木薯渣飼用價值分析

冀鳳杰，王定發(fā)，侯冠彧，周雄，周漢林

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南儋州571737）

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木薯渣飼用價值分析

冀鳳杰，王定發(fā)，侯冠彧，周雄，周漢林*

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南儋州571737）

本研究主要調(diào)研了木薯渣的生產(chǎn)工藝，測定了木薯渣的化學(xué)成分，包括常規(guī)養(yǎng)分、礦物質(zhì)元素、氨基酸及重金屬和氰化物的含量。結(jié)果表明，木薯渣作為粗飼料具有較高的營養(yǎng)價值，但是木薯酒精渣和木薯淀粉渣的生產(chǎn)工藝和成分并不相同。兩種木薯渣都具有高水分、高碳水化合物、高礦物質(zhì)、低蛋白、極低脂肪的特點，并且重金屬和氰化物含量均在安全范圍內(nèi)。

木薯渣；生產(chǎn)工藝；營養(yǎng)價值

木薯是熱帶、亞熱帶地區(qū)重要的經(jīng)濟作物和燃料作物。木薯渣是木薯提取淀粉或者生產(chǎn)燃料乙醇后的副產(chǎn)品，主要由木薯的外皮、破碎細胞壁組織組成。我國每年加工木薯淀粉所產(chǎn)生的木薯渣產(chǎn)量大約有30萬噸，加上加工酒精等其他產(chǎn)品的木薯渣總計達150萬噸左右（以風(fēng)干物質(zhì)計）（劉平，2009）。研究木薯渣的飼用價值，不僅可以減少環(huán)境污染，實現(xiàn)資源就地轉(zhuǎn)化，還能緩解當(dāng)前飼料原料的緊張狀態(tài)，降低飼料成本，建設(shè)因地制宜的環(huán)境友好型畜牧業(yè)。本試驗主要調(diào)研了木薯渣的生產(chǎn)工藝，測定了木薯渣的營養(yǎng)成分、礦物質(zhì)元素含量、氨基酸含量及重金屬和氰化物含量。

1　材料與方法

1.1材料試驗用木薯淀粉渣來自海南省四個木薯淀粉廠，木薯酒精渣來自廣西省兩個木薯淀粉廠，采樣時間分別為2014年12月和2015年2月。采樣規(guī)則參照GB/T14699.1-2005飼料采樣方法進行，每種樣品采集50 kg，樣品新鮮無污染、無霉變。風(fēng)干后粉碎，再用四分法分樣取得代表性樣本，裝袋密封保存供分析測定。

1.2木薯渣生產(chǎn)工藝調(diào)查主要通過對工廠實地考察，同時結(jié)合文獻調(diào)研對木薯渣生產(chǎn)工藝進行調(diào)查。

1.3化學(xué)成分測定樣品分析主要包括干物質(zhì)（DM）、粗蛋白質(zhì)（CP）、粗脂肪（EE）、粗纖維（CF）、粗灰分（CA）、無氮浸出物（NFE）、總能（GE）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）測定，參照AOAC（2005）介紹的方法進行測定。

1.4飼料相對值（RFV）計算

式中：RFV為飼料相對值；DMI為粗飼料干物質(zhì)隨意采食量，以占體重的百分比表示；BW為體重；DM為干物質(zhì)；DDM為可消化干物質(zhì)，以占干物質(zhì)的百分比表示；NDF為中性洗滌纖維，以占干物質(zhì)的百分?jǐn)?shù)表示；ADF為酸性洗滌纖維，以占干物質(zhì)的百分?jǐn)?shù)表示（ROHWEDER，1978）。

1.5礦物質(zhì)含量測定磷的測定采用分光光度法，參照飼料中總磷的測定方法（GBT 6437-2002）進行。其他礦物質(zhì)含量的分析采用原子吸收光譜法，參照動物飼料中鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉和鋅含量的測定方法（GB/T 13885-2003）進行。

1.6氨基酸含量測定氨基酸的測定采用高效液相色譜法，按照飼料中氨基酸的測定方法（GB/ T18246-2000）進行。

1.7重金屬和氰化物含量測定重金屬鉛和鎘分別參照飼料中鉛的測定方法（GB/T 13080-2004）和飼料中鎘的測定方法（GB/T 13082-1991）進行。

氰化物測定參照飼料中氰化物的測定方法（GBT 13084-2006）進行。

2　結(jié)果與分析

以往文獻報道木薯渣，少有明確是來自木薯淀粉或者木薯酒精的副產(chǎn)物，然而調(diào)研結(jié)果表明，兩者生產(chǎn)工藝截然不同。本試驗測定結(jié)果也表明木薯淀粉渣和木薯酒精渣成分并不相同，應(yīng)當(dāng)區(qū)別對待。

2.1木薯淀粉渣生產(chǎn)工藝木薯淀粉的生產(chǎn)主要采用濕法工藝，即生產(chǎn)過程中采用新鮮水洗滌鮮木薯和淀粉原漿（劉亞偉，2011）。據(jù)調(diào)查，木薯渣的產(chǎn)量約為700 kg鮮渣/1000 kg鮮木薯，新鮮木薯渣含水量在70%以上。木薯淀粉渣是生產(chǎn)木薯淀粉的副產(chǎn)物，其生產(chǎn)工藝流程為：（1）清洗：在清洗機內(nèi)進行清洗，目的是去泥、除砂和剝皮。（2）去皮：攪拌并把摩擦下來的薄皮沖掉。（3）分切：切塊機把塊根分切成片，每片厚約30 mm左右。（4）粉碎：用粉碎機進行粉碎，目的是使細胞組織破裂，淀粉析出，但不能將纖維粉碎得太細，否則不利于后面的分離。有些淀粉廠粉碎木薯要分2次進行，經(jīng)刨絲機粉碎后再細磨粉碎。（5）分離：使用多級分離器分為4個階段連續(xù)分離，各階段之間是直接連接的，中間不設(shè)貯槽。分離器最后階段流出的漿液含水量為85%～95%。（6）精制：淀粉乳進入高速離心機之前必須經(jīng)過安全粗濾器和分砂器，將其所含雜質(zhì)全部除去以保證高速離心機的安全。（7）脫水：精制后的淀粉乳在連續(xù)式真空過濾機中脫水，或者在刮刀離心器中脫水，使水分含量降至40%～45%。（8）干燥：可使淀粉產(chǎn)品的含水量保持在12%～13%。快速烘干后冷卻、過篩、稱重、打包形成淀粉產(chǎn)品。（9）步驟1～6階段的殘渣和廢水混合物經(jīng)管道被輸送到終端，擠壓脫水后放入貯藏池中，形成含水量70%以上的鮮木薯淀粉渣。

2.2木薯酒精渣生產(chǎn)工藝木薯酒精生產(chǎn)的主要方法是淀粉質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，利用木薯等含有淀粉的農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料，經(jīng)蒸煮、糖化工藝將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖，并進一步發(fā)酵生產(chǎn)乙醇（薛萬偉等，2005）。此過程中副產(chǎn)物之一為木薯酒精渣。木薯酒精渣的生產(chǎn)工藝流程為：（1）清洗、去皮、分切和粉碎與木薯淀粉生產(chǎn)工藝1～4步驟相同。（2）液化：使用淀粉酶將淀粉鏈打斷，淀粉的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，從而使淀粉漿的黏度降低，使淀粉水解為糖和糊精。（3）糖化：用糖化酶將短的淀粉鏈即糊精轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖。（4）發(fā)酵：包括酵母活化、酵母接種和發(fā)酵工藝控制。（5）蒸餾：產(chǎn)生乙醇和廢液；乙醇經(jīng)過提純和二次蒸餾形成無水乙醇；廢液被分離產(chǎn)生清液和帶水殘渣。（6）前面各流程產(chǎn)生的廢液、殘渣經(jīng)過干燥，成為木薯酒精渣。

2.3木薯渣營養(yǎng)成分測定和RFV值計算結(jié)果由表1可知，木薯淀粉渣成分以碳水化合物為主，無氮浸出物含量高達60%以上，而粗脂肪和粗蛋白質(zhì)含量極低。但是由于粗灰分和粗纖維含量較高，這會影響動物適口性和采食量。同時，新鮮木薯淀粉渣含水量高達70%以上，導(dǎo)致此種飼料不耐貯存、不易運輸，并且極容易滋生霉菌，腐敗變質(zhì)。

表1　木薯渣營養(yǎng)成分分析

木薯酒精渣成分主要是粗纖維、粗灰分和無氮浸出物，而粗脂肪含量極低，可以忽略不計。木薯酒精渣的粗蛋白質(zhì)、粗灰分含量都高于木薯淀粉渣，而無氮浸出物含量低于木薯淀粉渣。這主要是由于生產(chǎn)工藝不同造成的。木薯在生產(chǎn)酒精過程中，液化、糖化和發(fā)酵的各階段中要加入大量的酶和酵母，以便徹底地破壞木薯細胞壁，而酶和酵母的添加會提高木薯酒精渣的蛋白質(zhì)和氨基酸含量。木薯淀粉渣中的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量低于木薯酒精渣，兩者能值含量比較接近。

由表2可知，胡忠澤和劉雪峰（2002）、陳麗新等（2009）、唐德富等（2014）均報道過木薯淀粉渣和木薯酒精渣的營養(yǎng)成分，與本研究結(jié)果類似。而張芬芬等（2015）、張瀟月（2014）、吳世林等（1993）雖然也報道了木薯渣的營養(yǎng)成分，但是并未明確生產(chǎn)工藝。

表2　文獻報道的木薯渣營養(yǎng)成分

參照表3中RFV飼料分級標(biāo)準(zhǔn)對本研究中6種木薯渣飼料進行分級，木薯淀粉渣全部屬于優(yōu)質(zhì)粗飼料，而采自廣西南寧和北海的木薯酒精渣分別屬于5級和3級粗飼料。鄒彩霞等（2009）測定木薯渣的RFV為1.495，這與本研究結(jié)果類似。然而木薯酒精渣具有較高的粗蛋白質(zhì)含量，需要指出的是RFV沒有考慮粗蛋白質(zhì)和能量，這影響了飼料營養(yǎng)價值評定的準(zhǔn)確性。但是由于只需在實驗室測定粗飼料的NDF、ADF以及DM便可計算出某粗飼料的RFV，因而RFV的參數(shù)預(yù)測模型是一種比較簡便的經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀?/p>

表3　RFV粗飼料分級標(biāo)準(zhǔn)

2.4木薯渣礦物質(zhì)含量測定由表4可見，木薯淀粉渣鈣、磷、鐵、銅、鋅、錳含量分別為0.25%～0.34%、0.03%～0.04%、174.57～488.08 mg/kg、1.5～2.14 mg/kg、11.26～16.91 mg/kg、27.69～4 2.92 mg/kg，而木薯酒精渣鈣、磷、鐵、銅、鋅、錳含量分別為0.73%～1.16%、0.25%～0.3%、6674.56～7307.15 mg/kg、8.31～14.4 mg/kg、38.35～64.02 mg/kg、84.69～283.23 mg/kg。木薯淀粉渣的鈣、磷及銅、鋅、鐵、錳含量都低于木薯酒精渣，這與兩者粗灰分含量的差異一致。木薯渣礦物質(zhì)含量的差異，可能主要與土壤和加工工藝不同有關(guān)。來自廣西北海的木薯酒精渣中銅、鋅、錳含量與胡忠澤（2002）報道結(jié)果類似，而與唐德富等（2014）報道的結(jié)果大相徑庭。

表4　木薯渣礦物質(zhì)含量分析

2.5木薯渣氨基酸含量分析由表5可知，木薯淀粉渣水解氨基酸總和僅為1.74，而木薯酒精渣水解氨基酸總和為8.52，這與粗蛋白質(zhì)含量的差異一致，原因主要是由于生產(chǎn)工藝不同造成的。不論是木薯淀粉渣還是木薯酒精渣，兩者的賴氨酸含量均較高，而蛋氨酸含量都較低，在生產(chǎn)過程中要注意氨基酸不平衡問題；同時必需氨基酸總和占全部氨基酸總和約50%的比例，這提示木薯渣可利用氨基酸水平較低。張芬芬等（2015）報道了木薯渣的氨基酸含量，與本研究中木薯酒精渣的結(jié)果類似。

2.6木薯渣重金屬和氰化物含量測定本試驗研究了木薯渣中重金屬和氰化物含量，結(jié)果均在安全范圍內(nèi)（表6）。

表5　木薯渣氨基酸含量分析

表6　木薯渣重金屬和氰化物含量分析

木薯酒精渣的鉛、鎘含量分別為10.61～11.18 mg/kg和0.02～0.18 mg/kg，而木薯淀粉渣鉛含量為3.42～7.67 mg/kg，鎘含量未檢出。孫建國（2004）報道，越南木薯干樣品鉛含量超標(biāo)率80.0%，泰國木薯干樣品鉛含量超標(biāo)率為26.7%，判定木薯干中鉛含量高于0.4 mg/kg即為超標(biāo)，但是木薯干在配合飼料中添加量遠遠高于木薯渣。飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB13078-2001）中沒有明確規(guī)定木薯渣重金屬允許限量，規(guī)定米糠中鎘含量不得超出1.0 mg/kg，木薯渣營養(yǎng)成分與米糠類似，可參照米糠的限量。飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定生長鴨、產(chǎn)蛋鴨、肉鴨和雞、豬用配合飼料中鉛含量不得超出5 mg/kg。假設(shè)木薯渣在配合飼料中添加量為20%，只有當(dāng)木薯渣中鉛含量為25 mg/kg時才會超標(biāo)。不過總的說來，木薯酒精渣鉛含量高于木薯淀粉渣，兩者的鉛含量都比較高，應(yīng)當(dāng)引起重視。

飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確規(guī)定木薯渣中氰化物（以HCN計）的最大允許量，但是界定了配合飼料中氰化物的限量為50 mg/kg（表7），可以據(jù)此推算木薯渣在配合飼料中的最高添加量。參照本研究結(jié)果中氰化物的最大值126.66 mg/kg，木薯渣在配合飼料中最高添加量為39.4%，而實際生產(chǎn)中考慮到動物消化率和適口性，木薯渣添加量往往低于15%，所以氰化物的影響微乎其微。

表7　木薯中氰化物（以HCN計）最大允許量

3　小結(jié)

綜上所述，木薯渣具有高水分、高碳水化合物、高礦物質(zhì)、低蛋白質(zhì)、極低脂肪含量的特點，重金屬和氰化物含量均在安全范圍內(nèi)。木薯渣生產(chǎn)工藝調(diào)研和測定結(jié)果表明，木薯淀粉渣和木薯酒精渣成分并不相同，應(yīng)當(dāng)區(qū)別對待。木薯酒精渣中粗蛋白質(zhì)、氨基酸和粗灰分及銅、鋅、鐵、錳等含量高于木薯淀粉渣，但是RFV值低于木薯淀粉渣。

本研究表明，木薯渣作為粗飼料具有較高的營養(yǎng)價值，值得進一步開發(fā)和利用。特別是在木薯產(chǎn)區(qū)對緩解冬季牧草不足，解決粗飼料匱乏的狀況具有重要意義。然而關(guān)于木薯渣作為粗飼料在體外產(chǎn)氣、瘤胃降解和飼料分級指數(shù)等方面仍需做進一步研究。

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This article attempts to study the processing technology of cassava residue（CR）and its chemical composition，including routine nutrients，minerals，amino acids，heavy metal and cyanide.The results showed that CR as roughage has high nutritive value，but those two kind of CR differ from eacher other both in processing technology and in nutrive value.Both cassava residues are a rich source of moisture，carbohydrate and mineral but deficient in protein and fat.Moreover，the content of heavy mineral and cyanide in CR is within the scope of the security.

cassava residue（CR）；processing technology；nutritive value

S816.7

A

1004-3314（2016）06-0037-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20160610

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201403049）；海南省社會發(fā)展科技專項（SF201447）