谷物副产物在肉牛中的应用

【饲料营养】谷物副产物在肉牛中的应用（译文）

2014-05-03

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在20世纪末和21世纪初,酒精工业以惊人的速度不断扩张。从2000到2011年，美国酒精工业的酒精产量从16亿加仑增加到了139亿加仑（美国再生燃料协会，2013年）。根据再生燃料标准的要求，到2015年（美国再生燃料协会，2013年），美国酒精年产量应达到205亿加仑，其中大约150亿来自经传统干磨法处理的谷物。在美国，因为酒精生产消耗近30%的玉米产量,，玉米淀粉发酵产生的副产物(酒糟)已经成为一种重要的家畜饲料，。酒糟含有丰富的蛋白质、能量和矿物质，足以作为一种替代饲料，因此酒糟非常适合用于高粗料日粮或在放牧饲养中作为精料补充料。然而在考虑利用这些副产物的时，生产商一定要特别注意与其相关的风险，当然，这些风险也很容易管理。具体来说，高硫酒糟可能会导致动物脑脊髓灰质软化或者缺乏其它必需矿物质元素。

干磨行业中的副产物

干磨过程通过酵母发酵的方法把谷物中的淀粉转化成酒精,而酒糟是该行业的一种重要副产物。经蒸馏提取酒精后，剩余物被称为未过滤的酒糟，可以用离心或者压榨等方法从细微粒和液体中分离出粗微粒，粗微粒即酒糟。饲喂动物时选用干酒糟或湿酒糟均可，但是不同的酒糟对动物的生产性能会有影响（Ham 等人，1994年）。细微粒和液体被称为酒糟水，通过蒸发浓缩得到酒糟可溶物，可以单独销售，或者被部分重新添加回酒糟中。因此，市场中有各种各样的以酒糟为名的产品，而且它们的成分也因添加到酒糟中可溶物的数量和生产酒糟的其他加工过程的不同而有较大差异。植物的选择不同可能使酒糟的营养成分产生巨大差异(表1，Holt 和Pritchard,，2004年； Spiehs 等， 2002年)。然而，我们还是可以得出一些概况。按干物质计算，原始谷物籽粒中，大约有1/3转变为酒精，还有1/3以二氧化碳的形式损失掉，剩下的1/3则留在了酒糟中。因此，酒糟中的营养成分接近于生产该酒糟的原谷物中营养物质的三倍。

脱水酒精糟——蛋白质和能量的来源

DDG的营养成分使其非常适合作为高粗料日粮的组成部分，或者作为放牧牛的补充料。大部分淀粉已被移除是DDG用作饲料的一个潜在优势。早有研究人员指出淀粉对纤维消化的消极影响，一些人还建议补饲易消化纤维，这样既能提供能量，又不会对粗饲料的消化产生负面影响（Horn和McCollum，1987）。使用DDG可以在不降低粗饲料消化率的同时提供能量。Griffin等人（2012）总结了13个草地放牧研究和7个限饲研究，这些研究均给育肥牛补饲不同水平的DG。结果显示，在草地补饲研究中，当补料增加到体重的1.2%时，每1%体重的补饲可以增加平均日增重（ADG）0.69磅（也就是斜率为0.69）。在限饲情况下，随着DG补充水平的升高，日增重和补充水平呈二次曲线关系。通过补充DDG来增加ADG的效应似乎与饲喂优质牧草效果一致。我们选择夏季在德州大草原上放牧的600磅的小母牛进行补饲。小母牛每周补饲三次，平均每天的补饲量相当于体重的0.5%。与Griffin等人（2012）总结出的0.69的斜率相比，该研究得出：酒糟的补饲使平均日增重提高了14%，斜率为0.56（MacDonald，未公开的数据）。补饲DDG的效用很可能是由于其满足了蛋白质和能量的需求。酒糟作为不可降解蛋白（UIP）的优质来源，含有大约30%的粗蛋白（CP），其中的54%（Firkins等人，1984）—66%（Ham等人，1994）可以过瘤胃消化，从而提高了纤维饲粮中蛋白质的利用率（Horn和Beeson，1969；Waller等人，1980；DeHaan等人，1982）。除了提供蛋白质，DG中的脂肪也可以作为能量来源。我们很难区分对动物生产性能产生影响的到底是酒糟中的蛋白质还是能量。我们曾给饲喂高质量雀麦草的小母牛补饲含有等量UIP的DDG和玉米蛋白粉，对平均日增重的影响如图1（MacDonald等人，2007）。

图一 脱水酒精糟（DDG）或玉米蛋白粉（CGM）中的不可降解蛋白（UIP）对平均日增重（ADG）的影响。DDG的斜率＞0（P＜0.01）。CGM的斜率＞0（P=0.14）。DDG的斜率＞CGM的斜率（P=0.10）。来自MacDonald等人（2007）。

在三个水平的补饲实验中，补饲玉米蛋白粉的牛其日增重是补饲DDG的39%。因此，DDG的效应不仅仅来源于对UIP的弥补。本次研究中，有三分之一的补饲方案是补饲与酒糟中脂肪等量的玉米油（数据未显示）。而补饲玉米油并没有对生产性能产生影响，说明能量并不是这些小母牛的第一限制性营养素。正如人们所预料的，在同一个补料里同时提供蛋白质和能量是存在加性效应的。我们团队近期未公布的关于比较给限饲小牛饲喂DG和玉米的能值的结果显示，当日粮中含有15%和30%的DG时，其能量价值分别为137%和136%。

正如预期的那样，饲喂低质量日粮时进行酒糟补饲的效果比饲喂优质牧草效果更好。另外，效应曲线也与饲料种类显著相关。每周给本地放牧的阉牛提供三次DDG，不同的补饲水平分别相当于每天提供体重的0、0.25%、0.5%、0.75%的DDG（Jenkins等人，2009；图2）。结果显示，不同的补饲水平对平均日增重呈现显著的二次型指数影响，没有补饲的阉牛日增重0.59磅，而最高补饲水平的阉牛的日增重为1.75磅。同样的，Gustad等人（2006）给饲喂玉米残渣的阉牛提供补饲水平从体重的0.29%到1.27%的DG，也观察到ADG的二次型增长效应。对截距进行矫正后，Jenkins等人（2009）和Gustad等人（2006）的效应曲线基本一致。

图二 在本地放牧的牛补饲脱水酒精糟（DDG）对平均日增重ADG的影响。

脂肪作为DG中的能量来源，对牛或者牛肉生产者来说应该是特别有益的。由于小母牛还在生长，所以适当的营养对于初产母牛来说也是特别重要的。在怀孕的后三个月，小母牛可能无法通过自由采食以获得足够的饲料来同时满足胎儿和自身营养需要。因此，在饲粮中添加高能量组分是有益的。经证实，在孕期最后三个月，相比于大豆粕，饲喂占干物质含量40%的DG可以为怀孕母牛提供更多的体增重，而且对体况指数（BCS）没有影响，也不会引起难产（Engel等人，2005）。同时，脂肪也有益于提高受胎率。Smith等人（2001）选择本地放牧的奶牛进行补饲，在饲喂精选大豆和非精选大豆的基础上（提供一半的粗蛋白），补饲DDG和苜蓿干草，来提供等量的CP。同DDG和精选大豆同时补饲的情况相比，当只补饲DDG的时候，更多的牛会提前进入发情期。这可能与DDG中的脂肪有关，因为众所周知，植物油会影响卵巢卵泡发育、黄体功能和产后繁殖性能，而这种影响与摄入的能量无关。（Williams和Stanko，1999）。然而，母牛只补饲DDG会比同时补饲其他饲料造成更多的体况损失。饲喂低品质饲料的牛会受限于可降解蛋白（DIP）的缺乏，而不是可消化蛋白的不足。因此，如果DIP缺乏，提供可以过瘤胃降解的UIP可能不会引起生产性能的改变。因此，作者们认为，相对于苜蓿和精选大豆补料来说，DDG补料引起的更严重的体况损失是因为，虽然DDG提供了较高水平的UIP，但却 没有获得足够的DIP来满足动物需求。为了确定DDG是否可以解决DIP的缺乏，Stalker等人（2004；表2）给饲喂低质量干草并补饲3磅DDG的小母牛提供尿素，来解决DIP缺乏的问题。本次研究表明，DDG可以弥补DIP的缺乏。缺乏DIP的动物其纤维消化率会降低，使瘤胃的纤维流速变慢，这就导致了动物生产性能的降低以及干物质采食量的降低。本研究中没有发现动物生产性能或干物质采食量的变化。同时，缺乏DIP会影响瘤胃中微生物的生长，进而导致瘤胃中微生物蛋白的流失。

表二 补饲尿素的小母牛的生产性能和尿素中尿囊素与肌酸酐的比值。改编自Stalker等人（2004）。

在这项研究中研究人员用尿囊素和肌酸酐的比值作为微生物蛋白流失的指标。这一比值增加，说明微生物流失加剧。本实验中该比值没有差异。这些数据显示，当UIP和能量的供应能够满足可消化蛋白的需求时，补饲DDG可以弥补DIP的缺乏。从生理学方面来说，即通过瘤胃氮素循环。Smith等（2001）的研究目前并未解释清楚为什么补饲DDG的牛会损失更多体况，但这应该与DIP的缺乏无关。

【饲料采食量和补饲的频率】

DDG补饲（脱水酒精糟）作用包括提高动物生产性能和/或降低饲料采食量（即粗饲料代替物）。粗饲料代替物可以允许更多的动物单位在固定的土地上放牧，因此，当考虑到补充粗饲料的时候，DDG是一个重要的考虑选项。Morris等（2005）分别给饲喂优质粗饲料（苜蓿和青贮高粱）和低质量粗饲料（雀麦干草）的小母牛补饲1.5、3.0、4.5和6.0磅的DDG。

图3.补料DDG对饲喂低质粗饲料（雀麦干草）或优质粗饲料（苜蓿和青贮高粱（ALSS））的小母牛粗饲料采食量的影响。资料来源于Morris等（2005）

相对于优质粗饲料日粮来说，补饲对于低质饲料的作用（每磅补料获得的额外增重）更显著（数据未显示）。采食量的影响（图3）始终取决于牧草质量。如图，优质和低质粗饲料影响采食量的直线斜率都大约是0.40，这意味着每磅DDG可以代替0.40磅粗料。最近，Gillespie等（2012）通过假设使用0.6%单位代谢体重的DDG补料量来代替17%的粗料采食量，以调整放牧强度。结果发现，放牧后的饲料残余量没有差异。现在来看，补饲DG时，饲草采食量的预计减少量已经很精确，足以为调整载畜率提供建议。

在实际生产中，为放牧牛提供补料，通常每周补饲几次，而不是每天都补饲。为了确定每天补饲DDG和每周补饲几次DDG对牛的生产性能的影响是否有差别，Stalker等（2005；表3）对饲喂低质干草的小母牛补饲3磅/天的DGG（干物质）。每周补饲三次或者六次。（试验结果表明，）每周补饲六次的小母牛平均日增重（ADG）高于每周补饲三次的小母牛。

表三 每周三次（3×）或每周六次（6×）饲喂干物质含量为（DM）3磅的DDG的小母牛的生产性能。摘录于Stalker等（2005）

Loy等（2003）也报道了间隔不同天数进行补饲对动物生产性能的影响，他们比较了每天补饲DDG或干轧玉米与隔日补饲的不同。结果表明，相对于每日补饲牛来说，隔日补饲牛的平均干草消耗量更低。随后，Loy等（2005）进行与代谢相关的研究，其研究数据证实了这种采食量的改变，并表明隔日补饲对采食量的影响与其对瘤胃代谢的副作用无关。生产者们必须确定，在增加投资和管理的情况下，相对于每周补饲数次，每日补饲所带来的生产性能的提高是否能够带来盈利。或者说，在干旱情况下，通过隔日补饲降低牧草采食量更有益。

【添加矿物元素的注意事项】

补饲策略通常用于弥补某种元素的缺乏；全世界范围内，对于放牧家畜来说，磷被认为是最容易缺乏的营养元素（Greene，1999）。DDG中磷含量为0.70%~1.00%（干物质基础）（Spiehs等，2002）。因此，利用酒糟进行补饲可以降低放牧家畜动物磷的补充量。生产者们使用DG时，必须考虑的一个问题就是酒糟的含硫量。由于瘤胃中会产生硫化氢气体，所以高硫水平与脑灰质软化症（PEM）有关（Gould等，1991）。瘤胃微生物利用氢将硫还原为硫化氢气体。DDG中硫含量为0.33%~0.74%（Spiehs等，2002；表一）。玉米中硫含量约为0.14%（NRC，1996），酒糟中硫含量约为0.40%。据推测，DG的高硫含量是因为谷物在干磨过程中添加了硫酸。动物日粮中硫的最高含量仅为0.40%（NRC，1996）。然而，动物营养学家通常使用添加酒糟的日粮，而且其总含硫量超过0.40%，但是没有显著的脑灰质软化症出现。Sarturi等（2013）发现在酒糟所含硫中，一部分与含硫氨基酸有关。由于酒糟中的UIP含量较高，所以部分含硫氨基酸不能被瘤胃微生物利用，因此，可能不会形成硫化氢。瘤胃可利用硫（RAS）的概念解释了在瘤胃产生硫化氢方面65%的变化，而总日粮含硫量只能解释了29%（Sarturi等人，2013）。因此，饲养者需要清楚牛群可接触的所有硫元素的来源，包括矿物质补充料、其他饲料原料以及水。硫中毒的情况通常与生产者使用谷物加工副产品有关，如DG、浓缩酒糟可溶物、浸液、干/湿玉米蛋白饲料，他们并没有意识到所有这么副产品有可能含有大量RAS。还有一些其他有关硫中毒的报道，如尽管生产者检测了一种或多种这些副产品的RAS，但是没有检测其水源，牛群饮用水中可能含有大量RAS。检测其饲料原料和水源中的RAS可以较为容易的控制动物硫中毒。相对于动物损失的风险，检测硫含量的花费算是便宜的。

【总结】

对于有现成酒糟地区的生产者来说，在高粗料日粮中使用酒糟会带来巨大效益。DG可消化纤维、蛋白和脂肪含量较高，可以提高饲喂高粗料日粮牛群的生产性能。在乙醇生产中除去谷物淀粉，可以减低谷物补饲对饲料消化率的消极影响。酒糟蛋白质可以弥补摄入低质量饲料时DIP的缺乏。补饲DDG时，饲料采食量降低，而且每周补饲几次要比每日补饲的效果更显著。然而，当每周补饲几次时，动物的生产性能要比每日补饲时更低。当使用RAS概念而不是日粮总硫的概念时，脑灰质软化症变得更容易控制。尽管我们已经有大关于高粗料日粮中利用酒糟的建议，但是未来会需要更多信息。尤其是可再生燃料产业动态的三大改变会改变我们未来可以使用的产品。第一，（生产商）开始从可溶性糟液移除部分脂肪，将提取的油脂卖作生物柴油生产原料。第二，由高粱作物酿造的酒精已归类到先进级生物燃料，因此，将来会有更多的高粱酒糟可可用。最后，纤维素乙醇的生产正从试点工厂向大规模加工厂逐渐扩大规模。酒糟中的纤维将会成为纤维素乙醇生产中极具吸引力的原料副产品。