白酒酒糟营养解析及其动物饲料化应用研究进展

2023-12-05杨建平王梦妍孙迎雪沈才洪

中国饲料 2023年22期

关键词：酒糟饲料动物

王霞，敖灵，曾珊，杨建平，王梦妍，孙迎雪，沈才洪，王纯

1.北京工商大学国家环境保护食品链污染防治重点实验室，北京 100048；

2.国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州 646000；

3.泸州老窖股份有限公司，四川泸州 646699

近年来，随着养殖业的高速发展，动物饲料及饲料蛋白需求量不断提升，植物蛋白向动物蛋白转化效率低下，大豆和鱼粉等传统蛋白饲料来源难以满足动物对饲料的巨大需求（Zhu 等，2020），使得动物饲料资源短缺问题明显，饲料供需关系不平衡亟待解决。

酒糟是酿酒行业所产生的主要副产物，是高粱、大米、小麦、玉米等五谷杂粮在酒曲、糖化酶等发酵剂的作用下，经过蒸煮、糖化发酵、蒸馏等过程，形成的固体残渣（李芳香和郁建平，2016）。我国每年总的酒糟产量超过1 亿t（Zhang 等，2021），白酒鲜酒糟的产量高达2400 多万t，干糟产量可达约800 万t（杨丽华等，2021）。酒糟营养丰富，由碳水化合物、蛋白质、脂类和矿物质组成（Wang 等，2023），不仅能够为微生物生长提供所需的物质，其所含营养成分与动物营养需求具有高契合度，使酒糟生产动物饲料成为可能（范恩帝等，2022）。由于酒糟含有大量的多糖、蛋白质、脂类和其他具有高需氧量（BOD 和COD）的有机物质，如不能被有效利用而丢弃，则可成为高浓度环境污染物（De Iseppi 等，2020）。同时，原酒糟含水量高、酸度高、粗纤维含量高，易发生霉变腐烂，不便运输与保存，不利于动物消化吸收，这极大限制了原酒糟的资源化利用（梅世慧等，2023）。

综上所述，实现酒糟饲料化利用具有重要意义，既能“变废为宝”，实现废物资源再利用，又能解决酒糟堆积造成的环境问题，具有很好的经济价值与环保价值。本论文在分析酒糟营养成分和营养价值的基础上，论述了酒糟饲料化利用方式、酒糟饲料在动物养殖中的应用及酒糟饲料化利用存在的问题与挑战，以期为酒糟在饲料生产中的应用提供理论依据。

1 酒糟的营养成分及营养价值解析

酒糟的营养价值受使用谷物来源和乙醇生产过程的影响（Pedersen 和Lindberg，2010）。由于酒糟是由粮食谷物（比如小麦、高粱、玉米等）酿造而成，所以其本身的营养成分比较丰富（刘瑞娟等，2021），白酒生产过程见图1。白酒糟的营养成分主要源于糖化和发酵不彻底剩余的残留物，以及微生物代谢和菌体自溶产生的有机物质，其中除含有常规营养物质（如淀粉、粗蛋白质和粗脂肪等）外，还含有维生素、酶类、有机酸、嘌呤、嘧啶和类脂化合物等多种营养物质（左上春等，2016），酒糟的常规成分含量见表1。酒糟中含有的淀粉、油脂和蛋白质被认为是易于消化的物质，而大量的纤维素和半纤维素是不易被动物消化的物质（Xiang 和Runge，2014）。

表1 白酒糟常规营养成分含量%

图1 传统白酒生产过程

酒糟具有较高营养价值。张慧等（2019）通过体外消化测定发酵白酒糟的营养价值，结果表明，发酵白酒糟干物质、蛋白质和粗纤维的消化率明显提高，且均高于未发酵的白酒糟，详见表2。陈冬梅等（2020）测定高粱白酒糟的营养成分，发现其营养价值较为丰富，蛋白质含量高。

表2 体外消化实验结果%

2 酒糟的饲料化利用方式

酒糟的饲料化利用方式主要包括直接饲喂、干燥饲喂、微生物发酵生产蛋白饲料和制成青贮饲料。目前，酿酒厂处理酒糟的主要方法是将一小部分新鲜酒糟与一些谷物一起用作饲料，通过将其干燥以蒸发酒精（Yu 等，2021）。

2.1 直接饲喂

将新鲜酒糟直接用作饲料来饲喂成本较低，是一种经济又简单的方式。但是，这种饲喂方法也存在弊端。鲜酒糟中干物质与酒精残留物的浓度较低，很难保存下来直接饲喂给动物（Yao等，2020）。此外酒糟中粗纤维含量较高，适口性差，不易消化吸收（胡志强等，2019）。鲜酒糟中水分和含糖量高，容易被霉菌毒素污染而发生变质，难以长期储存和运输，并会对动物产生危害（Wang 等，2022 ；Wu 等，2016）。周招洪等（2018）研究指出采用白酒糟加秸秆混贮法、白酒糟加食盐贮藏法、白酒糟加氯化铵贮藏法来保存白酒糟可有效降低水分，排除新鲜白酒糟中水分对贮藏品质造成的干扰，提高白酒糟品质，避免其发霉变质。

2.2 干燥饲喂

为了克服鲜酒糟含水量较高、不易贮藏与运输的缺点，需对其进行脱壳干燥，得到干酒糟。白酒糟属于粗饲料，对其较切实可行的生产过程是将鲜酒糟干燥，然后进行稻壳分离，分离出来的稻壳可以进行再生产，剩下的酒糟则可以用来生产方便储藏的饲料（刘建学等，2017），其流程见图2。但处理酒糟的传统加工技术工艺复杂、分离率低、能耗高，会导致饲料生产成本较高（陈洋等，2021）。

图2 鲜酒糟烘干分离稻壳流程图

2.3 微生物发酵

微生物发酵酒糟是指乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等利用酒糟中的淀粉、糖类等物质进行发酵，产生脂肪酸、纤维素酶、蛋白酶、生物活性物质等营养物质（李茂雅等，2022），其工艺流程见图3。微生物发酵酒糟生产蛋白饲料，是解决饲料短缺和提高酒糟附加值的一条重要途径，也是该领域的研究热点（Ma 等，2023）。微生物发酵酒糟可以提高酒糟的饲料价值，改变氨基酸组成，提高蛋白质含量及消化率、改善口感、脱毒，提高营养物质的生物利用度，降低酒糟中的抗营养因子，使蛋白质饲料更安全、更易被动物吸收利用（Liu 等，2022 ；池永宽等，2018）。一般情况下，采用复合菌种比采用单一菌种生产的饲料蛋白质增加率高（李红，2016）。范恩帝等（2021）利用酿酒酵母、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、黑曲霉和嗜热毁丝霉进行混菌发酵，得到的酒糟饲料中粗蛋白质含量显著提高，粗纤维含量明显降低。

图3 微生物发酵工艺流程图

2.4 混合青贮

白酒糟混合青贮不仅能延长饲料保存时间，还可以有效地提高饲料品质。添加的成分不同，对混合青贮的促进效果也不同。陈冬梅等（2021）将巨菌草与20%、40% 和60% 的无糠壳高粱白酒糟混合青贮，研究表明，添加白酒糟的混合青贮能提高水溶性碳水化合物和乳酸含量，抑制蛋白质降解，促进酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维降解。任海伟等（2020）将白酒糟和菊芋渣按1.2∶1和1∶1.5 的比例混合发酵，研究发现，白酒糟与菊芋渣混合能优化青贮发酵品质，可以使可溶性碳水化合物、蛋白质和淀粉等营养物质得到有效保留，使糟渣类生物质高效转化利用，得到低含量木质素、高含量碳水化合物及乳酸、可生物降解性好的青贮质量。

3 酒糟饲料在动物养殖中的应用

酒糟具有蛋白质含量高、抗营养因子少、产量大且价格低廉等优点，目前已逐步应用于水产动物、家禽、反刍动物、猪、肉兔等动物的日粮饲料开发与养殖过程。

3.1 在水产养殖中的应用

酒糟的特殊香味对鱼类有诱食作用，其含有的胆碱可预防鱼类产生脂肪肝（袁鑫，2017）。酒糟中含有的粗蛋白质以及相对高的纤维含量限制了其在实际鱼饲料中的应用，通过微生物发酵可以使酒糟营养品质得以改善，提升其在水产饲料中的价值（Hossain 等，2023）。生物发酵酒糟得到的蛋白饲料中蛋白质含量明显增加，产生了大量的菌体蛋白，且富含多种氨基酸、维生素、有机酸、消化酶，既能充分满足动物的营养需要，又能使鱼虾修复肠道，增强肠壁绒毛膜厚度，促进肠道消化吸收，对促进生长、防治肠道疾病有显著效果，在饲养上被认为具有鱼粉样作用（李洁等，2019；吴业阳等，2018）。有研究表明，酒糟酵母培养物可以提高草鱼血清和肝脏中抗应激相关酶的活性，抵抗高氨氮胁迫（陈惠琴等，2020）；能够替代基础饲料提高草鱼的生长性能，在一定程度上改善肠道菌群结构，增加有益菌的比例（李军涛等，2021）。Nazeer 等（2022）使用含酵母的高蛋白酒糟（HP40Y）替代禽肉粉和豆粕，研究发现，高蛋白酒糟是一种良好的植物蛋白来源，在不影响生长的情况下，可以在鲶鱼日粮中添加高达20% 的高蛋白酒糟酵母来替代豆粕，当日粮中添加30% 和40% 的高蛋白酒糟酵母时，增加的水平会导致鲶鱼的生长下降；此外，高蛋白酒糟含有高水平的酵母，能够刺激鲶鱼生长。对罗非鱼（Nazeer 等，2023）的研究也得出了类似结果。Azm 等（2021）研究发现，饲料中添加干酒糟及其可溶物（DDGS）替代油菜籽粕对鱼的生长性能、脂质代谢和肌肉胶原蛋白含量有积极影响，但对肌肉硬度有负面影响。

3.2 在家禽养殖中的应用

酒糟作为酿酒后的副产物，其中会存在一定的乙醇残留物，并且酒精具有毒性。家禽的体型较小，所以在家禽饲粮中酒糟的投加量不宜太高。Zengin 等（2022）研究发现，将固态发酵的干酒糟及其可溶物（DDGS）部分替代豆粕可以改善肉鸡的生产性能和体液免疫反应，改善肉仔鸡的抗氧化功能、血清生化指标和肠道免疫发育。田璐（2017）将添加量为4%、8%、12%、16%和20%的白酒糟和发酵白酒糟饲粮饲喂樱桃谷肉鸭，结果表明，添加量超过16%的白酒糟对樱桃谷肉鸭生长性能、屠宰性能产生不良影响，而添加量低于20%的发酵白酒糟对樱桃谷肉鸭生长性能、屠宰性能和器官指数无不良影响；白酒糟、发酵白酒糟在鸭饲粮中的适宜添加量分别为8%～16%和20%以内。

3.3 在反刍动物养殖中的应用

一般白酒糟中含有稻壳，且粗纤维含量较高，对于牛、羊等反刍动物来说，粗纤维是一种必不可少营养成分。白酒糟可以提高牛、羊等反刍动物的生长性能，促进瘤胃发酵和肠道发育（张玉玺，2021）。汪成等（2021）用4.8% 的干酒糟或发酵酒糟替换基础饲粮中部分原料配制的饲粮，研究发现，干酒糟和发酵酒糟均可提高西杂牛的干物质采食量；相较于干酒糟，发酵酒糟对西杂牛的饲喂效果更好，能促进西杂牛的瘤胃发酵，提高养分表观消化率和饲料转化率，提高西杂牛的生长性能（表3）。Pancini 等（2021）研究发现，用高粱酒糟（SDDGS）替代肉牛饲粮中部分高粱谷物和豆粕，能有效改善肉牛的生长性能，不会对干物质摄入量与背膘厚度产生影响，但SDDGS 浓度过高会使饲料利用率下降；高粱酒糟最佳添加水平应为20% 左右。袁鑫等（2017）分别以20%、40% 的白酒糟替代基础饲粮中的精料饲喂黔北麻羊，结果显示，替代量为20% 的白酒糟可显著提高木聚糖酶活性、乙酸和总挥发性脂肪酸浓度，有利于瘤胃发酵。

表3 不同类型白酒糟对西杂牛生长性能和养分表观消化率的影响

3.4 在其他动物饲养中的应用

酒糟价格便宜，将白酒糟添加在饲料中可降低饲料成本。饲喂发酵酒糟饲料能够使猪肠道细菌微生物群发生有益转变（Wang 等，2017），且微生物作用能增强猪的抗氧化能力，但酒糟中粗纤维含量高，在猪饲料中长期大量添加会导致猪对养分的利用率下降，而适量添加酒糟则不会对猪的生长性能产生不良影响（黄永杰等，2022）。黎智华（2018）等用2%、4% 和6% 发酵白酒糟替代断奶仔猪的基础饲粮，结果表明，添加2%发酵白酒糟能提高断奶仔猪生长性能，不会对干物质的表观消化率产生影响；但长时间、大剂量添加会降低断奶仔猪对常规营养成分的消化代谢。李燕平等（2021）分别用含10%、20%、30% 白酒糟的饲粮喂断奶肉兔，研究发现，添加白酒糟后肉兔生长性能和免疫力能显著提高，粗脂肪的消化率得到改善，并且白酒糟在肉兔饲粮中的适宜添加量为10%～20%。

综上所述，酒糟对于不同动物的饲喂效果不同，且均有积极作用。但在饲喂过程中，需要控制酒糟添加量，根据不同动物的特性研究出适宜的酒糟添加量。同时，发酵酒糟对动物的饲喂效果要优于未发酵酒糟。

4 酒糟饲料化利用存在的问题与挑战

酒糟资源丰富，是一种优质原料，可以在一定程度上替代传统的粗饲料用于动物养殖，将其用作饲料是现如今处理量最大的一种酒糟处理方式（宋善丹等，2015）。将酒糟转化为优质饲料，虽能有效解决酒糟废弃物的处置难题，提升其附加值，但酒糟来源广而变异大，在饲料化应用中仍存在许多问题。

4.1 白酒原酒糟的自身限制

白酒原酒糟含水量高、酸度高，直接饲喂会引起动物营养不良等消化道疾病，还会由于储存不当产生霉菌毒素，导致动物酒精中毒（刘瑞娟，2021）。另外，酒糟中纤维素和半纤维素等难降解物质含量高，使得酒糟在饲料中的添加量并不高，若其在饲料中的添加量控制不好，会导致饲喂效果差，甚至引起动物死亡，给养殖企业带来风险（张银和任廷远，2019）。这给酒糟饲料化利用造成困难，使酒糟很难得到大规模应用。因此，降解酒糟中纤维素等物质，提高蛋白质含量，开发出适口性好、较安全的饲料是重点。王鸣刚等（2017）分别向鲜酒糟中加入3%、5%、8% 的纤维素酶，进行青贮固态发酵，对比发现，纤维素酶对酒糟营养释放具有促进作用，但其酶解机制及工厂化酶解经济性需更深入研究。

4.2 酒糟饲料化工艺技术有待改善

白酒原酒糟经过简单干燥、脱壳处理后再饲喂，虽然可以解决贮藏过程中酒糟腐烂霉变的问题，但处理酒糟的传统加工技术工艺复杂、能耗高，在增加饲料成本的同时也限制了白酒糟的饲料化发展，应改善现有的传统加工技术。

微生物发酵虽然能提高酒糟的营养价值及利用率，降低其中的抗营养因子，但并未得到大规模应用，仍然存在发酵工艺不稳定、应用效果差异大等问题，所以需要对酒糟饲料的发酵工艺进行深入研究（彭昱雯和吴冬梅，2022），克服大规模生产中的不确定性（如技术成熟度、成本控制和效果稳定性）（Buenavista 等，2021），以实现酒糟的最大化利用。同时在饲喂过程中，不应单一饲喂，需控制酒糟添加量，将酒糟与其他饲料按比例混合。王健等（2018）将不同比例的白酒糟和青贮混合发酵后饲喂6月龄育肥肉羊，研究发现，白酒糟添加量为70%的青贮料不会对6月龄育肥肉羊的生长性能产生不良影响，而添加量为50% 的青贮料产生的育肥效果和经济效益最佳。

4.3 酒糟利用的理论研究与规范应用待加强

目前白酒糟在动物饲料中的应用多集中在酒糟营养成分的分析与评价，不同比例下对动物饲喂效果和生产性能的影响（陈洋等，2021）；发酵酒糟则考虑对瘤胃发酵、肠道微生物等方面的影响。但对养殖生物全生命周期的科学评估研究较少，对动物的适应性和安全性等需进一步研究，并且行业应用中，酒糟在动物饲料中的添加量尚无具体的指导和标准，应抓紧开展相关标准规范研究与制定（刘宁等，2021）。Allam 等（2020）研究不同水平（0%、25%、50% 和75%）高蛋白酒糟替代鱼粉对斑点叉尾鮰的影响，结果表明，高蛋白酒糟替代鱼粉的比例达到25% 时，具有良好的生长性能和饲料利用率，随着替代水平的增加，饲料成本显著降低；同时指出进一步的应用基础研究应考虑在高蛋白酒糟用作鱼粉替代品的情况下补充必需氨基酸。