玉米淀粉濕法加工副產物在畜禽生產上的應用研究進展

楊 明 龍沈飛 賀騰飛 樸香淑

(中國農業大學動物科學技術學院，動物營養學國家重點實驗室，北京 100193)

目前，隨著中國畜牧生產的不斷發展，人畜爭糧問題日益顯著，導致飼料原料供應緊缺，養殖成本提高。研究表明，70%的農業產品應用于畜禽飼料，而總的農業產品中副產品比例高達30%[1]，這些副產品營養物質含量豐富，可通過直接利用和微生物發酵等方式轉化為飼用產品。因此，農工業副產品作為畜禽非常規飼料原料的開發可使飼料資源得到充分利用，進而豐富飼料原料來源，提高附加值，降低養殖成本，減少原料浪費，對種植業及畜牧業均有積極意義。

玉米是重要的能量飼料，由種皮、胚乳、胚、尖端等4個部分組成，其營養成分為16.0%水分、61.0%淀粉、3.8%玉米油、8.0%蛋白質和11.2%纖維[2]，在飼料配方中占比60%左右[3]。盡管我國是世界上第二大玉米生產國，2020—2021年度玉米產量預估有2.6億t[4]，但是我國玉米生產成本較高，產業鏈不完善，深加工產業較美國等發達國家有一定差距，而且玉米加工副產物的綜合利用效率較低，造成了資源浪費[5-6]。玉米加工的主要產物是玉米淀粉和乙醇，其中玉米淀粉可通過干法和濕法2種工藝生產，濕法工藝能夠減少淀粉雜質，提高淀粉純度，便于玉米副產物回收[7]。玉米淀粉濕法加工副產物包含玉米皮、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕、玉米漿等，均含有大量的纖維素、蛋白質、脂肪和維生素等營養物質，在畜禽生產中具有廣闊應用前景。本文綜述了玉米淀粉濕法加工副產物的種類、營養特性及其在畜禽生產中的應用，為玉米淀粉濕法加工副產物的應用與研究提供參考依據。

1 玉米淀粉濕法加工副產物的種類和營養特性

玉米淀粉濕法加工副產物是玉米通過濕法工藝生產玉米淀粉時的副產物，主要包括玉米皮、噴漿玉米皮、玉米漿、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕、玉米蛋白飼料和玉米纖維飼料等[8]。玉米淀粉濕法加工副產物營養物質含量因原料種類、加工工藝及來源等影響，在畜禽飼料中的添加比例并不統一，以下就各類玉米淀粉濕法加工副產物進行闡述。

1.1 玉米皮與噴漿玉米皮

玉米皮是玉米濕法生產淀粉過程中，經凈化、浸泡、脫胚、清洗、烘干等步驟生產出來的以玉米表皮為主的副產物，占玉米干物質總量的10%～14%[9]。玉米皮主要由纖維素、半纖維素、木質素、蛋白質、淀粉等營養成分組成，其中玉米皮纖維為木質纖維，是一種復合有機結構[10]，其木質素覆蓋著纖維素和半纖維素，不易被利用[11]。噴漿玉米皮則是玉米漿噴灑在玉米皮上經干燥后制成[12]，其蛋白質、能量和消化率高于玉米皮，在動物飼料中應用廣泛。研究表明，玉米皮[13-15]和噴漿玉米皮[12,15-22]的營養物質含量因原料、加工工藝等而不同，其營養成分及含量如表1所示。

1.2 玉米漿

玉米漿是玉米經亞硫酸溶液浸泡后產生的玉米浸漬液蒸發濃縮而成的副產物[23]。玉米浸泡過程中，營養物質經種皮滲透到玉米漿，使其富含蛋白質、多肽、氨基酸、糖類、維生素和礦物質等可溶性營養物質，纖維素和半纖維素等非淀粉多糖含量較低，有較高的營養價值，是重要的有機氮源[24-25]。玉米漿產量較大，價格低廉，1 t玉米原料可生產0.8 t玉米漿，干物質含量為6%～8%，具有較高的利用價值[26]。研究表明，玉米漿經濃縮后，其干物質含量可達到30.0%～52.5%，粗蛋白質含量可達到16.0%～33.5%，碳水化合物含量可達到13%～22%[27-30]。

1.3 玉米蛋白粉

玉米蛋白粉是經蛋白分離工序生產的玉米原料去除外皮、胚芽、纖維、淀粉后所產生的高蛋白玉米副產物[31]。玉米蛋白粉的纖維和抗營養因子含量較低，但粗蛋白質含量在60%以上，蛋白質組成中約65%為醇溶蛋白，30%為谷蛋白，醇溶蛋白不溶于水，谷蛋白疏水性強，難被畜禽利用[32-33]。此外，玉米蛋白粉氨基酸組成不平衡，蛋氨酸、谷氨酸等含量較高，缺乏賴氨酸、組氨酸、色氨酸等必需氨基酸[31]。研究表明，玉米蛋白粉的營養水平類似于其他玉米加工副產品受到品種、加工工藝等影響[34-38]，其營養成分及含量見表1。

1.4 玉米胚芽粕

玉米胚芽粕是玉米經胚芽分離，從玉米胚芽中提取玉米油后的副產物，其粗脂肪含量低于3%[39]。玉米胚芽粕含有玉米胚芽中除油脂外多種營養物質，通常在畜禽飼料中作為能量飼料[40]。玉米胚芽粕富含多不飽和脂肪酸、蛋白質和纖維，粗蛋白質含量可達30.5%，中性洗滌纖維含量可達58.28%，其中蛋白質由30%球蛋白、30%白蛋白和20%谷蛋白組成，生物學價值較高，但其氨基酸含量不平衡，賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸等含量較低[40-43]。玉米胚芽粕[37,39-40,42-46]營養成分及含量見表1。

1.5 玉米蛋白飼料

玉米蛋白飼料是玉米去掉胚芽和淀粉后的混合副產物，主要由玉米皮、玉米漿和玉米胚芽粕等玉米加工副產物混合而成[47]。玉米淀粉濕法加工可生產17%～20%的玉米蛋白飼料[48]，以濕或干玉米蛋白飼料形式存在，分別含有40%～45%或10%干物質[47,49]。玉米蛋白飼料的粗蛋白質含量可達23.8%[47]，其中瘤胃可降解蛋白含量較高，瘤胃降解率達86.27%[50]，且含有35.5%～50.0%中性洗滌纖維[47,49]，易于反芻動物消化[51]。研究表明，玉米蛋白飼料的淀粉和油脂含量較低，缺乏賴氨酸和蛋氨酸等必需氨基酸，但補充齊全時，對奶牛的產奶量和奶品質無影響[52]。玉米蛋白飼料[44,46,49,53-56]的營養成分及含量見表1。

1.6 玉米纖維飼料

玉米纖維飼料是玉米漿與玉米皮以一定比例混合而成的玉米副產物，富含玉米纖維和蛋白質[49,57]，分為干、濕2種類型，濕玉米纖維飼料經濃縮后成為干玉米纖維飼料，價格低廉，是反芻動物優質的能量飼料[58]。玉米纖維是玉米經浸泡后研磨分離出來的外層纖維層[59]，由玉米種皮和10%～25%的黏附淀粉組成[60]，半纖維素和纖維素含量分別為40%～50%和15%～25%，同時含有部分蛋白質、酚類化合物和油脂等[61]。玉米纖維除了作為動物飼料外，也可作為乙醇、膳食纖維、半纖維素、油脂等物質原料來源[62]。干玉米纖維飼料[57]和濕玉米纖維飼料[58]的營養含量見表1。

表1 玉米淀粉濕法加工副產物營養成分及含量(干物質基礎)

2 玉米淀粉濕法加工副產物在畜禽生產的應用

2.1 玉米皮在畜禽生產中的應用

玉米皮由于能量和蛋白質含量較低，纖維素和半纖維素含量較高，不易被利用，但是通過青貯、發酵、添加酶制劑等處理后，能夠提高其利用率，降低飼養成本。

玉米皮與纖維素酶等酶類聯合使用時，能降低玉米皮高纖維含量的不利影響，提高利用率。Owosibo等[63]在肉雞飼糧中加入0.02%復合酶(含纖維素酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、植酸酶)，可以將玉米皮的添加比例提高到20%，進而提高玉米皮利用率。研究表明，斷奶仔豬飼糧中添加5%玉米皮，可減少斷奶后的炎癥反應，增加腸道微生物多樣性，促進腸道健康[64]。此外，玉米皮與益生菌添加劑等聯合使用，能提高玉米皮的利用價值。在育肥豬飼糧中分別添加10%玉米皮和經枯草芽孢桿菌發酵后的玉米皮，均不影響育肥豬生長性能[65]。Montejo-Sierra等[66]在斷奶仔豬及育肥豬飼糧中分別添加0.5、3.0 kg/d玉米皮，以及25、50 mL/d益生菌添加劑，提高了斷奶仔豬及育肥豬的平均日增重。綜上所述，斷奶仔豬和育肥豬飼糧中添加5%～10%玉米皮，對生長性能無不良影響。玉米皮可作為青貯飼料的原料，可以提高反芻動物的生長性能，減少對常規飼料的依賴。Maneerat等[67]研究發現，以玉米皮為原料的青貯飼料飼喂育肥肉牛時，其平均日增重增加5.26%，飼料轉化效率提高34.91%。

2.2 玉米漿在畜禽生產中的應用

玉米漿中粗蛋白質含量和能值較高，纖維含量較低，既可直接利用，也可經酶解、發酵后利用，效果顯著[15]。然而，經亞硫酸浸泡后的玉米漿中含有亞硫酸鹽，使用中需脫硫或避免長期飼用。玉米漿作為肉雞飼糧可改善其生長性能及營養物質消化率。Ullah等[68]在飼糧中添加10%含水量為42%的玉米漿飼喂肉仔雞，其平均日增重、飼料轉化效率和營養物質消化率得到提高。此外，水犢牛飼糧中添加10%玉米漿能夠改善其生長性能，提高生產效益。添加10%玉米漿飼喂尼里拉菲水犢牛，結果表明干物質采食量和宰前熱胴體重最高，中、酸性洗滌纖維消化率顯著高于對照組[69]。玉米漿經過酶解處理后可制成酶解蛋白飼料，提高生長性能和健康水平。徐君等[70]用10%玉米漿酶解蛋白飼料飼喂肉兔，平均日增重提高2.29%，且血清中總蛋白和白蛋白含量也顯著提高。De Freitas等[71]用不同比例玉米漿替代豆粕，結果表明不影響羔羊干物質攝入量和平均日增重，但替代比例每增加1%，粗蛋白質攝入量減少0.2 g/d，表觀消化率降低1.41%。莫哈尼羔羊表現為同樣的結果，隨著玉米漿添加比例的提高，生長性能、營養物質攝入量和消化率有下降趨勢，瘤胃纖維分解微生物酶活性降低[72]。Chegini等[73]用低質量粗飼料小麥秸稈飼喂生長羔羊，配合豆粕使用與單純玉米漿相比具有較好的生長性能，棉籽粕最差。以上研究表明，玉米漿飼喂效果不及豆粕等常規原料，但不會引起生長性能的顯著變化，并且在粗飼料較為低劣的情況下要優于棉籽粕。

2.3 玉米蛋白粉在畜禽生產中的應用

玉米蛋白粉在玉米淀粉濕法加工副產物中屬于蛋白質含量較高的一種，具有玉米黃素等天然色素，在肉雞飼糧中應用較多。近年來玉米蛋白粉在肉雞、肉牛和奶牛飼糧中應用研究較多，在豬生產中研究較少。與傳統工藝相比，目前玉米蛋白粉多經發酵工藝處理，產生可溶性小肽，使其在畜禽飼料中的利用率得到提高[74]。

玉米蛋白粉與酶制劑同時使用能夠提高雛雞的生長性能。Afrouzi等[75]在肉雞飼糧中添加2%經過蛋白酶處理的玉米蛋白粉，結果顯示肉雞生長性能有提高趨勢。在雛雞玉米-玉米蛋白粉(20.1%)飼糧中添加200 mg/kg蛋白酶，結果表明可改善腸道菌群和腸道完整性，并且降低飼料成本和改善環境質量[76]。此外，玉米蛋白粉經發酵后，營養水平提高，抗營養因子減少，有較好的飼喂效果，在三黃肉雞飼糧中添加10%發酵玉米蛋白粉可改善肉雞平均日增重、器官指數及腸道形態[77]。玉米蛋白粉的賴氨酸含量較低是限制其在豬飼糧中使用的主要因素，實際應用需補充適量賴氨酸。劉燕強[78]在生長育肥豬飼糧中添加5%玉米蛋白粉，同時補充適量賴氨酸，結果顯示育肥豬生長性能與不添加玉米蛋白粉組無顯著差異。玉米蛋白粉可直接應用于奶牛和肉牛飼糧，能降低飼料成本，提高生產性能。Imran等[79]用20.7%玉米蛋白粉替代飼糧中的大豆粉，結果顯示不影響荷斯坦奶牛產奶量和乳成分。在沙希瓦犢牛飼糧中用75%玉米蛋白粉等氮替代花生餅，可改善其生長速度和終末體重[80]。此外，玉米蛋白粉經過發酵后，飼喂效果較好，是玉米蛋白粉重要的利用趨勢。Jiang等[81-82]在斷奶前和斷奶后荷斯坦犢牛飼糧中添加5%發酵玉米蛋白粉，結果顯示可改善其生長性能、抗氧化和免疫功能，并且能夠促進瘤胃發育，增加瘤胃細菌群落的多樣性。

2.4 玉米胚芽粕在畜禽生產中的應用

玉米胚芽粕適口性較好，富含可消化氨基酸和半纖維素，既可作為單胃動物蛋白質飼料，也可作為反芻動物蛋白質、能量飼料[83]。玉米胚芽粕營養成分和含量因玉米種類、加工工藝等變化，不同玉米胚芽粕有效能差異較大[84]。

玉米胚芽粕在家禽生產中可作為有色肉雞和蛋雞飼糧。Lakshmi等[85-86]研究表明，有色肉雞飼糧中添加玉米胚芽粕，會顯著降低干物質、有機物的消化代謝率，但0～25%添加水平均不影響有色肉雞胴體性能，額外添加0.05%植酸酶，對生長性能無顯著影響。Hoan等[87]研究表明，蛋雞飼糧中隨著玉米胚芽粕添加比例的提高，蛋黃中Omega-3多不飽和脂肪酸含量增加，添加0.5%時飼喂效果最好。由于Omega-3多不飽和脂肪酸可以降低心血管疾病風險，對人體健康有益，可通過雞蛋黃等食物獲取，因此在蛋雞飼糧中可添加適當比例玉米胚芽粕，改善蛋品質。此外，Harper[88]研究結果表明，生長肥育豬飼糧中添加20%玉米胚芽粕，對生長性能無負面影響。也有研究表明，使用玉米胚芽粕同時補充脂肪含量達到飼糧代謝能水平，可提高育肥豬飼料轉化效率[89]。Kaur等[90]模擬瘤胃內環境，對玉米胚芽粕進行營養價值的體外評估，發現玉米胚芽粕每千克干物質代謝能比豆粕高18.6%，同時揮發性脂肪酸利用率較高，氨氮含量顯著低于豆粕，甲烷產量低，是比較適合飼喂反芻動物的飼料原料。肉牛飼養中，玉米胚芽粕和酒糟具有相同的飼喂效果，在雜種肉母牛飼糧中添加24.5%玉米胚芽粕與22%干玉米酒糟具有相似的生長性能[91]。對于奶牛，玉米胚芽粕和其他飼料原料混合擠壓成型可以提高干物質消化率，補充粗脂肪時總粗蛋白質消化率提高[92]。

2.5 玉米蛋白飼料在家畜生產中的應用

玉米蛋白飼料的應用研究主要集中在反芻動物，在單胃動物飼料中的應用研究較少。奶牛生產中，玉米蛋白飼料能普遍提高奶牛的干物質采食量、產奶量以及改善乳成分[93]。Hao等[49]在泌乳奶牛飼糧中添加11%干玉米蛋白飼料，可替代部分苜蓿干草，干物質采食量、微生物蛋白產量、乳蛋白含量等均有提高。肉牛飼糧中添加24.5%玉米蛋白飼料，可顯著提高肉品質，對生產性能無顯著影響[94]。此外，玉米蛋白飼料對肉牛繁殖性能也有積極影響，Taylor等[95]在肉牛早期泌乳期間飼喂26.4%、52.8%玉米蛋白飼料，顯著提高肉牛懷孕率。玉米蛋白飼料與大豆皮、青貯飼料等原料合理搭配，能改善生產性能，并且降低飼料成本。應用“大豆皮+24.5%玉米蛋白飼料”飼喂肉牛，飼料轉化效率與對照組相似，每千克增重所消耗的飼料成本顯著下降[96]。Anjum等[97]用18%玉米蛋白飼料配合玉米青貯飼料飼喂沙希瓦犢牛，飼喂效果均好于棉籽餅和菜籽餅。玉米蛋白飼料在羊上的應用前景較大，合理添加能夠提高繁殖率，同時不影響生長性能。在冬季補充30%干玉米蛋白飼料，母羊平均日增重相似，但具有更高的受孕率和產羔率[98]。綿羊全株玉米青貯飼料中則可摻入高達40%的濕玉米蛋白飼料，提高營養物質的攝入量和消化率，并有利于玉米蛋白飼料的儲存[99]。玉米蛋白飼料也可作為豆粕的經濟替代品，Kim等[100]用玉米蛋白飼料100%替代豆粕作為波爾山羊的蛋白質源飼料，對生長性能沒有顯著影響，同時每千克飼料成本降低了0.28元。

許璇等[101]在豬飼糧中添加15%玉米蛋白飼料，生長性能顯著提高，添加比例提高到30%時，生長性能、營養物質消化率都相對下降。因此，玉米蛋白飼料可在豬飼糧中添加15%～30%。

2.6 玉米纖維飼料及噴漿玉米皮在畜禽生產中的應用

玉米纖維飼料和噴漿玉米皮是用玉米淀粉濕法加工所生產的各種副產物人工組合而成的二次副產品，因生產工藝不同，營養價值也不同。郝小燕等[51]用干玉米纖維飼料做體外瘤胃發酵試驗，添加比例為15%時，體外發酵產氣量、揮發性脂肪酸產量較高，并且最大化地提高了發酵液中主要纖維分解菌的數量。但過高的玉米纖維飼料不利于生產性能的發揮，在高產奶牛飼糧中添加25%濕玉米纖維飼料降低了產奶量[102]。此外，濕玉米纖維飼料用釀酒酵母固態發酵，能增加可利用蛋白質和可利用纖維的含量，提高干物質、粗蛋白質等營養物質瘤胃降解率[103]，提高玉米纖維飼料的飼用價值。舒維成[21]研究發現，噴漿玉米皮在櫻桃谷肉鴨上的表觀代謝能為6.36 MJ/kg，36～56日齡時，飼糧中可添加比例為20%。尹福泉等[104]研究發現，皇竹草與噴漿玉米皮以75∶25和50∶50組合，在山羊瘤胃液體外消化試驗中表現較好，有機物、粗纖維、中性洗滌纖維降解率產生正組合效應。

3 小 結

綜合玉米淀粉濕法加工副產物的營養價值及在家禽、豬、反芻動物等畜禽生產上的應用研究，結果表明各種副產物在畜禽生產中有較好的應用效果和前景。然而，由于玉米淀粉濕法加工副產物本身纖維含量較高，粗蛋白質、能量等營養物質含量因原料種類及加工工藝不同差異較大，限制了其在部分單胃動物生產中的應用，一般在反芻動物生產中應用較多。目前，玉米淀粉濕法加工副產物通過微生物發酵以及與酶制劑、其他飼料原料進行合理配合使用，能夠提高其飼用價值和應用范圍。另外，玉米淀粉濕法加工副產物作為畜禽非常規飼料應用時，應注意動物所處的生理階段，確定合適的添加比例，以達到較好的利用效果。玉米淀粉濕法加工副產物種類較多，不同種類的副產物其營養物質含量亦不相同，因此其在加工工藝、深層次加工技術及在畜禽各階段的添加比例等方面有待進一步的研究，為玉米淀粉濕法加工副產物在畜禽生產中的應用提供理論依據。

致謝：

感謝中國農業大學動物科學技術學院尚慶輝博士、劉漢鎖碩士對文稿所提的寶貴意見。