稻谷干全酒精糟的營養(yǎng)價值及其在畜禽飼料中的開發(fā)利用

李 潔， 孫鐵虎， 王勇生， 潘 忠，李永恒， 孫振江， 羅 虎， 吳延?xùn)|， 佟 毅*

（1.中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司，北京昌平 102209；2.北京市畜產(chǎn)品質(zhì)量安全源頭控制工程技術(shù)研究中心，北京昌平102209；3.廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司，廣西北海 536100；4.吉林中糧生化有限公司（玉米深加工國家工程研究中心），吉林長春 130033）

隨著農(nóng)業(yè)科技水平的迅速提高，我國稻谷的生產(chǎn)力達到較高水平，同時，自國家對稻谷主產(chǎn)區(qū)實行最低價收購政策，多年來稻谷產(chǎn)量的居高穩(wěn)定和消費量的下降，造成我國稻米庫存量不斷攀升的現(xiàn)狀。在我國車用乙醇原料作物中，大米可發(fā)酵的淀粉含量最高，達70%～75%，轉(zhuǎn)化為乙醇產(chǎn)率也是最高，達397.74～426.15 kg/t，在原料成本占優(yōu)勢的前提下，稻谷是良好的燃料乙醇原料作物（譚顯平，2007）。糧食生產(chǎn)燃料乙醇可以產(chǎn)生副產(chǎn)物谷物干全酒精糟（DDGS），其是一種高蛋白飼料原料，發(fā)酵過程中融入了酵母的營養(yǎng)成分，且價格低于豆粕，是當前國內(nèi)外畜禽飼料中較為常用的蛋白質(zhì)原料，同時因燃料乙醇的發(fā)酵底物不一樣，酒精槽通常分為玉米DDGS、稻谷DDGS兩大類。

不同來源的玉米DDGS其常規(guī)指標、礦物質(zhì)及氨基酸等營養(yǎng)成分含量差異較大，主要是受加工工藝的影響 （Shurson，2005；Belyea等，2004）。目前國內(nèi)外對于玉米DDGS的營養(yǎng)價值評定及應(yīng)用已較為廣泛，稻谷DDGS的研究還很有限。稻谷營養(yǎng)豐富，具有低毒素及低致敏性的優(yōu)點，通過對稻谷生產(chǎn)燃料乙醇產(chǎn)生的酒糟進行營養(yǎng)價值評定，進行高效利用，可以有效緩解蛋白類原料的供應(yīng)緊張局面及成本壓力，對資源開發(fā)利用以及環(huán)境保護都具有重要意義。

1 稻谷DDGS的生產(chǎn)加工

1.1 稻谷的結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)成分 稻谷由外殼和糙米組成，從外向內(nèi)由稻殼（穎，約占稻谷總質(zhì)量的20%）、米糠層（果皮、種皮、糊粉層的總稱，約占10%）、胚（約占2%）及胚乳（約占68%）組成（岳國君，2015；汪建國和汪陸翔，2006；Farr和孫建和，1995）。胚乳富含淀粉，由糊粉層和內(nèi)胚乳組成。米糠和米胚含豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和礦物質(zhì)，營養(yǎng)價值很高。稻谷各組成部分化學(xué)成分見表 1（熊本海等，2017；俞一夫，1998）。

1.2 稻谷DDGS加工工藝 稻谷庫存量巨大，產(chǎn)業(yè)鏈條短，且不易保存，目前水稻去庫存問題十分突出，利用生產(chǎn)燃料乙醇處理陳化水稻是常用途徑。目前較成熟的工藝主要為水稻脫殼粉碎后按照一定比例與玉米粉或木薯粉混合發(fā)酵 （圖1）和水稻全粉碎發(fā)酵 （圖2）（于斌等，2018）。發(fā)酵產(chǎn)生酒精的過程中，大米籽實中富含的淀粉經(jīng)過多種酶的作用分解為可發(fā)酵性糖，然后經(jīng)過酒母的發(fā)酵作用，將可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)換成酒精，大米蛋白、脂肪、維生素及發(fā)酵產(chǎn)生的次級代謝物殘留于廢醪中，經(jīng)過離心分離形成濕糟及清液，清液進行蒸發(fā)濃縮后，按一定比例與濕渣混合，經(jīng)管束烘干制成的混合固形物為稻谷干全酒精糟飼料。

表1 稻谷各組成部分主要化學(xué)成分%

圖1 水稻與玉米或木薯混合發(fā)酵制備燃料乙醇工藝圖

圖2 全水稻發(fā)酵制備燃料乙醇工藝圖

2 稻谷DDGS的營養(yǎng)價值

作為燃料乙醇的重要副產(chǎn)物稻谷DDGS，因不同工藝營養(yǎng)指標有所差異。大米與玉米混合發(fā)酵或全水稻發(fā)酵，原料中淀粉的利用率均達87%以上，原料籽實中未被糖化液化的粗淀粉、糖、米胚、稻殼及酵母菌體等成分均殘留在混合固形物中，幾乎全部的蛋白質(zhì)、脂肪、纖維、灰分及發(fā)酵產(chǎn)生的次級代謝物均存在于酒精廢醪中。在發(fā)酵生產(chǎn)乙醇過程中，DDGS中粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維等含量會相對升高（舒進，2005）。直接干燥法是酒糟加工飼料的常用工藝，其生產(chǎn)效率較高，缺陷是未篩分稻殼，稻殼主要成分為動物難以消化利用的木質(zhì)素和硅酸，因此稻谷DDGS中粗纖維含量較高。同時由于使用多種酶類，原料中的粗蛋白質(zhì)、粗纖維等物質(zhì)會被軟化為更利于消化的狀態(tài)。通過酶解發(fā)酵過程發(fā)生復(fù)雜的生物化學(xué)變化，產(chǎn)生了菌體及其次級代謝產(chǎn)物和菌體自溶物，營養(yǎng)價值豐富（王貴榮，1998）。酒精生產(chǎn)工藝中多采用板框式壓濾技術(shù)，因此，稻谷DDGS中還含有乙醇發(fā)酵所產(chǎn)生的多種氨基酸、維生素、醇溶性及水溶性香味成分，具有較好的風(fēng)味，能夠改善動物食欲（李建和葉翔，2013）。由于以稻谷自身的種皮結(jié)構(gòu)發(fā)揮天然的保護作用，稻谷DDGS毒素含量顯著降低，對動物健康與安全更有保障。

一般來說，酒糟的成分與原料相似，數(shù)量有所差異，稻谷DDGS中的分級營養(yǎng)標準見表2。對60個二級稻谷DDGS營養(yǎng)指標抽檢的結(jié)果見表3。幾種不同加工工藝生產(chǎn)的稻谷DDGS氨基酸組成見表 4（李秋菊等，2011；薛鵬程等，2010），稻谷DDGS中氨基酸的種類齊全，其中谷氨酸的含量最高，賴氨酸的含量較低，僅為0.64%～0.83%，是稻谷DDGS的限制性氨基酸，必需氨基酸的含量約占氨基酸總量的45%。

2.1 稻谷DDGS蛋白質(zhì)營養(yǎng) 大米中的蛋白質(zhì)含量占總重量的8%～12%，大米DDGS中的蛋白質(zhì)含量高達20%以上 （Marshall和Wadsworth，1994）。在制備燃料乙醇的過程中，僅利用了原料中的淀粉及糖，籽實中的蛋白質(zhì)仍然保留在稻谷DDGS中。大米中的蛋白質(zhì)具備高營養(yǎng)、低過敏性、風(fēng)味柔和、不含抗營養(yǎng)因子等特點，是一種優(yōu)質(zhì)的植物源性飼用型蛋白質(zhì)原料。大米蛋白粉中蛋氨酸與蘇氨酸含量高于豆粕及玉米蛋白，其氨基酸組成也更加平衡合理，與FAD/WHO推薦的蛋白質(zhì)氨基酸最佳配比模式相近，被公認為優(yōu)質(zhì)的食用蛋白（朱永義，1999）。酶解作用使特定肽鏈降解為具有多種生物活性的活性肽，提高了大米蛋白的營養(yǎng)價值（潘迪子等，2017）。 馬紅艷（2015）對大米蛋白粉代替魚粉進行了研究，結(jié)果表明在仔豬生產(chǎn)性能和養(yǎng)分消化率無顯著影響的情況下，大米蛋白粉最高可代替魚粉50%用于仔豬飼糧?？梢酝茰y，大米蛋白在動物上的良好應(yīng)用表達，主要在于大米蛋白更容易被機體消化吸收，其營養(yǎng)物質(zhì)多以多肽形態(tài)直接被小腸上皮細胞吸收，同時大米蛋白的低抗原，抗氧化性，富含多種生物活性小肽也在改善動物生產(chǎn)性能方面發(fā)揮作用。

表2 稻谷DDGS分級營養(yǎng)指標%

表3 稻谷DDGS營養(yǎng)成分變化范圍、平均值及變異系數(shù)（n=60）%

表4 不同來源稻谷DDGS的常規(guī)營養(yǎng)成分及氨基酸及黃曲霉毒素含量%

菌體蛋白飼料是利用微生物技術(shù)，用原料中的碳水化合物和無機氮轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的高蛋白飼料，在蛋白質(zhì)增加的同時產(chǎn)生了酶、維生素、氨基酸、協(xié)同因子等活性成分（孫小琴，2000）。由于發(fā)酵過程中微生物的作用，稻谷DDGS蛋白質(zhì)中生物蛋白含量明顯增加，品質(zhì)有所提高，產(chǎn)生了大量的菌體蛋白，約為10%～12%。其富含多種氨基酸、維生素、有機酸，有助于促進消化吸收，在飼養(yǎng)上被認為具有魚粉樣作用（萬孝康和舒培金，2002）。有研究表明，飼喂菌體蛋白代替豆粕、魚粉飼糧對動物具有相似的促生長作用，同時能提高飼料轉(zhuǎn)化率，機體蛋白和能量代謝不受菌體蛋白含量的影響（Schoyen 等，2007；Hellwing 等，2006）。

2.2 稻谷DDGS脂肪及多糖 大米的脂肪主要來源于米胚及米糠層，這部分在大米發(fā)酵提出酒精后殘留在谷物碎片中，米糠層含粗脂肪16%～22%，其脂肪酸組成主要為油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸，并富含多種維生素、膳食纖維、氨基酸和礦物質(zhì)。米胚油中不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸比值約為80∶20，其中亞油酸含量高達34.55%（俞一夫，1998）。米糠多糖具有一定的免疫調(diào)節(jié)功能，目前被廣泛應(yīng)用到食品、藥品及飼料領(lǐng)域。其主要結(jié)構(gòu)是α-D-吡喃葡萄糖，一般情況下與纖維素、蛋白質(zhì)伴生在干細胞中，酶解過程能夠破壞細胞壁結(jié)構(gòu)，使米糠多糖溶出（唐瑤，2015）。有研究發(fā)現(xiàn)，高劑量的米糠多糖能夠促進雞傳染性法氏囊?。↖BDV）感染雛雞對ND、AI疫苗的免疫應(yīng)答，緩解IBDV對雛雞免疫器官的病理性損傷 （李淑芳等，2008；張晶晶，2007）。

2.3 稻谷DDGS對畜禽飼料養(yǎng)分消化率的影響黃酒糟的主要成分源自釀酒原料大米和麥曲，在生長育肥豬飼糧中使用適量黃酒糟替代部分豆粕，對粗纖維、粗脂肪、磷等養(yǎng)分消化率較對照組有改善作用，表明黃酒糟具有較高的營養(yǎng)價值，但是生長豬階段添加12%或育肥豬階段添加18%的高劑量黃酒糟，造成了粗蛋白質(zhì)及多種必需氨基酸的消化率下降，可能是因為黃酒糟中豬的第一限制性氨基酸賴氨酸含量較低所致 （呼慧娟，2010）。薛鵬程（2010）在生長豬階段的研究發(fā)現(xiàn)，大米DDGS樣品在營養(yǎng)組成上與玉米DDGS相似，除精氨酸外，其余氨基酸消化率均較玉米DDGS樣品低，大米DDGS代謝能為3555 kcal/kg，與玉米DDGS相似。在蛋雞飼糧中，賴氨酸及蘇氨酸因DDGS原料來源不同其代謝率有不同程度的差異，以糙米-玉米混合發(fā)酵為來源的DDGS蛋氨酸及胱氨酸的代謝率要低于玉米DDGS，一定程度上限制了糙米-玉米DDGS在蛋雞料中的使用量（李秋菊等，2011）。

3 稻谷DDGS在畜禽飼料中的應(yīng)用

在我國南方，以全稻谷作為底物發(fā)酵的深加工方式居多，其稻谷DDGS含有較豐富的粗纖維，更適合應(yīng)用于鴨、鵝等家禽類動物，通過30%稻谷搭配70%糙米優(yōu)化發(fā)酵工藝，不僅提高了燃料乙醇的產(chǎn)量，同時進一步提高了稻谷DDGS的營養(yǎng)指標附加值和吸收利用率（于斌等，2018）。在豬料中，過高的纖維含量對營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收有不利影響，導(dǎo)致DDGS在豬料中的應(yīng)用受到一定限制，尤其是在斷奶仔豬飼料中（薛鵬程，2010）。萬孝康和舒培金（2002）研究早秈稻谷DDGS在育肥豬的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，添加不同含量稻谷DDGS的飼料飼喂豬只，豬群食欲旺盛，安靜嗜睡，同時皮紅毛亮，糞便松軟成團。雖然稻谷DDGS粗纖維含量較高，但飼喂生長肥育豬的效果仍很理想。豬只增重表現(xiàn)在10～20 kg和50～110 kg更為明顯，前者有可能是因為稻谷DDGS富含的微量營養(yǎng)對仔豬生長形成正面影響，后者有可能是大豬對纖維的適應(yīng)性增強。酒糟飼料在生長豬階段的最大推薦量為15%，在肥育豬階段的最大推薦量為20%，研究表明，生長豬階段飼糧添加9%的黃酒糟和肥育豬階段添加14%的黃酒糟為最適宜使用量，用其代替部分豆粕能明顯促進生長，獲得較好的生長性能和飼料報酬 （呼慧娟，2010）。Taranu等（2018）研究不同干酒精糟（DDG）來源對生長豬生產(chǎn)性能和血液免疫生化指標的影響發(fā)現(xiàn)，添加7%大米DDG和4%木薯DDG對生長豬的生產(chǎn)性能無顯著影響，同對照組和木薯DDG組相比，大米DDG組血漿中IgM和IgG濃度顯著升高，表明大米DDG可增強生長豬免疫性能。

4 小結(jié)

我國是稻米生產(chǎn)大國，稻谷DDGS是一類產(chǎn)量豐富的地產(chǎn)資源，營養(yǎng)成分豐富，同時具有低毒素的優(yōu)點，其中富含的大米蛋白氨基酸組成合理，生物學(xué)效價高，過敏性低，其營養(yǎng)價值和安全性已逐步得到關(guān)注和重視。但目前國內(nèi)外關(guān)于稻谷DDGS在飼料上的研究還處在起步階段，實際應(yīng)用中欠缺飼用價值評定數(shù)據(jù)，還需進行深入細致的研究與應(yīng)用，為解決我國飼料蛋白質(zhì)資源不足問題提供一條可行途徑。