利用物理化学参数评价糟渣类副产品的饲料特性

2014-01-22王慧丽宁婷婷郑明利徐春城

饲料工业 2014年7期

■雷恒王慧丽郝薇宁婷婷郑明利徐春城

（中国农业大学工学院，北京 100083）

酒糟、果渣、淀粉渣、豆腐渣等糟渣类副产品是酿造业、食品加工业、医药工业等的下脚料。在我国，这些副产品资源的总量近2亿吨。对其进行综合利用，不仅有利于发展畜牧业，而且还可以保护环境，减少污染。在很多国家，将具有潜在价值的糟渣类副产品作为廉价的饲料原料饲喂反刍动物[1-3]，因为反刍动物具有发达的瘤胃和能够分解纤维的瘤胃微生物[4]。科研工作者非常重视对糟渣类副产品饲料化学成分的检测和营养价值的评估[5-7]。饲料的物理特性对瘤胃微生物群系与饲料降解有着密切的联系，如颗粒密度会影响饲料通过消化道的速度[8-9]和瘤胃周转率，甚至可能影响到动物对饲料的消化代谢水平[10]；持水率影响反刍动物瘤胃液的量和饲料的通过率[11]，且对微生物在消化道内的定植有一定的影响[12]，饲料溶解性可以评估营养物质的可利用率[13]。近些年来，随着TMR(Total Mixed Ration，全混合日粮)饲喂体系的推广应用，糟渣类副产品作为高产奶牛的饲料原料越来越受到人们的重视。在以营养需要量为基础进行饲料配方设计时，人们特别注重原料的饲料成分分析，而对糟渣类副产品的物理特性以及物理特性参数与化学成分的相互关系研究的很少[12]，在国内，这方面的研究尚未见报道。本文旨在分析20种糟渣类副产品的化学成分和物理特性参数及其相关关系，并在此基础上建立预测评估糟渣类副产品饲料物理化学特性的模型，为有效利用糟渣类副产品提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 糟渣类副产品的采集及样品制备

分别采自北京、河北、西藏、新疆、内蒙古、山西、黑龙江、吉林等地的20种糟渣类副产品饲料原料，包括：茶渣(2种)、杏渣、粗桃渣、细桃渣、番茄渣、豆腐渣(2种)、红薯淀粉渣、红薯饮料渣、玉米淀粉渣(2种)、酱油渣、马铃薯淀粉渣(2种)、甜菜渣、米糠(2种)、青稞酒糟(2种)，原料经烘干后粉碎过1 mm筛，每个样品3个重复。

1.2 化学成分测定

干物质(DM)、粗灰分(Ash)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)按照AOAC[14]的方法，中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)采用Van Soest等[15]的方法，可溶性碳水化合物(WSC)采用McDonald等[16]的方法，淀粉(Starch)含量参照GB/T 5009.9-2003和酶比色法[17]测定。

1.3 物理特性测定

糟渣类副产品的物理特性包括容积密度(bulk density,BD)，持水率(water holding capacity,WHC)，干物质溶出率(dry matter solubility,DMSol)和灰分溶出率(ash solubility,Ashsol)等4个指标。其中，BD的测定采用永西修等[18]的方法、WHC、DMSol与Ashsol的测定按照Giger-Reverdin[12]的方法进行。

1.4 数据处理

试验数据采用SAS 9.1[19]统计软件包中一般线性模型程序(GLM)进行方差分析，模型拟合与显著性分析采用Excel和origin8.0软件，化学成分与物理特性之间的相互关系采用SPSS 13.0软件包中Correlate程序分析，差异显著性水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 化学成分(见表1)

由表1可知，糟渣类副产品种类不同，其化学成分的差异较大，即使同一种类的副产品因产地或生产工艺不同，其化学成分的差异亦较大。

Ash含量大多在20～60 g/kg DM之间，其中，玉米淀粉渣-Ⅱ最低，仅为9 g/kg DM，而红薯淀粉渣含量最高，达164 g/kg DM。这可能与红薯淀粉渣的生产工艺有关，本次使用的红薯淀粉渣是采用地面晾晒得到的样品，可能混入了一定量的沙土，造成Ash含量较高。CP含量则主要分布在50～150 g/kg DM之间，而红薯淀粉渣的CP含量仅为27 g/kg DM，2种青稞酒糟的CP含量却分别高达316和334 g/kg DM。酱油渣不仅有着较高的CP含量，而且其EE含量达到107 g/kg DM，高于其他糟渣类副产品饲料原料，而甜菜渣中EE含量仅为8 g/kg DM。玉米淀粉渣、酱油渣、米糠和青稞酒糟的NDF含量均在500 g/kg DM以上，且玉米淀粉渣-Ⅱ的NDF含量更是高达677 g/kg DM，而在细桃渣中，NDF仅为200 g/kg DM。各糟渣类副产品饲料原料的ADF基本分布在100～300 g/kg DM之间，唯有酱油渣的ADF较高，达到385 g/kg DM。而WSC含量变化范围较大，从酱油渣的8 g/kg DM到杏渣的266 g/kg DM。虽然马铃薯淀粉渣是马铃薯提取淀粉后的副产品，但是其干物质中淀粉含量仍然较高，2种马铃薯淀粉渣的淀粉含量分别达到383和391 g/kg DM，茶渣、豆腐渣、酱油渣和甜菜渣的淀粉含量则低至40 g/kg DM以下。

2.2 物理特性(见表2)

由表2可知，各副产品饲料原料的BD值均较高，除米糠-Ⅰ、米糠-Ⅱ、青稞酒糟-Ⅰ、豆腐渣-Ⅱ、番茄渣和茶渣-Ⅱ外，其它各糟渣类副产品的BD均在0.5 kg/l以上，且粗桃渣的容积密度高达0.902 kg/l。WHC主要分布在3～6 L/kg之间，玉米淀粉渣-Ⅰ的WHC最低(2.96 L/kg)，而豆腐渣-Ⅱ、红薯饮料渣、甜菜渣的WHC均在6 L/kg以上，且红薯饮料渣高达14.74 L/kg。糟渣类副产品的DMSol与Ashsol变化较大，豆腐渣-Ⅱ和玉米淀粉渣-Ⅱ的DMSol仅为7.62%per DM、8.04%per DM，而杏渣与细桃渣则分别高达54.47%per DM、65.58%per DM。青稞酒糟-Ⅱ和茶渣-Ⅱ的Ashsol分别低至4.71%per ash、13.27%per ash，而粗桃渣与细桃渣则分别高达81.46%per ash、91.49%per ash。

表1 糟渣类副产品的化学成分(g/kg DM)

表2 糟渣类副产品饲料原料物理参数

2.3 化学成分与物理特性之间的关系

糟渣类副产品的化学成分与物理特性之间的相关系数与显著性水平见表3。由表3可知，BD和DM⁃Sol均与NDF之间具有显著负相关关系(P＜0.05)，BD、DMSol与WSC之间具有显著正相关关系(P＜0.05)，Ashsol与Ash存在着显著正相关关系(P＜0.05)，DMSol与Ashsol存在着显著正相关关系(P＜0.05)，而WHC与其他指标之间没有显著相关性（P＞0.05）。

表3 糟渣类副产品化学成分与物理特性之间的相关系数与显著性水平

3 讨论

本研究从我国的东北、华北、西北、西南等地区收集了饮料、淀粉、酿造、制糖等食品加工工业的副产品共20个，对其进行了化学成分和物理特性参数及其相关关系的分析。Arosemena等[20]的研究表明，糟渣类副产品的化学成分因原材料以及生产工艺的不同而存在较大的差异。本研究中，同类的茶渣、马铃薯淀粉渣、玉米淀粉渣、豆腐渣、桃渣以及青稞酒糟，其Ash、CP、NDF、ADF等主要化学成分含量以及BD、WHC、DMSol和AshSol等主要物理特性参数也存在较大的差异。因此设计饲料配方时，在注重饲料原料营养成分的同时，特别是高产奶牛的饲料配方还应该考虑到饲料原料的物理化学特性。

Giger-Reverdin[12]研究了24种6大类饲料原料的物理特性，其中3种糟渣类副产品的BD值均比较高，分别为大豆壳0.448 kg/l、甜茶渣0.625 kg/l、柑橘渣0.715 kg/l，且甜茶渣的BD值与本研究的结果(0.631 kg/l)相当。Behgar等[2]研究了3种饲草饲料和8种非饲草纤维饲料的物理特性和化学指标的关系，其中甜菜渣的BD值为0.578 kg/l，略低于本试验的结果。BD直接影响饲料在瘤胃内的通过速度和干物质采食量，BD低的饲料NDF含量较高，且与BD较高的饲料相比瘤胃的充盈度高[10]。本研究的结果表明，BD与WSC具有显著正相关性(R=0.607，P＜0.05)(见表3)，与NDF之间却存在着负相关的关系(见表3，图1a)：BD=0.832-0.644NDF(kg/kg DM)(R=-0.539，P＜0.05)。这与前人的研究结论相似[2,10,12,14]。从图1a可以看出，米糠、青稞酒糟以及玉米淀粉渣-Ⅱ的NDF含量高，其BD值却较小；而细桃渣、红薯饮料渣、杏渣、红薯淀粉渣的NDF含量低，但其BD值却较大。Giger-Reverdin[12]在其研究中也发现：一般情况下，粗饲料具有较高的NDF含量和较小的容积密度；而谷类或豆类饲料具有较低的NDF含量和较大容积密度。Behgar[2]研究3种饲草饲料与8种非饲草纤维饲料化学成分与物理特性之间的关系时发现，对于这11种饲料而言，BD与NDF之间有显著负相关性，而对于8种非饲草纤维饲料而言，BD不仅与NDF显著负相关，而且与ADF之间也存在着显著负相关性。

在Giger-Reverdin[12]的研究中，3种糟渣类副产品饲料原料大豆壳、柑橘渣、甜茶渣的WHC值分别为5.23、4.33、5.37 L/kg，也分布于3～6 L/kg之间，与本研究结果相似；而永西修等[18]的研究结果显示，甜菜渣的WHC值为7.52 L/kg，高于本试验的结果，但豆腐渣的WHC为5.14 L/kg，低于本试验的2种豆腐渣(分别为5.40、6.85 L/kg)的WHC；绿茶渣和乌龙茶渣的WHC分别为9.89、7.81 L/kg，高于本试验的2种茶渣(分别为5.48、5.90 L/kg)高；而酱油渣的WHC(3.50 L/kg)与本试验的结果(3.68 l/kg)相近。在Giger-Reverdin[12]的研究中，WHC与NDF具有高度的相关性，Behgar[2]在其研究中，也发现8种非饲草纤维饲料的WHC与NDF、ADF之间有较强的负相关性，与Ash有很强的正相关性。然而在本试验中，WHC与NDF并没有呈现出一定的规律性(见表3、图1b)，利用origin8.0软件对数据进行线性回归，其方程为：WHC=7.217-4.674NDF，相关系数R2=0.075，模型不显著(P=0.242)，这可能与饲料种类有关系。Giger-Reverdin[12]发现，具有高果胶含量的饲料，例如甜茶渣、柑橘渣，比果胶含量低的饲料的WHC高。在本试验中，甜菜渣的WHC含量达到6.61L/kg，红薯饮料渣的WHC更是高达14.74 L/kg，这可能是甜菜渣和红薯饮料渣中含有较多的果胶所致。Serena等[21]研究6种蔬菜食品加工副产品与糟渣类副产品的化学成分与物理特性发现，甜菜渣与马铃薯淀粉渣含有较高的可溶性纤维，导致它们的持水率较高，而果渣虽然不溶性纤维含量很高，但其持水率仍然较高。

本研究中，甜菜渣的DMSol为11.07%per DM，而Giger-Reverdin[12]、永西修等[18]和 Behgar[2]的研究结果分别为：16.24%per DM，13.7%per DM，29.00%per DM，均高于本研究的结果。Ashsol(%per ash)在4.71%(玉米淀粉渣-Ⅱ)与91.49%(细桃渣)之间变化，经origin8.0与SPSS软件分析，Ashsol(%per ash)与灰分没有显著相关性(P=0.298)。而灰分溶出率(Ashsol,g/l)则与Ash之间存在显著正相关性(R=0.527，P＜0.05)(见表 3)，其模型为 Ashsol=2.036 Ash+0.092，相关系数 R2=0.277，模型显著(P＜0.05)(见图 1c)。进一步分析发现，干物质溶出率(DMSol,g/l)与NDF有显著负相关性(R=-0.459，P＜0.05)，与WSC具有显著正相关性(R=0.779，P＜0.05)，与灰分溶出率(Ashsol,g/l)之间存在着显著相关性(R=0.556，P＜0.05)(见表3)，模型方程为：DMsol=6.632Ashsol+0.827，相关系数R2=0.308，模型显著(P＜0.05)(见图1d)。