葵花盘作为饲料的加工处理方式及在不同种属动物中的应用
2018-05-08徐义通何玉华
徐义通,何玉华,孟 岩
(吉林农业科技学院动物科技学院,吉林 吉林 132109)
向日葵作为一种高产而且优质的经济作物,其种植在我国发展迅速,并且随着全世界对油料作物需求的不断增加,其在我国的种植面积也不断扩大[1]。但是向日葵花盘中所含的营养物质也因其品种、产地和收割时间的不同会有很大的差异。向日葵花盘中的粗蛋白含量为8%~15%[2-3]。葵花盘中所含有的粗蛋白和无氮浸出物与玉米等作物中的含量相当。葵花盘中含有较多的果胶、黄酮类化合物、水溶性多糖等物质,是一种极具开发价值的非常规饲料。葵花盘中含有果糖,果糖的香味能刺激动物的食欲,可以使动物的采食量增加[4-6]。与秸秆、干草相比,葵花盘的粗蛋白含量虽然稍低,但其粗脂肪、无氮浸出物含量却比秸秆、干草高,而粗纤维含量却低于秸秆、干草,粗灰分、钙、磷的含量与秸秆、干草相当,这就表明其营养价值比干草、小麦秸、玉米秸高很多[7]。
很长一段时间以来,绝大多数的葵花盘没有经过处理就被焚烧或自然腐烂,导致空气质量下降及资源浪费等问题,因此,将葵花盘作为非常规饲料进行开发将具有非常重要的社会价值和经济价值。
1 葵花盘生产的地域性
在世界范围内葵花的种植面积约为2 200万hm2,大部分分布在阿根廷、印度、俄罗斯、乌克兰、美国、中国、西班牙和罗马尼亚。向日葵是世界第二大油料作物,在2001—2015年,我国向日葵的播种面积平均为85.1万hm2,每年的总产量平均为 154 万 t,每公顷平均产量为 1 682 kg[8-10];播种面积已经超过10.0万hm2的省份有:内蒙古为27.0万hm2,占全国31.7%,总产量为60万t,占全国38.9%,居全国之首;山西为13.9万hm2,占全国16.3%,总产量为16万t,占全国10.3%;黑龙江为 13.5万 hm2,占全国 15.8%,总产量为 17万 t,占全国11.0%;新疆为10.5万hm2,占全国12.3%,总产量为 23万 t,占全国 14.9%[11]。 在我国,向日葵主要用来榨油,杂交品种有美G101、澳S31、法F4和法F5等,除此之外,我国繁育的品种有晋葵、天葵等。向日葵品种中的三道眉是比较传统的农家品种,种植面积很广[12-14]。
2 葵花盘的营养特性
2.1 基本营养成分
向日葵花盘是一种营养价值较高的饲料原料,粗蛋白含量为8%~15%、粗脂肪5.5%~9.5%、粗纤维16%~17%、无氮浸出物44.5%、果胶2.7%~3.2%、粗灰分10%左右。所含粗蛋白和无氮浸出物的百分比同粮食营养成分相当。葵花盘还含有大量钙质、果糖、果胶,非常适合用作动物饲料。葵花盘的营养成分中所含的果胶能够开胃、健脾,可以使动物的食欲增强,使其采食量提高。葵花盘粉、葵花叶粉与青干草、苜蓿干草主要营养成分含量的比较见表1。
表1 葵花盘粉、葵花叶粉、青干草、苜蓿干草主要营养成分含量比较[15] %
2.2 氨基酸组成
于少华等[16]经过分析测出葵花盘的总氨基酸和必需氨基酸含量分别为7.96%和3.70%,玉米的总氨基酸和必需氨基酸的含量分别为8.69%和3.71%;但葵花盘富含赖氨酸,约为玉米中赖氨酸含量的1.5倍;此外,葵花盘中谷氨酸、甘氨酸含量较多,并含丰富的果胶。因此,可以考虑用葵花盘作为混合饲料的组分,以提高饲料的品质,增加饲料的适口性。
2.3 生物活性成分
李万林[17]以葵花盘为研究对象,通过微波法辅助提取葵花盘中的绿原酸,使向日葵花盘中绿原酸的提取率达到3.12%,为工业化微波辅助提取葵花盘中的绿原酸提供了依据。葵花盘中的主要活性物质为绿原酸,具有非常广泛的生理活性及药理活性,具有降压、降脂、利胆、增加白细胞、抗肿瘤、抗菌、清除体内自由基、兴奋中枢神经系统等作用;还有凉血、止血、清热、化痰的功效,对头晕、头痛等也很有效。
高银祥[18]研究表明向日葵花盘具有较高的药用价值。其二氯甲烷的萃取物对肿瘤有显著的抵抗作用,且抗肿瘤机制较清楚。所以,合理地开发向日葵花盘中的抗肿瘤有效成分,充分发挥葵花盘药用资源在中药科技化中的作用,有着非常重要的经济价值及社会价值。
3 葵花盘作为动物饲料的加工处理方式
在对葵花盘的研究及开发中需要从其自身特性去考虑,由于葵花盘本身的价格较便宜,因此,在加工和处理过程中一定要尽可能地避免引入原料,以免增加成本;对葵花盘的利用方法应当简单、快捷,能够进行大批量的连续加工处理,避免使用能耗高的加工处理方式。
3.1 干燥、粉碎后用作饲料
把葵花盘撕成小块,烘干或者晒干,经过粉碎即可制成葵花盘粉。把粉碎的葵花盘饲喂牲畜,每100 kg的葵花盘粉与60~66 kg玉米或70~80 kg大麦等精饲料的营养水平相近。葵花盘中的钙质、果糖含量较大,所以比较适合作为幼畜及孕畜的饲料进行开发。
王成军等[19]把晾晒干燥的葵花盘粉碎成粉末,蒸熟后加入一定量的食盐,再放入一些玉米面或者麦麸,使之混合均匀,给猪饲喂后,提高了饲料的适口性和猪的采食量,节约了饲养成本,同时也使猪的增重速度提高。
3.2 制备颗粒饲料
何丽芬等[20]研究表明葵花盘是向日葵除籽实以外最有营养价值的部分。但是由于葵花盘营养成分含量较高,水分含量较大,呈海绵状结构,果胶含量较高,因此,加工时容易黏在机器上。所以,在初级粉碎的时候应先取掉粉碎机的筛子,先粉碎成5~20mm的小段,小段干燥后使其含水量为40%,然后和粗破碎的玉米、大豆混合,按玉米∶大豆∶花盘=5∶2∶3的比例配料。搅拌混匀之后再进行一次粉碎,制备颗粒饲料,在干燥的同时也达到了灭菌的目的。最后制成的颗粒饲料颜色为淡黄色,颗粒饱满,形状较好,再经短暂干燥后使其水分含量低于11%。
3.3 青贮
利用向日葵花盘制备青贮饲料主要有以下几个步骤:①收割向日葵花盘;②粉碎机(底筛撤掉)初级破碎 (或者切割成2~4 cm的小块);③调质(水分65%左右,视葵花盘品种、生长状况、本身所含水分不同而定);④加入添加剂(按0.2%~0.5%加入食盐或将尿素用水按1∶10~1∶20溶解后均匀喷洒,也可加入一定量的乳酸菌培养物或乳酸菌,以使发酵质量提高);⑤入窖(边装边压紧实);⑥封口(用塑料膜封严,上边盖土密封)。
因为葵花盘含糖量和含水量较高,所以比较适合青贮 (含水量较多的葵花盘需要进行干燥处理,水分含量少的加入适量盐水或者糖蜜,能够使原材料的湿度保持在65%左右)。葵花盘还有一种特殊的芳香气味,可以不添加或者少量添加青贮添加剂。经过青贮制成的饲料有果香味道,适口性明显提升,特别是在冬季青绿饲料缺乏的时候,能够显著提高动物采食量[21],从而提高其生产性能。
3.4 微生物发酵生产菌体蛋白饲料
龚仁[22]用产朊假丝酵母、米曲霉、枯草芽胞杆菌、黑曲霉发酵葵花盘,得到的发酵饲料粗蛋白含量增加;对奶牛的饲喂试验结果表明,用新鲜的发酵饲料替代奶牛饲料中的一部分精料,能够使奶牛采食量有效提高,每头奶牛的平均日产奶量最多能增加1.6 kg。
齐鸿雁等[23]以葵花盘作为原料,利用溜曲霉(Aspergillus tamarii)No.827 菌株,采用固态发酵的方法生产菌体蛋白饲料。在组成为(W/%):葵花盘18、硫酸铵1.8、磷酸氢二钠0.4、磷酸二氢钾0.06、相对湿度 82%的发酵培养基中,θ=(34±1)℃,固态培养72 h,产物粗蛋白含量 (W)由7.8%增加至24.28%,产物收率大于53%。该项研究将农业资源的废弃物进行合理化利用,开发了一条生产菌体蛋白的行之有效的新途径。
李茂毅等[24]利用复合菌剂,以向日葵花盘粉为主要原料进行混合发酵来生产菌体蛋白饲料,得到的最佳发酵条件为:康氏木霉、产朊假丝酵母、米曲霉按 1∶2∶2比例接种,接种量为 1.5%,发酵基质的水分含量为50%,以1.5%的尿素作为氮源,自然条件下pH值,温度30℃,发酵时间48 h。所得生物蛋白饲料粗蛋白含量较高,且有白酒的醇香味,适口性很好。
冯茵菲[25]对葵盘、麦秆及豆秆进行混合厌氧发酵试验,结果表明,葵花盘的累计产气量最低,为1.76 L,且甲烷的含量最低,为67.7%;从葵花盘产气量来看,粒径较小的优于粒径较大的,累计产气量前者比后者高近2 L,时间提前了约5 d,就甲烷含量来说,前者比后者高约4%。
4 葵花盘在不同种属动物生产中的应用
4.1 在猪上的应用
将收获后的葵花盘干燥、粉碎,以10%~15%的比例添加到猪日粮中,猪的采食量提高,而且平均日增重有所提高。胡静海[26]选用健康、无疾病的长×本杂交一代育肥猪 28 头,日龄(100±5)d,体重相近,将其随机分为4组,每组7头,经t检验P<0.01。对照组只喂基础日粮,不添加向日葵花盘粉,试验1、2、3组在基础日粮中分别添加5%、10%、15%的向日葵花盘粉。结果表明,试验1、2、3组日增重分别比对照组提高1.87%、11.34%、4.93%,经济效益比对照组分别提高30%、35%、24%。从增重效果和养殖效益方面评价,葵花盘粉的添加比例以10%为宜。用向日葵花盘粉饲喂肥育猪要掌握适当的添加比例,以5%~10%为宜。添加比例过大会导致饲料的适口性降低,使单位容积的营养价值降低,饲喂后易造成猪只的生产性能降低。
侯延年等[27]选取6月龄的育肥猪12头,随机分为3组,每组4头。各组日粮中葵花盘粉的添加比例不同,试验1组50%,试验2组70%,试验3组90%。葵花盘粉喂前先进行盐水发酵,经水煮后,以流食喂给,吃饱为度。结果表明,随着葵花盘粉添加比例的增加,猪的增重速度变慢。试验1组每头猪平均日增重最高为0.38 kg,试验2组次之,为0.28 kg,试验3组较差,为0.24 kg。因此,利用葵花盘粉饲喂育肥猪,占日粮的比例以50%为宜。如果超过这个比例会影响猪的生长发育。据国外学者报道,葵花盘粉在猪日粮中的喂量可占到30%或更高些,其平均日增重可达0.35~0.40 kg。由于葵花盘粉中含有果胶,其不仅具有黏性,还增强了适口性。但由于葵花盘粉中缺乏胡萝卜素等维生素,因此,在饲喂时必须搭配青绿多汁饲料或加喂维生素添加剂,否则不利于猪的生长发育。
何丽芬等[21]选用健康、无疾病的28头大白猪为实验动物,日龄为60 d左右,随机分成4组。试验前进行常规的免疫、驱虫、消毒,预饲期为7 d。对照组饲喂基础日粮,不添加葵花盘颗粒饲料,试验 1、2、3组分别在基础日粮中添加 5%、10%、15%的葵花盘颗粒饲料。经过30 d的饲喂试验,结果表明,在猪日粮中添加5%~10%的葵花盘颗粒料效果最佳。猪的采食量提高,料重比降低,日增重提高,节约了饲养成本。
4.2 在羊上的应用
范杰等[28]以葵花盘粉(40%)、玉米(30%)、麸皮(10%)、豆饼(3%)、青绿饲料(甜菜的茎叶,10%)、食盐(2%)、添加剂(5%)配制饲料,用炒熟的黑黄豆为诱食饲喂羊只。结果表明,添加葵花盘粉的饲料适口性较好,粗蛋白含量较高,羊只的消化率有所提高,比粮草的营养价值提高大约一倍。
柴君秀等[29]以杜寒杂种羊为实验动物,在全价混合日粮中添加10%葵花盘,进行70 d的饲养试验。结果表明,葵花盘的适口性好,营养价值较高,羊只喜食,饲喂过程中没有出现不正常现象。葵花盘的营养价值和饲养效果与低质苜蓿牧草相近。试验组(添加10%葵花盘)与对照组(低质苜蓿牧草)相比,羊只的平均日增重提高了0.64%,组间增重效果差异不显著(P>0.05)。
钟方寅等[30-31]通过测定向日葵秆及向日葵盘营养成分及开展两级离体消化试验,初步评价了向日葵秆及向日葵盘的营养价值。结果表明,向日葵秆和向日葵盘风干样品中 DM、CP、EE、CF、NDF、ADF、ASH、Ca和 P 分别为 90.73%、5.72%、0.89%、30.15%、53.09%、39.40%、11.61%、0.84%、0.13% 和 89.63% 、11.84% 、2.13% 、12.48% 、23.51%、15.41%、14.04%、0.97%和0.29%;向日葵秆和向日葵盘的体外DM消化率、体外OM消化率分别为 23.36%、60.43%和 18.23%、61.49%;选择6只体况较好、体重28 kg左右、健康且安装永久瘤胃瘘管的甘肃高山细毛羯羊作为实验动物,采用2个3×3无重复拉丁方设计,分别进行3期动物试验,每期试验预试期10 d、正试期7 d,分别用15%葵花秆和30%葵花盘替代基础饲粮,评价向日葵秆及向日葵盘的饲喂效果。结果表明,绵羊对向日葵秆和向日葵盘的DM消化率、N消化率、N存留率、OM消化率、NDF消化率、ADF消化率、Ca消化率、P消化率和消化能分别为61.61%、65.37% 、34.72% 、65.19% 、48.18% 、44.89% 、29.10%、26.07%、8.75 MJ/kg和 70.96%、69.57%、41.60% 、76.26% 、60.87% 、58.60% 、37.98% 、44.75%、9.97 MJ/kg;用15%葵花秆及30%葵花盘的比例替代基础饲粮测得的向日葵秆及向日葵盘养分消化率和消化能没有显著差异(P>0.05)。
4.3 在牛上的应用
陈亮等[32]研究了葵花盘在肉牛育肥上的应用效果,为葵花盘在肉牛生产上的推广及应用提供了参考依据。试验利用葵花盘+玉米秸秆混贮替代稻草+玉米秸秆酶贮饲喂肉牛,并比较了葵花盘+玉米秸秆混贮与稻草+玉米秸秆酶贮营养成分的差异及饲喂后的增重情况。结果表明,葵花盘与玉米秸秆混贮后 (葵花盘添加比例为20%)的ADF及NDF含量为26.66%和37.33%,分别比稻草+玉米秸秆酶贮低19.52%和18.77%;CP含量为5.02%,比稻草+玉米秸秆酶贮高1.16%;经过90 d的饲养试验,葵花盘+玉米秸秆混贮组肉牛头均累计增重和平均日增重比稻草+玉米秸秆酶贮组高17.47 kg 和 0.20 kg(P<0.05),经济效益比稻草+玉米秸秆酶贮组高394.66元。可见在育肥肉牛日粮中添加葵花盘混贮代替稻草+玉米秸秆酶贮,能够促进肉牛的生长发育,提高日增重,降低饲养成本,提高经济效益。
常玉军等[33]研究表明,利用向日葵盘喂饲奶牛较青贮玉米的价格便宜,与饲喂青贮玉米的奶牛相比产奶量相近。葵花盘的产量较多,营养价值较高,可以补充饲草的不足,且能够降低饲养成本,使经济效益提高。
Mohammad 等[34]利用体外产气技术,以安装永久瘤胃瘘管的当地公牛为研究对象,对新鲜和干燥的葵花盘进行了营养价值的评估。新鲜的葵花盘比干燥的葵花盘有更强的发酵潜力。所有的天然气生产组分更大;新鲜葵花盘产生的可溶性、不溶性、潜在可溶性气体比干燥的葵花盘产生的更多。此外,新鲜葵花盘所有的能源指标包括有机物质消化率(OMD)、代谢能(ME)、短链脂肪酸(SCFA)和泌乳净能(NEL)更优。新鲜向日葵花盘小花(作为葵花籽副产品)可用于反刍动物营养。然而,该饲料的干燥可以降低其营养价值。
Thomas等[35]通过肉牛的饲养试验和消化试验得出青贮葵花盘比青贮苜蓿更能提高肉牛的干物质采食量和日增重,表明青贮葵花盘适合于肉牛生长。
4.4 在獭兔上的应用
何丽芬等[21]选取健康、体况良好的120日龄獭兔20只,随机分成试验组和对照组,每组10只。试验组饲喂含有葵花盘的颗粒饲料,添加量为10%,苜蓿和青草等纤维饲料作为辅料。试验期30 d,观测指标为毛皮质量。结果表明,添加葵花盘颗粒饲料的试验组比对照组提前5~10 d达到出栏要求(体重2.5~3.0 kg,皮毛质量合格)。添加葵花盘颗粒饲料的獭兔被毛有光泽、针毛挺直、绒毛丰厚、皮板结实、实韧性强,与对照组相比差异显著。每只獭兔的饲养成本可以降低2~4元,即8%~16%,使饲料的成本降低了10%~20%。
5 葵花盘自身缺点及对策
5.1 易腐烂变质
因为葵花盘中含有较多的蛋白质、果胶等营养成分,含水量也较大,干燥需要很长的时间且耗费较多能源,且由于大部分地区秋季雨水较多,使得葵花盘容易腐烂,给加工和处理带来一定困难。如果把葵花盘青贮则不需干燥或只要稍微晾晒去掉表面水分即可,这样就缩短了晾晒时间,减少霉菌的滋生,还可以提高适口性和营养价值[12]。
5.2 营养物质含量不稳定,在日粮中添加的适宜比例尚未确定
葵花盘的营养成分受到多种因素影响,因为各个区域葵花盘的品种不同、加工方式不同,造成葵花盘的营养成分及含量有所差别。
目前,关于葵花盘饲用价值的评定研究相对较少,在饲用价值方面还没有进行系统的科学研究,积累的应用数据相对较少,导致在日粮配制时,无法确定其在不同种属动物上最佳的添加比例。因此,在进行动物日粮的配方设计前,应先准确测定其营养成分及理化特性,进而评定营养价值,在配制日粮时要尽量平衡各种营养素的最佳配比。
5.3 消化率较差
由于葵花盘中的粗纤维含量较高,对于猪、禽类消化率相对较低。因此,在实际生产中,需要针对不同动物的消化生理特点,科学地采用相应的加工处理方式,这样才能发挥其应有的饲用价值。
6 小结
综上所述,虽然国内外有关葵花盘的加工、处理及利用已有较多的研究,并已取得了有价值的研究资料,但是纵观整个行业及产业的发展,仍存在以下矛盾:第一,加工方法的研究与实际应用脱节,并没有形成产业化生产。第二,对其饲用价值的研究只涉及了个别动物品种的部分群体或部分生长阶段,还没有在大多数动物品种的各个生物学时期开展深入研究。因此,这将是以后研究和发展的方向。
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