我國(guó)甘薯資源分布及飼用新模式探索

王春雨，于繼英，鄧雪娟，劉世杰，席興軍，蔡輝益,3*

（1.生物飼料開發(fā)國(guó)家工程研究中心，北京 100081；2.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，北京 100191；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081）

我國(guó)甘薯資源分布及飼用新模式探索

王春雨1，于繼英1，鄧雪娟1，劉世杰1，席興軍2，蔡輝益1,3*

（1.生物飼料開發(fā)國(guó)家工程研究中心，北京 100081；2.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，北京 100191；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081）

我國(guó)甘薯產(chǎn)地主要分布在淮海平原、長(zhǎng)江流域和東南沿海各省，產(chǎn)量大，是良好的居民鮮食、輕工加工和動(dòng)物飼用資源。甘薯、薯藤和加工業(yè)副產(chǎn)品富含淀粉、果膠和膳食纖維等，水分含量高，不易儲(chǔ)運(yùn)，易腐敗變質(zhì)，綜合利用率低，廢棄率高。甘薯、薯藤和薯渣是常用飼料，飼用時(shí)存在明顯的區(qū)域性、季節(jié)性和經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)。在產(chǎn)地農(nóng)戶習(xí)慣用煮熟和青貯后的薯塊和薯渣飼喂畜禽。利用微生物發(fā)酵技術(shù)處理薯渣，可提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。探索提出產(chǎn)區(qū)利用熟制、青貯、鮮飼等形式相結(jié)合和加工薯渣制備生物飼料的甘薯資源飼用新模式，可為我國(guó)甘薯種植、食用、加工和飼用的適度平衡提供借鑒。

甘薯；副產(chǎn)品；主產(chǎn)地；產(chǎn)量；飼用；適度規(guī)模

甘薯（Ipomoea batatas L）屬塊莖類作物，是僅次于水稻、小麥、玉米的重要糧食作物，甘薯、馬鈴薯和木薯等薯類是我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整的優(yōu)勢(shì)作物[1]。甘薯富含淀粉和多種功能性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是良好的居民鮮食、輕工加工和動(dòng)物飼用資源。但由于新鮮甘薯及其副產(chǎn)品水分含量高，不易運(yùn)輸和貯存，易腐敗變質(zhì)，綜合利用率低，廢棄率高[2]，因此對(duì)這些資源的有效開發(fā)與利用一直是研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。

1 我國(guó)甘薯資源分布

全球甘薯的栽培面積以亞洲最多，非洲次之，美洲居第3位。我國(guó)是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國(guó)，2015年種植面積達(dá)427萬hm2，平均單產(chǎn)為24.48 t/hm2，年產(chǎn)10 664萬t，政策折糧2 112.98萬t[1]。自2006年以來，我國(guó)甘薯種植面積呈下降趨勢(shì)，產(chǎn)量趨穩(wěn)。根據(jù)氣候條件和耕作技術(shù)的差異，我國(guó)甘薯種植分為5個(gè)生態(tài)區(qū)：北方春薯區(qū)、黃淮流域春夏薯區(qū)、長(zhǎng)江流域夏薯區(qū)、南方夏秋薯區(qū)和南方秋冬薯區(qū)，以淮海平原、長(zhǎng)江流域和東南沿海各省最廣，四川、河南、山東、重慶、廣東、安徽等?。ㄖ陛犑校┓N植面積和產(chǎn)量較大。

2 我國(guó)甘薯和甘薯藤的主要用途及存在的問題

2.1 我國(guó)甘薯和甘薯藤的主要用途 鮮甘薯多汁，甜脆爽口，適口性好，是良好的居民鮮食和動(dòng)物飼用作物。甘薯中的淀粉以顆粒淀粉和膠淀粉為主，適合制粉加工。甘薯藤多用來煮熟喂豬或青貯保存。甘薯消費(fèi)結(jié)構(gòu)基本以淀粉加工和居民鮮薯食用為主，飼用資源則多來自田間薯藤、加工過程產(chǎn)生的糟渣和貯藏過程中的損耗（圖1）[1]。

制粉、休閑食品和工業(yè)乙醇是常見的甘薯加工和利用方式。我國(guó)甘薯粉絲生產(chǎn)歷史悠久，機(jī)械化程度較高，年產(chǎn)能約400萬t以上[2]。隨著我國(guó)非糧燃料乙醇戰(zhàn)略的發(fā)展，甘薯乙醇產(chǎn)量將增加，產(chǎn)生的薯酒糟也將增加[3]。

圖1 2015年甘薯產(chǎn)量和估測(cè)消費(fèi)情況 [1]

甘薯加工副產(chǎn)物中富含纖維、果膠和蛋白質(zhì)，可精深加工進(jìn)行功能性物質(zhì)的提取。甘薯纖維具有良好的持水性和增容性，是一種優(yōu)質(zhì)膳食纖維。甘薯粘液蛋白具有增強(qiáng)免疫力和降血脂功效，能夠作為一種抗衰老物質(zhì)加以利用，但功能性物質(zhì)的提取產(chǎn)業(yè)化程度不高。目前，直接烘干和通過發(fā)酵制備飼料是甘薯渣常用的資源化利用方式[4]。提取淀粉后的甘薯糟渣蛋白含量低，適口性欠佳，但利用微生物發(fā)酵技術(shù)處理后，薯渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高。薯渣提取功能性物質(zhì)后的廢渣多用于制備生物有機(jī)肥。生物技術(shù)發(fā)酵處理甘薯渣具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

以甘薯根冠比1:1計(jì)[6]，我國(guó)甘薯莖葉產(chǎn)量可達(dá)1億t以上。新鮮的甘薯藤營(yíng)養(yǎng)十分豐富，是產(chǎn)地農(nóng)家養(yǎng)殖常用的飼料，一般煮熟鮮飼，或在收割后青貯保存。甘薯莖葉具有較好的藥用價(jià)值，在食品加工領(lǐng)域尚處于起步階段，開發(fā)出的主要產(chǎn)品有甘薯莖葉茶和罐頭[5]。

2.2 我國(guó)甘薯和甘薯藤資源應(yīng)用中存在的問題 我國(guó)甘薯種植和加工的規(guī)?；潭绕毡椴桓?，加上甘薯、薯藤和薯渣體積大、水分多，在加工、儲(chǔ)運(yùn)和飼用過程中也存在一些問題。與國(guó)外先進(jìn)水平相比，我國(guó)甘薯淀粉的品質(zhì)普遍不高，加工中資源回收率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，副產(chǎn)品綜合利用不充分[2]。

鮮薯塊、薯藤和薯渣是農(nóng)戶常用的飼用資源。但甘薯和甘薯渣存放不當(dāng)易發(fā)生亞硝酸鹽超標(biāo)和腐敗變質(zhì)現(xiàn)象，廢棄率較高，飼用時(shí)畜禽的中毒現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。鮮飼時(shí)，甘薯塊和薯藤需要清洗、切碎和蒸煮熟制后飼喂。但我國(guó)甘薯種植業(yè)的機(jī)械化收割程度低，中大型養(yǎng)殖企業(yè)基本沒有飼料蒸煮熟化設(shè)備或設(shè)施，薯塊和薯藤在規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)推廣有一定難度。

微生物發(fā)酵技術(shù)可以提高甘薯和加工副產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和貯存時(shí)間，但發(fā)酵產(chǎn)品的品質(zhì)差異大，研究數(shù)據(jù)有待深入，安全性評(píng)價(jià)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有待完善[7]。

3 甘薯資源飼用效果

甘薯富含淀粉、多酚、花色苷素、β-胡蘿卜素、黃酮、綠原酸、粘液蛋白、去氫表雄酮、果膠和膳食纖維等（表1），對(duì)動(dòng)物有獨(dú)特的生理作用和較好的保健功能。鮮甘薯是良好的能量飼料。甘薯莖葉中蛋白質(zhì)、纖維和果膠含量高，是良好的青綠飼料。甘薯渣富含微量元素和膳食纖維，具有良好的抗氧化和促腸道蠕動(dòng)作用。但由于多汁、易腐爛，甘薯資源飼用性存在明顯的區(qū)域性、季節(jié)性和經(jīng)濟(jì)性限制。

3.1 甘薯飼用效果 甘薯中粗蛋白質(zhì)含量低且氨基酸不平衡，生甘薯、甘薯粉中含果膠和抗胰蛋白酶，飼喂量需要加以控制。常文環(huán)等[11]研究報(bào)道，生長(zhǎng)豬飼料中添加風(fēng)干甘薯量不宜超過15%，育肥豬不超過20%，熟制后可替代飼料中的全部玉米。張清華等[12]研究結(jié)果顯示，混合精料+青貯甘薯日糧飼喂長(zhǎng)榮二雜肉豬的育肥效果優(yōu)于混合精料+鮮甘薯。趙斌等[13]研究了甘薯對(duì)仿刺參(Apostichopusjaponicus)攝食與生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，干的甘薯塊根粉和莖蔓粉添加比例分別低于30%和10%時(shí)，可滿足仿刺參的營(yíng)養(yǎng)需求，可提高飼料利用效率，促進(jìn)仿刺參的攝食與生長(zhǎng)。Vira[14]報(bào)道，熟紅薯、鮮切紅薯可作為池塘養(yǎng)殖澳大利亞紅蝦（Cherax quadricarinatus）的餌料補(bǔ)充。

3.2 甘薯莖葉飼用效果 甘薯莖葉是良好的蛋白質(zhì)、纖維和天然色素來源。田河山等[15]研究顯示，與0%對(duì)照組相比，在杜×長(zhǎng)×大三元雜交生長(zhǎng)豬日糧中添加5%和10%的烘干甘薯莖葉粉對(duì)生長(zhǎng)豬的增重、日增重、飼料轉(zhuǎn)化率無顯著影響，飼料成本略有降低。Kaya等[16]研究報(bào)道，甘薯莖葉富含葉黃素，不同品種的甘薯莖葉中葉黃素含量不同（表2），蛋雞飼喂15、20、25 mg/kg葉黃素等量的甘薯莖葉（蛋雞配合飼料中的添加量為1%～5%），蛋黃色澤改善，不影響蛋雞的健康及生產(chǎn)性能。Kebede等[17]用50%干甘薯莖葉部分替代由78.4%麥麩、20.6%小葵子餅和1%食鹽配制的羊濃縮飼料，雄山羊的日增重和采食量不受影響。Khalid等[18]用切碎的新鮮甘薯莖葉替代粗高粱飼喂新分娩的努比亞山羊，奶山羊體重增加，其產(chǎn)奶量、乳蛋白、乳脂肪和總固形物提高。

3.3 甘薯渣飼用效果 經(jīng)過合理處理的甘薯渣是優(yōu)質(zhì)的飼料資源，但用量需加控制。鄒志恒等[4]研究認(rèn)為，生長(zhǎng)豬日糧中干甘薯渣的適宜添加比例為2%～4%。王苑等[19]研究顯示，在產(chǎn)蛋雞日糧中甘薯渣的適宜添加 量低于4%。陳宇光等[20]研究中，用5 kg新鮮紅薯渣替代5 kg苜蓿干草飼喂產(chǎn)奶量相近的荷斯坦奶牛，對(duì)奶牛的產(chǎn)奶量和乳成分影響不明顯。王中華等[21]研究表明，飼料中添加10%和15%的酸化紅薯粉渣飼喂肉兔，肉兔胃腸的pH降低，生長(zhǎng)性能和免疫器官指數(shù)提高。

表1 甘薯資源主要營(yíng)養(yǎng)素含量

表2 不同品種甘薯莖葉中的葉黃素含量[16]

3.4 發(fā)酵甘薯渣飼用效果 生物發(fā)酵可提高甘薯渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和飼料中的添加量，是利用和研究甘薯渣的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。周曉容等[22]研究表明，鮮甘薯渣75%、麥麩19.1%、酒糟5%、尿素0.5%、混合菌液0.4%（產(chǎn)阮假絲酵母、枯草芽孢桿菌和乳酸菌）制備的發(fā)酵甘薯渣，在玉米-麥麩-豆粕型日糧添加13.2%、24.3%、33.8%新鮮發(fā)酵甘薯渣替代部分能量、蛋白質(zhì)飼料，飼喂約×榮生長(zhǎng)豬，不影響豬的采食量和日增重。邢文會(huì)等[22]研究結(jié)果顯示，在復(fù)合微生物菌劑接種量1.64%（產(chǎn)阮假絲酵母、解脂假絲酵母、乳酸乳球菌和米曲霉）、發(fā)酵溫度為29.79℃、初始pH為 5.59的固態(tài)發(fā)酵工藝條件下，發(fā)酵甘薯渣的真蛋白含量達(dá)22.95%，在育肥豬飼料中的最佳添加比例為10%。

4 甘薯資源飼用新模式探索

4.1 甘薯渣制備生物飼料模式 我國(guó)甘薯加工業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)和快速發(fā)展的階段，種植業(yè)和加工業(yè)集中度不斷提高，高效、集約、生態(tài)特點(diǎn)日漸明顯[24]。一般情況下，用5 t甘薯可制備1 t粉絲，伴生2 t鮮渣，約7.5 t甘薯可生產(chǎn)1 t燃料乙醇，伴生約12.5 t鮮酒糟[25]。在甘薯淀粉、休閑食品和燃料乙醇的規(guī)?；a(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)下，配套糟渣副產(chǎn)品的快速處理能力亟需提升。甘薯加工業(yè)提高精深加工程度以降低糟渣產(chǎn)生量，生物發(fā)酵技術(shù)可提高鮮渣利用率和資源化產(chǎn)品的流通，通過逐級(jí)處理獲得生物飼料和生物有機(jī)肥[26]，微生物發(fā)酵技術(shù)處理鮮基糟渣具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4.2 家庭農(nóng)場(chǎng)配套薯塊和薯藤鮮飼模式 甘薯產(chǎn)業(yè)的訂單式農(nóng)業(yè)發(fā)展模式對(duì)產(chǎn)地種養(yǎng)和平衡提出了更高的要求。辛敏霞等[27]研究結(jié)果表明，在有機(jī)肥為基礎(chǔ)的條件下，采用測(cè)土配方施肥技術(shù)適宜配比氮、磷、鉀肥，施粗肥22.5～75 t/hm2，甘薯產(chǎn)量提高，肥料資源浪費(fèi)減少。劉峰等[28]研究結(jié)果顯示，在甘薯主產(chǎn)區(qū)施農(nóng)家肥45～60 t/hm2，甘薯的單產(chǎn)達(dá)30～45 t/hm2。依我國(guó)甘薯種植面積427萬hm2推測(cè)，常年需有機(jī)腐熟肥將超過1億t/年。因此，甘薯產(chǎn)區(qū)配套適度規(guī)模的養(yǎng)殖業(yè)，比如家庭農(nóng)場(chǎng)養(yǎng)殖，可有助于種養(yǎng)結(jié)合并適度平衡發(fā)展。

表3 甘薯產(chǎn)區(qū)家庭養(yǎng)殖場(chǎng)匹配度模擬

然而，以一般養(yǎng)殖規(guī)模的家庭農(nóng)場(chǎng)為單位，按畜禽糞便產(chǎn)生量和甘薯種植可消納腐熟肥量的模擬結(jié)果顯示（表3），畜禽甘薯和薯藤的飼用率偏低。因此，種植業(yè)合理施用畜禽糞便腐熟肥以提高單產(chǎn)和商品率并降低種植面積，甘薯產(chǎn)區(qū)家庭農(nóng)場(chǎng)推廣薯藤青貯、薯塊熟制和鮮飼相結(jié)合的方式就地飼用，以此降低收獲季節(jié)的田間損耗，可有助于提高產(chǎn)地的甘薯飼用率。

5 結(jié) 語(yǔ)

甘薯產(chǎn)業(yè)中伴生著豐富的飼用資源，但甘薯多汁難貯藏，甘薯莖葉難收集，糟渣利用率低是甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展和飼用資源化過程中的主要難點(diǎn)。隨著家庭農(nóng)場(chǎng)養(yǎng)殖的適度發(fā)展，通過熟制、青貯和固體發(fā)酵等方式制備甘薯和甘薯藤飼料，采用就地、就近鮮飼模式，可提高甘薯飼用的資源利用率。在甘薯加工產(chǎn)業(yè)鏈中，生物發(fā)酵技術(shù)不僅可以解決糟渣難儲(chǔ)藏、易遺棄的問題，還可提高飼用價(jià)值、降低畜禽養(yǎng)殖成本及減少環(huán)境污染，甘薯渣發(fā)酵飼料制備具有一定的發(fā)展?jié)摿?。探索?gòu)建甘薯種養(yǎng)加配套及適度平衡的新模式，可有助于甘薯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

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A

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2017-04-27；

2017-07-10

天津市科技計(jì)劃項(xiàng)目-生物飼料開發(fā)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目（13ZXGCCX06000）；中央基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（562015Y-3994）

王春雨（1986-），男，天津人，碩士，主要研究方向?yàn)樯镲暳蠎?yīng)用技術(shù)研究，E-mail：710413707@163.com

*通訊作者：蔡輝益，E-mail：caihuiyi@caas.cn