存在于植物中,具有味苦澀、適口性差、對(duì)蛋白質(zhì)有強(qiáng)親和力等特點(diǎn)。單寧不僅與蛋白質(zhì)和消化酶形成難溶物,還會(huì)與激素和胰蛋白酶等反應(yīng),導(dǎo)致飼料蛋白在畜禽體內(nèi)的利用率降低。但是對(duì)反芻動(dòng)物來(lái)說(shuō),單寧又發(fā)揮著雙重效應(yīng),一方面通過(guò)與瘤胃微生物酶或植物細(xì)胞壁中碳水化合物結(jié)合,形成難消化物質(zhì),降低了飼料粗纖維消化率；另一方面,低濃度縮合單寧通過(guò)與蛋白質(zhì)形成難溶物,避免了瘤胃微生物對(duì)飼料蛋白的降解和脫氨作用,提高了必需氨基酸和氮在小腸中的吸收率[22]。另外,單寧的存在還會(huì)降低動(dòng)物對(duì)飼料中鈣、鐵和鋅等金屬離子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,甚至引起動(dòng)物產(chǎn)生便秘現(xiàn)象。

非淀粉多糖是植物中除淀粉外所有碳水化合物的總稱(chēng),包括纖維素、半纖維素、果膠等[23],是植物細(xì)胞壁的重要組成成分,不能被單胃動(dòng)物消化利用,會(huì)導(dǎo)致原料的胞內(nèi)物質(zhì)難以被充分利用。此外,非淀粉多糖還會(huì)因高粘稠性而阻礙營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被酶消化。

飼料中的抗原蛋白被飼喂動(dòng)物機(jī)體吸收后,會(huì)被機(jī)體免疫系統(tǒng)誤認(rèn)為是異物而刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體,這會(huì)引起動(dòng)物腸黏膜受損,影響動(dòng)物對(duì)飼料的消化吸收,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因急性過(guò)敏反應(yīng)導(dǎo)致動(dòng)物腹瀉和體重下降,甚至死亡[24]。

脹氣因子則是指一些存在于豆科籽實(shí)中的低聚糖,如棉籽糖和水蘇糖等,在動(dòng)物胃腸中不易被消化,卻容易被大腸內(nèi)的好氣菌分解,產(chǎn)生氫、甲烷、二氧化碳等氣體,引起動(dòng)物胃腸脹氣[25]。

植酸是植物磷的重要貯存形式,植物中50%～70% 的磷以植酸磷的形式存在,而單胃動(dòng)物體內(nèi)因缺乏植酸酶,對(duì)植酸磷的利用率很低。植酸是一種強(qiáng)螯合劑,在一定條件下可與許多金屬離子形成難溶物,阻礙動(dòng)物對(duì)原料中鈣、鋅、鎂、鐵等必需礦物質(zhì)元素的吸收,且植酸鹽還可與胃蛋白酶和胰蛋白酶等結(jié)合而降低動(dòng)物對(duì)飼料蛋白質(zhì)的消化率[26]。

抗維生素因子廣泛存在于豆科、蕨類(lèi)、油菜、木棉籽實(shí)、高粱、亞麻籽、傘形科等植物中,會(huì)影響動(dòng)物對(duì)維生素的吸收,進(jìn)而影響該維生素在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮功效[27]。歸納起來(lái),抗維生素因子主要通過(guò)3種途徑發(fā)揮其抗?fàn)I養(yǎng)作用：

(1)與維生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似,干擾動(dòng)物利用該維生素,如草木犀中的雙香豆素等。

(2)部分破壞維生素活性,降低其功效,如豆科植物中的脂氧合酶等。

(3)與維生素結(jié)合,通過(guò)改變其結(jié)構(gòu)而破壞其生理功能,如硫胺素酶等。

2.3.1.2 原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子的消除技術(shù)

目前,原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子的消除方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法等。

物理法：

(1)加熱處理。熱處理在一定程度上可鈍化原料中部分抗?fàn)I養(yǎng)因子,如對(duì)熱較敏感的胰蛋白酶抑制、植物凝集素等,具有效率高、成本低及操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

(2)機(jī)械加工處理。由于植物原料中許多抗?fàn)I養(yǎng)因子存在于某些特定位置,故可通過(guò)去殼、粉碎、制粒、膨化、浸泡等機(jī)械加工部分去除抗?fàn)I養(yǎng)因子而緩解抗?fàn)I養(yǎng)作用。例如,高粱通過(guò)去外皮外殼可去除其籽實(shí)中的大部分單寧成分。

化學(xué)法：

通過(guò)在原料中添加一定量化學(xué)物質(zhì),在一定條件下使其發(fā)生反應(yīng),可使部分抗?fàn)I養(yǎng)因子鈍化而失去活性。例如,針對(duì)單寧含量較高的植物原料,可適當(dāng)加入提供甲基供體的蛋氨酸或膽堿,使單寧甲基化而失活[28]。

生物加工方法：

該方法主要是借助酶的作用鈍化或消除原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子。

(1)直接添加外源酶制劑或菌劑。例如,在原料中加入植酸酶或非淀粉多糖酶,可減輕抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)畜禽消化飼料時(shí)的不良影響。又如,向棉籽粕、菜籽粕等植物原料中添加乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌等發(fā)酵后可消除原料中的部分抗?fàn)I養(yǎng)因子[29]。

(2)通過(guò)植物籽實(shí)發(fā)芽時(shí)內(nèi)源酶作用,降低原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量。

(3)通過(guò)先進(jìn)育種技術(shù)培育出無(wú)抗?fàn)I養(yǎng)因子或低抗?fàn)I養(yǎng)因子的植物品系。由于抗?fàn)I養(yǎng)因子是植物進(jìn)化過(guò)程中一種抵御外界不良環(huán)境的物質(zhì),人為降低其含量有可能會(huì)增加植物病蟲(chóng)害或鳥(niǎo)害發(fā)生的幾率。

2.3.2 原料中有毒有害物質(zhì)及其消減技術(shù)

飼料原料中的有毒有害成分,有些來(lái)自外界,如六六六、滴滴涕等有機(jī)農(nóng)藥殘留,或鉛、汞、砷、鎘等重金屬污染,或霉菌等微生物污染[30]。而有些則是自身存在的,因?yàn)樵陂L(zhǎng)期適應(yīng)環(huán)境過(guò)程中,植物在其體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一些對(duì)其自身生存所必需,但對(duì)飼喂動(dòng)物卻是有害無(wú)益的物質(zhì)。植物原料中常見(jiàn)的有毒有害成分,大體可分為：生物堿、苷類(lèi)、毒蛋白、酚類(lèi)、有機(jī)酸和亞硝酸鹽等。

2.3.2.1 生物堿類(lèi)

在植物有毒成分中,生物堿不僅種類(lèi)多,還具多種毒性,如神經(jīng)毒性和細(xì)胞毒性等。例如,人類(lèi)最早記載的真菌毒素麥角生物堿,不僅會(huì)損害采食動(dòng)物毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞而導(dǎo)致血栓,還可損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)而產(chǎn)生血液循環(huán)障礙等癥狀[31]。有研究表明,采用蒸制或烘制方法能有效去除原料中生物堿類(lèi)毒性成分,同時(shí)還能較大限度地保留有效成分[32]。另外,利用氨處理可有效降低蓖麻籽中蓖麻堿的含量。

2.3.2.2 苷類(lèi)

原料中常見(jiàn)的苷類(lèi)有毒有害成分有硫葡萄糖苷、氰苷類(lèi)、皂苷類(lèi)等。硫葡萄糖苷本身無(wú)毒,但發(fā)生降解后會(huì)產(chǎn)生毒性,如促使動(dòng)物甲狀腺腫大而減緩動(dòng)物生長(zhǎng)。類(lèi)似地,氰苷本身也不表現(xiàn)出毒性,但當(dāng)動(dòng)物采食并咀嚼含有氰苷的植物原料后,氰苷會(huì)以氫氰酸形式在組織中發(fā)揮其毒性,且相比于反芻動(dòng)物而言,單胃動(dòng)物會(huì)較晚出現(xiàn)氰苷中毒癥狀[33]。此外,苜蓿、油茶籽餅、大豆等植物中含有三萜皂苷,而皂苷一般多具苦味和辛辣味,因此適口性降低,且當(dāng)反芻動(dòng)物大量采食新鮮苜蓿時(shí),皂苷會(huì)在瘤胃中與水形成大量的持久性泡沫,最終會(huì)因阻塞賁門(mén)而使瘤胃臌氣。

在利用植物資源時(shí),需考慮植物生育期中有毒成分含量的變化及畜禽對(duì)該植物的敏感性。例如,不宜鮮喂高粱、玉米等嫩莖葉及再生苗,而應(yīng)選擇抽穗期,且最好加工成青貯料或干草后飼用。由于氰苷溶于水后會(huì)水解為加熱易揮發(fā)的氫氰酸。因此,水浸泡結(jié)合加熱蒸餾可消除植物原料中氰苷類(lèi)有害成分。

2.3.2.3 毒蛋白類(lèi)

在有些植物原料中,一些本身不是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸,由于具有與正常氨基酸類(lèi)似的結(jié)構(gòu)而使其成為真正氨基酸的抗代謝物,結(jié)果會(huì)引起飼喂動(dòng)物中毒,如出現(xiàn)脫毛、肝臟受損、生長(zhǎng)緩慢等癥狀[34]。此外,植物中還會(huì)天然存在一些具有特殊生物活性或強(qiáng)烈毒性的肽類(lèi),可稱(chēng)為毒肽或毒蛋白。例如,蓖麻中存在的毒蛋白因會(huì)使核糖體失活而抑制蛋白質(zhì)的合成,最終引起畜禽中毒,如中毒性肝病、出血性胃腸炎等,甚至導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)衰竭[35]。毒蛋白的去毒方法主要有蒸煮擠壓法、化學(xué)處理、蒸汽處理和氨處理等。例如,借助蒸煮擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的高剪切力和渦輪刮板摩擦壓緊物料時(shí)產(chǎn)生的摩擦高溫對(duì)物料的破壞,以及石灰水的化學(xué)作用,可有效去除蓖麻籽中的毒蛋白類(lèi)[36]。

2.3.2.4 酚類(lèi)

棉酚主要存在于棉籽、棉籽餅或棉油中,約占干物質(zhì)的0.03%,且主要以結(jié)合棉酚或游離棉酚形式存在,其中游離棉酚的長(zhǎng)期積累可對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生毒害,如引起缺鐵性貧血和胃腸炎等[37]。通過(guò)微生物對(duì)棉籽粕原料進(jìn)行發(fā)酵處理可降低游離棉酚含量。

2.3.2.5 有機(jī)酸類(lèi)

植物原料中有機(jī)酸類(lèi)有毒有害成分主要有草酸和環(huán)丙烯類(lèi)脂肪酸等。草酸主要存在于菠菜、莧菜及甜菜,羊蹄和酸模,以及酢漿草等植物中,尤其在這些植物的青綠莖葉中含量特別高,占鮮重的0.5%～1.5%。草酸的大量存在會(huì)降低動(dòng)物對(duì)鈣、鋅、鎂、銅和鐵等礦物質(zhì)元素的利用,還會(huì)刺激其胃腸粘膜,引起腹瀉,甚至胃腸炎。但有研究表明,反芻動(dòng)物的瘤胃微生物可水解草酸。環(huán)丙烯類(lèi)脂肪酸一般指的是棉籽油或棉籽餅殘油中所含的蘋(píng)婆酸和錦葵酸,均是脫氫酶的阻礙物,影響動(dòng)物機(jī)體脂肪中脂肪酸的組成,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響雞蛋品質(zhì),如降低種蛋受精率和孵化率等[38]。

在畜牧養(yǎng)殖中,建議不直接飼喂幼嫩植物,而應(yīng)選擇成熟期的。例如,馬屬動(dòng)物對(duì)草酸鹽敏感,因此,必須少喂或不喂草酸鹽含量高的原料,如需飼喂富含草酸鹽的植物料,則應(yīng)補(bǔ)加磷酸氫鈣、碳酸鈣等鈣劑來(lái)阻礙動(dòng)物機(jī)體對(duì)草酸鹽的吸收,進(jìn)而緩解動(dòng)物因草酸鹽危害所引起的癥狀[39]。

2.3.2.6 亞硝酸鹽

當(dāng)動(dòng)物攝入含大量亞硝酸鹽的植物原料時(shí),進(jìn)入血液的亞硝酸離子可與血紅蛋白作用形成高鐵血紅蛋白,當(dāng)高鐵血紅蛋白大量積累時(shí)會(huì)出現(xiàn)高鐵血紅蛋白血癥,即使血紅蛋白失去攜氧功能,引起機(jī)體組織缺氧,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物死亡[40]。另外,由于硝酸鹽和亞硝酸鹽同被認(rèn)為是亞硝基化合物的前體,而亞硝基化合物是強(qiáng)致癌物,會(huì)對(duì)動(dòng)物的健康造成安全隱患。為減少原料中亞硝酸鹽給喂養(yǎng)動(dòng)物帶來(lái)的危害,需注意原料的加工調(diào)制、飼喂及存儲(chǔ)方式。例如,葉菜類(lèi)植物宜鮮喂,如要熟喂,應(yīng)大火快煮,涼后再喂,但切忌小火燜煮。植物原料應(yīng)存放在干燥、陰涼和通風(fēng)的地方,且需薄層攤開(kāi),不宜長(zhǎng)期堆放。當(dāng)用硝酸鹽含量較高的植物飼喂反芻動(dòng)物時(shí),可通過(guò)同時(shí)補(bǔ)喂適量易消化的富含糖的其他飼料來(lái)減少亞硝酸鹽的攝入。另外,在種植飼料作物時(shí),也可通過(guò)適當(dāng)施加鉬肥來(lái)減少植物體內(nèi)硝酸鹽的累積。

2.3.2.7 霉菌毒素

霉菌毒素是由一些霉菌或真菌分泌的有毒次級(jí)代謝產(chǎn)物。受污染的飼料其適口性和質(zhì)量都會(huì)降低,且還會(huì)發(fā)出特殊氣味,嚴(yán)重影響動(dòng)物的采食量。如果喂養(yǎng)動(dòng)物誤食被霉菌毒素污染的飼料還會(huì)引起中毒,導(dǎo)致免疫力下降,影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能[41]。除受霉菌直接污染外,水分含量高、環(huán)境潮濕及病蟲(chóng)侵害等均會(huì)引起植物原料霉變而產(chǎn)生毒素,不僅影響飼料品質(zhì),還會(huì)危害畜禽甚至人類(lèi)健康。

霉菌毒素的消減方法主要有：物理法、化學(xué)法、吸附法、微生物法和復(fù)合法。其中物理法主要有高溫處理、水洗、吸附以及輻射等[42-43]?；瘜W(xué)消除主要是基于毒素在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑的作用下會(huì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì),常見(jiàn)有酸法、堿法、氨法及有機(jī)溶劑法[44-45]。原料中添加活性炭、水合鋁硅酸鈉鈣、精制沸石粉等高效吸附劑也被認(rèn)為是一種有效的霉菌毒素消除措施[46-47]。有研究表明,有些微生物可通過(guò)轉(zhuǎn)化霉菌毒素而降低其毒性,如乳酸菌、醋酸菌、面包酵母、釀酒酵母、米曲霉和枯草桿菌等對(duì)黃曲霉毒素均有一定程度的分解作用[48]。相對(duì)于單一成分的脫毒處理,由無(wú)機(jī)吸附劑、有機(jī)吸附劑、微生物及酶制劑、生物活性成分、免疫增強(qiáng)劑以及自由基清除劑等組成的復(fù)合脫毒劑,可充分發(fā)揮不同脫毒成分的優(yōu)勢(shì)來(lái)阻止霉菌毒素吸附,且對(duì)不同種類(lèi)的霉菌毒素均具有良好的脫毒效果[49]。此外,為保護(hù)喂養(yǎng)動(dòng)物免遭霉菌毒素侵襲,還可采用營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)法,即通過(guò)在霉變飼料中使用一定量的硒、含硫氨基酸、維生素及微量元素等營(yíng)養(yǎng)素來(lái)緩解霉菌毒素對(duì)動(dòng)物造成的危害[50]。

3 小結(jié)與展望

植物資源的飼料化加工與利用有望成為緩解畜牧業(yè)發(fā)展中人畜爭(zhēng)糧、爭(zhēng)地這一局面的有效戰(zhàn)略措施。雖然植物資源被用于飼料原料已有悠久的歷史,也為畜牧業(yè)的發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn),但目前仍存在一些問(wèn)題,如飼料化加工轉(zhuǎn)化率不高,加工手段有待提高,原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子及有害成分的消減還不徹底等。因此,今后在植物資源的飼料化進(jìn)程中可從以下幾個(gè)方面開(kāi)展深入研究：

(1)充分搜集具有潛在飼用價(jià)值的野生植物資源,并培育成飼用作物。

(2)提高栽培與機(jī)械化采收相結(jié)合的農(nóng)藝技術(shù)水平,同時(shí)加強(qiáng)采后快速干燥的技術(shù)研發(fā)。

(3)引進(jìn)其他領(lǐng)域的一些先進(jìn)加工處理技術(shù),拓寬植物資源飼料化加工技術(shù)方式。

(4)加大植物資源生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中酶解預(yù)處理技術(shù)手段的研發(fā)。

(5)建立植物飼料的系統(tǒng)科學(xué)的營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)體系,豐富飼料數(shù)據(jù)庫(kù)等。

通過(guò)這一系列技術(shù)或手段的不斷發(fā)展,植物資源的飼料化進(jìn)程將會(huì)在不久的將來(lái)得到極大的拓寬與深化,最終服務(wù)于畜牧業(yè)的長(zhǎng)久和諧發(fā)展。

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(責(zé)任編輯：梅 竹)

Current status analysis of the processing and utilization of plant resources for feed

WANG Man-Sheng1,WANG Yan-Zhou1,DAI Qiu-Zhong1,2

(1.Institute of Bast Fiber Crops,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Changsha 410205,China;2.Department of Animal Nutrition and Feeding Technology,Hunan Institute of Animal Science and Veterinary Medicine,Changsha 410131,China)

Feed is considered as the material base of livestock for their survival.At present,more than 90% of the raw materials in the compound feed are obtained from the plants resources.In view of this situation,the characteristics of the plant materials were introduced in detail,and the current status of processing and utilization for the plant materials was also summarized.In addition,the species,harm and subduction method of the common antinutritional factors and/or toxic and harmful substances in the plant feedstuffs were emphatically analyzed.Through this current status analysis,it would provide a good technical reference for the depth development and utilization of plant resources for feed.

plants resources;green stalks;processing;ensiling;antinutritional factors;toxic and harmful substance；utilization

2017-03-31；

2017-07-04

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程(ASTIP-IBFC)；中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)(Y2017LM11)。

王滿(mǎn)生(1987-),男,博士,助理研究員,主要從事農(nóng)產(chǎn)品深加工與飼料加工。

戴求仲(1969-),男,博士,研究員,主要從事動(dòng)物飼料資源開(kāi)發(fā)與利用等研究。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.07.013

S816.9

A

1003-6202(2017)07-0051-06