O.J.Rojas H.H.Stein

（伊利諾伊大學動物科學學院，烏爾班納，美國61801）

中國·豬營養(yǎng)國際論壇

飼料加工對飼料原料或豬日糧營養(yǎng)價值的影響（續(xù)）

O.J.Rojas H.H.Stein

（伊利諾伊大學動物科學學院，烏爾班納，美國61801）

中國豬營養(yǎng)國際論壇是由美國動物科學學會、上海亙泰實業(yè)集團和上海優(yōu)久生物科技有限公司聯(lián)合主辦，以“凝聚全球科研力量，驅動豬業(yè)創(chuàng)新思維”為宗旨，力邀全球一流的機構、專家和學者，傾力打造一個動物營養(yǎng)領域具有國際性、前沿性和權威性的論壇。該論壇每兩年舉辦一屆，聚焦行業(yè)發(fā)展中的熱點、難點，通過專家學者和企業(yè)領導者之間進行開放建設性的學術探討、理論研究和實踐經(jīng)驗交流，整合全球動物營養(yǎng)領域最新的技術和研究成果，推動行業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造和提升產(chǎn)業(yè)價值。www.asaschina.org

傳統(tǒng)的豬用玉米豆粕型日糧通常為粉末狀，大多數(shù)情況下除了粉碎和混合外并未使用其他加工工藝。然而，由于豬日糧中能量的成本較高，高纖維原料如大豆皮、可溶性干玉米酒槽和小麥麥麩的使用增加了。由于豬消化纖維的能力低，日糧中纖維含量高會導致能量和營養(yǎng)消化率降低，進而對豬的生長性能和胴體組成造成負面影響。飼料加工技術如粉碎工序的變化、膨化、擠壓、制粒，用酶或化學處理可以用來溶解植物細胞壁中部分纖維素和半纖維素，進而增加營養(yǎng)的利用率。這對能量的利用率、豬生長性能和胴體組成可能有積極的影響，但不同的飼料加工方式對豬日糧和飼料成分中營養(yǎng)價值的影響并不完全被人們了解。已證實減小谷物的粒徑通常可增加能量的消化率，主要是因為增加了淀粉的消化率。原料或日糧的擠壓或膨化也可以增加能量的消化率，高纖維日糧似乎比低纖維日糧增加的多?；瘜W處理并不能始終如一地改善所有能量或營養(yǎng)素的消化率，但一些不同的酶可增加磷、鈣或能量的消化率。利用飼料技術來增加豬飼料日糧中營養(yǎng)價值有多個影響因素。

化學處理；酶；粒徑；豬；加工；淀粉

3 熱處理

飼料原料被粉碎和混合后的豬日糧為粉末狀。這樣生產(chǎn)的飼料與蒸汽預處理后或制?；蚺蛎?、膨化，或膨脹/膨化和制粒結合生產(chǎn)的飼料相比，制造成本較低。人們一直在研究飼料加工技術對日糧或飼料原料中能量和營養(yǎng)素消化率的影響（Liu等，2013；Jha等，2011）。使用這些加工技術的目的是提高原料中能量和營養(yǎng)素的消化率（Hancock和Behnke，2001），以及刺激斷奶仔豬的采食量（Zijlstra等，2009）。因此，可以確信飼料加工可以提高原料和日糧的營養(yǎng)價值。

飼料加工經(jīng)常涉及到熱源的使用，但是過熱會導致美拉德反應（Gerrard，2002）。美拉德反應是一個氨基酸的氨基和一個還原糖的羰基之間發(fā)生的反應（Nursten，2005），這會降低氨基酸的利用率和消化率（Almeida等，2013；Gon扎ales-Vega等，2011；Fontaine等，2007）。加熱后冷卻也可導致淀粉的回生，這將會使其不易消化，因而能值可能會降低（Sauber和Owens，2001）。

在豬日糧中添加植酸酶是一種常見技術，其可水解磷和植酸分子之間的鍵。然而，由于加熱的原因，日糧的制粒、膨化或擠壓會降低植酸酶和其他外源酶的效率（Slominski等，2007）。因此，植酸酶和其他酶需要耐受飼料加工時的溫度以避免活性的損失。另外，液態(tài)的植酸酶和其他酶也可噴在顆粒料上。

3.1 蒸汽調質蒸汽調質的主要目的是確立牢固顆粒飼料生產(chǎn)的條件（Hancock和Behnke，2001）。在調節(jié)過程中，溫度增加到75℃，飼料混合大約1 min，水分增加3%～4%（Svihus和Zimonja，2011）。增加的蒸汽或水分在原料表面形成液體層幫助混合物中結合一些特定的顆粒（Obernberger和Thek，2010）。如果原料在制粒之前被調質，制粒的耐久性將會增加并且淀粉的熱損壞會降低（Zijlstra等，2009）。因此，調質步驟很重要，其可能會影響制粒的質量，如原料的粒徑和日糧中使用的原料的種類（Hancock和Behnke，2001）。

蒸汽調質可以通過單道或者雙道調質器來完成，這將影響原料調質時間的長短。原料暴露在蒸汽中的時間越長、溫度越高，淀粉的糊化和蛋白質變性的程度越高（Lewis等，2015a；Hancock和Behnke，2001），這是由于淀粉顆粒因吸收水分而水化和膨脹（Fellows，2000）。然而，加熱后快速冷卻可導致回生淀粉和晶體的形成，降低酶解淀粉消化率（Htoon等，2009；Brown，2004）。因此，需要控制冷卻時間來減少回生淀粉的產(chǎn)生。

3.2 制粒制粒技術的原理是利用蒸汽和壓力，增加飼料的溫度，隨后使用壓力制成一定大小的顆粒（Zijlstra等，2009）。不同顆粒大小對豬生長性能影響的研究有很多，有人建議使用4～5 mm孔徑的環(huán)模加工保育料和育肥料，認為這樣生產(chǎn)的飼料不會影響其生長性能（Hancock和Behnke，2001）。模具厚度對飼喂豬的玉米和小麥中氨基酸的SID的影響已被研究，當環(huán)模厚度由16 mm增加到24 mm或16 mm增加到20 mm時，環(huán)模厚度對氨基酸的消化率沒有顯著影響（Lahaye等，2007）。顆粒硬度和顆粒牢固指數(shù)是衡量顆粒質量的速度指標（Thomas和van der Poel，1996），在制粒之前進行膨化和擠壓可以增加谷物型日糧的顆粒牢固指數(shù)（Traylor等，1999）。由于在加工過程中進行了加熱，所以制粒改變了原料的物理化學特性（Zijlstra等，2009）。與粉料相比，顆粒料通常能提高斷奶仔豬的采食量（Steidinger等，2000）。

經(jīng)過制粒的谷物中淀粉在小腸中更容易被消化，由于制粒完成了淀粉的糊化（Jensen和Becker，1965）。同時，粉塵減少、操作便捷和容重增加，以及飼料原料分級現(xiàn)象減少，均是使用制粒的優(yōu)點。然而，制粒設備的購買和保養(yǎng)費用是比較貴的（Svihus和Zimonja，2011）。

在適用性方面，顆粒料通常能增加4%～12%的飼料轉化率（Paulk和Hancock，2016；Lewis等，2015b）。同樣地，相比飼喂粉料，飼喂顆粒料通常也會增加豬的日增重（Overholt等，2016；Ulens等，2015；Xing等，2004；Laitat等，1999）。出現(xiàn)這些結果的主要原因是飼料浪費減少了以及淀粉的消化率提高了，淀粉的消化率提高是由于在飼料加熱過程中造成了淀粉的糊化（NRC，2012；Richert和DeRouchey，2010）。因此，制粒也可影響豬的采食量和腸道功能（Svihus和Zimonja，2011）。玉米豆粕型顆粒料相比于粉料，能增加5%～8%的干物質、氮和總能消化率（Wondra等，1995a）。這與Rojas等（2016）的研究結果一致，他們報道了相比于非顆粒料，含7%、11%、20%中性洗滌纖維的顆粒料均會增加總能、干物質和大多數(shù)必需氨基酸的表觀回腸消化率和總能的全腸道表觀消化率（ATTD）。同樣地，Lahaye等（2008）報道了小麥-菜籽粕型顆粒料能提高蛋白質和氨基酸的回腸消化率，紅豌豆顆粒料也是如此（Stein和Bohlke，2007）。小麥和豆粕型顆粒料相比于非顆粒料也有類似結果。經(jīng)過制粒的玉米和小麥麥麩型生長豬日糧和育肥豬日糧增加了總能的消化率和飼料轉化率（Skoch等，1983b）。最近，報道了相比于飼喂豬粉料，飼喂豬顆粒料飼料的使用效率更高；飼喂豬含高纖維副產(chǎn)品的日糧會降低生長性能，如果將日糧做成顆粒料，生長性能的降低會得到改善（Fry等，2012）。這一結果與Rojas等（2016）證明制粒能增加日糧代謝能的數(shù)據(jù)相符。

3.3 擠壓膨化擠壓膨化是飼料生產(chǎn)工業(yè)中通用的一項技術。在美國，只有5%的寵物飼料不進行擠壓膨化（Spears和Fahey，2004），這表明了這項技術對寵物飼料生產(chǎn)工業(yè)的重要性。擠壓膨化是用單或雙螺桿膨化機通過一個桶擠壓飼料原料，此過程會產(chǎn)生熱（Richert和DeRouchey，2010；Hancock和Behnke，2001）?？梢允褂脙煞N類型的擠壓機去擠壓整個日糧或單一原料。擠壓的目的是增加谷物中能量和營養(yǎng)素的消化率，以期對豬的飼料轉化率和生產(chǎn)性能有積極影響（Hancock和Behnke，2001）。與制粒相比，擠壓會導致飼料原料的物理化學特性更多的改變（Zijlstra等，2009），由于膨化機內溫度、壓力、飼料原料之間的摩擦和磨損的變化（Hancock和Behnke，2001）。相比于制粒，擠壓整體日糧能提高8%的飼料轉化率，干物質和粗蛋白質的消化率分別提高了3%和6%（Sauer等，1990）。然而，當擠壓的日糧含有小麥或高粱時，豬的采食量并非總是提高（Durmic等，2002）。擠壓玉米，干物質的回腸消化率提高了，但擠壓后的玉米與沒有經(jīng)過擠壓的玉米之間的氨基酸的消化率并沒有不同（Muley等，2007）。然而，相比于非擠壓的豆粕，經(jīng)過擠壓的豆粕的粗蛋白質回腸消化率更高（Chae等，1997）。擠壓紅豌豆對其總能的ATTD和大多數(shù)必需氨基酸與總能表觀回腸消化率有著積極影響，紅豌豆在擠壓后其消化能提高了4.8%（Stein和Bohlke，2007）。與未經(jīng)過加工的日糧相比，擠壓或擠壓與制粒相結合加工含有玉米、豆粕、DDGS和大豆皮的日糧，能提高總能、淀粉、干物質、粗蛋白質和大多數(shù)必需氨基酸的回腸消化率（Rojas等，2016b）。因此，含高纖維的原料在擠壓后可增加其能量和營養(yǎng)的消化率，但是去擠壓生長育肥豬日糧可能并不總是經(jīng)濟的（Hancock和Behnke，2001）。當使用雙螺桿膨化機或單螺桿膨化機擠壓亞麻子和紅豌豆的混合物時，其干物質和粗蛋白質的ATTD并沒有顯著變化（Htoo等，2008）。同樣地，擠壓也可以增加膳食纖維的溶解性，進而增加能量的消化率，因為可溶性纖維比不溶性纖維更易被豬發(fā)酵（Urriola等，2010）。由于擠壓對消化率和飼料效率有積極作用，歐洲的一些飼料公司對豬日糧使用擠壓技術，將大多數(shù)配合飼料做成顆粒料。

3.4 膨脹膨脹是一種剪切調質過程。膨脹過程中的料溫和保留時間較低是膨脹和膨化技術的主要不同點（Fancher等，1996）。相比膨化技術，這也是使用膨脹技術加工飼料原料其淀粉糊化較少的原因（Liu等，2013）。為豬提供的膨脹飼料很難是粉料。相反，大多數(shù)膨脹飼料也需要經(jīng)過蒸汽調質和制粒（Lundblad等，2009）。已經(jīng)有人提出膨脹可取代制粒（Zijlstra等，2009），因為在膨脹過程中，由于高壓的使用（Hancock和Behnke，2001），使得飼料的物理化學特性改變（van der Poel等，1998）。然而，飼喂膨脹的小麥和大麥日糧與未膨脹的日糧相比，豬的營養(yǎng)素和能量的消化率沒有得到提高（Callan等，2007），但是纖維的消化率提高了（van der Poel等，1998）。相比之下，Traylor等（1999）報道了飼喂生長豬膨脹的玉米-豆粕型日糧與飼喂未膨脹的日糧相比，其能量和營養(yǎng)的消化率提高了。然而，如果飼喂豬含有大麥和小麥麥麩的膨脹日糧，其干物質、中性洗滌纖維（NDF）和粗蛋白質的消化率沒有提高（Laurinen等，1998）。通常第一階段的復合日糧包括玉米、豆粕、大豆油和動物蛋白。復合日糧膨脹后的不同組分（如玉米、玉米-豆粕、玉米-豆粕-豆油）與高消化率的動物蛋白結合起來飼喂斷奶仔豬，相比于飼喂膨脹的整個復合日糧，其日增重會增加。在玉米-魚粉-豆粕基礎日糧被膨脹或膨化后飼喂斷奶仔豬36 d，飼喂膨化日糧比飼喂膨脹日糧的豬的飼料轉化率高，這主要是由于膨化日糧中淀粉的消化率高（Lundblad等，2011）。然而，Millet等（2012）報道了飼喂膨脹日糧與飼喂相同日糧的粉料相比，豬的飼料轉化率增加了，但日增重沒有差異，這表明膨脹可以提高能量的消化率。日糧膨脹后，在混合機中加入水能提高玉米-大麥基礎日糧的顆粒牢固指數(shù)（Lundblad等，2009）。膨脹和制粒相結合有可能獲得更好品質的顆粒料（Hancock和Behnke，2001）。

4 化學處理

化學加工包括水解和氧化兩種，可用于增加飼料原料的營養(yǎng)價值（Fahey等，1993）。許多化學處理的研究都是用動物瘤胃做試驗，因為大家都認為，高纖維含量的飼料經(jīng)化學加工后會改善其品質。然而，高纖維含量的飼料原料比如DDGS和其他副產(chǎn)品由于其成本相對較低，已成為重要的日糧原料（Stein，2012）。DDGS中幾乎90%的總纖維是不溶性纖維，其中只有40%不溶性纖維是發(fā)酵的（Urriola等，2010）。而DDGS中超過90%的可溶性纖維是發(fā)酵過的，但可溶性纖維僅僅只占總纖維的10%（Urriola等，2010）。因此，任何可以溶解DDGS或其他谷物副產(chǎn)品中的一些不溶性纖維的處理，可使得纖維的能量供應得到提高。

4.1 氫氧化鈉氫氧化鈉（NaOH）被認為是一種可以溶解植物細胞壁中的半纖維素、木質素和二氧化硅成分的水解性試劑。這種溶解作用主要是由當細胞壁接觸NaOH時木質素-半纖維素基質的變化導致的（Fahey等，1993）。植物細胞壁的改變可促進微生物酶對植物成分的作用（Fahey等，1993）。NaOH已被用于替代橡膠手套剔除母雞羽毛，但用這種方法剔除羽毛的營養(yǎng)價值相較傳統(tǒng)方法并沒有得到改善（Kim和Patterson，2000）。

由于大量的研究使用的是動物瘤胃，故關于NaOH處理法對豬用原料能量和營養(yǎng)素消化率影響的報道較少（Morrow等，2013；Felix等，2012）。NaOH處理法將大麥秸稈中OM的瘤胃消化率從52%增加到76%，并且將其他作物殘茬中的DM消化率提高了22%（Fahey等，1993）。飼喂含4%NaOH處理后高粱的奶牛相較飼喂未處理高粱的奶牛具有更高的NDF消化率（Miron等，1997）。NaOH也被用于降低DDGS的酸度，以阻止飼喂DDGS后的酸中毒現(xiàn)象。Felix等（2012）報道，飼喂NaOH處理后DDGS的小母牛相較飼喂未處理DDGS的小母牛其瘤胃pH會增加，預測這會降低瘤胃酸中毒發(fā)生的概率且可能會增加NDF在瘤胃內的降解。給豬飼喂NaOH處理過的高粱增加了氮和能量的消化率（Kemm和Ras，1985）。同樣的，飼喂NaOH處理過的銀合歡葉的豬只與飼喂未處理過的銀合歡葉相比，氮保留量得到了提高，這可能與NaOH處理過的銀合歡葉中單寧酸濃度的降低有關（Acamovic和D’Mello，1994）。然而，飼喂NaOH處理過的熟大豆相比飼喂未處理熟大豆的豬，其生長性能降低了（Young和Smith，1973）。原因可能是NaOH降低了日糧的適口性（Young和Smith，1973）。然而，關于NaOH處理谷物副產(chǎn)品的研究較少，且除了SBM之外NaOH處理油籽粕是否可以改善其品質，尚有待研究。

4.2 氨液態(tài)氨、氨水、氨氣和尿素也被用于處理纖維物質。氨和高壓二者結合可提高纖維飼料的可溶解性和可發(fā)酵性（Bals等，2006；Realff和Abbas，2004），并且此處理可能會水解細胞壁中半纖維素和纖維素成分（Bals等，2006；Mosier等，2005），這會讓細胞壁變的更容易被微生物發(fā)酵（Oji等，2007）。然而，對豬來說，這些處理方法對纖維可發(fā)酵性影響的研究鮮有報道。氨處理有可能增加豬料中纖維成分的能量價值，但目前還沒有研究來驗證。飼喂含3%氨水處理的玉米芯、玉米皮和玉米莖混合物的綿羊，其N、DM、NDF、耐酸性去污劑纖維和OM的消化率相較飼喂未處理混合物的綿羊有所提高（Oji等，2007）。氨水已被用于豬用谷物飼料中黃曲霉毒素B1的去除。

4.3 氧化鈣和氫氧化鈣氧化鈣（CaO）或氫氧化鈣[Ca（OH）2]也可用于處理纖維物質，但這并不常見。然而，氧化鈣處理過的蓖麻籽粕可替代奶牛日糧中最高330 g/kg的SBM而不影響其產(chǎn)奶量和生長性能（Cobianchi等，2012）。Lesoing等（1981）的試驗證明，飼喂Ca（OH）2和NaOH處理過的麥秸的羔羊其DM、OM、纖維素和半纖維素的消化率要高于飼喂未處理麥秸的羔羊。飼喂含CaO處理過的甘蔗棒的育肥牛其NDF的消化率也提高了（Magalhaes等，2012），進一步的試驗表明CaO處理可增加反芻動物中OM和GE的消化率。氨和Ca（OH）2混合處理可提高肉牛日糧中稻草的營養(yǎng)價值（Polyorach和Wanapat，2015）。然而，飼喂CaO處理過的玉米秸稈和改性后的濕酒糟混合物的育肥牛，與飼喂未處理過相應日糧的育肥牛相比，其生長性能并沒有提高（Duckworth，2013）。用CaO、Ca（OH）2或NaOH處理過的纖維原料，與細胞壁中纖維成分相比其中有更多的半纖維素成分變的可溶（Lesoing等，1981）。氫氧化鈣也可用于對鐮刀菌毒素污染的玉米進行脫毒（Rempe等，2013）。

5 酶處理

北歐多數(shù)都是大麥或小麥基礎日糧而不是玉米基礎日糧，所以外源酶在北歐豬料中被廣泛使用。這些原料的β-葡聚糖和阿拉伯糖基木聚糖含量較高（Mavromichalis等，2000；Li等，1996a），但外源的β-葡聚糖酶和木聚糖酶可以促進這些成分的水解（Owusu-Asiedu等，2010）。

研究表明，日糧中外源碳水化合物消化酶（半纖維素酶、纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶、β-葡聚糖酶、α-半乳糖苷酶）對飼喂豬的玉米、小麥干酒槽中能量和營養(yǎng)素消化率的影響結果并不一致（Ya n～e扎等，2011；Emiola等，2009；）。用添加了β-葡聚糖酶的大麥-豆粕日糧飼喂豬，豬的能量和粗蛋白質的消化率提高，但用添加β-葡聚糖酶的大麥-豆粕、玉米-豆粕或黑麥-豆粕日糧飼喂豬則并非如此（Li等，1996b）。然而，用添加了糖酶（木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纖維素酶）的小麥-DDGS基礎日糧飼喂豬與不加酶的日糧相比，其總能消化率提高（Emiola等，2009）。相比之下，玉米-DDGS日糧中添加木聚糖酶并沒有增加能量的消化率（Ya n～e扎，等2011）。然而，在全脂或脫脂米糠中加入木聚糖酶會導致原料中的消化能和代謝能顯著提高，但是如果將木聚糖酶加入到釀酒米中，結果并非如此，可能是由于啤酒米中缺乏底物（Casas和Stein，2016）。DDGS中加入纖維素酶理論上會導致糖的釋放，并在小腸內被吸收（Bals等，2006），但還需要進一步驗證。用添加了纖維素酶的高粱-玉米日糧飼喂豬與用未添加酶的日糧飼喂相比，豬的生長性能和干物質、氮與總能的消化率沒有得到提高（Park等，2003；Kim等，1998）。然而，添加復合酶比單酶有著更好的效果。Kim等（2003）報道，給豬飼喂添加了含有α-半乳糖苷酶、β-甘露聚糖酶和β-甘露糖苷酶的復合酶的玉米-豆粕型日糧，相較于飼喂未加酶的相同日糧，提高了能量和氨基酸的消化率以及飼料轉化率。Omogbenigun等（2004）報道了相似的結果，他們證明在含有玉米、豆粕、油菜、大麥、豌豆、小麥和小麥副產(chǎn)品的豬日糧中加入復合酶（纖維素酶、半乳聚糖酶、甘露聚糖酶和果膠酶），對總能、淀粉、非淀粉多糖和粗蛋白質的消化率有積極影響。

外源酶通常是在日糧混合的過程中添加。因此，如果有加熱處理，這些酶就需要具有熱穩(wěn)定性。在胃腸道環(huán)境中為了避免活力降低也需要具有穩(wěn)定性。然而，如果在飼料原料混合之前用外源酶處理，那么需要關注的影響因子就會相對較少（如熱處理、胃pH和時間）。用含有經(jīng)過蛋白酶前處理的豆粕日糧飼喂豬，與未經(jīng)過處理的豆粕日糧相比，飼料轉化率沒有改變（Rooke等，1998）。這很可能是因為與未經(jīng)過處理的豆粕相比，蛋白酶處理過的豆粕其粗蛋白質和氨基酸的消化率并沒有提高（Caine等，1997）。

6 結論

纖維是豬日糧中最難以消化的營養(yǎng)物質。因此，需要飼料技術增加豬對這部分營養(yǎng)物的利用率?？捎玫奈锢硖幚矸椒òL筒粉碎機和錘式粉碎機?？捎玫臒崽幚矸椒ㄓ兄屏?、膨化和膨脹?；瘜W處理有氫氧化鈉、氨、氧化鈣和氫氧化鈣。分解碳水化合物的酶也可單獨使用或作為復合酶來改善日糧中難消化部分的發(fā)酵。然而，人們對豬最佳能量和營養(yǎng)利用率對應的原料粒徑的認知仍然較少。同樣地，日糧類型與物理或熱處理之間的互作關系尚未開展研究；化學處理和添加酶對含高纖維原料豬日糧的影響尚有待進一步研究。

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（完）

S816.17

A

1004-3314（2017）15-0039-06

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20171510