稻谷干全酒精糟的营养价值及其在畜禽饲料中的开发利用

DOI :10.15906/11-2975/s.20191322
*通讯作者
[摘要]稻谷在深加工制备燃料乙醇的过程中产生的副产物主要为稻谷干全酒精糟(DDGS ),其营养价值丰富,通过在饲料中的科学应用,不仅可以发挥地产原料的优势,缓解饲料原料资源紧缺的局面,还可以有效降低饲料成本。

本文综述了稻谷DDGS 的营养价值及其在饲料中的应用,以期为稻谷DDGS 的应用提供参考。

[关键词]稻谷DDGS ;营养价值;畜禽饲料
[中图分类号]S816.6
[文献标识码]A
[文章编号]1004-3314(2019)13-0091-05
稻谷干全酒精糟的营养价值及其在畜禽饲料中的开发利用
李
洁1,2,孙铁虎1,2,王勇生1,2,潘
忠1,
李永恒3,孙振江3,罗
虎3,吴延东4,佟
毅4*
(1.中粮营养健康研究院有限公司,北京昌平102209;2.北京市畜产品质量安全源头控制工程技术研究中心,北京昌平102209;3.广西中粮生物质能源有限公司,广西北海536100;
4.吉林中粮生化有限公司(玉米深加工国家工程研究中心),吉林长春130033)
随着农业科技水平的迅速提高,我国稻谷的生产力达到较高水平,同时,自国家对稻谷主产区实行最低价收购政策,多年来稻谷产量的居高稳定和消费量的下降,造成我国稻米库存量不断攀升的现状。

在我国车用乙醇原料作物中,大米可发酵的淀粉含量最高,达70%~75%,转化为乙醇产率也是最高,达397.74~426.15kg/t ,在原料成本占优势的前提下,稻谷是良好的燃料乙醇原料作物(谭显平,2007)。

粮食生产燃料乙醇可以产生副产物谷物干全酒精糟(DDGS ),其是一种高蛋白饲料原料,发酵过程中融入了酵母的营养成分,且价格低于豆粕,是当前国内外畜禽饲料中较为常用的蛋白质原料,同时因燃料乙醇的发酵底物不一样,酒精槽通常分为玉米DDGS 、稻谷DDGS 两大类。

不同来源的玉米DDGS 其常规指标、矿物
质及氨基酸等营养成分含量差异较大,主要是受加工工艺的影响(Shurson ,2005;Belyea 等,
2004)。

目前国内外对于玉米DDGS 的营养价值
评定及应用已较为广泛,稻谷DDGS 的研究还很有限。

稻谷营养丰富,具有低毒素及低致敏性的优点,通过对稻谷生产燃料乙醇产生的酒糟进行营养价值评定,进行高效利用,可以有效缓解蛋白类原料的供应紧张局面及成本压力,对资源开发利用以及环境保护都具有重要意义。

1稻谷DDGS 的生产加工1.1
稻谷的结构与营养成分
稻谷由外壳和糙
米组成,从外向内由稻壳(颖,约占稻谷总质量的20%)、米糠层(果皮、种皮、糊粉层的总称,约占10%)、胚(约占2%)及胚乳(约占68%)组成(岳国君,2015;汪建国和汪陆翔,2006;Farr 和孙建和,1995)。

胚乳富含淀粉,由糊粉层和内胚乳组成。

米糠和米胚含丰富的蛋白质、脂肪、维生素和矿物质,营养价值很高。

稻谷各组成部分化学成分见表1(熊本海等,2017;俞一夫,1998)。

1.2
稻谷DDGS 加工工艺
稻谷库存量巨大,
产业链条短,且不易保存,目前水稻去库存问题十分突出,利用生产燃料乙醇处理陈化水稻是
营养成分稻谷糙米干物质86.0087.00粗蛋白质7.808.80粗脂肪 1.60 2.00粗纤维8.200.70粗灰分 4.60 1.30酸性洗涤纤维28.700.80中性洗涤纤维
27.40 1.60钙0.030.03总磷
0.36
0.35
米糠87.0012.8016.505.707.50
13.4022.900.071.43
米胚87.64
17.31~26.4016.60~39.801.98~15.10
36.10~10.80
--0.09~0.122.00~2.75
常用途径。

目前较成熟的工艺主要为水稻脱壳粉碎后按照一定比例与玉米粉或木薯粉混合发酵(图1)和水稻全粉碎发酵(图2)(于斌等,2018)。

发酵产生酒精的过程中,大米籽实中富
含的淀粉经过多种酶的作用分解为可发酵性糖,然后经过酒母的发酵作用,将可发酵性糖转换成酒精,大米蛋白、脂肪、维生素及发酵产生的次级代谢物残留于废醪中,经过离心分离形成湿糟及清液,清液进行蒸发浓缩后,按一定比例与湿渣混合,经管束烘干制成的混合固形物为稻谷干全酒精糟饲料。

2稻谷DDGS 的营养价值
作为燃料乙醇的重要副产物稻谷DDGS ,因
不同工艺营养指标有所差异。

大米与玉米混合发酵或全水稻发酵,原料中淀粉的利用率均达87%以上,原料籽实中未被糖化液化的粗淀粉、糖、米胚、稻壳及酵母菌体等成分均残留在混合固形物中,几乎全部的蛋白质、脂肪、纤维、灰分及发酵产生的次级代谢物均存在于酒精废醪中。

在发酵生产乙醇过程中,DDGS 中粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维等含量会相对升高(舒进,2005)。

直接干燥法是酒糟加工饲料的常用工艺,其生产效率较高,缺陷是未筛分稻壳,稻壳主要成分为动物难以消化利用的木质素和硅酸,因此稻谷DDGS 中粗纤维含量较高。

同时由于使用多种酶类,原料中的粗蛋白质、粗纤维等物质会被软化为更利于消化的状态。

通过酶解发酵过程发生复杂的生物化学变化,产生了菌体及其次级代谢产物和菌体自溶物,营养价值丰富(王贵荣,1998)。

酒精生产工艺中多采用板框式压滤技术,因此,稻谷DDGS 中还含有乙醇发酵所产生的多种氨基酸、维生素、醇溶性及水溶性香味成分,具有较好的风味,能够改善动物食欲(李建和叶翔,2013)。

由于以稻谷自身的种皮结构
发挥天然的保护作用,稻谷DDGS 毒素含量显著降低,对动物健康与安全更有保障。

一般来说,酒糟的成分与原料相似,数量有所差异,稻谷DDGS 中的分级营养标准见表2。

对60个二级稻谷DDGS 营养指标抽检的结果见表3。

几种不同加工工艺生产的稻谷DDGS 氨基酸组成见表4(李秋菊等,2011;薛鹏程等,2010),稻谷DDGS 中氨基酸的种类齐全,其中谷氨酸的含量最高,赖氨酸的含量较低,仅为0.64%~0.83%,是稻谷DDGS 的限制性氨基酸,必需氨基酸的含量约占氨基酸总量的45%。

2.1
稻谷DDGS 蛋白质营养
大米中的蛋白质
含量占总重量的8%~12%,大米DDGS 中的蛋白质含量高达20%以上(Marshall 和Wadsworth ,1994)。

在制备燃料乙醇的过程中,仅利用了原料
中的淀粉及糖,籽实中的蛋白质仍然保留在稻谷
表1稻谷各组成部分主要化学成分
图1水稻与玉米或木薯混合发酵制备燃料乙醇工艺图
图2全水稻发酵制备燃料乙醇工
艺图
%
DDGS 中。

大米中的蛋白质具备高营养、低过敏性、风味柔和、不含抗营养因子等特点,是一种优质的植物源性饲用型蛋白质原料。

大米蛋白粉中蛋氨酸与苏氨酸含量高于豆粕及玉米蛋白,其氨基酸组成也更加平衡合理,与FAD/WHO 推荐的蛋白质氨基酸最佳配比模式相近,被公认为优质的食用蛋白(朱永义,1999)。

酶解作用使特定肽链降解为具有
多种生物活性的活性肽,提高了大米蛋白的营养价值(潘迪子等,2017)。

马红艳(2015)对大米蛋白粉代替鱼粉进行了研究,结果表明在仔猪生产性能和养分消化率无显著影响的情况下,大米蛋白粉最高可代替鱼粉50%用于仔猪饲粮。

可以推测,大米蛋白在动物上的良好应用表达,主要在于大米蛋白更容易被机体消化吸收,其营养物质多以多肽形态直接被小肠上皮细胞吸收,同时大米蛋白的低抗原,
抗氧化性,富含多种生物活性小肽也在改善动物生产性能方面发挥作用。

菌体蛋白饲料是利用微生物技术,用原料中的碳水化合物和无机氮转化产生的高蛋白饲料,在蛋白质增加的同时产生了酶、维生素、氨基酸、协同因子等活性成分(孙小琴,2000)。

由于发酵过程中微生物的作用,稻谷DDGS 蛋白质中生物蛋白含量明显增加,品质有所提高,产生了大量的菌体蛋白,约为10%~12%。

其富含多种氨基酸、维生素、有机酸,有助于促进消化吸收,在饲养上被认为具有鱼粉样作用(万孝康和舒培金,2002)。

有研究表明,饲喂菌体蛋白代替豆粕、鱼粉饲粮对动物具有相似的促生长作用,同时能提高饲料转化率,机体蛋白和能量代谢不受菌体蛋白含量的影响(Schoyen 等,2007;Hellwing 等,2006)。

2.2
稻谷DDGS 脂肪及多糖
大米的脂肪主要
来源于米胚及米糠层,这部分在大米发酵提出酒
精后残留在谷物碎片中,米糠层含粗脂肪16%~22%,其脂肪酸组成主要为油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸,并富含多种维生素、膳食纤维、氨基酸和矿物质。

米胚油中不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸比值约为80∶20,其中亚油酸含量高达34.55%(俞一夫,1998)。

米糠多糖具有一定的免疫调节功能,目
表3稻谷DDGS 营养成分变化范围、
平均值及变异系数(n =60)
表4不同来源稻谷DDGS 的常规营养成分及氨基酸及黄曲霉毒素含量
最小值干物质88.01粗蛋白质18.00粗脂肪
5.00
最大值92.0120.366.66
平均值89.19
18.575.48变异系数0.01
0.040.07营养成分表2稻谷DDGS 分级营养指标
营养成分一级干物质>88粗蛋白质≥20粗脂肪≥5粗纤维≤18粗灰分
≤8
二级>88
≥19≥4≤22≤11三级>88≥16≥3
≤24
≤11
%
%
%
营养成分玉米+糙米玉米+糙米干物质91.6991.87粗蛋白质28.2628.61粗脂肪 5.71
4.9
丝氨酸 1.24 1.22酪氨酸10.96稻谷
90.7928.556.441.341.08
必需氨基酸精氨酸 1.43 1.46 1.47组氨酸0.750.76 1.01异亮氨酸 1.2 1.240.93亮氨酸3 3.08 2.94赖氨酸0.830.830.64蛋氨酸0.340.340.61苯丙氨酸 1.49 1.54 1.28苏氨酸0.970.970.92色氨酸0.10.120.24缬氨酸 1.62
1.66
1.39
非必需氨基酸丙氨酸 1.95 1.99 1.84天门冬氨酸 2.24 2.28 1.94胱氨酸0.480.430.62谷氨酸 4.58 4.69 4.08甘氨酸 1.27 1.27 1.1脯氨酸 2.11 2.18 1.86总氨基酸26.5827.0425.29黄曲霉毒素
---- 6.84注:数据来源于燃料酒精行业。

前被广泛应用到食品、药品及饲料领域。

其主要结构是α-D-吡喃葡萄糖,一般情况下与纤维素、蛋白质伴生在干细胞中,酶解过程能够破坏细胞壁结构,使米糠多糖溶出(唐瑶,2015)。

有研究发现,高剂量的米糠多糖能够促进鸡传染性法氏囊病(IBDV)感染雏鸡对ND、AI疫苗的免疫应答,缓解IBDV对雏鸡免疫器官的病理性损伤(李淑芳等,
2008;张晶晶,2007)。

2.3稻谷DDGS对畜禽饲料养分消化率的影响黄酒糟的主要成分源自酿酒原料大米和麦曲,在生长育肥猪饲粮中使用适量黄酒糟替代部分豆粕,对粗纤维、粗脂肪、磷等养分消化率较对照组有改善作用,表明黄酒糟具有较高的营养价值,但是生长猪阶段添加12%或育肥猪阶段添加18%的高剂量黄酒糟,造成了粗蛋白质及多种必需氨基酸的消化率下降,可能是因为黄酒糟中猪的第一限制性氨基酸赖氨酸含量较低所致(呼慧娟, 2010)。

薛鹏程(2010)在生长猪阶段的研究发现,大米DDGS样品在营养组成上与玉米DDGS相似,除精氨酸外,其余氨基酸消化率均较玉米DDGS样品低,大米DDGS代谢能为3555kcal/ kg,与玉米DDGS相似。

在蛋鸡饲粮中,赖氨酸及苏氨酸因DDGS原料来源不同其代谢率有不同程度的差异,以糙米-玉米混合发酵为来源的DDGS 蛋氨酸及胱氨酸的代谢率要低于玉米DDGS,一定程度上限制了糙米-玉米DDGS在蛋鸡料中的使用量(李秋菊等,2011)。

3稻谷DDGS在畜禽饲料中的应用
在我国南方,以全稻谷作为底物发酵的深加工方式居多,其稻谷DDGS含有较丰富的粗纤维,更适合应用于鸭、鹅等家禽类动物,通过30%稻谷搭配70%糙米优化发酵工艺,不仅提高了燃料乙醇的产量,同时进一步提高了稻谷DDGS的营养指标附加值和吸收利用率(于斌等,2018)。

在猪料中,过高的纤维含量对营养物质消化吸收有不利影响,导致DDGS在猪料中的应用受到一定限制,尤其是在断奶仔猪饲料中(薛鹏程,2010)。

万孝康和舒培金(2002)研究早籼稻谷DDGS在育肥猪的应用发现,添加不同含量稻谷DDGS的饲料饲喂猪只,猪群食欲旺盛,安静嗜睡,同时皮红毛亮,粪便松软成团。

虽然稻谷DDGS粗纤维含量较高,但饲喂生长肥育猪的效果仍很理想。

猪只增重表现在10~20kg和50~110kg更为明显,前者有可能是因为稻谷DDGS富含的微量营养对仔猪生长形成正面影响,后者有可能是大猪对纤维的适应性增强。

酒糟饲料在生长猪阶段的最大推荐量为15%,在肥育猪阶段的最大推荐量为20%,研究表明,生长猪阶段饲粮添加9%的黄酒糟和肥育猪阶段添加14%的黄酒糟为最适宜使用量,用其代替部分豆粕能明显促进生长,获得较好的生长性能和饲料报酬(呼慧娟,2010)。

Taranu等(2018)研究不同干酒精糟(DDG)来源对生长猪生产性能和血液免疫生化指标的影响发现,添加7%大米DDG和4%木薯DDG对生长猪的生产性
能无显著影响,同对照组和木薯DDG组相比,大米DDG组血浆中IgM和IgG浓度显著升高,表明大米DDG可增强生长猪免疫性能。

4小结
我国是稻米生产大国,稻谷DDGS是一类产量丰富的地产资源,营养成分丰富,同时具有低毒素的优点,其中富含的大米蛋白氨基酸组成合理,生物学效价高,过敏性低,其营养价值和安全性已逐步得到关注和重视。

但目前国内外关于稻谷DDGS在饲料上的研究还处在起步阶段,实际应用中欠缺饲用价值评定数据,还需进行深入细致的研究与应用,为解决我国饲料蛋白质资源不足问题提供一条可行途径。

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The nutritional value and application of paddy
DDGS in livestock and poultry feed
LI Jie 1,2,SUN Tiehu 1,2,WANG Yongsheng 1,2,PAN Zhong 1,
LI Yongheng 3,SUN Zhenjiang 3,LUO Hu 3,WU Yandong 4,TONG Yi 4*
(1.Nutrition &Health Research Institute ,China National Cereals ,Oils and Foodstuffs Corporation (COFCO ),
Beijing 102209,China ;2.Beijing Engineering Research Center of Livestock Products Quality and Safety Source Control ,
Beijing 102209,China ;3.Guangxi COFCO Biomass Energy Co.,Ltd.,Beihai ,Guangxi Province 536100,China ;4.Jilin COFCO
Biochemistry Co.,Ltd.(National Engineering Research Center of Corn Deep Processing ),
Changchun ,Jilin Province 130033,China )
[Abstract]The paddy DDGS is a by-product during the further processing with paddy.And this process ⁃ing can transform the paddy into fuel ethanol.The paddy DDGS contain rich nutrients ,with the scientific appli ⁃cation of paddy DDGS in feed ,not only can elaborate the advantage of local raw material ,remit the tension of feed material ,but also can decrease the feed cost.This paper reviewed the paddy by-product nutrient value and the application in feed ,to provide the reference for the application of paddy DDGS.
[Key words]paddy DDGS ;nutrient value ;livestock and poultry feed
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