楊 明 龍沈飛 賀騰飛 樸香淑

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室，北京 100193)

目前，隨著中國畜牧生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人畜爭糧問題日益顯著，導(dǎo)致飼料原料供應(yīng)緊缺，養(yǎng)殖成本提高。研究表明，70%的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用于畜禽飼料，而總的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中副產(chǎn)品比例高達30%[1]，這些副產(chǎn)品營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，可通過直接利用和微生物發(fā)酵等方式轉(zhuǎn)化為飼用產(chǎn)品。因此，農(nóng)工業(yè)副產(chǎn)品作為畜禽非常規(guī)飼料原料的開發(fā)可使飼料資源得到充分利用，進而豐富飼料原料來源，提高附加值，降低養(yǎng)殖成本，減少原料浪費，對種植業(yè)及畜牧業(yè)均有積極意義。

玉米是重要的能量飼料，由種皮、胚乳、胚、尖端等4個部分組成，其營養(yǎng)成分為16.0%水分、61.0%淀粉、3.8%玉米油、8.0%蛋白質(zhì)和11.2%纖維[2]，在飼料配方中占比60%左右[3]。盡管我國是世界上第二大玉米生產(chǎn)國，2020—2021年度玉米產(chǎn)量預(yù)估有2.6億t[4]，但是我國玉米生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)業(yè)鏈不完善，深加工產(chǎn)業(yè)較美國等發(fā)達國家有一定差距，而且玉米加工副產(chǎn)物的綜合利用效率較低，造成了資源浪費[5-6]。玉米加工的主要產(chǎn)物是玉米淀粉和乙醇，其中玉米淀粉可通過干法和濕法2種工藝生產(chǎn)，濕法工藝能夠減少淀粉雜質(zhì)，提高淀粉純度，便于玉米副產(chǎn)物回收[7]。玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物包含玉米皮、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕、玉米漿等，均含有大量的纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，在畜禽生產(chǎn)中具有廣闊應(yīng)用前景。本文綜述了玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物的種類、營養(yǎng)特性及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用，為玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物的應(yīng)用與研究提供參考依據(jù)。

1 玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物的種類和營養(yǎng)特性

玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物是玉米通過濕法工藝生產(chǎn)玉米淀粉時的副產(chǎn)物，主要包括玉米皮、噴漿玉米皮、玉米漿、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕、玉米蛋白飼料和玉米纖維飼料等[8]。玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物營養(yǎng)物質(zhì)含量因原料種類、加工工藝及來源等影響，在畜禽飼料中的添加比例并不統(tǒng)一，以下就各類玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物進行闡述。

1.1 玉米皮與噴漿玉米皮

玉米皮是玉米濕法生產(chǎn)淀粉過程中，經(jīng)凈化、浸泡、脫胚、清洗、烘干等步驟生產(chǎn)出來的以玉米表皮為主的副產(chǎn)物，占玉米干物質(zhì)總量的10%～14%[9]。玉米皮主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、淀粉等營養(yǎng)成分組成，其中玉米皮纖維為木質(zhì)纖維，是一種復(fù)合有機結(jié)構(gòu)[10]，其木質(zhì)素覆蓋著纖維素和半纖維素，不易被利用[11]。噴漿玉米皮則是玉米漿噴灑在玉米皮上經(jīng)干燥后制成[12]，其蛋白質(zhì)、能量和消化率高于玉米皮，在動物飼料中應(yīng)用廣泛。研究表明，玉米皮[13-15]和噴漿玉米皮[12,15-22]的營養(yǎng)物質(zhì)含量因原料、加工工藝等而不同，其營養(yǎng)成分及含量如表1所示。

1.2 玉米漿

玉米漿是玉米經(jīng)亞硫酸溶液浸泡后產(chǎn)生的玉米浸漬液蒸發(fā)濃縮而成的副產(chǎn)物[23]。玉米浸泡過程中，營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)種皮滲透到玉米漿，使其富含蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、糖類、維生素和礦物質(zhì)等可溶性營養(yǎng)物質(zhì)，纖維素和半纖維素等非淀粉多糖含量較低，有較高的營養(yǎng)價值，是重要的有機氮源[24-25]。玉米漿產(chǎn)量較大，價格低廉，1 t玉米原料可生產(chǎn)0.8 t玉米漿，干物質(zhì)含量為6%～8%，具有較高的利用價值[26]。研究表明，玉米漿經(jīng)濃縮后，其干物質(zhì)含量可達到30.0%～52.5%，粗蛋白質(zhì)含量可達到16.0%～33.5%，碳水化合物含量可達到13%～22%[27-30]。

1.3 玉米蛋白粉

玉米蛋白粉是經(jīng)蛋白分離工序生產(chǎn)的玉米原料去除外皮、胚芽、纖維、淀粉后所產(chǎn)生的高蛋白玉米副產(chǎn)物[31]。玉米蛋白粉的纖維和抗?fàn)I養(yǎng)因子含量較低，但粗蛋白質(zhì)含量在60%以上，蛋白質(zhì)組成中約65%為醇溶蛋白，30%為谷蛋白，醇溶蛋白不溶于水，谷蛋白疏水性強，難被畜禽利用[32-33]。此外，玉米蛋白粉氨基酸組成不平衡，蛋氨酸、谷氨酸等含量較高，缺乏賴氨酸、組氨酸、色氨酸等必需氨基酸[31]。研究表明，玉米蛋白粉的營養(yǎng)水平類似于其他玉米加工副產(chǎn)品受到品種、加工工藝等影響[34-38]，其營養(yǎng)成分及含量見表1。

1.4 玉米胚芽粕

玉米胚芽粕是玉米經(jīng)胚芽分離，從玉米胚芽中提取玉米油后的副產(chǎn)物，其粗脂肪含量低于3%[39]。玉米胚芽粕含有玉米胚芽中除油脂外多種營養(yǎng)物質(zhì)，通常在畜禽飼料中作為能量飼料[40]。玉米胚芽粕富含多不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)和纖維，粗蛋白質(zhì)含量可達30.5%，中性洗滌纖維含量可達58.28%，其中蛋白質(zhì)由30%球蛋白、30%白蛋白和20%谷蛋白組成，生物學(xué)價值較高，但其氨基酸含量不平衡，賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸等含量較低[40-43]。玉米胚芽粕[37,39-40,42-46]營養(yǎng)成分及含量見表1。

1.5 玉米蛋白飼料

玉米蛋白飼料是玉米去掉胚芽和淀粉后的混合副產(chǎn)物，主要由玉米皮、玉米漿和玉米胚芽粕等玉米加工副產(chǎn)物混合而成[47]。玉米淀粉濕法加工可生產(chǎn)17%～20%的玉米蛋白飼料[48]，以濕或干玉米蛋白飼料形式存在，分別含有40%～45%或10%干物質(zhì)[47,49]。玉米蛋白飼料的粗蛋白質(zhì)含量可達23.8%[47]，其中瘤胃可降解蛋白含量較高，瘤胃降解率達86.27%[50]，且含有35.5%～50.0%中性洗滌纖維[47,49]，易于反芻動物消化[51]。研究表明，玉米蛋白飼料的淀粉和油脂含量較低，缺乏賴氨酸和蛋氨酸等必需氨基酸，但補充齊全時，對奶牛的產(chǎn)奶量和奶品質(zhì)無影響[52]。玉米蛋白飼料[44,46,49,53-56]的營養(yǎng)成分及含量見表1。

1.6 玉米纖維飼料

玉米纖維飼料是玉米漿與玉米皮以一定比例混合而成的玉米副產(chǎn)物，富含玉米纖維和蛋白質(zhì)[49,57]，分為干、濕2種類型，濕玉米纖維飼料經(jīng)濃縮后成為干玉米纖維飼料，價格低廉，是反芻動物優(yōu)質(zhì)的能量飼料[58]。玉米纖維是玉米經(jīng)浸泡后研磨分離出來的外層纖維層[59]，由玉米種皮和10%～25%的黏附淀粉組成[60]，半纖維素和纖維素含量分別為40%～50%和15%～25%，同時含有部分蛋白質(zhì)、酚類化合物和油脂等[61]。玉米纖維除了作為動物飼料外，也可作為乙醇、膳食纖維、半纖維素、油脂等物質(zhì)原料來源[62]。干玉米纖維飼料[57]和濕玉米纖維飼料[58]的營養(yǎng)含量見表1。

表1 玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物營養(yǎng)成分及含量(干物質(zhì)基礎(chǔ))

2 玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物在畜禽生產(chǎn)的應(yīng)用

2.1 玉米皮在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

玉米皮由于能量和蛋白質(zhì)含量較低，纖維素和半纖維素含量較高，不易被利用，但是通過青貯、發(fā)酵、添加酶制劑等處理后，能夠提高其利用率，降低飼養(yǎng)成本。

玉米皮與纖維素酶等酶類聯(lián)合使用時，能降低玉米皮高纖維含量的不利影響，提高利用率。Owosibo等[63]在肉雞飼糧中加入0.02%復(fù)合酶(含纖維素酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、植酸酶)，可以將玉米皮的添加比例提高到20%，進而提高玉米皮利用率。研究表明，斷奶仔豬飼糧中添加5%玉米皮，可減少斷奶后的炎癥反應(yīng)，增加腸道微生物多樣性，促進腸道健康[64]。此外，玉米皮與益生菌添加劑等聯(lián)合使用，能提高玉米皮的利用價值。在育肥豬飼糧中分別添加10%玉米皮和經(jīng)枯草芽孢桿菌發(fā)酵后的玉米皮，均不影響育肥豬生長性能[65]。Montejo-Sierra等[66]在斷奶仔豬及育肥豬飼糧中分別添加0.5、3.0 kg/d玉米皮，以及25、50 mL/d益生菌添加劑，提高了斷奶仔豬及育肥豬的平均日增重。綜上所述，斷奶仔豬和育肥豬飼糧中添加5%～10%玉米皮，對生長性能無不良影響。玉米皮可作為青貯飼料的原料，可以提高反芻動物的生長性能，減少對常規(guī)飼料的依賴。Maneerat等[67]研究發(fā)現(xiàn)，以玉米皮為原料的青貯飼料飼喂育肥肉牛時，其平均日增重增加5.26%，飼料轉(zhuǎn)化效率提高34.91%。

2.2 玉米漿在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

玉米漿中粗蛋白質(zhì)含量和能值較高，纖維含量較低，既可直接利用，也可經(jīng)酶解、發(fā)酵后利用，效果顯著[15]。然而，經(jīng)亞硫酸浸泡后的玉米漿中含有亞硫酸鹽，使用中需脫硫或避免長期飼用。玉米漿作為肉雞飼糧可改善其生長性能及營養(yǎng)物質(zhì)消化率。Ullah等[68]在飼糧中添加10%含水量為42%的玉米漿飼喂肉仔雞，其平均日增重、飼料轉(zhuǎn)化效率和營養(yǎng)物質(zhì)消化率得到提高。此外，水犢牛飼糧中添加10%玉米漿能夠改善其生長性能，提高生產(chǎn)效益。添加10%玉米漿飼喂尼里拉菲水犢牛，結(jié)果表明干物質(zhì)采食量和宰前熱胴體重最高，中、酸性洗滌纖維消化率顯著高于對照組[69]。玉米漿經(jīng)過酶解處理后可制成酶解蛋白飼料，提高生長性能和健康水平。徐君等[70]用10%玉米漿酶解蛋白飼料飼喂肉兔，平均日增重提高2.29%，且血清中總蛋白和白蛋白含量也顯著提高。De Freitas等[71]用不同比例玉米漿替代豆粕，結(jié)果表明不影響羔羊干物質(zhì)攝入量和平均日增重，但替代比例每增加1%，粗蛋白質(zhì)攝入量減少0.2 g/d，表觀消化率降低1.41%。莫哈尼羔羊表現(xiàn)為同樣的結(jié)果，隨著玉米漿添加比例的提高，生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)攝入量和消化率有下降趨勢，瘤胃纖維分解微生物酶活性降低[72]。Chegini等[73]用低質(zhì)量粗飼料小麥秸稈飼喂生長羔羊，配合豆粕使用與單純玉米漿相比具有較好的生長性能，棉籽粕最差。以上研究表明，玉米漿飼喂效果不及豆粕等常規(guī)原料，但不會引起生長性能的顯著變化，并且在粗飼料較為低劣的情況下要優(yōu)于棉籽粕。

2.3 玉米蛋白粉在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

玉米蛋白粉在玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物中屬于蛋白質(zhì)含量較高的一種，具有玉米黃素等天然色素，在肉雞飼糧中應(yīng)用較多。近年來玉米蛋白粉在肉雞、肉牛和奶牛飼糧中應(yīng)用研究較多，在豬生產(chǎn)中研究較少。與傳統(tǒng)工藝相比，目前玉米蛋白粉多經(jīng)發(fā)酵工藝處理，產(chǎn)生可溶性小肽，使其在畜禽飼料中的利用率得到提高[74]。

玉米蛋白粉與酶制劑同時使用能夠提高雛雞的生長性能。Afrouzi等[75]在肉雞飼糧中添加2%經(jīng)過蛋白酶處理的玉米蛋白粉，結(jié)果顯示肉雞生長性能有提高趨勢。在雛雞玉米-玉米蛋白粉(20.1%)飼糧中添加200 mg/kg蛋白酶，結(jié)果表明可改善腸道菌群和腸道完整性，并且降低飼料成本和改善環(huán)境質(zhì)量[76]。此外，玉米蛋白粉經(jīng)發(fā)酵后，營養(yǎng)水平提高，抗?fàn)I養(yǎng)因子減少，有較好的飼喂效果，在三黃肉雞飼糧中添加10%發(fā)酵玉米蛋白粉可改善肉雞平均日增重、器官指數(shù)及腸道形態(tài)[77]。玉米蛋白粉的賴氨酸含量較低是限制其在豬飼糧中使用的主要因素，實際應(yīng)用需補充適量賴氨酸。劉燕強[78]在生長育肥豬飼糧中添加5%玉米蛋白粉，同時補充適量賴氨酸，結(jié)果顯示育肥豬生長性能與不添加玉米蛋白粉組無顯著差異。玉米蛋白粉可直接應(yīng)用于奶牛和肉牛飼糧，能降低飼料成本，提高生產(chǎn)性能。Imran等[79]用20.7%玉米蛋白粉替代飼糧中的大豆粉，結(jié)果顯示不影響荷斯坦奶牛產(chǎn)奶量和乳成分。在沙希瓦犢牛飼糧中用75%玉米蛋白粉等氮替代花生餅，可改善其生長速度和終末體重[80]。此外，玉米蛋白粉經(jīng)過發(fā)酵后，飼喂效果較好，是玉米蛋白粉重要的利用趨勢。Jiang等[81-82]在斷奶前和斷奶后荷斯坦?fàn)倥ｏ暭Z中添加5%發(fā)酵玉米蛋白粉，結(jié)果顯示可改善其生長性能、抗氧化和免疫功能，并且能夠促進瘤胃發(fā)育，增加瘤胃細菌群落的多樣性。

2.4 玉米胚芽粕在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

玉米胚芽粕適口性較好，富含可消化氨基酸和半纖維素，既可作為單胃動物蛋白質(zhì)飼料，也可作為反芻動物蛋白質(zhì)、能量飼料[83]。玉米胚芽粕營養(yǎng)成分和含量因玉米種類、加工工藝等變化，不同玉米胚芽粕有效能差異較大[84]。

玉米胚芽粕在家禽生產(chǎn)中可作為有色肉雞和蛋雞飼糧。Lakshmi等[85-86]研究表明，有色肉雞飼糧中添加玉米胚芽粕，會顯著降低干物質(zhì)、有機物的消化代謝率，但0～25%添加水平均不影響有色肉雞胴體性能，額外添加0.05%植酸酶，對生長性能無顯著影響。Hoan等[87]研究表明，蛋雞飼糧中隨著玉米胚芽粕添加比例的提高，蛋黃中Omega-3多不飽和脂肪酸含量增加，添加0.5%時飼喂效果最好。由于Omega-3多不飽和脂肪酸可以降低心血管疾病風(fēng)險，對人體健康有益，可通過雞蛋黃等食物獲取，因此在蛋雞飼糧中可添加適當(dāng)比例玉米胚芽粕，改善蛋品質(zhì)。此外，Harper[88]研究結(jié)果表明，生長肥育豬飼糧中添加20%玉米胚芽粕，對生長性能無負面影響。也有研究表明，使用玉米胚芽粕同時補充脂肪含量達到飼糧代謝能水平，可提高育肥豬飼料轉(zhuǎn)化效率[89]。Kaur等[90]模擬瘤胃內(nèi)環(huán)境，對玉米胚芽粕進行營養(yǎng)價值的體外評估，發(fā)現(xiàn)玉米胚芽粕每千克干物質(zhì)代謝能比豆粕高18.6%，同時揮發(fā)性脂肪酸利用率較高，氨氮含量顯著低于豆粕，甲烷產(chǎn)量低，是比較適合飼喂反芻動物的飼料原料。肉牛飼養(yǎng)中，玉米胚芽粕和酒糟具有相同的飼喂效果，在雜種肉母牛飼糧中添加24.5%玉米胚芽粕與22%干玉米酒糟具有相似的生長性能[91]。對于奶牛，玉米胚芽粕和其他飼料原料混合擠壓成型可以提高干物質(zhì)消化率，補充粗脂肪時總粗蛋白質(zhì)消化率提高[92]。

2.5 玉米蛋白飼料在家畜生產(chǎn)中的應(yīng)用

玉米蛋白飼料的應(yīng)用研究主要集中在反芻動物，在單胃動物飼料中的應(yīng)用研究較少。奶牛生產(chǎn)中，玉米蛋白飼料能普遍提高奶牛的干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量以及改善乳成分[93]。Hao等[49]在泌乳奶牛飼糧中添加11%干玉米蛋白飼料，可替代部分苜蓿干草，干物質(zhì)采食量、微生物蛋白產(chǎn)量、乳蛋白含量等均有提高。肉牛飼糧中添加24.5%玉米蛋白飼料，可顯著提高肉品質(zhì)，對生產(chǎn)性能無顯著影響[94]。此外，玉米蛋白飼料對肉牛繁殖性能也有積極影響，Taylor等[95]在肉牛早期泌乳期間飼喂26.4%、52.8%玉米蛋白飼料，顯著提高肉牛懷孕率。玉米蛋白飼料與大豆皮、青貯飼料等原料合理搭配，能改善生產(chǎn)性能，并且降低飼料成本。應(yīng)用“大豆皮+24.5%玉米蛋白飼料”飼喂肉牛，飼料轉(zhuǎn)化效率與對照組相似，每千克增重所消耗的飼料成本顯著下降[96]。Anjum等[97]用18%玉米蛋白飼料配合玉米青貯飼料飼喂沙希瓦犢牛，飼喂效果均好于棉籽餅和菜籽餅。玉米蛋白飼料在羊上的應(yīng)用前景較大，合理添加能夠提高繁殖率，同時不影響生長性能。在冬季補充30%干玉米蛋白飼料，母羊平均日增重相似，但具有更高的受孕率和產(chǎn)羔率[98]。綿羊全株玉米青貯飼料中則可摻入高達40%的濕玉米蛋白飼料，提高營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量和消化率，并有利于玉米蛋白飼料的儲存[99]。玉米蛋白飼料也可作為豆粕的經(jīng)濟替代品，Kim等[100]用玉米蛋白飼料100%替代豆粕作為波爾山羊的蛋白質(zhì)源飼料，對生長性能沒有顯著影響，同時每千克飼料成本降低了0.28元。

許璇等[101]在豬飼糧中添加15%玉米蛋白飼料，生長性能顯著提高，添加比例提高到30%時，生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率都相對下降。因此，玉米蛋白飼料可在豬飼糧中添加15%～30%。

2.6 玉米纖維飼料及噴漿玉米皮在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

玉米纖維飼料和噴漿玉米皮是用玉米淀粉濕法加工所生產(chǎn)的各種副產(chǎn)物人工組合而成的二次副產(chǎn)品，因生產(chǎn)工藝不同，營養(yǎng)價值也不同。郝小燕等[51]用干玉米纖維飼料做體外瘤胃發(fā)酵試驗，添加比例為15%時，體外發(fā)酵產(chǎn)氣量、揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量較高，并且最大化地提高了發(fā)酵液中主要纖維分解菌的數(shù)量。但過高的玉米纖維飼料不利于生產(chǎn)性能的發(fā)揮，在高產(chǎn)奶牛飼糧中添加25%濕玉米纖維飼料降低了產(chǎn)奶量[102]。此外，濕玉米纖維飼料用釀酒酵母固態(tài)發(fā)酵，能增加可利用蛋白質(zhì)和可利用纖維的含量，提高干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)瘤胃降解率[103]，提高玉米纖維飼料的飼用價值。舒維成[21]研究發(fā)現(xiàn)，噴漿玉米皮在櫻桃谷肉鴨上的表觀代謝能為6.36 MJ/kg，36～56日齡時，飼糧中可添加比例為20%。尹福泉等[104]研究發(fā)現(xiàn)，皇竹草與噴漿玉米皮以75∶25和50∶50組合，在山羊瘤胃液體外消化試驗中表現(xiàn)較好，有機物、粗纖維、中性洗滌纖維降解率產(chǎn)生正組合效應(yīng)。

3 小 結(jié)

綜合玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物的營養(yǎng)價值及在家禽、豬、反芻動物等畜禽生產(chǎn)上的應(yīng)用研究，結(jié)果表明各種副產(chǎn)物在畜禽生產(chǎn)中有較好的應(yīng)用效果和前景。然而，由于玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物本身纖維含量較高，粗蛋白質(zhì)、能量等營養(yǎng)物質(zhì)含量因原料種類及加工工藝不同差異較大，限制了其在部分單胃動物生產(chǎn)中的應(yīng)用，一般在反芻動物生產(chǎn)中應(yīng)用較多。目前，玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物通過微生物發(fā)酵以及與酶制劑、其他飼料原料進行合理配合使用，能夠提高其飼用價值和應(yīng)用范圍。另外，玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物作為畜禽非常規(guī)飼料應(yīng)用時，應(yīng)注意動物所處的生理階段，確定合適的添加比例，以達到較好的利用效果。玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物種類較多，不同種類的副產(chǎn)物其營養(yǎng)物質(zhì)含量亦不相同，因此其在加工工藝、深層次加工技術(shù)及在畜禽各階段的添加比例等方面有待進一步的研究，為玉米淀粉濕法加工副產(chǎn)物在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

致謝：

感謝中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院尚慶輝博士、劉漢鎖碩士對文稿所提的寶貴意見。