甜菜和甘蔗糖蜜的理化特征及其在生猪养殖中的应用

2021-04-28徐运杰季丰泉陈学华苏双良毛远廷

山东畜牧兽医 2021年4期

徐运杰，季丰泉，陈学华，苏双良，毛远廷

（1.山东和美集团有限公司，山东惠民 251700；2.唐人神集团股份有限公司，湖南株洲；3.山东省惠民县农业农村服务中心，山东惠民）

糖蜜又叫糖浆，俗称糖稀，是制糖工业将甜菜（Beta vulgaris）深根或甘蔗（Saccharum officinarum）主干压榨出的汁液，经加热、中和、沉淀、过滤、浓缩、结晶等工序制糖后所剩下黏稠的棕色液体，具有糖浆状的稠度，属于液体能量饲料。甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜虽然相似，但却具有不同的理化特征。经合组织（OECD）及粮农组织（FAO）的数据显示，2016 年至2018年期间，全球蔗糖产量稳步增长，巴西、印度和泰国是最重要的甘蔗生产国，甘蔗年产量分别为3 300、2 800 和1 200 万吨。非洲1 100 万吨、中国1 000 万吨和美国700 万吨处于中间位置。欧盟以1 700 万吨保持着世界上最大的甜菜生产国的地位。自2006 年以来，由于欧盟开放了整个欧洲的食糖市场，加之甘蔗生产成本的降低，意大利的甜菜产量急剧下降，从占欧盟产量的8.6 % 下降到3.9 %[1]。制糖工业副产品甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜富含碳水化合物，是一种低廉的能量饲料。需要注意与大豆糖蜜进行区分。大豆糖蜜是生产大豆浓缩蛋白过程中，醇溶部分物质，经过浓缩处理后的产品，因富含糖类物质，颜色和流动性类似蜂蜜，所以命名为大豆糖蜜。本文重点论述了甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的理化特征及其在生猪养殖中的应用，为合理应用糖蜜，降低养猪生产成本，发展循环经济提供参考。

1 理化特征

1.1 糖蜜的常规理化特征无论是甜菜糖蜜还是甘蔗糖蜜，都是高密度和pH 偏酸性（5～5.8）的液体，含有较高的易发酵糖，是一种富含能量的饲料原料，其猪净能值约为玉米的2/3。此外，糖蜜也富含矿物盐，并且以生物可利用的形式存在。由于成本低，使它成为一种非常受欢迎的饲料原料，在饲料配方中可以部分替代谷物。甜菜和甘蔗糖蜜虽然在某些理化性质和总能量值方面相似，但是两者之间存在一些显著的差异，特别是在糖成分、含氮组分和矿物盐方面，见表1～5。

表1 甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的常规营养成分

从表1 可知，甜菜和甘蔗糖蜜的总糖含量约为45 %～52 %，总糖和矿物盐由于其高渗势而具有抗菌作用，从而有利于糖蜜的质量稳定性和保质期。El-Said 等研究发现，真菌毒素常常污染许多饲料原料，但对糖蜜影响较小[2]。标准化的糖蜜产品，含糖量应该高于48 %，含水量低于25 %，其稳定性和货架期最好。制糖业通常使用的另一个参数是白利糖度等级（Brix grade）。白利糖度是指溶液中的固溶物的重量百分浓度，参考指导值在78 %～85 % 之间变化，它允许使用折射计同时测量干物质和蔗糖含量。然而，关于糖分含量，应注意区分糖蜜不同性质的参数，即转化糖量。转化糖是用稀酸或酶对蔗糖作用后所得含等量的葡萄糖和果糖的混合物，它们与费林溶液发生还原反应，并且不可发酵，因为它们与氨基酸氮结合（美拉德反应），保持还原特性。甜菜糖蜜中的还原糖含量约为0.5 %～1.5 %，而甘蔗糖蜜中的还原糖含量为10 %～20 %，平均果糖/葡萄糖比为1.58。与甜菜糖蜜相比，甘蔗糖蜜中不可发酵且不具有生物活性的还原糖含量更高，因为还原糖更多地存在于甘蔗树干中[3]。

表2 甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的脂肪酸含量

1.2 糖蜜的脂肪酸和含氮物质组成（1）甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜脂肪组分的脂肪酸组成差异很大（表2）。甜菜糖蜜脂肪组分中SFA 更高，甘蔗糖蜜脂肪组分中UFA 更高，UFA/SFA 分别是1.23 和2.14。甜菜糖蜜脂肪组分中PUFA/MUFA是1.33，而甘蔗糖蜜脂肪组分中PUFA/MUFA 是2.23。当然，由于两种糖蜜中粗脂肪（EE）的含量很低，几乎忽略不计（表1），所以各种脂肪酸的含量对饲料没有什么影响。（2）粗蛋白质是各种含氮物质的总称。甜菜糖蜜的粗蛋白质含量高于甘蔗糖蜜。当然，这与土壤和施肥有关系。由于这些原因，糖蜜粗蛋白质含量大部分由硝酸盐（矿物质来源的氮）组成，而有机来源的可溶性氮由游离氨基酸（特别是谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、酪氨酸、精氨酸和组氨酸）和含氮碱基（甜菜碱、鸟嘌呤、黄嘌呤）组成（表3）。由于这些含氮组分（氨基酸和甜菜碱除外）很低，因此，它们的重要性有限。在任何情况下，甜菜碱（0.5 %～0.7 %）发挥的重要生物学作用（甲基供体）都应该重视，与蛋氨酸一样，甜菜碱有助于减少畜禽（特别是奶牛和蛋鸡）反复出现的脂肪肝问题[4]。

表3 甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的氨基酸含量（mg/kg DM）

1.3 糖密的矿物质元素和维生素含量关于矿物元素（表4），糖蜜的缺点主要在于它的钾盐含量高，它可以构成灰分含量的1/3。钾盐具有脱盐和轻泻的作用，但是，合理使用钾盐，同时考虑到日粮配方中钾离子和钠离子之间的平衡，可以克服上述缺点。另外，必须特别考虑糖蜜中的硫含量，值得注意的是，甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的硫大部分以无机形式的硫酸盐存在。日粮中过量的硫可能对动物健康和生产性能产生多重影响[5]。NRC[6]的数据将反刍动物硫的最大耐受水平（MTL）设定为：富含谷物类的日粮中硫含量小于3 g/kg DM，而富含粗饲料的日粮中硫含量小于5 g/kg DM。对于非反刍动物（猪和家禽），日粮中硫的MTL 设定为小于4 g/kg DM[7]。至于饮用水，对于反刍动物，NRC[6]建议高精料日粮和高饲草日粮时，水中硫酸盐的 MTL 分别为600 mg/L 和2 500 mg/L，而Kamphues 等[8]建议为500～800 mg/L；对于非反刍动物（猪和家禽），NRC[6]对猪的饮水中硫酸盐的MTL 设定为3 000 mg/L，而 Kamphues 等[8]建议为1 600～1 800 mg/L。（3）糖蜜中的维生素含量见表5，可以说它缺乏脂溶性维生素。至于水溶性维生素，特别是B 族维生素，这两种糖蜜的硫胺素（维生素B1）浓度都很低。硫胺素在葡萄糖代谢中起着特别重要的作用，在单胃动物饲料中大量使用糖蜜的情况下，需要进行适当的补充。在复胃动物中，正常条件下，这种维生素是由瘤胃细菌菌群合成的。尽管缺乏上述维生素，但应注意糖蜜中存在大量生物素，并且以完全生物可利用的形式存在。生物素不仅在猪营养中预防足部损伤、改善肉质和育肥方面具有特别重要的意义，而且在高产奶牛中也具有特别重要的意义。Chen 等分析了11 篇研究论文表明，每天补充20 mg 生物素可使每头泌乳奶牛每天的产奶量增加1～2.9 kg，这可能是由于提高了瘤胃对纤维的消化而增加了采食量[9]。

表4 甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的矿物元素含量

表5 甜菜和甘蔗糖蜜的维生素含量（mg/kg）

1.4 糖蜜的其他理化特性（1）糖蜜中有机酸总量为2 %～14 %。最近的一项研究表明，不同类型糖蜜的有机酸组成不同[10]。与甜菜糖蜜相比，甘蔗糖蜜中的乳酸浓度更高，最小值为1.23 %，最大值为9.77 %。柠檬酸经硫酸脱水合成的乌头酸仅存在于甘蔗糖蜜中，而羟基乙酸仅存在于甜菜糖蜜中。另外，甘蔗糖蜜中硫酸盐、磷酸盐和氯化物的浓度较高，阳离子/阴离子平衡值较低，变化范围为 + 117.63 至 - 58.59 meq/100g，平均是4.47 meq/100g。甜菜糖蜜的阳离子/阴离子平衡值变化范围为 + 129.20 至 + 3.24 meq/100g，平均是53.94 meq/100 g。在炎热的夏季，甜菜糖蜜由于具有较高的阳离子/阴离子平衡值而更有利于动物健康。（2）糖蜜的物理特性使其成为一种非常特殊的饲料原料。这两种类型糖蜜的粘度与生产区域和环境温度有关。粘度通常受干物质和多糖含量以及环境温度的影响。在任何情况下，甘蔗糖蜜的粘度都比甜菜糖蜜的粘度要高得多，而且变化范围要大，甜菜糖蜜的粘度变化范围要小得多。例如，在75 % 干物质和20 ℃ 环境下，甘蔗糖蜜的粘度在7 000～14 000CP 之间变化，而甜菜糖蜜的粘度在1 400～2 000CP 之间变化。随着温度的升高，粘度降低，但甘蔗糖蜜的数据变化范围总是大于甜菜糖蜜。（3）糖蜜最重要的感官特征是甜味特性，饲料中添加糖蜜，具有开胃作用，提高采食量；糖蜜的另一个技术特征是粘合特性，饲料企业通过添加糖蜜，有利于改善颗粒饲料的硬度，降低成品的含粉率和粉化率，提高生产效率；糖蜜第三个不可忽视的特性是降低粉尘，减少饲料粉末对动物（尤其是猪）和工人呼吸道的刺激。

2 在猪营养中的应用

2.1 糖蜜的能值公衍玲等[11]综述了甘蔗糖蜜在猪营养中的应用。很明显，糖蜜可以在饲料配方和各类猪日粮中部分取代谷物作为能源。与谷物相比，糖蜜的总能量较低，这与糖蜜的水分、灰分含量高和脂肪含量低有关（表1）。另一个因素是糖蜜中的碳水化合物主要由单糖和双糖组成，相对于谷物中多糖而言，其热值较低。糖蜜的可消化能量仅占其总能量的85 %～90%，这是由于一些未确定的葡萄糖组分的利用率低以及非蛋白含氮物质的存在所致。因此，甘蔗糖蜜的净能估计值约为1536～1616 kcal/kg。在实践中，100 g玉米或大麦可分别由140 g 或125 g 糖蜜替代。

2.2 糖蜜使用的注意事项（1）关于矿物元素成分，糖蜜的高钾含量被认为是在动物饲料中使用高剂量这种副产品的一个限制因素，特别是对猪。许多营养学家认为，如果大量给动物喂食糖蜜，会起到泻药的作用。事实上，当过量使用糖蜜时，与出现腹泻相比，会在更大程度上增加肾脏病变的发生率[12]。有人指出，富含钾盐（硫酸盐和碳酸盐形式）的谷物类食物可能导致肾脏功能不全[13]。（2）关于维生素，一方面，糖蜜只有极少量的脂溶性维生素，当大量使用糖蜜时，应注意补充维生素A、D 和E。另一方面，糖蜜富含水溶性维生素，特别是烟酸、泛酸、核黄素和生物素。生物素在预防猪的疾病、提高母猪的繁殖效率和减少亚油酸改善肥猪的脂肪品质方面具有重要作用[14]。（3）糖蜜虽然富含碳水化合物和矿物元素，而且价格低廉，但是需要注意使用量。Christon 等[15]研究表明，在仔猪和生长肥育猪日粮中大量使用糖蜜会导致能量和蛋白质利用效率下降，并且与使用量成正比。能量利用减少的原因是蔗糖不完全消化和果糖不完全吸收。过量的果糖和蔗糖进入大肠会形成一个高渗环境，微生物发酵，从而产生导致消化障碍和腹泻的有机酸。蛋白质利用效率下降的原因可能与氨基酸不平衡有关，必须通过适当补充氨基酸来补偿。因此，大量使用糖蜜之前，应该安排10～15 d 的适应期，以通过特定的酶诱导使动物消化系统适应并更好地消化利用糖蜜。

2.3 糖蜜的使用建议关于糖蜜的用量，如果是农场，饲养员谨慎使用糖蜜是明智的，对于体重20 kg 以下的仔猪和哺乳期母猪，日粮中糖蜜用量最高不超过5 %；相反，对于怀孕母猪、公猪和育肥猪，用量可以更高，达到日粮的10 %，但最高用量不要超过20 %。有研究表明，在生长肥育猪的饲料中适当使用糖蜜并不会改变肉质，但大量使用糖蜜可以提高胴体的肉脂比，略微降低了胴体的产量[16]。由于糖蜜具有粘合特性，饲料企业用，可以改善成品颗粒质量和水分含量，提高生产效率，降低车间粉尘。根据季节、地区和饲料品种差异，根据笔者十多年的从业经验，建议配方中用量控制在2 %～5 %，并注意各种营养素浓度的变化。