2. 湖南农业大学动物医学院, 长沙 410128;
3. 湖南九鼎科技 (集团)有限公司技术中心, 长沙 410003;
4. 湖南农业大学动物科技学院, 长沙 410128;
5. 湖南师范大学 生命学院动物营养与人体健康实验室, 长沙 410081;
6. 安徽东方新新生物技术有限公司, 亳州 236800;
7. 湖南畜禽安全生产协同创新中心, 长沙 410128
, BAO Xianying1,4, SU Yun5, LI Bin6, CAO Lihong6, JIA Xinglin2
, FENG Zemeng1,7, LI Tiejun1,7, YIN Yulong1,4,5
2. College of Veterinary Medicine of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;
3. Technical Center of Jiuding (Group) Co., Ltd., Changsha 410003, China;
4. College of Animal Science and Technology of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;
5. Animal Nutrition and Human Health Laboratory, College of Life Sciences, Hunan Normal University, Changsha 410081, China;
6. Anhui Dongfang Xinxin Biological Technology Ltd., Co., Bozhou 236800, China;
7. Hunan Co-Innovation Center of Animal Production Safety, Changsha 410128, China
由于我国养殖业的飞速发展，饲料原料的消耗量巨大。2015年我国生猪出栏量为7.08亿头，共消耗饲料8 350万t。依据我国现有的耕地面积以及生产能力，短期内对饲料原料的供给并不能满足现有饲料行业的需求，饲料行业出现了“与人争粮”的现象。虽然目前饲料原料中的小麦和水稻产量相对比较充裕，但是饲料市场最常用的玉米-豆粕型配方所需要的大豆和玉米则严重短缺。即便大豆、玉米等主要原料依靠进口才能缓解目前的饲料用粮缺口，但在全球谷物生产同质化趋势下[1]，如何保证我国的饲料用粮成了亟待解决的国家战略问题。为应对这种风险，积极地扩充饲料原料种类，把食品加工、中草药生产、发酵生产等各行业的中间或最终副产物等非常规饲料原料囊括到常用饲料原料目录中势在必行。充分利用这些非常规原料是缓解现在饲料原料困局的有效途径。
白酒糟大多数是以高粱、玉米等谷物为原料经过蒸馏酿酒后的残渣[2]，其残留着原材料中绝大多数的蛋白质、脂肪、钙、磷等营养成分，还含有丰富的发酵产物。2015年我国白酒产量达到1 257.13万t，按固态法生产1 t白酒约产生10 t白酒糟计算，我国白酒糟年产量超过1亿t[3]。白酒糟除含有丰富的蛋白质和脂肪等常规营养物质外，还含有大量菌体自溶产生的各种嘌呤、嘧啶和类脂化合物等。另外，白酒糟中也含有大量的维生素、酶类和各种有机酸，可作为一种新型饲料原料应用于畜禽生产[4-5]。新鲜的白酒糟难以长时间的贮存和运输[6-7]，但是其经过发酵和加工处理后可使水分、粗纤维含量降低，提升其他营养素的相对含量，改善氨基酸的组成，而且还有较高活性的纤维素酶[8-10]，使白酒糟的再利用价值得到提升。利用酵母发酵白酒糟既可充分利用白酒糟，减少它对环境的污染，又可提高其营养价值，使之成为新型的蛋白质饲料，创造出更大的经济价值。近年来，白酒糟酿酒酵母培养物作为一种新型的饲料原料，受制于其在猪饲料营养价值方面数据的缺乏，在养猪业中的应用还不普及。因此，本试验旨在通过评定白酒糟酿酒酵母培养物的营养价值，评估其在猪饲料中的应用价值，为其在养猪生产和饲料工业中的合理应用提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 材料与仪器 1.1.1 试验材料与试验动物白酒糟酿酒酵母培养物由安徽东方新新生物技术有限公司提供，加工工艺如下：以安徽古井集团的白酒糟为原料，先经过选育的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae，2.3×108 CFU/g)固体发酵来提高pH以达到枯草芽孢杆菌生长的条件，再经枯草芽孢杆菌(2.8×109 CFU/g)固体发酵形成酵母培养物，发酵结束后经低温烘干及分离稻壳得到含有丰富营养物质的功能性饲料——白酒糟酿酒酵母培养物。12头二元杂交去势公猪[体重为(20.0±2.0) kg]购自湖南新五丰股份有限公司永安分公司。
1.1.2 试验仪器多功能酶标仪(Infinit M200 PRO，TECAN，瑞士)、紫外可见分光光度计(UV-2450，岛津，日本)、马弗炉(C450，北京市永光明医疗仪器有限公司)、全自动索氏抽提仪(SOX416，Gerhardt，德国)、全自动纤维分析仪(FT12，Gerhardt，德国)、等温式全自动量热仪(5E-AC8018，长沙凯德测控仪器有限公司)、氨基酸自动分析仪(L-8800，日立，日本)。
1.2 白酒糟酿酒酵母培养物常规营养成分的检测水分、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分含量的测定分别依照中华人民共和国国家标准GB/T 6435—2006、GB/T 6432—1994、GB/T 6433—2006、GB/T 6434—2006、GB/T 6438—2007进行。总能的测定按照国际标准ISO 9831:1998方法进行，使用等温式全自动量热仪测定；氨基酸组成的测定参照中华人民共和国国家标准GB/T 18246—2000推荐的方法：样品在110 ℃下用6 mol/L盐酸水解24 h后，经过滤后使用氨基酸自动分析仪测定；玉米赤霉烯酮、T-2毒素、呕吐毒素、伏马毒素B1、赭曲霉毒素酶联免疫吸附试验(ELISA)检测试剂盒购自于上海酶联生物科技有限公司。
1.3 猪对白酒糟酿酒酵母培养物中营养物质全消化道表观消化率的测定动物试验于2016年9月(试验期为12 d)在中国科学院亚热带农业生态研究所动物与作物实验楼代谢实验室进行。基础饲粮参照NRC(2012)20~50 kg生长猪营养需要配制，其组成及营养水平见表 1。试验饲粮为30%白酒糟酿酒酵母培养物+70%的基础饲粮。选取体重相近的12头二元杂交去势公猪[体重为(20.0±2.0) kg]，随机分为2组，单栏饲养，自由饮水，保持室温在25 ℃左右。适应期4 d，饲喂基础饲粮，自由饮水。正式试验分为4 d的预试期和4 d的收粪期。收粪期依照预试期采食量的90%喂料，每天2次，间隔12 h，全天收集粪便。准确收集各试验猪48 h所排出的全部粪样，-20 ℃保存，试验结束后全部粪样充分混匀，取50 g粪样加入10 mL 10%盐酸固氮，于65 ℃烘箱中烘至恒重，粉碎过60目筛，保存待测。
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表 1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) |
猪对白酒糟酿酒酵母培养物中营养物质全消化道表观消化率的计算公式如下：
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式中：D为被测试验原料中某营养物质的全消化道表观消化率(%)；A为试验饲粮中该营养物质的全消化道表观消化率(%)；B为基础饲粮中该营养物质的全消化道表观消化率(%)；F为被测试验原料中该营养物质占试验饲粮中该营养物质的比例(%)。
1.4 猪对白酒糟酿酒酵母培养物中氨基酸回肠末端表观消化率的测定选用6头二元杂交去势公猪，以二氧化钛(0.2%)为指示剂，采用直接饲喂法测定猪对白酒糟酿酒酵母培养物中氨基酸的回肠末端表观消化率，试验饲粮组成及营养水平见表 2。正式试验为7 d，第1~4天适应饲粮，第5~7天收集食糜。每头猪自由采食与饮水，每天08:30和16:30饲喂，每次饲喂量相同。在食糜收集期间，每天从第1次饲喂开始后连续收集10 h，收集到的食糜立即置-20 ℃保存。试验结束后，将食糜取出解冻，按每头猪的食糜混合均匀，经冷冻干燥并粉碎过60目，置于-20 ℃保存待测。
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表 2 试验饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the experimental diet (air-dry basis) |
猪对白酒糟酿酒酵母培养物中氨基酸回肠末端表观消化率的计算公式如下：
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试验数据用SPSS 19.0统计软件的一般线性模型进行单因素方差分析，数据以平均值±标准误。
2 结果与分析 2.1 白酒糟酿酒酵母培养物的营养成分白酒糟酿酒酵母培养物的总能为19.53 MJ/kg，粗蛋白质、粗灰分、粗纤维和粗脂肪含量分别为31.12%、13.46%、11.00%和5.00%，具体见表 3。可以看出，白酒糟酿酒酵母培养物的总能和粗蛋白质含量较高。白酒糟酿酒酵母培养物是由高粱、稻谷、玉米等原料酿酒后的残渣，再经过菌种发酵后的产物，因发酵消耗了部分糖类、脂肪，蛋白质得到浓缩，所以能使粗蛋白质含量进一步提升，接近豆粕的粗蛋白质含量。
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表 3 白酒糟酿酒酵母培养物的营养水平(风干基础) Table 3 Nutrient levels of Saccharomyces cerevisiae culture using distiller's grains as substrate (air-dry basis) |
由表 4可知，酵母培养物的氨基酸组成丰富，其中赖氨酸、亮氨酸、丙氨酸、缬氨酸、脯氨酸、精氨酸和苯丙氨酸的含量分别为8.27%、17.88%、9.21%、10.72%、9.99%、6.48%和9.16%，氨基酸的含量和种类都非常丰富。
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表 4 白酒糟酿酒酵母培养物的氨基酸组成(风干基础) Table 4 Amino acid composition of Saccharomyces cerevisiae culture using distiller's grains as substrate (air-dry basis) |
在畜禽生产中各种必需氨基酸之间及其与非必需氨基酸相互之间应保持平衡。为此，本试验计算了白酒糟酿酒酵母培养物中必需氨基酸之间的比例关系，并确立了其对猪的限制性氨基酸，结果见表 5。
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表 5 白酒糟酿酒酵母培养中氨基酸的比率与猪的理想氨基酸比率的比较(以赖氨酸为基准) Table 5 A comparison of the ratio of ideal amino acids for pigs and the ratio of amino acids in Saccharomyces cerevisiae culture using distiller's grains as substrate (on the basis of Lys) |
从表 5可以看出，以赖氨酸为基准(100)，白酒糟酿酒酵母培养物的必需氨基酸中，以甲硫氨酸的比率最小，为22，与猪的理想氨基酸比率中甲硫氨酸的比率(60) 相差较大；除甲硫氨酸和赖氨酸外，其他氨基酸的比率均高于猪的理想氨基酸比率。这表明白酒糟酿酒酵母培养物的必需氨基酸中，第一限制性氨基酸为甲硫氨酸，第二限制性氨基酸为赖氨酸。
2.3 白酒糟酿酒酵母培养物中霉菌毒素含量由表 6可知，白酒糟酿酒酵母培养物中玉米赤霉烯酮毒素含量为119.38 μg/kg，T-2毒素含量为15.52 μg/kg，呕吐毒素含量为542.13 μg/kg，伏马毒素B1含量为114.26 μg/kg，黄曲霉毒素B1含量为0.09 μg/kg，赭曲霉毒素含量为0.08 μg/kg，均远低于限量标准。白酒糟酿酒酵母培养物中黄曲霉毒素和赭曲霉毒素的含量很低，呕吐毒素含量相对于其他的毒素有点偏高，但还是远远低于限量标准。
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表 6 白酒糟酿酒酵母培养物的霉菌毒素含量 Table 6 Mycotoxin contents of Saccharomyces cerevisiae culture using distiller's grains as substrate |
由表 7可知，猪对白酒糟酿酒酵母培养物中干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分和总能的全肠道表观消化率分别为48.79%、54.15%、82.94%、23.17%、20.29%和38.33%。由此可知，白酒糟酿酒酵母培养物中粗脂肪和粗蛋白质在猪消化道内的消化率较高，粗纤维和干物质的消化率较低。此外，白酒糟酿酒酵母培养物在猪中的消化能为11.75 MJ/kg。
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表 7 猪对白酒糟酿酒酵母培养物中营养物质的全消化道表观消化率和消化能 Table 7 Nutrient total tract apparent digestibility and DE of Saccharomyces cerevisiae culture using distiller's grains as substrate for pigs |
由表 8可知，猪对白酒糟酿酒酵母培养物中必需氨基酸的回肠末端表观消化率普遍都很高，必需氨基酸中回肠末端表观消化率最低的是丝氨酸，也达到了55.10%。白酒糟酿酒酵母培养物中第一限制性氨基酸甲硫氨酸的回肠末端表观消化率达到了84.92%，苏氨酸的回肠末端表观消化率为71.36%，缬氨酸的回肠末端表观消化率为70.20%，组氨酸的回肠末端表观消化率为71.13%。猪对白酒糟酿酒酵母培养物中必需氨基酸的回肠末端表观消化率的平均值为72.38%，对非必需氨基酸的回肠末端表观消化率的平均值为69.37%，对总氨基酸的回肠末端表观消化率的平均值为70.88%。
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表 8 猪对白酒糟酿酒酵母培养物中氨基酸的回肠末端表观消化率 Table 8 Amino acid ileal apparent digestibility of Saccharomyces cerevisiae culture using distiller's grains as substrate for pigs |
本次试验测出白酒糟酿酒酵母培养物的总能为19.53 MJ/kg，粗蛋白质含量为31.12%，粗纤维含量为11.00%，粗脂肪含量为5.00%。经过加工处理以后，白酒糟酿酒酵母培养物中总能和粗蛋白质含量相比于玉米干全酒糟及其可溶物(DDGS)的含量[12]有所升高，虽然白酒糟酿酒酵母培养物经过脱壳处理，但是还是有少量稻壳的残留，白酒糟酿酒酵母培养物粗纤维含量在11%。经过去壳工艺后，白酒糟酿酒酵母培养物的粗纤维含量有所降低[13]，适当的粗纤维含量能促进肠道蠕动、增强消化能力和提高饲料的适口性。并且，在降低粗纤维含量的同时也能提升其他营养成分的含量。如果饲料中的粗纤维含量过高会使动物体内营养物质的消化率降低；有研究发现，在母奶牛饲粮中添加50%的DDGS可以较好地保持生长性能，同时也能保持蛋白质在肠道的消化率和吸收率[14]；此外，DDGS中的膳食纤维可显著改变猪结肠微生物的特性[15-16]。白酒糟酿酒酵母培养物的氨基酸组成也非常丰富，其中赖氨酸含量为8.27%，亮氨酸含量为17.88%，丙氨酸含量为9.21%，缬氨酸含量为10.72%，脯氨酸含量为9.99%，苯丙氨酸含量为9.16%。白酒糟酿酒酵母培养物中赖氨酸的含量高于玉米DDGS[12]。
酒糟在发酵中需要保持菌种适宜生长繁殖的温度和湿度，所以白酒糟及其相关产品在发酵过程中也存在霉菌毒素污染的风险。主要的霉菌毒素包括玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、T-2毒素、黄曲霉毒素B1、伏马毒素B1、赭曲霉毒素，这6种霉菌毒素在玉米、大麦、高粱、小麦等白酒发酵原料中普遍存在并且污染越来越严重[17]。其中赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素耐热，即便在高温下也不分解，霉菌毒素不仅使饲料中的营养成分降低，而且动物再食用受污染的饲料后会引起胃肠道功能紊乱、腹泻、呕吐和营养不良等症状[18-20]，导致生长缓慢、急性或慢性中毒，甚至死亡[21-22]。DDGS已是国内外广泛应用的一种饲料原料，但是由于其水分含量很高，在生产过程中毒素的浓缩效应导致霉菌毒素的检出率很高，尤其是玉米赤霉烯酮和赭曲霉毒素。王金勇等[23]调查发现，在DDGS及其产品中呕吐毒素、玉米赤霉烯酮的含量严重超标。徐建[24]在9种酒糟均检测到黄曲霉毒素B1。黄曲霉毒素B1的毒性是氰化钾的10倍。霉菌毒素可破坏肠道上皮细胞屏障功能，诱导动物和人类肠道病变[19]。为保护动物和人体健康，实际生产中应注意控制霉菌毒素的产生，所以必须加强霉菌毒素的预防与控制。对易污染的饲料进行脱毒措施，减少霉菌毒素对动物的毒害作用[25]。本试验对6种在饲料中常见的霉菌毒素(玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、T-2毒素、黄曲霉毒素B1、伏马毒素B1、赭曲霉毒素)在白酒糟酿酒酵母培养物中的含量进行了检测，这6种霉菌毒素的含量均远低于限量标准。
猪对白酒糟酿酒酵母培养物中粗蛋白质和粗脂肪的表观消化率比较高，粗脂肪的表观消化率达到82.94%。张益书等[26]在猪的饲粮中添加一定比例酒糟，测得其粗脂肪的表观消化率为58.6%，徐建[24]测得9种酒糟的粗脂肪在猪全消化道的表观消化率介于35%~72%，均低于白酒糟酿酒酵母培养物。对于猪，白酒糟酿酒酵母培养物的消化能为11.75 MJ/kg，Woodworth等[27]测得豆粕的消化能为15.30 MJ/kg，Pedersen等[28]测得玉米的消化能为16.21 MJ/kg，白酒糟酿酒酵母培养物的消化能低于豆粕[27]和玉米[28]，为豆粕的76%、玉米的72%。何英[29]用替代法算出的酒糟在生长猪中的消化能为4.95 MJ/kg，夏先林等[13]测得酒糟在猪中的消化能为8.60 MJ/kg，均低于白酒糟酿酒酵母培养物。猪对白酒糟酿酒酵母培养物中粗纤维的全消化道表观消化率只有23.17%，在反刍动物中饲喂DDGS后，营养物质的表观消化率和瘤胃的降解率提升[30]。近期研究发现，通过用DDGS替代部分膳食谷物来降低膳食淀粉含量增加了滤泡中的脂肪酸含量，可以降低血浆中胰岛素的浓度、滤泡液中胰岛素样生长因子-1(IGF-1) 的浓度以及排卵的发生率[31]。单胃动物对纤维的分解、吸收效率比较低，使得其消化率也较低。不同地区的酒糟加工工艺的不同，其粗纤维含量也有差异，在饲粮中添加酒糟后其粗纤维的含量直接影响机体对营养物质的吸收，进而对消化率产生影响[32]。
饲料氨基酸消化率是评定单胃动物饲料蛋白质营养价值最为重要的指标之一，本试验测得的猪对白酒糟酿酒酵母培养物中必需氨基酸、非必需氨基酸和总氨基酸的回肠末端表观消化率平均值分别为72.38%、69.37%、70.88%，相比于陈颖[33]测得的猪对白酒糟发酵粉的必需氨基酸、非必需氨基酸和总氨基酸的回肠末端表观消化率(分别为59.26%、44.77%和52.82%)有明显提升，但比豆粕(分别为79.85%、74.72%和77.57%)要低。此外，白酒糟酿酒酵母培养物中赖氨酸(87.46%)、丙氨酸(72.27%)、苏氨酸的回肠末端表观消化率(71.36%)比豆粕中赖氨酸(80.52%)、丙氨酸(67.84%)、苏氨酸的回肠末端表观消化率(70.45%)要高，而白酒糟酿酒酵母培养物中其他氨基酸的回肠末端表观消化率都比豆粕低。有研究发现，生长猪对赖氨酸的表观消化率随着DDGS添加量的增加而降低，但氨基酸的回肠末端表观消化率不受脂质含量的影响，而低脂质饮食中内源性脂质的损失使得粗脂肪的表观消化率降低[34]。有研究指出，猪回肠末端的微生物数量及组成会影响氨基酸的消化和吸收[35]；同时，粗纤维的含量也影响营养物质的消化[36]，较高的粗纤维含量增加肠道蠕动的速度，降低食糜的停留时间，使氨基酸的吸收率下降[37]。白酒糟酿酒酵母培养物作为一种新型的蛋白质原料，不同酒厂所使用的原料种类、填充剂、加工工艺，都有可能影响白酒糟酿酒酵母培养物的营养成分和营养物质的表观消化率[38]，在反刍动物中，饲粮中白酒糟添加量在30%以内时对山羊的生产性能和各营养物质表观消化率无不利影响[39]。在单胃动物饲粮添加30%DDGS时，使猪腹部脂肪减少，但做成肉质商品效果更好[15]。
4 结论① 白酒糟酿酒酵母培养物的总能为19.53 MJ/kg，粗蛋白质含量为31.12%，粗纤维含量为11.00%，粗脂肪含量为5.00%，水分含量为8.34%，粗灰分含量为13.46%，霉菌毒素含量远低于国家标准。
② 猪对白酒糟酿酒酵母培养物中粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、干物质和总能的全肠道表观消化率分别为54.15%、82.94%、23.17%、48.79%和38.33%，消化能为11.75 MJ/kg。
③ 猪对白酒糟酿酒酵母培养物中必需氨基酸、非必需氨基酸和总氨基酸的回肠末端表观消化率平均值分别为72.38%、69.37%和70.88%;第一限制性氨基酸为甲硫氨酸，含量为84.92%，第二限制性氨基酸为赖氨酸，含量为87.46%。
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