玉米酒精糟及其残液干燥物(DDGS)是以玉米为原料发酵制取乙醇、生产食用酒精和工业酒精的副产品。玉米DDGS的营养成分特点表现为低淀粉，高蛋白质、脂肪、维生素和有效磷[1-3]。在玉米用于生产DDGS过程中，经过了酵母发酵，部分植物性蛋白质转化为微生物蛋白质，不仅蛋白质含量高，而且氨基酸组成较为合理，更适合动物的营养需求；较高的脂肪含量不仅能为家禽提供足够的必需脂肪酸，也可满足家禽早期生长和产蛋高峰期对能量的需要[3]。玉米DDGS是一种优质的饲料原料，但其营养成分受原料批次、来源、加工工艺等因素影响，呈现较大差异[4]。能量是饲料配制过程中的重要指标，营养成分不同会引起饲料有效能含量以及能量利用率变化，影响饲料在实际生产上的应用效果。家禽饲料有效能主要以代谢能(ME)为度量指标，ME广泛应用于家禽生产，但ME测定过程耗时、费力，时效性差[5-6]。仿生消化法是在酶学、消化生理学和内分泌学基础上不断发展而建立的评价饲料生物有效能的方法[7-8]，测定的酶水解物总能(EHGE)具有快速、精确度高等优点。已有研究报道，玉米的EHGE与ME之间存在良好的相关性[8-9]，稻谷常规营养成分(GNC)与鸭EHGE具有一定的相关性[10]，但还未见有玉米DDGS的GNC、ME与鸭EHGE相关性的报道。
本试验通过测定不同来源玉米DDGS的GNC含量，以北京鸭为试验动物，测定玉米DDGS的EHGE和ME，并分析GNC、ME与EHGE的相关性，建立EHGE与ME的数学模型，为以EHGE为依据估测ME和鸭饲料有效能提供数据支持。
1 材料与方法 1.1 试验材料收集了11种不同产地的玉米DDGS(表 1)，测定其GNC(表 1)和鸭EHGE(表 2)；以测定玉米DDGS的EHGE值为依据，以EHGE差值尽可能大为原则，选出5个玉米DDGS，分别与玉米淀粉(内蒙古通辽)配制成CP含量为20%的5种混合饲粮，用于测定鸭EHGE和ME。以上饲料原料均以四分法取样，测定GNC时使用万能粉碎机粉碎过40目筛，测定EHGE时过60目筛。所有样品均保存于自封袋，-20 ℃保存备用。
|
表 1 玉米DDGS的营养成分(风干基础) Table 1 Nutrient compositions of corn DDGS (air-dry basis) |
|
|
表 2 11种玉米DDGS的EHGE(干物质基础) Table 2 EHGE of 11 corn DDGS (DM basis) |
采用仿生消化法测定11种玉米DDGS、5种混合饲粮和玉米淀粉的EHGE，每个样品5个重复，每个重复1根消化管。
选择84只健康、体重较为接近((3.5±0.4)kg)的成年雄性北京鸭，随机分为7组，前5组分别饲喂CP含量均为20%的混合饲粮，第6组饲喂玉米淀粉以通过套算法计算混合饲粮对应玉米DDGS的ME以及第7组保持禁食以测定内源能损失、表观代谢能(AME)和真代谢能(TME)，每组12只北京鸭，其中2只备用。代谢试验周期分为预饲期3 d，禁食排空期36 h，强饲及排泄物收集期36 h以及体况恢复期大于14 d。试验期间均自由饮水，24 h光照，室内温度保持在25 ℃左右，保持室内清洁和空气清新。
1.3 测定指标和方法测定不同玉米DDGS的干物质(DM)、总能(GE)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF)、粗灰分(Ash)含量，并计算无氮浸出物(NFE)含量；测定混合饲粮的DM、GE和CP含量。
参照李辉和赵峰等[11-13]报道的方法，测定所有饲料的鸭EHGE：
EHGE=(样品总能－消化残渣总能)/样品干物质质量；
参照张春雷[14]、Adeola等[15]报道的方法，测定混合饲粮的AME和TME：
AME=(饲料样品总能－排泄物总能)/食入饲粮干物质质量；
DDGS的AME=(混合饲粮AME－饲粮中玉米淀粉AME×玉米淀粉含量)/饲粮中玉米DDGS含量；
TME=(AME+内源总能)/食入饲粮干物质质量；
DDGS的TME=(混合饲粮TME－饲粮中玉米淀粉TME×玉米淀粉含量)/饲粮中玉米DDGS含量。
1.4 数据处理与统计分析使用SAS 9.2软件中Corr程序和Reg模块对试验数据进行相关性分析和回归分析，分析GNC与EHGE的相关性、EHGE与ME的相关性，并建立其数学回归模型。
试验数据用“平均值±标准差”表示，P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著。
2 结果 2.1 玉米DDGS的常规营养成分和鸭EHGE及其相关性如表 1所示，11种玉米DDGS的DM、CP、EE、CF、Ash、NFE含量和GE平均值分别为91.12%、26.66%、11.66%、7.68%、4.79%、40.33%和19.76 MJ·kg-1。其中EE变异最大，变化范围为6.05%~16.77%，变异系数(CV)为24.38%；Ash和CF变化范围分别为3.40%~7.36%和6.63%~11.10%，CV分别为20.87%和15.84%；NFE和CP的变化范围分别为36.28%~43.98%和25.32%~30.12%，CV分别为5.74%和4.75%；GE的变异相对较小，CV为3.26%，变化范围为18.43~20.42 MJ·kg-1；DM变异最小，CV仅为1.16%。
表 2试验数据表明，11种玉米DDGS的EHGE测定精确度高(CV＜2.0%)，但不同玉米DDGS的EHGE存在较大变异，CV为8.06%。对GNC和EHGE进行相关性分析可知(表 3)，玉米DDGS的GE、EE与EHGE分别呈显著(r=0.651，P=0.030 1)和极显著正相关(r=0.769，P=0.005 6)，而CP、CF、Ash、NFE与EHGE均呈一定程度的负相关，但都不显著(P>0.05)；玉米DDGS各GNC之间，GE与EE、CF分别呈显著正相关(r=0.630，P=0.037 7)和显著负相关(r=-0.695，P=0.017 5)，CP与EE呈显著负相关(r=-0.651，P=0.029 9)，EE与NFE呈显著负相关(r=-0.657，P=0.028 1)，CF与Ash呈极显著正相关(r=0.828，P=0.001 6)，Ash与NFE呈显著负相关(r=-0.718，P=0.012 8)。
|
|
表 3 EHGE与常规营养成分及总能间简单相关系数 Table 3 The simple correlation coefficients between EHGE and GNC |
根据不同玉米DDGS的GNC之间的相关性与表 1试验数据发现，DDGS 1的GE最低(18.43 MJ·kg-1)，而CF(11.10%)和Ash(7.36%)含量最高；DDGS 7的CP含量最高(30.12%)，Ash含量最低(3.40%)，但EE含量最低(6.05%)，因此GE不高(19.26 MJ·kg-1)；DDGS 8的EE含量最高(16.77%)，CF(7.31%)和Ash(5.35%)含量较低，因此GE较高；DDGS 6的GE最高，主要因为其EE含量较高(13.21%)，且CF(7.03%)和Ash(5.05%)含量较低。可见，不同玉米DDGS的GE大小可根据GNC之间的相关性进行大致推断。
2.2 混合饲粮的EHGE和ME及其相关性由表 4、表 5、表 6可知，除了混合饲粮2和3的EHGE较为接近，5种混合饲粮的EHGE变异较大，变化范围为13.01~15.12 MJ·kg-1。玉米淀粉的AME和TME测定值分别为15.26、16.81 MJ·kg-1，CV分别为1.75%、1.59%，内源处理组每只鸭36 h的内源能量损失量为76.2 kJ。5种混合饲粮的AME和TME与其EHGE均呈现相同的变化趋势，变化范围分别为13.27~14.87、14.70~16.30 MJ·kg-1。将EHGE与AME和TME分别进行相关性分析，发现混合饲粮的EHGE与AME和TME均呈极显著线性正相关(r=0.998，P＜0.000 1；r=0.999，P＜0.000 1)。对EHGE与AME和TME分别进行回归分析，得到如下回归方程：AMEmix=0.780×EHGEmix+3.096(R2=0.997，P＜0.000 1)、TMEmix=0.778×EHGEmix+4.556(R2=0.997，P＜0.000 1)。
|
|
表 4 混合饲粮的营养水平和组成(风干基础) Table 4 Nutrient levels and composition of mixed diets (air-dry basis) |
|
|
表 5 混合饲粮的EHGE(干物质基础) Table 5 EHGE of mixed diets (DM basis) |
|
|
表 6 5种混合饲粮的ME(干物质基础) Table 6 ME of 5 mixed diets (DM basis) |
通过差量法得到玉米DDGS的AME和TME(表 7)，其AME和TME与其对应的EHGE均存在一定差异，但趋势相同。EHGE分别为11.98、12.73、13.17、14.49、15.24 MJ·kg-1，而AME分别为12.41、12.93、13.20、14.37、14.68 MJ·kg-1，TME分别为13.77、14.27、14.57、15.73、16.05 MJ·kg-1。将EHGE与其AME和TME分别进行相关性分析，发现玉米DDGS的EHGE与其AME和TME也均呈极显著线性正相关(r=0.995，P=0.000 4；r=0.996，P=0.000 3)。对EHGE与AME和TME分别进行回归分析，得到如下回归方程：AMEDDGS=0.728×EHGEDDGS+3.677(R2=0.991，P=0.000 4)、TMEDDGS=0.732×EHGEDDGS+4.980(R2=0.992，P=0.000 3)。
|
|
表 7 玉米DDGS的EHGE和ME(干物质基础) Table 7 EHGE and ME of 5 corn DDGS (DM basis) |
玉米DDGS的GNC因来源不同而存在较大差异，因此有必要测定不同来源玉米DDGS实际的GNC含量。玉米籽实中的淀粉占比约2/3，当其经过加工发酵，玉米DDGS的各营养成分除淀粉外可提升至原谷物的3倍[16-17]。Shurson[18]分析发现，32种玉米DDGS的CP、EE、CF和Ash的含量变化范围(均值)分别为28.70%~32.90%(30.9%)、8.80%~12.40%(10.7%)、5.40%~10.40%(7.2%)、3.00%~9.80%(6.0%)，CV分别为4.7%、16.4%、18.0%、26.6%。Spiehs等[17]分析118种玉米DDGS发现，CP、EE、CF和Ash平均含量分别为30.2%、10.9%、8.8%、5.8%，CV分别为6.4%、7.8%、8.7%、14.7%。李平[19]测定分析25种玉米DDGS发现，CP、EE、CF和Ash的变化范围(均值)分别为28.46%~36.84%(32.17%)、2.82%~14.18%(8.63%)、5.64%~9.86%(7.40%)、2.87%~9.07%(5.43%)，CV分别为7.66%、43.75%、14.18%、23.60%。本试验测定11种玉米DDGS的CP、EE、CF和Ash变化范围(均值)分别为25.32%~30.12%(26.66%)、6.05%~16.77%(11.66%)、6.63%~11.10%(7.68%)、3.40%~7.36%(4.79%)，CV分别为4.75%、24.38%、15.84%、20.87%，与上述研究结果相似，均表明不同玉米DDGS的GNC含量存在较大的差异。
3.2 饲料常规营养成分与EHGE的相关性不同来源饲料原料的GNC存在较大差异，而对应的EHGE也因GNC的不同而发生变化，因此，GNC与EHGE之间可能存在一定的相关性，而饲料原料GNC与鸭EHGE相关性的文献报道很少。陈玉洁等[10, 20]发现，稻谷的GE、CP、EE、Ash与EHGE均呈一定的正相关(r分别为0.500、0.919、0.442、0.859)，玉米的GE、EE与EHGE呈现一定的正相关(r分别为0.618、0.193)，但CP和Ash与EHGE呈现负相关(r分别为－0.453、－0.885)；大麦的CP与EHGE呈正相关(r=0.464)，GE、EE、Ash与EHGE均为负相关(r分别为－0.342、－0.582、－0.463)。本试验中，11种玉米DDGS的GE和EE与EHGE分别呈显著和极显著正相关(r分别为0.651、0.769)，而CP、CF、Ash和NFE与EHGE均呈一定负相关(r分别为－0.296、－0.593、－0.303、－0.296)。可以发现，不同原料的GNC与其EHGE相关性不同，其中玉米与DDGS的GNC与其EHGE的相关性一致，主要因为玉米DDGS是玉米籽实除了淀粉外其他营养成分均进行浓缩的产物，不同玉米DDGS之间的GNC差异可能更加显著；而大麦与玉米DDGS的差异较大，其中GE、CP和EE与EHGE的相关性完全相反，可能与原料营养成分含量和化学性质不同有关。综上可以发现，不同原料的GNC与其EHGE的相关性不同，而原料中含量越高、变异越大的成分会与EHGE具有更大的相关性。
3.3 饲料EHGE与ME的相关性有关玉米DDGS的鸭EHGE与ME相关性报道较少，但有其他饲料原料EHGE和ME相关性文章的报道。杨霞[21]采用仿生消化法和代谢试验发现，玉米DDGS的鸡EHGE与其AME和TME均呈极显著正相关，r分别为0.973、0.927(P＜0.01)，回归方程分别为AME=0.998×EHGE－2.116(R2=0.943)，TME=0.933×EHGE+0.528(R2=0.855)；玉米的鸡EHGE与其AME和TME均呈极显著正相关，r分别为0.99和0.84(P＜0.01)，回归方程分别为AME=1.157×EHGE－3.592(R2=0.983)，TME=1.277×EHGE－3.782(R2=0.710)。Zhao等[9]发现，定标玉米的鸭EHGE与AME和TME之间均呈极显著正相关，r分别为0.940、0.942(P＜0.01)，回归方程分别为AME=0.920×EHGE+1.151(R2=0.887，P＜0.000 1)，TME=0.917×EHGE+2.284(R2=0.884，P＜0.000 1)。陈玉洁等[10, 20]发现，稻谷的鸭EHGE与其TME相关性低，r为0.385 3，回归方程为TME=－0.243×EHGE+14.934(R2=0.069，P=0.668 7)；玉米的鸭EHGE与TME呈一定程度的正相关，r为0.385，回归方程为TME=－0.159+13.207(R2=0.262，P=0.377 7)；大麦的鸭EHGE与TME呈负相关，r为－0.386，回归方程为TME= －0.283×EHGE+16.384(R2=0.546，P=0.385 9)。本试验中测定的混合饲粮的鸭EHGE与AME和TME均呈极显著线性正相关(r=0.998，P＜0.000 1；r=0.999，P＜0.000 1)，回归方程分别为AMEmix=0.780×EHGEmix+3.096(R2=0.997，P＜0.000 1)、TMEmix=0.778×EHGEmix+4.556(R2= 0.997，P＜0.000 1)；玉米DDGS的鸭EHGE与其AME和TME也均呈极显著正相关(r=0.995，P=0.000 4；r=0.996，P=0.000 3)，回归方程分别为AMEDDGS=0.728×EHGEDDGS+3.677(R2=0.991，P=0.000 4)、TMEDDGS=0.732×EHGEDDGS+4.980(R2=0.992，P=0.000 3)。比较本试验与杨霞[21]、Zhao等[9]的试验结果，测定的EHGE和ME均呈显著正相关，而陈玉洁等[10, 20]测定的原料EHGE与ME仅呈中、低等程度相关，其中大麦的EHGE和ME呈负相关；本试验和杨霞[21]测定的玉米DDGS以及杨霞[21]、Zhao等[9]测定玉米的EHGE与ME的回归方程存在较大差异，可能是由于模拟不同试验动物的消化过程、ME的测定采用了直接法和间接法以及测定原料的不同。总的来说，采用仿生消化法测定的EHGE与ME之间具有良好的相关性。
4 结论 4.1不同来源玉米DDGS的常规营养成分存在较大差异，尤其是EE、Ash和CF，GNC中仅EE和GE与鸭EHGE呈显著正相关。
4.2玉米DDGS和混合饲粮的鸭EHGE与其AME和TME均呈极显著线性正相关。
4.3玉米DDGS及其混合饲粮均可通过建立的线性回归模型利用鸭EHGE估测ME。
致谢: 感谢中国农业科学院北京畜牧兽医研究所赵峰研究员和张虎在饲料原料的仿生消化测定过程中给予技术支持和理论指导。
| [1] |
王晶, 王加启, 卜登攀, 等. DDGS的营养价值及在动物生产中的应用研究进展[J]. 中国畜牧杂志, 2009, 45(23): 71–75.
WANG J, WANG J Q, BU D P, et al. Advances in distillers dried grains with solubles (DDGS) nutritional value and application[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2009, 45(23): 71–75. (in Chinese) |
| [2] |
李姗, 李吕木, 鲁陈, 等. DDGS的营养价值及在猪和鸡生产中的应用[J]. 饲料博览, 2017(4): 16–20, 23.
LI S, LI L M, LU C, et al. Nutritional value of DDGS and application in the production of pig and chicken[J]. Feed Review, 2017(4): 16–20, 23. DOI: 10.3969/j.issn.1001-0084.2017.04.005 (in Chinese) |
| [3] |
张永发, 刁其玉, 闫贵龙. DDGS在家禽生产中的应用现状及前景[J]. 中国家禽, 2007, 29(10): 46–48.
ZHANG Y F, DIAO Q Y, YANG G L. Current status and prospect of DDGS application in poultry[J]. China Poultry, 2007, 29(10): 46–48. DOI: 10.3969/j.issn.1004-6364.2007.10.022 (in Chinese) |
| [4] |
马慧慧, 魏凤仙, 徐彬, 等. DDGS在猪鸡日粮中的应用及其质量控制研究进展[J]. 河南农业科学, 2017, 46(1): 1–6.
MA H H, WEI F X, XU B, et al. Research progress on application of DDGS in pig and chicken feed and quality control[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2017, 46(1): 1–6. (in Chinese) |
| [5] | KONG C, ADEOLA O. Evaluation of amino acid and energy utilization in feedstuff for swine and poultry diets[J]. Asian Austral J Anim, 2014, 27(7): 917–925. DOI: 10.5713/ajas.2014.r.02 |
| [6] | HUANG G, SAUER W C, HE J, et al. The nutritive value of hulled and hulless barley for growing pigs.1.Determination of energy and protein digestibility with the in vivo and in vitro method[J]. J Anim Feed Sci, 2003, 12(4): 759–769. DOI: 10.22358/jafs/67771/2003 |
| [7] |
张铁鹰, 汪儆, 卢庆萍, 等. 肉仔鸡体外消化模拟技术的研究[J]. 中国农业科学, 2007, 40(11): 2600–2606.
ZHANG T Y, WANG J, LU Q P, et al. An in vitro digestion method for broiler[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2007, 40(11): 2600–2606. DOI: 10.3321/j.issn:0578-1752.2007.11.028 (in Chinese) |
| [8] |
赵峰.用酶法评定鸭饲料代谢能的方法学研究[D].北京: 中国农业科学院, 2006: 73-78.
ZHAO F.Study on the methodology of evaluating duck feedstuffs metabolizable energy with enzymic method[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2006: 73-78.(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-82101-2006110938.htm |
| [9] | ZHAO F, ZHANG L, MI B M, et al. Using a computer-controlled simulated digestion system to predict the energetic value of corn for ducks[J]. Poult Sci, 2014, 93(6): 1410–1420. DOI: 10.3382/ps.2013-03532 |
| [10] |
陈玉洁, 李燕, 侯文乾, 等. 稻谷化学成分与酶水解能值和肉鸭真代谢能的相关关系[J]. 动物营养学报, 2013, 25(10): 2286–2293.
CHEN Y J, LI Y, HOU W Q, et al. Correlations of chemical composition, enzymatic hydrolyzate gross energy and true metabolizable energy of rice in ducks[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2013, 25(10): 2286–2293. DOI: 10.3969/j.issn.1006-267x.2013.10.012 (in Chinese) |
| [11] |
李辉, 赵峰, 计峰, 等. 仿生消化系统测定鸭饲料原料代谢能的重复性与精密度检验[J]. 动物营养学报, 2010, 22(6): 1709–1716.
LI H, ZHAO F, JI F, et al. A test on repeatability and precision for determining metabolizable energy of duck feedstuffs using bionic digestion system[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2010, 22(6): 1709–1716. DOI: 10.3969/j.issn.1006-267x.2010.06.035 (in Chinese) |
| [12] |
赵峰, 李辉, 张宏福. 单胃动物仿生消化系统测定鸭饲料酶水解物能值可加性的研究[J]. 动物营养学报, 2015, 27(2): 495–502.
ZHAO F, LI H, ZHANG H F. Additivity of enzyme hydrolysate gross energy of feedstuffs determined using computer-controlled simulated digestion system for ducks[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2015, 27(2): 495–502. DOI: 10.3969/j.issn.1006-267x.2015.02.020 (in Chinese) |
| [13] |
赵峰, 张宏福, 张子仪.
单胃动物仿生消化系统操作手册[M]. 2版. 北京: 中国农业科学院, 2011.
ZHAO F, ZHANG H F, ZHANG Z Y. Monogastric computer-controlled simulated digestion system operation manual[M]. 2nd ed. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2011. (in Chinese) |
| [14] |
张春雷.鸭饲料代谢能的生物学评定方法研究[D].杨凌: 西北农林科技大学, 2004: 38-40.
ZHANG C L.Studies on bioassay method of metabolisable energy of feedstuff for ducks[D]. Yangling: Northwest A & F University, 2004: 38-40.(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y641376 |
| [15] | ADEOLA O, RAGLAND D, KING D. Feeding and excreta collection techniques in metabolizable energy assays for ducks[J]. Poult Sci, 1997, 76(5): 728–732. DOI: 10.1093/ps/76.5.728 |
| [16] |
李改娟, 刘洋, 姚军虎, 等. 玉米DDGS的营养特性及其在家禽生产中的应用[J]. 饲料博览, 2010(5): 14–17.
LI G J, LIU Y, YAO J H, et al. The nutrition characteristics of corn DDGS and its application in poultry diets[J]. Feed Review, 2010(5): 14–17. DOI: 10.3969/j.issn.1001-0084.2010.05.005 (in Chinese) |
| [17] | SPIEHS M J, WHITNEY M H, SHURSON G C. Nutrient database for distiller's dried grains with solubles produced from new ethanol plants in Minnesota and South Dakota[J]. J Anim Sci, 2002, 80(10): 2639–2645. |
| [18] | SHURSON J.Quality characteristics and nutritional profiles of DDGS[C]//Presented at the National Grain and Feed Association Annual Conference.Missouri: Kansas City, 2006. |
| [19] |
李平.国产不同生产工艺玉米DDGS生长猪能量与氨基酸消化率研究[D].北京: 中国农业大学, 2014: 33-42.
LI P.Determination and prediction of energy and amino acid digestibility in different processing corn distillers dried grains with solubles of China fed to growing pigs[D]. Beijing: China Agricultural University, 2014: 33-42.(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10019-1014221317.htm |
| [20] |
陈玉洁.谷实类饲料化学成分和酶水解能值以及肉鸭真代谢能的相关关系研究[D].武汉: 华中农业大学, 2011: 23-72.
CHEN Y J.Study on the correlations of chemical composition, TME and EHGE for duck feedstuffs[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2011: 23-72.(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10504-1011404460.htm |
| [21] |
杨霞.采用酶水解物能值估测玉米、玉米DDGS及木薯鸡代谢能的研究[D].北京: 中国农业科学院, 2016: 35-58.
YANG X.Using enzymatic hydrolysate gross energy to predict the metabolizable energy of corn, corn DDGS and cassava in roosters[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2016: 35-58.(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-82101-1016171308.htm |