玉米蛋白粉，又称玉米麸质粉，是湿磨法淀粉生产的副产物[1]。玉米蛋白粉是一种高蛋白质饲料原料，蛋白质含量可占干物质的65%左右，且抗营养因子和纤维含量较低[2-3]；玉米蛋白粉中蛋氨酸、胱氨酸和亮氨酸等氨基酸含量丰富，且有效磷占比较高，可达74%[4-7]；玉米蛋白粉中还含有α-胡萝卜素、叶黄素等物质，作为肉仔鸡饲料原料时可促进肉仔鸡的脂质代谢等[8]。作为一种高蛋白质饲料原料，玉米蛋白粉已经被广泛应用于水产、家禽、猪和反刍动物养殖生产中。尽管玉米蛋白粉营养含量丰富，但是由于玉米品种、产地和生产加工工艺的不同，其营养成分含量存在较大变异，直接影响玉米蛋白粉在饲料中的应用[9]。肉鸡产业作为我国畜牧业的重要组成部分，经过不断发展，已经成为我国肉类生产的支柱产业[10]。因此，建立玉米蛋白粉的肉仔鸡代谢能预测模型，对于饲料配制、肉鸡生产具有重要意义。目前关于玉米蛋白粉的研究多集中于玉米蛋白粉的酶解发酵上，而对不同产地玉米蛋白粉的营养特性以及在肉仔鸡养殖中的应用研究较少。因此，为了更加科学、精准地评价不同来源玉米蛋白粉的养分含量，本试验测定6种我国不同来源的玉米蛋白粉的养分含量及其肉仔鸡生物学效价，旨在建立玉米蛋白粉的肉仔鸡代谢能预测模型，为补充饲料数据库及添加玉米蛋白粉肉仔鸡饲粮配方的精确配制和优化提供参考。
1 材料与方法 1.1 试验材料本试验从全国范围采集了6种玉米蛋白粉样品(宁夏伊品生物科技股份有限公司、鲁洲集团、新疆梅花氨基酸有限公司、西安国维淀粉有限公司、宝鸡陕丰淀粉有限公司、宁夏圣花米来淀粉有限公司)，粉碎后经40目筛网过筛，然后于-20 ℃冰箱保存。
1.2 试验饲粮以玉米、豆粕为主要原料，参照NRC(1994)营养需要配制肉仔鸡(1~21日龄和22~42日龄)粉状基础饲粮。采用套算法添加10%玉米蛋白粉至基础饲粮中配制成6种(CGM1、CGM2、CGM3、CGM4、CGM5、CGM6组)试验饲粮。基础饲粮组成及营养水平见表 1。
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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) |
饲养试验在陕西省杨凌农业示范区西北农林科技大学养殖实验基地进行。试验选取900只1日龄爱拔益加(AA)雄性肉仔鸡，常规饲养管理条件下饲养。分别于11、25日龄时，将肉仔鸡随机分为8个组，分别为基础饲粮组、饥饿组和6个玉米蛋白粉饲粮组，每组8个重复，每个重复8只鸡。空腹14 h后开始饲喂试验饲粮，并收集粪尿，饲喂58 h后停止饲喂饲粮，继续收集14 h粪尿，共收集72 h粪尿，每24 h收集1次。粪尿收集时喷洒少量10%盐酸溶液并挑拣出积粪盘内的羽毛、皮屑和其他杂物，置于-20 ℃冰箱保存，将3 d的粪尿混匀、烘干，用于常规养分含量、醇溶蛋白(Zein)含量、容重和色度测定。在非试验期饲喂符合《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)的全价配合饲粮。
1.4 测定指标及方法 1.4.1 玉米蛋白粉指标按照国家标准方法测定玉米蛋白粉样品的干物质(DM)(GB/T 6435—2006)、粗蛋白质(CP)(GB/T 6432—1994)、粗脂肪(EE)(GB/T 6433—2006)、中性洗涤纤维(NDF)(GB/T 20806—2006)、酸性洗涤纤维(ADF)(GB/T 20806—2006)、粗灰分(Ash)(GB/T 6438—92)含量及总能(GE)(氧弹式测热仪测定)、容重(GB 1353—1999)、色度[(亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)](申光WSC-S色差计测定)和Zein含量(参照文献[11]提供的方法进行测定)。
1.4.2 代谢试验指标以重复为单位计算饲粮的表观代谢能(AME)、氮校正表观代谢能(AMEn)、真代谢能(TME)、氮校正真代谢能(TMEn)。计算公式如下：
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式中：X%为待测原料替代基础饲粮的百分率。
以上结果均在干物质基础上计算。
1.5 数据处理采用SPSS 16.0对原料各指标之间的相关性进行分析，并进行代谢能与各预测因子间双变量相关性分析，然后以代谢能为因变量，各预测因子为自变量用逐步回归法建立代谢能回归预测方程，以P < 0.05作为检验各项数据差异的显著性水平。
2 结果 2.1 玉米蛋白粉的特性 2.1.1 玉米蛋白粉的营养特性由表 2可知，玉米蛋白粉的DM、EE、CP、NDF、ADF、Ash及GE含量均值分别为92.54%、0.91%、64.03%、11.55%、7.52%、1.11%、22.18 MJ/kg。不同来源玉米蛋白粉的EE、Ash及NDF含量变异系数较高，分别为46.49%、33.17%、30.62%；CP、GE及DM含量变异系数较低，分别为6.71%、2.13%、1.20%。这说明不同来源玉米蛋白粉的EE、Ash及NDF含量差异相对较大，CP、GE及DM含量相对稳定。
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表 2 玉米蛋白粉的常规养分含量(干物质基础) Table 2 Conventional nutrient contents of corn gluten meal (DM basis) |
由表 3可知，玉米蛋白粉的L*、a*及b*均值分别为74.24、9.52、35.93，变异系数分别为2.82%、7.16%、7.99%。色度中L*变异系数相对较小，说明不同来源玉米蛋白粉的明暗度相对稳定。容重为503.56~556.99 g/L，均值为536.62 g/L，变异系数较小为4.01%。Zein含量为30.39%~57.47%，均值为40.93%，变异系数相对较大为23.05%。这说明不同来源玉米蛋白粉的色度及容重相对稳定。
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表 3 玉米蛋白粉的理化特性(干物质基础) Table 3 Physicochemical properties of corn gluten meal (DM basis) |
由表 4可知，玉米蛋白粉的NDF含量与ADF含量呈极显著正相关关系(P < 0.01)，容重与EE含量、a*、b*呈显著负相关关系(P < 0.05)，而a*与b*呈显著正相关关系(P < 0.05)。
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表 4 玉米蛋白粉常规养分含量间的相关性分析 Table 4 Correlation analysis between conventional nutrient contents of corn gluten meal |
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表 6 肉仔鸡代谢能与玉米蛋白粉特性的相关性分析 Table 6 Correlation analysis between metabolizable energy of broilers and characteristics of corn gluten meal |
由表 5可知，11~13日龄和25~27日龄时，各组肉仔鸡的AME、TME、AMEn及TMEn差异极显著(P < 0.01)，且25~27日龄时的AME、TME、AMEn及TMEn极显著高于11~13日龄时(P < 0.01)。各组肉仔鸡的体增重差异极显著(P < 0.01)，且25~27日龄时的体增重显著高于11~13日龄时(P < 0.05)(除CGM2组外)。
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表 5 肉仔鸡的代谢能及体增重测定结果(干物质基础) Table 5 Measurement results of metabolizable energy and body weight gain of broilers (DM basis) |
11~13日龄时肉仔鸡的AME、AMEn、TME及TMEn均值分别为11.55、11.13、10.04、11.04 MJ/kg。其中，CGM3组的AME、AMEn、TME及TMEn均高于其他组，CGM6组的AME、AMEn、TME及TMEn均低于其他组。25~27日龄时肉仔鸡的AME、AMEn、TME及TMEn均值分别为12.29、11.74、11.79、15.35 MJ/kg。其中，CGM1、CGM2、CGM3组的AME、AMEn、TME及TMEn均高于CGM4、CGM5、CGM6组。
2.2.2 肉仔鸡代谢能与玉米蛋白粉特性的相关性分析由表 6可知，11~13日龄时肉仔鸡的AMEn与玉米蛋白粉的CP含量呈显著负相关关系(P < 0.05)，而AME、TME、TMEn与玉米蛋白粉特性指标的相关性不显著(P>0.05)。25~27日龄时肉仔鸡的TME与玉米蛋白粉的NDF含量呈显著正相关关系(P < 0.05)，而AME、AMEn、TMEn与玉米蛋白粉特性指标的相关性不显著(P>0.05)。
2.2.3 玉米蛋白粉肉仔鸡代谢能预测方程的建立通过分析肉仔鸡的代谢能与玉米蛋白粉常规养分含量和理化性质的相关性，以玉米蛋白粉的常规养分含量、Zein含量、容重和色度等为预测因子，利用逐步回归法建立玉米蛋白粉的肉仔鸡代谢能预测方程，方程如表 7：
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表 7 玉米蛋白粉的肉仔鸡代谢能预测方程 Table 7 Prediction equation of metabolizable energy of broilers for corn gluten meal |
由表 7可知，主要的预测因子为CP、b*、Ash、NDF，其中11~13日龄时肉仔鸡的代谢能相关方程分别为：
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25~27日龄时肉仔鸡的代谢能相关方程为：
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由表 8可知，选择11~13日龄和25~27日龄2阶段R2最大的代谢能预测方程，将肉仔鸡的代谢能计算值与实测值进行对比，验证预测方程的准确性，可以看出预测值与实测值很接近，差值最大值为0.25，最小值为0。
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表 8 肉仔鸡代谢能实测值与计算值对比 Table 8 Comparison of calculated values and measured values of metabolizable energy of broilers MJ/kg |
玉米蛋白粉是玉米淀粉生产的副产物，是玉米经过浸泡后脱胚、粉碎、去渣提取淀粉后的黄浆水再经浓缩、干燥后的产物。玉米蛋白粉中可能含有部分浸渍物或胚芽粕，这些物质的比例会影响玉米蛋白粉的理化特性、营养特性等，因此玉米蛋白粉的养分含量较易受生产工艺的影响[12]。而原料玉米的品种、产地、收获时间、储存条件等因素也会影响玉米蛋白粉的营养特性[13]。
目前我国对饲料用玉米蛋白粉分级的主要指标为CP和EE，本试验中6种玉米蛋白粉的平均CP含量为64.03%，与《中国饲料成分及营养价值表》(2018年第29版)中一级玉米蛋白粉的CP含量(63.5%)接近；EE平均含量为0.91%，低于《中国饲料成分及营养价值表》中(5.4%)约4个百分点。本试验对6种玉米蛋白粉进行了常规养分分析，并分析得出玉米蛋白粉的特性。结果表明，不同玉米蛋白粉的CP、GE及DM含量较稳定，而EE、Ash及NDF含量差异较大。在对不同数据库中玉米蛋白粉理化指标的比较中发现，玉米蛋白粉的EE、NDF及ADF含量变化幅度较大[14]。王红玉[15]试验发现，不同来源玉米蛋白粉变异程度较大的是EE、ADF及半纤维素(hemicellulose，HC)含量。Ji等[16]测定了15种玉米蛋白粉的养分含量，发现变异系数最大的是EE、ADF及淀粉含量。综合可知，不同来源玉米蛋白粉的EE、ADF和NDF含量变异范围较大。
玉米蛋白粉是玉米经湿磨法工艺制得的粗淀粉乳，再经淀粉分离机分出的蛋白质水，然后经浓缩、脱水干燥而制得[17]。玉米淀粉湿法加工中，玉米需在49~53 ℃、0.20%~0.25%二氧化硫中浸泡50 h左右。浸泡是第1步也是最重要的一步，浸泡效果主要取决于浸泡时间、浸泡温度、浸泡液浓度以及玉米品质等，浸泡效果可直接影响玉米蛋白粉的得率、纯度等，进而影响玉米蛋白粉的养分含量[18-20]。玉米蛋白粉由于其来源和加工工艺等因素的不同，养分含量也存在不同程度的变异，在使用时需要进行准确测定。
3.2 玉米蛋白粉的肉仔鸡代谢能分析肉仔鸡代谢能与玉米蛋白粉养分含量之间的相关关系，发现11~13日龄时玉米蛋白粉的CP含量对肉仔鸡的AMEn影响较大，且呈显著负相关关系；25~27日龄时玉米蛋白粉的NDF含量与肉仔鸡的TME呈显著正相关关系，猜测这种现象可能与11~13日龄和25~27日龄时鸡内源氮的排出量不同有关。杨露等[14]对比不同数据库得到玉米蛋白粉的AME为14.82~15.63 MJ/kg。Rochell等[21]测定玉米蛋白粉的肉鸡GE为22.87 MJ/kg，AMEn为13.31 MJ/kg。NRC(1994)中玉米蛋白粉的肉鸡AMEn为15.56 MJ/kg，《中国饲料成分及营养价值表》(2018年第29版)中给出CP含量为44.3%、56.3%、63.5%的玉米蛋白粉的鸡AME分别为13.31、14.27、16.23 MJ/kg。而本试验中11~13日龄和25~27日龄时玉米蛋白粉的肉仔鸡代谢能均低于该范围，原因可能是本试验中试验饲粮选用套算法配制。张子仪等[22]研究发现，饲料的AME与待测饲料原料在基础饲粮中所占比例呈负相关关系。11~13日龄时肉仔鸡的代谢能低于25~27日龄时，可能是由于随着日龄的增长，肉仔鸡的消化系统逐渐完善，对玉米氨基酸的消化率提高导致[23]。
3.3 玉米蛋白粉的肉仔鸡AME预测方程国内外已有学者建立了玉米蛋白粉的禽类代谢能回归方程，王红玉[15]选择了26种玉米蛋白粉，对其10种营养成分进行详细分析，以62周龄蛋鸡为试验动物，建立了玉米蛋白粉的蛋鸡AME三元回归预测方程：AMEn=3.9GE-89.5CP-52.5ADF-11 600(R2=0.85，P=0.001 2)。Rochell等[21]评定了玉米加工副产物(玉米DDGS、玉米胚芽、玉米胚芽粕、喷浆玉米皮、玉米蛋白粉、玉米蛋白饲料、去胚去皮玉米等)的肉仔鸡代谢能，并对其AMEn进行了预测分析，得出的最佳预测方程为：AMEn=0.81GE-12.26CP-30.19NDF(R2=0.87，P < 0.001)。上述研究都将GE、CP作为预测因子加入到预测方程中，而本试验中11~13日龄时更多的将CP、b*纳入到预测方程中，这些不同可能与试验动物的种类、日龄以及试验方法不同相关。本试验认为玉米蛋白粉作为高蛋白质饲料原料，将CP作为预测指标加入到玉米蛋白粉的肉仔鸡代谢能预测方程中可能更具指导意义。色度简单易测，受玉米加工工艺的影响较大，与蛋白质及糖类等养分相关，是玉米加工副产物养分的重要指标[24]。23~25日龄时将NDF纳入到预测方程中，与Rochell等[21]研究结果类似。因此认为本试验中建立的预测方程准确可用。
4 结论① 不同来源玉米蛋白粉的EE、Ash及NDF含量变异较大，CP、GE及DM含量相对稳定。
② 6种玉米蛋白粉的肉仔鸡代谢能均存在不同程度的变异，11~13日龄时AME、AMEn、TME、TMEn均值分别为11.55、11.13、10.04、11.04 MJ/kg，25~27日龄时AME、AMEn、TME、TMEn均值分别为12.29、11.74、11.77、15.35 MJ/kg。
③ 11~13日龄时玉米蛋白粉的肉仔鸡最佳代谢能预测方程为：
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25~27日龄时玉米蛋白粉的肉仔鸡最佳代谢能预测方程为：
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