影響高粱飼用價(jià)值的主要內(nèi)在因素及其利用措施

郭 琦，梁 篤，張一中，柳青山

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)（省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）高粱研究所，山西 晉中 030600)

高粱在發(fā)達(dá)國(guó)家大多數(shù)用于制作動(dòng)物飼料，一些中美洲國(guó)家作為主要糧食作物，中國(guó)則用于釀酒和釀醋。高粱中的3 種物質(zhì)對(duì)食用高粱的動(dòng)物消化系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生不利影響，影響動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的吸收和利用[1]。而高粱中的主要能源物質(zhì)淀粉被蛋白質(zhì)包裹，因此會(huì)進(jìn)而影響動(dòng)物對(duì)淀粉的吸收。國(guó)內(nèi)目前對(duì)飼用高粱的研究較少，應(yīng)加大研究力度，提高高粱的飼用價(jià)值。

一、山西省高粱種植現(xiàn)狀

山西是高粱種植大省，種植面積占全國(guó)高粱種植面積的10%。20 世紀(jì)60 年代，山西推出“二矮”雜交高粱育種模式，廣泛種植雜交高粱。高粱中矮稈恢復(fù)系的晉梁五號(hào)和晉輻一號(hào)產(chǎn)量高、品質(zhì)好，占全國(guó)恢復(fù)系總量的45%以上。20 世紀(jì)80 年代，利用A2 細(xì)胞質(zhì)培育出高梁雄性不孕系晉雜十二號(hào)，成為全國(guó)雜交系高粱的主推品種。

山西省釀造業(yè)十分發(fā)達(dá)，科研人員加大了提高高粱淀粉含量的相關(guān)研究，最終培育出晉雜十五、十六、一百零一號(hào)等淀粉含量極高的雜交高粱品種，提升了釀造原料的品質(zhì)。近幾年，研究人員利用硫酸二乙酯等化學(xué)誘變劑，使用有毒誘變劑處理愈傷組織，培育出第1 個(gè)克隆誘變品種晉雜十八號(hào)，在世界上都處于領(lǐng)先水平。但是山西省對(duì)飼用高粱的研究略有不足，沒(méi)有重視影響高粱飼用價(jià)值的內(nèi)在因素，相關(guān)研究較少。

二、影響高粱飼用價(jià)值的內(nèi)在因素

1、酚類(lèi)化合物

酚類(lèi)化合物指芳香烴環(huán)上的氫被羥基取代而生成的一類(lèi)芳香族化合物，根據(jù)羥基數(shù)目可以劃分為一元酚和多元酚2 種。一般高粱類(lèi)作物都含有酚類(lèi)物質(zhì)，有的品種內(nèi)含有的酚類(lèi)物質(zhì)是黃酮類(lèi)，也有的品種中含有縮合型單寧[2]。國(guó)外培育的飼用高粱往往不含縮合型單寧，有的品種甚至不含單寧。

單寧的生理活性主要是其與生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、多糖、核酸等作用來(lái)體現(xiàn)。一些研究表明，用含有縮合型單寧的高粱飼養(yǎng)動(dòng)物，如果含量較高，會(huì)影響所飼動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。最近的研究表明，如果飼料中單寧含量達(dá)3%，則雞對(duì)含氮化合物、礦質(zhì)元素及淀粉的吸收消化就會(huì)顯著降低，但對(duì)脂類(lèi)物質(zhì)的消化和吸收沒(méi)有影響。動(dòng)物飼料中的單寧也會(huì)影響到反芻動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)和碳水化合物的消化，降低瘤胃微生物酶的活性。

單寧對(duì)牛等反芻動(dòng)物有一定益處。單寧可以和飼料中的蛋白質(zhì)結(jié)合，大大降低蛋白質(zhì)在瘤胃中的溶解度和表面活性，避免被微生物迅速降解，從而提高動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的吸收效率。單寧對(duì)于提高動(dòng)物肉質(zhì)也有一定效果。研究表明用高粱代替玉米飼養(yǎng)羔羊，并沒(méi)有抑制羔羊?qū)︼暳现袪I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，反而隨著飼料中高粱比例的上升，羔羊的含肉率、肉中的單寧含量以及血紅素含量都有不同程度的增加，提高了羔羊肉的品質(zhì)。

2、植酸及植酸磷

植酸又稱(chēng)肌酸，主要存在于植物的種子、莖和根中，其中豆科植物種子、谷物麩皮和胚芽中含量最高。植酸磷是含有6 個(gè)磷酸基團(tuán)的環(huán)狀化合物，可以影響其他礦物元素的有效性。其可以與植物中大部分磷結(jié)合，還可以與其他二價(jià)、三價(jià)金屬元素結(jié)合，形成難溶的絡(luò)合物—磷酸鹽[3]。磷酸鹽會(huì)和動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉結(jié)合，抑制淀粉酶、脂肪酶、蛋白質(zhì)酶的活性，影響動(dòng)物消化。一些實(shí)驗(yàn)研究表明，高粱與其他谷類(lèi)作物相比植酸含量更高。高粱中的植酸和植酸磷主要集中在高粱籽的麩皮處，比高粱米中的植酸磷含量高很多。

3、醇溶蛋白

醇溶蛋白是植物種子里儲(chǔ)存蛋白的組分之一，具有很強(qiáng)的耐水性、耐熱性以及耐脂性。高粱醇溶蛋白是高粱蛋白的重要組成部分，占總粗蛋白的40%～50%。高粱醇溶蛋白主要有α-醇溶蛋白、β-醇溶蛋白、γ-醇溶蛋白。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)的含量與醇溶蛋白的含量呈負(fù)相關(guān)，其中γ-醇溶蛋白的含量與高粱中蛋白質(zhì)的含量呈負(fù)相關(guān)。因此，高粱中養(yǎng)分利用率較低的主要原因是存在醇溶蛋白。

三、提高飼用高粱利用價(jià)值的措施

1、單寧的作用以及利用措施

實(shí)驗(yàn)研究表明，單寧可以凝結(jié)動(dòng)物腸道的消化酶，并通過(guò)抑制酶的活性影響動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。阿當(dāng)比等[1]研究了高粱單寧對(duì)與動(dòng)物胰蛋白酶和淀粉酶活性的影響，并在體外和體內(nèi)同時(shí)展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，體外實(shí)驗(yàn)中的玉米飼料在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的腸道內(nèi)殘留的淀粉酶和胰蛋白酶要顯著高于高粱飼料，但在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中對(duì)消化酶的抑制作用不明顯。高粱飼料與玉米飼料相比，在很大程度上降低了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的增重和采食率。但是也有實(shí)驗(yàn)表明，增加飼料中的單寧含量并不能影響淀粉酶和脂肪酶的活性。

動(dòng)物飼養(yǎng)中，可以利用單寧降解消化酶來(lái)提高消化吸收率。在梨和香蕉中存在的多酚氧化酶被證明可以降低高粱中酚類(lèi)化合物的含量，可以利用多酚氧化酶、蘑菇多酚氧化酶、植酸酶等單寧降解酶降低單寧濃度，大大降低高濃度單寧對(duì)動(dòng)物消化吸收的影響。

2、植酸的特性及利用措施

植酸和植酸磷不能被非反芻動(dòng)物吸收，如果將植酸攝入體內(nèi)還會(huì)和體內(nèi)的金屬元素結(jié)合形成磷酸鹽，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和微量元素的利用造成影響。研究表明，動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)的消化率與脂酸含量呈負(fù)相關(guān)，飼料蛋白質(zhì)含量越高，蛋白質(zhì)消化率受植酸影響的程度越高。植酸還會(huì)抑制包括淀粉水解酶、蛋白質(zhì)水解酶、脂肪酶等在內(nèi)的多種消化酶活性，影響蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪的吸收和利用。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可添加植酸酶來(lái)提高高粱的飼用價(jià)值。植酸酶是一種可以將植酸磷復(fù)合物中的磷變?yōu)榭衫昧椎囊环N水解酶，對(duì)飼料中磷消化的促進(jìn)作用很強(qiáng)，可以提高飼料的飼用價(jià)值。反芻動(dòng)物利用植酸也非常重要，可影響動(dòng)物體內(nèi)及瘤胃中微生物的生長(zhǎng)。也可通過(guò)添加植酸酶來(lái)降解植酸，最終實(shí)現(xiàn)體內(nèi)磷元素的最大化利用。

3、醇溶蛋白的利用措施

可通過(guò)遺傳改良高粱籽粒的質(zhì)地，降低高粱籽的醇溶蛋白含量。研究表明，角質(zhì)胚乳相比于軟質(zhì)胚乳有更多的蛋白質(zhì)、醇溶蛋白以及二硫化合物，其中的蛋白質(zhì)更容易溶解。一些干旱地區(qū)會(huì)種植一種小粒高粱，往往含有更堅(jiān)硬的淀粉粒，以及不容易消化的醇溶蛋白。研究表面γ-醇溶蛋白存在于角質(zhì)高粱，決定了高粱籽粒的硬度，大粒軟質(zhì)高粱往往醇溶蛋白較少，更利于動(dòng)物消化。研究人員可以致力于籽粒胚乳的遺傳改良，降低高粱醇溶蛋白的含量，提高動(dòng)物對(duì)高亮蛋白的吸收效率。

四、結(jié)語(yǔ)

高粱是山西省釀造業(yè)的重要原料，也是重要的動(dòng)物飼料，提高高粱品質(zhì)意義重大。為研究影響高梁飼用價(jià)值的內(nèi)在影響因素，本文分別對(duì)酚類(lèi)化合物、醇溶蛋白、植酸與植酸磷進(jìn)行了相應(yīng)分析，并提出一些改良措施，以期提高高粱的飼料價(jià)值。