楊加豹,陳 瑾
(四川省畜牧科學(xué)研究院,動(dòng)物遺傳育種四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610066)
玉米淀粉渣是玉米生產(chǎn)檸檬酸的副產(chǎn)物,較高的有效能值、蛋白質(zhì)含量及良好的適口性與產(chǎn)品外觀色澤決定了其成為玉米、豆粕減量替代的優(yōu)質(zhì)非常規(guī)飼料原料。玉米生產(chǎn)檸檬酸的產(chǎn)業(yè)帶主要集中在北方,尤其是山東,四川飼料業(yè)屆并不十分了解該原料的生產(chǎn)工藝及營(yíng)養(yǎng)特性,加之在已發(fā)表文獻(xiàn)中該原料的名稱常與玉米生產(chǎn)淀粉的副產(chǎn)物及玉米檸檬酸渣、乳酸渣、檸檬酸糟等混淆或關(guān)聯(lián),同一名稱甚至可指不同的玉米深加工副產(chǎn)品。鑒于此,筆者對(duì)近年來玉米淀粉渣副產(chǎn)物的名稱、來源、組成、生產(chǎn)工藝及營(yíng)養(yǎng)成分作一淺述,以便飼料產(chǎn)業(yè)屆能充分挖掘這一優(yōu)質(zhì)飼料資源的營(yíng)養(yǎng)特性,將其用作配合飼料中玉米、豆粕減量的替代原料,而且不影響動(dòng)物生產(chǎn)性能。
大多數(shù)文獻(xiàn)把玉米淀粉渣定義為經(jīng)亞硫酸浸泡的玉米淀粉濕法生產(chǎn)工藝中分離了玉米淀粉、玉米蛋白粉、甚至胚芽等后的副產(chǎn)品,這與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的《飼料原料目錄》(以下簡(jiǎn)稱《目錄》)中規(guī)定的名稱與工藝來源并不相符。《目錄》中載明:玉米淀粉渣是生產(chǎn)檸檬酸等玉米深加工產(chǎn)品過程中,將玉米經(jīng)粉碎、液化、過濾獲得的濾渣,再經(jīng)干燥獲得的產(chǎn)品。玉米生產(chǎn)檸檬酸的后半段工藝中還產(chǎn)生了另一種飼料原料——檸檬酸糟,《目錄》中特征描述為:以含有淀粉的植物性原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的過程中,發(fā)酵液經(jīng)過濾剩余的濾渣再經(jīng)脫水干燥獲得的固體產(chǎn)品。因此,嚴(yán)格地講,玉米淀粉渣是玉米生產(chǎn)檸檬酸過程的前半段工藝副產(chǎn)物,玉米檸檬酸糟為玉米生產(chǎn)檸檬酸過程的后半段工藝副產(chǎn)物。因此,按照《目錄》中的原料名稱定義,玉米淀粉渣、玉米檸檬酸糟與玉米生產(chǎn)淀粉的加工副產(chǎn)物并不是同一產(chǎn)品。另外,玉米生產(chǎn)乳酸的副產(chǎn)物在《目錄》中未單獨(dú)列出,也稱為玉米淀粉渣,亦稱為乳酸渣。玉米生產(chǎn)乳酸的工藝與生產(chǎn)檸檬酸類似,只是后半段的糖液發(fā)酵不用黑曲霉而用乳酸菌發(fā)酵。因此,飼料工業(yè)在利用玉米淀粉渣時(shí)一定要注意其生產(chǎn)工藝、來源與組成。
筆者考察了山東省玉米生產(chǎn)檸檬酸過程中產(chǎn)生玉米淀粉渣、檸檬酸糟副產(chǎn)物的加工工藝(如圖)。從工藝圖上看出玉米生產(chǎn)檸檬酸的副產(chǎn)物主要涉及玉米液化、熟化后淀粉酶(糖化酶)糖化后板框壓濾產(chǎn)生的玉米淀粉渣(圖中標(biāo)識(shí)為玉米淀粉渣1)。其濾液經(jīng)過黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸與檸檬酸糟(菌絲體渣),檸檬酸糟與前段工藝分離的玉米淀粉渣大致按照1.2∶1 的比例混合烘干,生產(chǎn)企業(yè)把這種混合物也稱為玉米淀粉渣(圖中標(biāo)識(shí)為玉米淀粉渣2)。嚴(yán)格講,《目錄》中定義的玉米淀粉渣是指玉米淀粉渣1,玉米檸檬酸糟是指玉米經(jīng)淀粉酶(糖化酶)水解后,板框壓濾分離玉米淀粉渣后的糖液經(jīng)黑曲霉發(fā)酵后再經(jīng)壓濾產(chǎn)生的菌絲體固形物部分,而玉米檸檬酸糟與玉米淀粉渣混合后,生產(chǎn)企業(yè)為了符合《目錄》要求也將此混合物定名為玉米淀粉渣。
玉米生產(chǎn)檸檬酸的工藝流程簡(jiǎn)略圖
玉米淀粉渣1 的粗蛋白質(zhì)、粗脂肪含量分別高達(dá)30%、12%,甚至更高。玉米淀粉渣2由于混合了玉米檸檬酸糟,粗蛋白質(zhì)、粗脂肪分別下降到24%、9%左右。單獨(dú)的玉米檸檬酸糟含有部分檸檬酸及發(fā)酵產(chǎn)生的菌絲體渣,其粗蛋白質(zhì)(13%左右)及粗脂肪含量低(3%左右),有效能值與可消化氨基酸較低,市場(chǎng)需求不暢,故生產(chǎn)廠家常將玉米淀粉渣1與玉米檸檬酸糟按比例混合烘干后出售,根據(jù)市場(chǎng)需求也有各自單獨(dú)烘干后出售的情況。
筆者在2018-2023年間收集了山東兩家企業(yè)的玉米淀粉渣樣品,對(duì)其概略養(yǎng)分、碳水化合物、常量與微量元素及重金屬、氨基酸組成、霉菌毒素含量進(jìn)行了檢測(cè)。
3.1 常規(guī)養(yǎng)分含量 檢測(cè)樣品中有1 個(gè)樣品為圖中的玉米淀粉渣1類型,其粗蛋白質(zhì)高達(dá)31.53%、粗脂肪高達(dá)14%,分別比其余6個(gè)混合型樣品(圖中的玉米淀粉渣2類型)高13.01%~33.89%、20.69%~59.09%。6 個(gè)混合物樣品粗蛋白質(zhì)均值為25.32%(23%~28%)、粗脂肪均值9.65%(8.8%~11.6%),粗灰分2.4%~4.4%,進(jìn)口玉米樣品明顯低于國(guó)產(chǎn)樣品(低39.54%~45.46%)。不同企業(yè)產(chǎn)品淀粉含量差異較大,同一企業(yè)樣品低于8%(4.4%~7.4%),而另一企業(yè)樣品分別高達(dá)28.6%、28.9%,估計(jì)與不同廠家生產(chǎn)工藝中淀粉酶(糖化酶)水解效率有關(guān)。
生產(chǎn)檸檬酸來源的玉米淀粉渣顯著特點(diǎn)是纖維成分含量較高(粗纖維12.7%~16.9%),一般在14%以上,中性洗滌纖維50%以上、酸性洗滌纖維20%以上。有相關(guān)報(bào)道的部分樣品粗纖維水平(18.38%~19.30%)可能更高。
檢測(cè)樣品的常量元素中,因企業(yè)不同而鈣含量差異較大,平均為0.12%(0.006 8%~0.2%),總磷含量均值0.45%(0.34%~0.63%),鈉、氯、鉀含量穩(wěn)定,符合生產(chǎn)過程中無外源添加鈉、氯、鉀來源特征。
3.2 氨基酸組成 玉米淀粉渣的氨基酸含量除1個(gè)樣品(圖中的玉米淀粉渣1類型)因蛋白質(zhì)含量高而明顯高于其他樣品外,不同樣品的必需氨基酸、非必需氨基酸含量較為接近,平均值為:賴氨酸0.65%、蛋氨酸+半胱氨酸1.14%、蘇氨酸1.03%、色氨酸0.23%、異亮氨酸0.85%、亮氨酸2.85%、纈氨酸1.15%、精氨酸0.95%、組氨酸0.68%、苯丙氨酸+酪氨酸2.08%。氨基酸組成模式與玉米DDGS類似。酸水解氨基酸總量占粗蛋白質(zhì)比例是判斷飼料原料粗蛋白質(zhì)中真蛋白含量高低的重要依據(jù),檢測(cè)的6 個(gè)樣品中,4 個(gè)樣品值在96%以上,2 個(gè)樣品值分別為81.62%、80.36%,1 個(gè)為90.76%。這種差異可能與糖液黑曲霉發(fā)酵工藝中加入的非蛋白氮利用程度有關(guān)。
生產(chǎn)檸檬酸的玉米淀粉渣氨基酸標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率(SID)及表觀回腸消化率(AID)缺乏數(shù)據(jù)來源,可參考GB/T 39235-2020 中玉米生產(chǎn)乳酸工藝來源的玉米淀粉渣數(shù)據(jù)值。
3.3 玉米淀粉渣有效能值 迄今尚缺乏玉米淀粉渣有效能值實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),根據(jù)GB/T 39235-2020中生產(chǎn)乳酸來源與筆者檢測(cè)的生產(chǎn)檸檬酸來源的玉米淀粉渣中粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、淀粉含量差異,根據(jù)乳酸來源玉米淀粉渣的DE值估計(jì),生產(chǎn)檸檬酸來源玉米淀粉渣的DE值在13.80~14.60MJ/kg之間,筆者按照玉米淀粉渣DE 值(14.10 MJ/kg)配制生長(zhǎng)育肥豬飼料進(jìn)行生長(zhǎng)試驗(yàn),效果良好。
4.1 重金屬 檢測(cè)的6 個(gè)玉米淀粉渣樣品重金屬含量極低,砷、鉛、汞、鎘、鉻僅分別相當(dāng)于《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱《衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》)上限值的13.5%、3.4%、61%、1.2%、9.4%。
4.2 霉菌毒素 影響玉米加工副產(chǎn)物原料高效利用最大的瓶頸因素是其霉菌毒素含量穩(wěn)定性。檢測(cè)了8 個(gè)玉米淀粉渣樣品霉菌毒素含量,黃曲霉毒素B1、T-2 毒素、赭曲霉毒素A、伏馬毒素(B1+B2)未檢出或含量極低。嘔吐毒素在0~1.2 mg/kg 之間變化,玉米赤霉烯酮含量變異幅度更大,從10 μg/kg(低于定量限)~3.77×103 μg/kg之間變化。以上霉菌毒素含量除玉米赤霉烯酮外,都低于《衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》上限值,玉米赤霉烯酮含量有三個(gè)樣品值超過上限值(500 μg/kg)。因此,玉米淀粉渣在豬飼料配方中用量選擇應(yīng)參考飼料產(chǎn)品的玉米赤霉烯酮及嘔吐毒素總量計(jì)算值,不超過《衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中該飼料產(chǎn)品的上限值為限。
筆者嘗試在100~150 kg 體重階段肥育豬的后期日糧中用8%玉米淀粉渣替代部分玉米與豆粕進(jìn)行飼喂,結(jié)果表明,試驗(yàn)料與商品料增重速度相當(dāng)。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn),幾乎不含霉菌毒素的進(jìn)口玉米產(chǎn)業(yè)的玉米淀粉渣在生長(zhǎng)肥育豬飼料中用量達(dá)到15%時(shí),未見其適口性及生長(zhǎng)性能有負(fù)面影響。因此,在飼料有效能值與必須氨基酸比例適宜的前提下,玉米淀粉渣在豬飼料中的用量限制應(yīng)考慮霉菌毒素的影響。
綜上,用生產(chǎn)檸檬酸的玉米淀粉渣做豬飼料,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富,適口性好,適合作為玉米、豆粕減量替代原料使用,但若要作為豬飼料原料,尚需對(duì)其有效能值、氨基酸消化率及用量等進(jìn)行研究。霉菌毒素中嘔吐毒素與玉米赤霉烯酮含量是其用量限制的重要參考因素。