養殖知識  玉米酒精糟的營養價值及其對生長育肥豬肉品質的影響
摘要:玉米酒精糟(corn distillers dried grains with solubles,DDGS)是燃料乙醇工廠以玉米爲原料發酵生産酒精的副産品,含有豐富的蛋白質、脂肪、有效磷和維生素,是一種良好的飼料原料。近年來,随着燃料乙醇工廠數量的增多、規模的擴大及加工工藝的改進,玉米DDGS的産量和質量也不斷提高,并且被越來越多地用于養豬生産中。但是其中過高的脂肪含量,特别是不飽和脂肪酸,導緻生長育肥豬的肉品質下降,對豬肉的貨架期及深加工造成了一定的負面影響;同時玉米酒精渣中的黴菌毒素也是限制其在養殖中使用的一大因素。作者綜述了玉米DDGS的營養價值及其對豬肉品質的影響。
 李根來、姚文
南京農業大學動物科技學院消化道微生物實驗室,南京 210095
近年來,随着燃料乙醇的廣泛應用及燃料乙醇工廠數量的增加和規模的擴大,其加工副産品玉米酒精糟(corn distillers dried grains with solublesDDGS)的産量也迅速增加,并被越來越多地應用于養豬生産中。
    玉米DDGS中含有豐富的蛋白質、粗脂肪、有效磷和維生素,是一種優質的飼料原料,在生長育肥豬飼料中的添加量可達10%~20%,而對生産性能沒有負面影響(Shurson等,2003,2004),添加玉米DDGS還可以提高磷的利用率,減少磷的排洩及飼料中無機磷的添加量,節約飼料成本,減少環境污染(Shurson等,2003)。
    據報道,中國玉米DDGS的産量在2007年已達到300萬t,如果能夠科學合理的利用這種飼料原料,在提高養豬業經濟效益的同時,還可以在一定程度上緩解中國蛋白質資源缺乏的問題。
    但是,添加玉米DDGS對肉品質産生的不利影響是使用過程中不可忽視的問題。如果飼料中玉米DDGS的添加量過高,會導緻生長育肥豬的腹脂變軟,脂肪碘值顯著升高,組織中不飽和脂肪酸含量增加,飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸之間的比例降低,從而對豬肉的貯藏和加工産生負面影響(Vansickle,2007)。
    目前國内對玉米DDGS的研究尚不深入,關于其在生長育肥豬飼料中應用的報道較少,因此玉米DDGS在中國并沒有得到科學合理的使用,同時玉米DDGS營養成分的差異和較高的黴菌毒素和粗纖維含量,也在一定程度上限制了其推廣使用。
    作者綜述了玉米DDGS的營養價值及其對生長育肥豬肉品質的影響,以期爲玉米DDGS在中國的推廣應用提供理論依據。
 
1 玉米DDGS的概念和組成
    玉米DDGS,又稱玉米幹酒精糟,是燃料乙醇工廠生産酒精的副産品,是在玉米發酵的過程中,将澱粉轉化成乙醇和二氧化碳後,剩下的發酵殘留物經過蒸餾和低溫幹燥形成的産品。
    玉米DDGS主要由幹酒精糟(dried distillers grains, DDG)和可溶性幹酒精糟(dried distillers solubles, DDS)兩部分組成(郭福存等,2007)。
    DDG是玉米發酵提取乙醇後剩下的固形物經過幹燥形成的,它濃縮了玉米中除澱粉和糖以外的其他成分,主要包括蛋白質、脂肪、維生素和礦物質等。
    DDS主要是發酵液中的可溶物經幹燥處理得到的産物,其中包括了玉米中的一些可溶性的營養物質,以及發酵過程中産生的未知生長因子和酵母菌體等。
    将DDG和DDS按一定的比例混合并烘幹即得到了DDGS。
 
2 玉米DDGS的營養特性
    在玉米發酵産生酒精的過程中,占玉米質量三分之二的澱粉被轉化成乙醇,因此,玉米中的其他營養成分被富集。研究結果表明,在幹法生産乙醇的工廠,每100 kg的玉米經過發酵後,可産生約36的乙醇、32 kg的二氧化碳和32 kg的玉米DDG(Shurson等,2003)。因此,玉米DDGS中除澱粉外的其他營養成分的含量約是玉米中的3倍(Shurso等,2004)。
 
2.1 能量
    玉米DDGS的能值較高,Pedersen等(2007)利用生長豬研究結果發現,玉米DDGS的總能(GE)高達22.71 MJ/kg(幹物質基礎,下同),高于玉米的18.79 MJ/kg。但玉米DDGS中能量的腸道表觀消化率顯著低于玉米,所以玉米DDGS的消化能(DE)和代謝能(ME)與玉米相當(表1)。
    由于玉米DDGS來源和加工條件的不同,已有報道的玉米DDGS能值也略有不同。Stein等(2006)等報道,玉米DDGS的消化能和代謝能分别達到15.3和14.12 MJ/kg。Fu等(2004)研究結果發現,玉米DDGS的代謝能和淨能(NE)分别達到13.59和10.91 MJ/kg,均低于Pederson等(2007)的報道結果。
2.2 蛋白質
    玉米DDGS中含有豐富的蛋白質粗蛋白質含量可達23%~30%,是玉米中粗蛋白質含量的3~4倍。
    玉米DDGS中必需氨基酸的絕對含量也高于玉米,但其真消化率與玉米中必需氨基酸的真消化率相當或略低于玉米。
    Spiehs等(1999)研究結果發現,随着玉米DDGS添加量的逐漸增加,糞中氮的含量有提高的趨勢。玉米DDGS的顔色是判斷其質量高低的重要因素,且顔色與氨基酸的消化率密切相關,特别是賴氨酸的消化率(Crom-well等, 1993; Fastinger等, 2006)。
    Fastinger等(2006)試驗研究5種來源的玉米DDGS,結果發現,賴氨酸的回腸表觀消化率從24.6%~52.3%不等,顔色越深,消化率越低。
    Stein等(2006)試驗研究10種來源的玉米DDGS,結果發現,賴氨酸的回腸表觀消化率從35.0%~55.9%不等,真消化率從43.9%~63.0%不等,差異十分顯著。造成這種結果的原因可能是玉米DDGS在加工過程中溫度過高,發生美拉德反應,從而降低了賴氨酸的消化率(Stein等,2009)。
    玉米DDGS中粗蛋白質和各種氨基酸的含量及其消化率見表2(Stein等,2006;Fastinger等, 2006; Widmer等, 2007; Pahm等,2008)。
 
2.3 有效磷
    玉米DDGS中的磷含量很高,可達0.7%~0.9%,且有效磷較多,消化率較高,而玉米中磷含量隻有0.28%(NRC,1998),且植酸磷較多,消化率低。
    Pedersen等(2007)報道,玉米DDGS中磷的平均含量可達0. 61%,顯著高于玉米的0.20%,且DDGS中磷的腸道表觀消化率高,可達59.1%,亦顯著高于玉米的19.3%(表3)。
    Whit-ney等(2001)報道玉米DDGS中磷的消化率甚至可達90%以上。這可能是由于在玉米發酵的過程中,植酸磷的結構遭到破壞,釋放出磷,從而提高了磷的消化率。
    Spiehs等(1999)研究結果發現,随着玉米DDGS添加量的增加,磷在體内的沉積逐漸增多,糞中磷的含量逐漸降低。因此,在飼料配制的過程中,添加一定量的玉米DDGS可以減少無機磷的添加量,降低糞中磷的含量,減少環境污染,節約飼料成本。
    有報道稱,90.9 kg的玉米DDGS和1.36 kg的石灰石可以替代或=(等于)80.9 kg的玉米,8.6 kg的豆粕(粗蛋白質含量46.5%)和2.7 kg的磷酸二鈣(Thaler,2002)。
2.4 粗脂肪
    玉米DDGS中粗脂肪的含量較高(8%左右),并且其中大部分爲不飽和脂肪酸(86.7%),特别是亞油酸(59%),而飽和脂肪酸的含量僅有13.7%(Shurson,2006)。
    較高的脂肪含量使得DDGS的能值較高,但也對DDGS的保存産生了非常不利的影響,一般在冬季,DDGS可以保存3個月左右,而在炎熱的夏季,則隻能保存1個月左右(Thaler,2002)。
    同時,在生長育肥豬飼料中添加玉米DDGS後,其中的不飽和脂肪酸在脂肪組織中大量沉積,導緻脂肪變軟,飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸之間的比例下降,脂肪碘值顯著升高。
 
2.5 其他
    玉米DDGS中粗纖維和黴菌毒素的含量也較高(Stein,2007)。如果添加量過高,會影響飼料的适口性,降低營養物質的消化率,從而對豬的生産性能造成負面影響。同時,由于玉米的來源和質量不同、加工工藝的區别、發酵模式的不同及DDG和DDS之間的比例不同等,造成玉米DDGS的質量參差不齊,所含的營養物質變異程度較大(Pahm等,2008;Spiehs等,2002)。有報道稱,即使是在同一個工廠,不同批次的産品之間營養成分也會有很大的差異。所以,在使用玉米DDGS前,有必要對其中的營養物質含量進行測定。
 
3 添加玉米DDGS對豬肉品質的影響
    由于玉米DDGS獨特的營養特性(氨基酸組成不平衡、較高的粗纖維和黴菌毒素含量),其一直以來幾乎都被用于反刍動物飼料中。
    近年來,随着玉米DDGS加工工藝的改進,質量有了很大的提高,在生長育肥豬中的利用也日益廣泛。但飼料對豬的機體組成會産生很大的影響,特别在脂肪組成方面,因爲豬可以将日糧中所含有的脂肪酸直接沉積在自身的脂肪組織中,而這種作用在生産育肥豬中則更爲明顯(Mickey等,2007;Wood等,2008)。因此,飼料中添加10%~20%的玉米DDGS,對生長育肥豬的生産性能不會産生負面影響,但是對豬肉品質,特别是脂肪品質和脂肪酸組成有顯著的影響。
 
3.1 添加玉米DDGS對胴體品質的影響
    Wid-mer等(2008)研究結果發現,飼料中添加10%和20%的玉米DDGS,對生長育肥豬的屠宰重、胴體重、屠宰率、瘦肉率、眼肌面積和背膘厚(第10肋骨處)均沒有影響。Whitney等(2006)在生長育肥豬飼料中分别添加10%、20%和30%的玉米DDGS,結果發現,添加10%的玉米DDGS對屠宰重、胴體重和屠宰率沒有影響,而當添加量提高到20%和30%後,以上指标均顯著下降。但背膘厚和瘦肉率并沒有随着玉米DDGS添加量的增加而出現明顯的變化。Stein等(2009)綜述近年關于玉米DDGS的研究結果發現,添加玉米DDGS對屠宰率和背膘厚均沒有影響。除Gaines等(2007)外,其他的試驗結果均發現添加玉米DDGS對瘦肉率沒有影響。
 
3.2 添加玉米DDGS對肌肉品質的影響
    Whit-ney等(2006)研究結果發現,飼料中添加玉米DDGS(10%、20%和30%)對肌肉顔色、硬度、大理石紋評分、pH、滴水損失(24 h)、烹饪損失、總水分損失和剪切力均沒有影響。Widmer等(2008)研究結果發現,添加10%和20%的玉米DDGS,對生長育肥豬肌肉的大理石紋評分、背最長肌的顔色(L*、a*、b*)、pH和滴水損失(48 h)均沒有影響。Xu等(2008)和White等(2009)的研究結果亦是如此。由此可知,飼料添加玉米DDGS對肌肉品質并不會産生負面影響。
 
3.3 添加玉米DDGS對脂肪飽和度和脂肪酸組成的影響
    由于玉米DDGS中較高的脂肪含量,特别是不飽和脂肪酸,因此添加玉米DDGS會對脂肪的品質産生顯著影響。Xu等(2008)研究結果發現,添加玉米DDGS對脂肪的顔色(L*、a*、b*)沒有影響。Whitney等(2006)和Widmer等(2008)研究報道,當玉米DDGS的添加量超過20%後,腹脂的厚度降低,其原因可能是玉米DDGS的過量添加降低了生長育肥豬的上市體重,從而導緻腹脂厚度降低。添加玉米DDGS亦顯著降低了腹脂的硬度,而且随着玉米DDGS添加量的增加,其彎曲的程度也逐漸增大,因此,脂肪的碘值也顯著升高(Xu等2007;White等,2007;Linneen等,2008)。
    碘值是衡量豬肉脂肪飽和度的重要指标,碘值越大,表明脂肪的不飽和程度越高,但目前對于豬肉脂肪的碘值并沒有統一的界定。Lea等(1970)指出脂肪的碘值應低于70,而Boyd(1997)則建議脂肪的碘值不超過74即可。飼喂玉米DDGS提高了脂肪的碘值,主要是因爲DDGS中所含有的不飽和脂肪酸過多,特别是亞油酸(Shurson等,2007)。同時,随着組織中不飽和脂肪酸含量的大量增加,飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸之間的比例亦顯著下降。雖然添加玉米DDGS顯著提高了豬肉脂肪的不飽和程度,但X等(2008)研究結果發現,脂肪的氧化程度即TBA值并沒有升高。
    鑒于添加玉米DDGS對脂肪飽和度所産生的負面影響,已經有研究探讨如何在使用玉米DDG的情況下,通過其他的辦法來降低這一影響。Shur-son等(2007)研究結果發現,分别在豬上市前0、3、和9周的時候停喂玉米DDGS,組織中亞油酸的含量及脂肪的碘值逐漸下降,脂肪飽和度得到一定提高。
    White等(2007,2009)報道,在豬屠宰前的1d,在含有玉米DDGS的日糧中添加1%的共轭亞油酸(CLA),脂肪的碘值有所降低,n-6與n-3脂肪酸之間的比例亦有降低,組織中不飽和脂肪酸的含量下降,飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸之間的比例較不添加CLA有所升高。這主要是因爲添加CLA降低了脂肪組織中硬脂酰輔酶A去飽和酶(SCD)基因的表達,SCD的活性顯著降低(Whit等,2007),從而減少了飽和脂肪酸向不飽和脂肪酸的轉化,提高了脂肪的飽和度。但是對于CLA的最适添加量及使用的持續時間,還要通過更多的試驗來探讨。
 
4 結語
    DDGS作爲一種新型的蛋白質資源,如果加以科學合理的利用,可以在一定程度上緩解中國蛋白質資源不足的問題,節約飼料成本。但是,因爲中國對于DDGS的研究報道還比較少,主要都是參考國外的數據,再加上其對肉品質帶來的負面影響,因此DDGS在中國還沒有得到廣泛的應用。所以玉米DDGS在中國擁有廣泛的應用前景,有必要對玉米DDGS的營養價值及在豬飼料中的應用進行更爲深入的研究,發揮其優點,限制其缺點,爲其在中國養豬生産中的廣泛使用提供科學依據和理論基礎。

 
參考文獻
1 郭亮,郭浩,李學武,等.玉米幹酒糟及其可溶物(DDGS)營養價值評定和評定技術的研究[J].中國畜牧獸醫,2005,32(1):17~19.
2 郭福存,江南. DDGS的營養價值及限制因素[J].中國家禽,2007, 29(10): 43~44.
3 Bob Thaler. Use of distillers dried grains with soulbles (DDGS)in swine diets. SDSU Extension Extra, Animal and Range Sci-ences ExEx,2002,2035.
4 Boyd R D. Relationships between dietary fatty acid profile andbody fat composition in growing pigs. PIC USA T&D TechnicalMemo 153, Pig Improvement Company, USA, Franklin, Ken-tucky,1997.
5 Cromwell G L, Herkelman K L, Stahly T S. Physical, chemi-cal, and nutritional characteristics of distillers dried grains withsolubles for chicks and pigs. J Anim Sci, 1993, 71: 679~686.
6 Fastinger N D, Mahan D C. Determination of the ileal amino acidand energy digestibilities of corn distillers dried grains with solu-bles using grower-finisher pigs. J Anim Sci, 2006, 84: 1722~1728.
7 Fu S X, Johnston M, Fent R W, et al. Effect of corn distiller’sdried grains with solubles (DDGS) on growth, carcass character-istics, and fecal volume in growing finishing pigs. J Anim Sci,2004, 82(Suppl. 2): 50.
8 Gaines A M, Spencer J D, Petersen G I, et al. Effect of corn dis-tillers dried grains with solubles (DDGS) withdrawal program ongrowth performance and carcass yield in grow-finish pigs. J AnimSci, 2007, 85(Suppl. 1): 438.
9 Joe Vansickle. Does DDGS affect pork quality. National HogFarmer, 2007, 3: 52~53.
10 Lea C H, Swoboda P A T, Gatherum D P. A chemical study ofsoft fat in crossbred pigs. J Agric Sci Camb, 1970, 74:1~11.
11 Linneen S K, DeRouchy J M, Dritz S S, et al. Effects of drieddistillers grains with solubles on growing and finishing pig per-formance in a commercial environment. J Anim Sci, 2008, 86(7): 1579~1587.
12 Mickey A, Latour A, Schinckel P. The influence of dried distill-ers grains on carcass fat in swine. Purdue Extension, 2007, ID-345-W.
13 NRC.Nutrient Requirements of Swine. 10th revised, Natl AcadPress, Washington, DC,1998.
14 Pahm A A, Pederson C, Hoehler D, et al. Factors affecting thevariability in ileal amino acid digestibility in corn distillers driedgrains with solubles fed to growing pigs.J Anim Sci, 2008, 86:2180~2189.
15 Pedersen C, Boersma M G, Stein H H. Digestibility of energyand phosphorus in 10 samples of distillers dried grains with solu-bles fed to growing pigs.J Anim Sci, 2007, 85: 1168~1176.
16 Shurson G C,Spiehs M J,Wilson J A,et al.Value and use of newgeneration distiller’s dried grains with solubles in swine diets.The 19th International Alltech Conference, Lexington, 2003.
17 Shurson G C, Spiehs M J, Whitney M H. The use of maize dis-tiller’s dried grains with solubles in pig diets. Pig News and In-formation, 2004, 25(2): 75~83.
18 Shurson G C. Does feeding diets containing DDGS affect porkquality Swine, Distillers grains quarterly, fourth quarter, 2006,18~22.
19 Shurson G C, Xu G W, Baidoo S. Effects of feeding corn distill-ers dried grains with solubles on pork fat quality. 68th Minneso-ta nutrition conference, Minneapolis, MN, 2007,September 18~19.
20 Spiehs M J, Shurson G C, Whitney M H. Energy, nitrogen,and phosphorus digestibility of growing and finishing swine dietscontaining distiller’s dried grains with solubles. J Anim Sci,1999, 77(Suppl. 1):188.
21 Spiehs M J, Whitney M H, Shurson G C. Nutrition database fordistillers dried grains with solubles produced from new ethanolplants in Minnesota and South Dakota. J Anim Sci, 2002, 80:2639~2645.
22 Stein H H, Gibson M L, Pedersen C, et al. Amino acid and en-ergy digestibility in ten samples of distillers dried grain with sol-ubles fed to growing pigs. J Anim Sci, 2006, 84: 853~860.
23 Stein H H. Distillers dried grains with solubles (DDGS) in dietsfed to swine. Swine focus #001, 2007, University of IllinoisUrbana-Champaign IL.
24 Stein H H, Shurson G C. Board invited review: The use and ap-plication of distillers dried grains with solubles in swine diets. JAnim Sci, 2009, 87: 1292~1303.
25 White H, Richert B, Radcliffe S, et al. Distillers dried grainsdecreases bacon lean and increases fat iodine values (IV) and theratio of n6:n3 but conjugated linoleic acids partially recovers fatquality. J Anim Sci, 2007, 85(Suppl. 2): 78.
26 White H M, Donkin S S, Latour M A, et al. Effects of drieddistillers grains and conjugated linoleic acid on gene expressionfor key enzymes in fatty acid synthesis. ADSA /ASAS /AMPA/PSA Joint Ann Mtg, San Antonio, TX, 2007, 7.8~7.12.
27 White H M, Richert B T, Radcliffe J S, et al. Feeding conjuga-ted linoleic acid partially recovers carcass quality in pigs fed driedcorn distillers grains with solubles. J Anim Sci, 2009, 87(1):157~166.
28 Whitney M H, Shurson G C. Availability of phosphorus in dis-tiller’s dried grains with solubles for growing swine. J AnimSci, 2001, 79(Suppl. 1): 108.
29 Whitney M H, Shurson G C, Johnston L J, et al. Growth per-formance and carcass characteristics of grower-finisher pigs fedhigh-quality corn distillers dried grains with soulbles originatingfrom a modern Midwestern ethanol plant. J Anim Sci, 2006,84: 3356~3363.
30 Widmer M R, McGinnis L M, Stein H H. Energy, phosphor-us, and amino acid digestibility of high-protein distillers driedgrains and corn germ fed to growing pigs. J Anim Sci, 2007,85: 2994~3003.
31 Widmer M R, McGinnis L M, Wulf D M, et al. Effects of feed-ing distillers dried grains with solubles, high-protein distillersdried grains, and corn germ to growing-finishing pigs on pig per-formance, carcass quality, and the palatability of pork. J AnimSci, 2008, 86 (8): 1819~1831.
32 Wood J D, Enser M, Fisher A V, et al. Fat deposition, fattyacid composition and meat quality: A review. Meat Science,2008, 78:343~358.
33 Xu G W, Baidoo S K, Johnston L J, et al. Effects of adding in-creasing levels of corn dried distiller’s grains with solubles(DDGS) to corn-soybean meal diets on growth performance andpork quality of growing-finishing pigs. J Anim Sci, 2007, 85(Suppl. 2): 76.
34 Xu G W, Baidoo S K, Johnston L J, et al. Effects of adding in-creasing levels of corn dried distiller’s grains with solubles(DDGS) to corn-soybean meal diets on pork fat quality of grow-ing-finishing pigs. J Anim Sci, 2008, 86(Suppl. 2): 51.