2. 天津嘉立荷牧业有限公司, 天津 300402;
3. 萨斯喀彻温大学农业与生物资源学院, 萨斯卡通 S7N5A8, 加拿大
2. Tianjin Jialihe Livestock Co., Ltd., Tianjin 300402, China;
3. College of Agriculture and Bioresources, University of Saskatchewan, Saskatoon S7N5A8, Canada
玉米、大麦是世界上最重要的粮食和饲料资源。近年来，随着国际上石油化工能源短缺，世界各国以玉米、大麦等籽实为原料的生物乙醇燃料产业得到迅猛发展，并由此产生了大量的副产品——干酒糟及其可溶物(dried distillers grains with solubles,DDGS)。由于生物乙醇的生产主要是利用微生物对其淀粉进行转化利用，而其他营养物质如蛋白质、脂类、矿物质和纤维素等营养成分在DDGS中得以保留和浓缩，各营养成分含量几乎为其原料中的2~3倍[1, 2]。在现代奶牛养殖中，DDGS作为高蛋白质、高脂肪、高纤维素饲料被添加到奶牛饲粮中，用来补充蛋白质、能量以及维持瘤胃内环境稳定，并且因其淀粉含量极低，有助于避免和缓解由精料过高而导致的急性和亚急性瘤胃酸中毒、肢蹄病等，因此，DDGS作为奶牛的优质饲料得以广泛利用。为了提高DDGS的利用效率，欧美各国已经进行了深入而广泛的研究，开发了康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(Cornell net carbohydrate and protein system,CNCPS)和CPM奶牛饲粮配方软件(由康奈尔大学、宾夕法尼亚大学和Miner研究所联合开发)等[3, 4, 5, 6, 7]，但是我国在这方面的研究仍十分薄弱和落后。本试验应用CNCPS和NRC模型对国内7个不同生产厂家的2类(玉米和大麦)DDGS营养水平进行了评价，从DDGS的营养成分测定、蛋白质和碳水化合物(carbohydrate，CHO)组分剖分及真可消化养分与能值估测等方面综合分析，探讨了不同DDGS的营养价值,旨在为其在生产中合理应用提供科学依据。
试验采集7个不同生产厂家来源的DDGS样本，分别编号1、2、3、4、5、6、7。1~7号样本分别来自中粮生化能源(吉林)有限公司(吉林)、赤峰三利饲料有限公司(内蒙古)、梅河口市阜康酒精有限责任公司(吉林)、丰原集团(安徽)、中粮生化能源(肇东)有限公司(黑龙江)、青岛啤酒股份有限公司(山东)、燕京啤酒集团(北京)。1~5号样本为玉米DDGS，6和7号样本为大麦DDGS。所有样本经四分法采集后，粉碎过1 mm筛，放入密封袋中置4 ℃冰箱冷藏，以备分析。
DDGS的干物质(dry matter，DM，AOAC 930.15)、粗灰分(ash，AOAC 942.05)、粗蛋白质(crude protein，CP，AOAC 984.13)、粗脂肪(ether extract，EE，AOAC 984.13)等常规营养成分含量依据美国官方分析化学家协会(Association of Official Analytical Chemists,AOAC)标准方法测定。淀粉含量使用淀粉检测试剂盒和α-淀粉酶/葡萄糖苷酶法进行测定。中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)、酸性洗涤木质素(acid detergent lignin，ADL)、中性洗涤不溶性粗蛋白质(neutral detergent insoluble crude protein，NDICP)和酸性洗涤不溶性粗蛋白质(acid detergent insoluble crude protein，ADICP)的含量按照Van Soest氏法进行测定，测定ADF、NDF、ADL含量时，在使用洗涤剂提取之前不加亚硫酸钠；NDF、ADF含量测定后的残样经处理后用于NDICP和ADICP含量测定。非蛋白氮(NPN)含量通过用钨酸沉淀真蛋白质方法(将样本浸泡在0.3 mol/L钨酸钠30 min)来测定。可溶性粗蛋白质(soluble crude protein，SCP)含量是通过将样本浸泡在碳酸氢盐-磷酸盐缓冲溶液中，用滤纸过滤后再进行定氮分析测定的。碳水化合物、非结构性碳水化合物(non-structure carbohydrate,NSC)、半纤维素和纤维素含量通过相应公式计算。
本试验在天津市嘉立荷牧业有限公司饲料化验室进行，所用仪器主要有全自动凯氏定氮仪、索氏抽提仪、纤维素分析仪和紫外分光光度计等。
CNCPS将饲料的营养成分分析与植物细胞的成分以及反刍动物的消化特性结合起来，使分析结果更具有参考意义。与其他体系相比，CNCPS考虑了饲料的降解特性等因素，反映了当前国际上动物营养学发展的新方向。在CNCPS蛋白质剖分体系中，饲料蛋白质分为非蛋白氮、真蛋白质(true protein)和不可降解氮(undegradable nitrogen)3个组分，分别用PA、PB和PC表示；在瘤胃降解率的基础上，PB又可进一步划分为PB1、PB2和PB3 3个亚组分，PB1是快速降解真蛋白质，PB2是中速降解真蛋白质，PB3是慢速降解真蛋白质。
CNCPS将碳水化合物分为4个组分，快速降解碳水化合物(rapidly fermented carbohydrate，主要为糖类)、中速降解碳水化合物(intermediately degraded carbohydrate，主要为淀粉和果胶)、缓慢降解碳水化合物(slowly degraded carbohydrate，主要为可消化纤维素)、不可利用碳水化合物(unavailable carbohydrate，主要为细胞壁)分别用CA、CB1、CB2、CC表示[8, 9, 10]。
使用NRC(2001)[11]奶牛估测模型来估测奶牛瘤胃真可消化粗蛋白质(truly digestible crude protein，tdCP)、真可消化脂肪酸(truly digestible fatty acids，tdFA)、真可消化中性洗涤纤维(truly digestible neutral detergent fiber，tdNDF)、真可消化非纤维碳水化合物(truly digestible non-fiber carbohydrate，tdNFC)、维持水平总可消化养分(total digestible nutrients at maintenance level，TDNm)[12]、生产水平(采食量为维持水平的3倍时)消化能(digestible energy at production level，DEp)、代谢能(metabolizable energy at production level，MEp)和泌乳净能(net energy for lactation at production level，NELp)。维持净能(net energy for maintenance，NEm)和增重净能(net energy for gain，NEg)使用NRC(1996)[13]肉牛估测模型进行估测。
数据采用SAS 9.1.3中MIEXD程序进行统计分析。分析所用的模型为：
Yij=μ+Fi+eij。式中：Yij是根据变量(i、j)所得的因变量，μ是变量(i、j)的平均值，Fi是饲料来源的固定因素，eij是与变量相关的随机误差。
从表1可见，我国不同生产厂家来源的DDGS营养成分有较大差异。在玉米DDGS中，DM含量平均值为907.6 g/kg，全距较小。但发现2号样本有许多不同于其他样本的特性，其中ash含量最低(31.1 g/kg DM)，远低于5个样本的平均值(50.8 g/kg DM)，而EE、NDF、ADF、ADL以及淀粉含量均高于其他样本，远高于5个样本的平均值[分别为154.0 vs. 90.9 g/kg DM、557.6 vs. 453.5 g/kg DM、196.0 vs. 159.4 g/kg DM、40.0 vs. 25.1 g/kg DM、63.5 vs. 36.7 g/kg DM]，2号样本纤维素和半纤维素含量也高于5个样本的平均值(分别为156.0 vs. 134.3 g/kg DM和356.5 vs. 293.2 g/kg DM)。不同玉米DDGS中CP和SCP含量有较大差异，5号样本DDGS中CP以及ADICP和NDICP含量均高于其他样本(分别达到348.6 g/kg DM以及181.0和354.4 g/kg CP)。
 | 表1 我国不同生产厂家DDGS的营养成分 Table 1 Nutrient composition of DDGSs from different manufactures in China |
在大麦DDGS中，6号样本具有较低的ash含量(44.2 g/kg DM)，但EE、NDF、ADL含量均高于7号样本(分别为150.0 vs. 35.0 g/kg DM、638.4 vs. 450.5 g/kg DM、214.2 vs. 154.2 g/kg DM)。6号样本的淀粉含量低于7号样本(14.4 vs. 62.9 g/kg DM)。在蛋白质各组分中，与7号样本相比，6号样本有较低的CP和SCP含量(分别为243.0 vs. 286.2 g/kg DM和50.0 vs. 396.2 g/kg SCP)，相反 有较高的ADICP和NPN含量(53.7 vs. 23.7 g/kg CP和707.8 vs. 644.2 g/kg SCP)。
玉米DDGS与大麦DDGS相比时发现，玉米DDGS具有较高的CP、NDICP和ADICP含量(分别为321.3 vs. 264.6 g/kg DM、338.5 vs. 324.0 g/kg CP和125.0 vs. 38.7 g/kg CP)，而大麦DDGS具有较高的SCP、NDF、ADL含量(分别为89.7 vs. 223.1 g/kg CP、453.5 vs. 544.5 g/kg DM、25.1 vs. 51.6 g/kg DM)。
从表2可见，不同DDGS蛋白质和碳水化合物组分存在差异。
| 表2 CNCPS对不同DDGS蛋白质和碳水化合物组分的剖分
Table 2 Partition of subfractions of protein and carbohydrate of different DDGSs using CNCPS
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在用CNCPS对5种玉米DDGS的蛋白质组分剖分后，2号样本具有较低的PA含量和较高的PB2含量，而1号样本具有较高的PB3含量和较低的PC含量，5号样本具有最高的PC含量。从蛋白质组分剖分来看，2号样本具有较高营养价值，而4号样本较差。在碳水化合物组分剖分中，2号样本的CA含量较低，而CB1、CB2和CC含量均高于其他样本，显示出2号样本的可溶性糖含量较低，而可消化纤维素和细胞壁的含量较高。
在大麦DDGS中，6号样本具有较低的PA含量，其他组分含量则相对较高，尤其是PB2和PC含量，因为具有极高的PB含量，所以营养价值要高于7号样本。在碳水化合物组分剖分中，与7号样本相比，6号样本有较低的CA和CB1含量，相反有较高的CB2和CC含量，表明其可消化纤维含量较高，这更增加了其作为奶牛饲料调理奶牛瘤胃环境的优势。
从表3可见，不同DDGS总可消化养分含量和能值存在差异。在玉米DDGS中，2号样本有较低的tdNFC含量、较高的tdCP含量和极高的tdFA、tdNDF含量，这与2号样本具有较高含量的PB、EE、NDF、纤维素和半纤维素的结果相一致。
| 表3 NRC模型估测不同DDGS可消化养分含量和能值 Table 3 Prediction of digestible nutrient contents and energy values of different DDGSs using NRC models |
大麦DDGS比玉米DDGS有略低的tdNFC、tdCP和TDNm含量，较高的tdFA含量和相近的tdNDF含量，这也与营养成分分析结果一致。
玉米DDGS的DEp、MEp、NELp、NEm以2号样本最高，3号样本相对较低。
本试验较完整地分析了我国几个具有代表性生产厂家玉米DDGS和大麦DDGS样本的营养成分，玉米DDGS结果的平均值与Waldo等[14]报道的加拿大3种不同来源的玉米DDGS的分析结果相比，除了EE、SCP、NPN和NDICP含量略低外，其他成分含量基本接近。从Waldo等[14]的结果还得知，加拿大玉米DDGS中ash、EE、NDF、ADF、ADL以及CP含量与玉米籽实相比，除了淀粉几乎被发酵利用(43.8 vs. 634.1 g/kg DM)以外，其他营养成分含量均比玉米籽实高出2～5倍不等，表明了玉米DDGS是极具营养价值的奶牛饲料。Zhang等[15, 16]分析了加拿大大麦的各种营养成分，其DM含量为937.0 g/kg，与本试验大麦DDGS结果接近。加拿大大麦籽实的ash、EE、NDF、ADF、ADL、CP以及淀粉含量分别为17.0、20.0、100.0、14.0、3.0、147.0和613.0 g/kg DM。本试验大麦DDGS的分析结果与加拿大大麦籽实相比，除了淀粉含量(38.7 g/kg DM)较低以外，其他营养成分含量别高出2～5倍不等，结果表明我国大麦DDGS和加拿大大麦DDGS一样，是一种极具市场潜力的奶牛饲料。
另外，从国内生物乙醇加工副产品看，不论是玉米DDGS还是大麦DDGS，都含有大量的粗纤维(NDF、ADF和ADL)和较少量的淀粉，不仅能够有效地促进奶牛瘤胃发育，而且能防止瘤胃酸中毒的发生。同时，玉米DDGS的CP含量在321.1 g/kg DM，大麦DDGS的CP含量在264.6 g/kg DM，均超过了DM含量的20%，根据饲料种类划分依据，其属于新型的蛋白质饲料，其供应不仅可以提高饲粮营养水平，还可大大缓解我国大豆及豆粕产品供应紧张状况，有利于降低饲养成本。
CNCPS根据降解速率的不同，对饲料蛋白质各组分进行剖分。在1~5号玉米DDGS样本的蛋白质组分剖分中，2号样本的PA组分含量低，PB2组分含量较高，比其他DDGS具有较高的优势。本试验5种玉米DDGS样本蛋白质组分结果与Waldo等[14]的结果相比基本一致，说明我国玉米DDGS和加拿大玉米DDGS的蛋白质营养品质相似。
与大麦籽实[15]相比，大麦DDGS具有略低的PA(154.5 vs. 189.0 g/kg CP)和PB2含量(416.3 vs. 528.0 g/kg CP)，极低的PB1含量(15.4 vs. 185.0 g/kg CP)，表明部分PA被分解，但同时有较高的PB3(305.2 vs. 94.0 g/kg CP)和PC(41.5 vs. 5.0 g/kg CP)含量。
在玉米DDGS和大麦DDGS中，PB2和PB3含量存在差异，可能与玉米和大麦中蛋白质分子结构以及酒精生产工艺的不同有关。在干燥加热过程中，谷物籽实和DDGS蛋白质组分的不同主要由PB2和PB3组分来呈现。
利用CNCPS体系对碳水化合物进一步剖分时，各组分含量也有差异。CA含量差异较大，本试验5个玉米DDGS样本碳水化合物组分中CA含量高于Waldo等[14]的结果，其余组分均低于其结果，这可能与我国玉米DDGS生产工艺与加拿大不同有关[17]。
虽然玉米籽实和大麦籽实相比，淀粉含量与大麦几近相同，但玉米DDGS中淀粉含量高于大麦DDGS，这可能是由发酵过程中大麦淀粉降解速度较快和发酵程度较高造成。
玉米DDGS和大麦DDGS都含有较高的tdCP,这与玉米DDGS和大麦DDGS中CP含量较高有关。大麦DDGS中tdFA的含量高于玉米DDGS，这与谷物籽实中tdFA含量相关。玉米DDGS中DEp、MEp、NELp、NEm和NEg含量与大麦DDGS中几近相同，表明在给反刍动物提供能量方面，玉米DDGS和大麦DDGS两者的功能基本相同，可以实现能量相互替换。与Waldo等[14]的结果相比，本试验中的DEp、MEp、NELp略低，而NEm和NEg基本相当。
本试验利用CNCPS和NRC模型对我国7个不同DDGS样本进行了营养价值评定，揭示了DDGS可以作为奶牛优质蛋白质饲料原料予以开发利用的可行性，尤其在当前玉米、豆粕价格高涨的时期，DDGS不仅可以降低饲料成本，同时为蛋白质饲料资源综合利用开辟新的途径。本试验下一步试验工作将在奶牛瘤胃体内降解动力学和小肠吸收利用率测定、饲料蛋白质和碳水化合物分子结构分析等方面逐步深入，以期揭示不同DDGS饲料各营养成分、饲料蛋白质和碳水化合物各组分与奶牛瘤胃代谢之间，以及代谢与饲料分子结构之间的内在关系，为我国现代饲料数据库的建立和饲料资源开发高效利用提供参考依据。
玉米DDGS和大麦DDGS可以作为奶牛饲料，缓解我国蛋白质饲料紧张和价格高涨带来的影响。
致谢：衷心感谢天津嘉立荷牧业有限公司副总经理李德林在研究条件方面给予的支持，感谢嘉立荷牧业有限公司化验室成员在研究工作期间所给予的帮助，感谢天津市农委农业科技引进重大项目和天津市千人计划项目(中加合作)的支持。
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