DDGS的生产工艺研究利用现状及在畜禽生产中的应用

DDGS的生产工艺、研究利用现状及在畜禽生产中的应用摘要随着玉米在酒精生产中量的不断增加，同时也产生了大量的副产物－玉米酒糟,商品名为DDGS(distillersdriedgrainwithsolubles)；它是一种很有价值的饲料组分，因为它最大限度的保留了原谷物的蛋白质等营养成分，并且还融入了糖化曲和酵母的营养成分和活性因子，所以说DDGS是一种高蛋白、高营养、无任何抗营养因子的优质蛋白饲料原料。该文主要是对DDGS的组成、加工工艺、研究利用现状以及它的应用加以综述。1DDGS的组成DDGS主要由两部分组成：①DDG（干酒精糟），是玉米发酵提出酒精后馀留的谷物碎片处理的产物。其浓缩了玉米中除了淀粉和糖的其他营养成分，如蛋白、脂肪、维生素等；②DDS，发酵提取酒精后的稀薄馀留物中的酒精糟的可容物干燥处理的产物。其包含了玉米中一些可溶性营养物质，发酵中产生的未知生长因子、糖化物、酵母等。2DDGS的生产工艺当前DDGS的生产主要采取两种方法：一种是干法加工（比较方便），另一种就是湿法加工（整体效益较好），两种工艺的主要步骤如下：干法加工主要步骤为：玉米处理→粉碎投料→发酵蒸馏，产物主要是酒精、DDG和DDGS。具体加工流程如下：湿法加工的主要步骤为：玉米清理→浸泡→除皮→分离胚芽、蛋白、粗淀粉浆→生产酒精，主要产物是酒精、玉米油、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕和玉米蛋白饲料。具体加工流程如下：3DDGS的研究利用现状3.1DDGS的营养成分及特性玉米酒糟中除碳水化合物减少外，其它成分为原料的2～3倍。以玉米为原料的DDG、DDS和DDGS的粗蛋白含量较高，且基本相近，占干物质的27℅～29℅。三者的粗纤维含量分别为11％、7％和4％左右。DDG、DDGS和DDS三者的营养成分以及消化能值见表1。玉米DDGS的主要特点是低淀粉、高蛋白、可消化纤维以及有效磷和硫含量高，可广泛用于畜牧生产；酵母菌体、B族维生素含量丰富，且富含生长因子，有利于动物生长。DDGS在干燥加工过程中，如果加热过度会发生美拉德反应，表现为DDGS的颜色较深，气味浓，这种情况会影响其赖氨酸的利用率。DDGS的理化特性：不同来源的DDGS其理化性质也不一样，一般是从颜色，气味，粒度，容积密度，酸碱度（pH），流动性，货架寿命及吸湿性几个特性来判断它的优劣程度。高质量的DDGS表现为金黄色，主要是要求生产过程中加工干净、糖转化率高、酵母充分发挥作用而不易糊化，除此之外还有其它影响因素：①玉米本身的色泽对其生产出来的DDGS的颜色有着很明显的影响；②烘干过程中，发酵浓缩液添加的比例不同；③另外加热的温度、时间、等因素对DDGS的外观也会产生不同程度的影响（温度控制在407～598℃）过高或者过久容易使蛋白质变性，氨基酸利用率低。3.2DDGS的限制因素DDGS中DDS的比例不同对其营养成分有很大的影响。DDS的比例越高，其蛋白质的含量越低，脂肪的含量越高，磷的含量也会提高；DDGS质量变异的主要原因可能是由于玉米生长的地理位置和品种间的差异造成的，但酒精的生产工艺流程、谷物的发酵方法以及副产品干燥方法等因素也影响其终产品的质量。3.2.1DDGS中赖氨酸的变异问题DDGS中的赖氨酸和色氨酸缺乏，变异也大。赖氨酸含量在0.61%～1.06%之间，平均为0.89%。3.2.2DDGS的霉菌毒素污染问题DDGS副产品水分含量高，谷物已破损，霉菌容易生长，因此霉菌毒素含量很高，可能存在多种霉菌毒素，会引起家畜的霉菌毒素中毒症。导致免疫低下和病患率升高，生产性能下降。美国奥特奇（北京）公司2006年对来自上海、广东和天津的12份DDGS样品进行了霉菌毒素含量的调查，结果显示（表2），DDGS样品中霉菌毒素的阳性率检出为100%。DDGS中霉菌毒素的含量从高到低依次为呕吐毒素、烟曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素、T-2毒素和黄曲霉菌毒素。黄曲霉毒素虽含量较低，但检出率仍为100%。表2DDGS霉菌毒素检测结果霉菌毒素种类阳性样品平均值（μg/kg）阳性样品最大值（μg/kg）检出阳性率（%）黄曲霉菌毒素13.026.3100T-2毒素69.094.7100玉米赤霉烯酮744.51423.1100赭曲霉毒素82.5162.8100烟曲霉毒素1930.07380.0100呕吐毒素3680.016750.01003.2.3DDGS中的脂肪含量DDGS中不饱和脂肪酸的比例高，容易发生氧化，能值下降，对动物健康不利，影响生产性能和产品质量如胴体品质、牛奶的质量。所以要使用抗氧化剂。3.2.4DDGS中的纤维含量玉米DDGS副产品中的纤维含量高，单胃动物不能利用它。使用一些复合酶制剂可以提高动物对DDGS中纤维以及其他营养物质的消化利用率。3.2.5DDGS对适口性的影响玉米DDGS使用不当将会影响饲料的适口性。如刚出厂时DDGS酒味很浓，用于生产猪饲料，添加5%～6%就会导致饲料适口性下降，而存放一段时间之后，则刺激性气味明显减弱，适口性提高。3.3玉米DDGS在国内的利用现状乙醇工业在我国有着悠久的历史。20世纪70年代以前，我国生产乙醇的主要原料是糖蜜、薯干等。进入20世纪80年代后，由于我国玉米产量的迅速增加，而且使用玉米生产的乙醇质量好，促进了以玉米为原料生产乙醇厂家的迅速发展。同时由于玉米乙醇联产DDGS作为一个产业政策列上日程，乙醇总量中来自玉米原料的产量即达到了30%左右。全国年生产蛋白质含量超过27%的DDGS饲料达200万t,来自玉米乙醇生产的DDGS饲料为60万t，占DDGS饲料总量的30%。近几年，我国的工业用燃料乙醇生产量大幅度增加，来自玉米乙醇生产的DDGS饲料量也在扩大。尽管燃料乙醇生产的DDGS饲料对饲料工业会产生较大的促进，但在过去对乙醇生产的共生产品尤其是玉米DDGS蛋白质饲料研究甚少。现代乙醇工业发生了巨大变化，现代化的发酵技术、差压精馏技术、低温干燥技术、高品质控制技术被运用于新型燃料乙醇工厂。以前的DDGS饲料营养成分表已不能反映现在的DDGS饲料营养成分。为了提高DDGS作为饲料的利用价值，有必要对现代燃料乙醇工厂生产的玉米DDGS蛋白质饲料进行研究，以便精确地评定玉米DDGS饲料的营养价值，推动DDGS蛋白质饲料在畜牧业上的广泛应用。3.4玉米DDGS在国外的利用现状在国外玉米DDGS饲料基本上来自于以玉米为原料生产燃料乙醇的工厂，尤其在北美洲，年产玉米DDGS约320～350万t，约70万t出口到欧洲用作饲料。在美国，大量来自玉米干粉酿酒的酒糟成为饲料配方的焦点。乙醇产业及受其影响的玉米价格成为2007年美国养猪业和国际间经常讨论的话题。更令人惊讶的预测报告说自从1963年以来，美国国内玉米年平均产量已经翻了一倍，为了适应需求，在接下来的5～7年里，玉米年产量可能会再翻一番。如果乙醇制造业按照目前的计划发展下去，其副产物玉米酒糟全国的供给量可能是现在的3倍。目前美国的权威建议：玉米干酒糟可作为生长肥育猪日粮的一种潜在的玉米主要替代物。近来美国科学家研究表明，DDGS对猪的饲喂效果也很好，DDGS中中性洗涤纤维的含量很高，可以阻止病原菌在猪肠壁上附着或作为有益菌的营养来源。在日粮中添加5%～10%的DDGS可降低50%由回肠炎导致的猪病死率，仅此一项每年为美国节省兽药治疗费用近2000万美元。随着玉米大量的应到工业酒精的生产，DDGS的产量也随之巨增，美国2006年工业生产的DDGS量已超过600万t，其主要原因在于饲料和家畜业需求量在不断扩大。格兰特大学的学者通过试验证实DDGS的营养价值可以推荐用于奶牛、肉牛、猪、家禽等多种饲料配方当中。另外，在美国明尼苏达州大学的动物科学院的科学家对DDGS的研究后称，他们愿意提供给大家调查研究和技术相关资料，其中有美国乔治亚州大学、堪萨斯州立大学、密歇根州立大学、林肯大学和南达科塔大学。4DDGS在畜禽生产中的应用4.1DDGS在家禽生产上的应用DDGS具有良好的适口性和饲料安全性。可以刺激家禽的采食，提高采食量。5%的添加组比对照组每羽鸡高5g/d产蛋量，产蛋率有明显提高（乔红，2000）。研究表明，日粮中DDGS的用时控制在10%以内，代替饲料部分豆饼、麦麸和玉米，对肉仔鸡无不良影响（张鉴兴，1992）。徐奇友等（2004）分别以10%、20%和30%的DDGS代替对照组中的豆粕和玉米，结果表明添加不同水平的DDGS对产蛋鸡产蛋率、产蛋重和鸡的增重无显著影响，添加不同水平的DDGS均可提高采食量。鸡的第一限制性氨基酸为蛋氨酸，DDGS中蛋氨酸的含量较高，所以DDGS也是蛋氨酸的良好来源，如与其它饲料配合，可成为种鸡和产蛋鸡的饲料。但DDGS中的粗纤维的含量较高，限制了家禽对它的消化和利用，所以在家禽中应严格控制其添加量。在实际生产中，肉小鸡建议用量为6%，若投喂量大要注意能量水平与赖氨酸、蛋氨酸水平的适当调整；蛋小鸡在10%以内；蛋母鸡建议在15%以内，同样需调整能量、赖氨酸、蛋氨酸水平，否则易造成产蛋率下降（尤其是在夏天进食少）。4.2DDGS在猪生产上的应用DDGS中赖氨酸的含量较低，而赖氨酸是猪的第一限制性氨基酸，因此DDGS在猪生产中氨基酸的消化率和生物学价值低于豆粕。但它的氨基酸总量较苜蓿、麸皮高得多，因此从氨基酸营养上考虑，DDGS可以作为猪的良好的饲料。李玫等（1994）报道饲料中适当添加赖氨酸可以显著改善DDGS的饲养效果。Whitney等（2004）研究DDGS对断奶和生长猪的影响发现，DDGS用量达25％不会影响仔猪断奶14d后的生产性能，但对于体重低于7kg的仔猪而言，高水平DDGS影响仔猪增重。与断奶仔猪相比，DDGS能更好地用于生长肥育猪饲粮的能量和蛋白质来源。另外，DDGS能预防猪肠道消化疾病并能抑制饲料自身的病原菌。DDGS在不同猪日粮的最大用量分别为：仔猪、生长猪、泌乳母猪、后备母猪为20%，怀孕母猪、空怀母猪为50%，但饲料中需同时添加赖氨酸和色氨酸。有研究结果表明，与饲喂常规玉米-豆粕型日粮生长肥育猪的胴体相比，在生长肥育猪日粮中添加20%DDGS对腹脂厚度或腹脂硬度评分没有影响；且已经有几个田间试验报道，当给肥育猪日粮中添加5%～15%DDGS，观察到发生回肠炎（猪增生性肠病）猪群的肠道健康可得到改善。在使用DDGS的同时也应注意的事项：DDGS开始时可以低水平添加，然后逐渐增加用量，直到最高用量，特别是对于母猪。MINNESOTA大学的研究表明，如果在母猪日粮中一开始添加高水平的DDGS将导致饲料采食量下降，到恢复全部采食量时大约需要1周时间。另外，霉菌毒素对繁殖性能有很大影响，因此当将DDGS用于母猪日粮中时要格外小心；日粮中DDGS用量达30%对生长肥育猪生产性能无影响。然而，添加30%时可导致腹部坚硬度下降和更多软脂，因为DDGS中多不饱和脂肪酸的含量高。因此，在生长肥育猪日粮中推荐最大添加量为20%。4.3DDGS在反刍动物上的应用DDGS的粗蛋白含量较高，且降解度较低，因此是反刍动物理想的豆粕替代品（Owen等，1991；Powers等，1995）。国内外的研究表明，与豆粕相比，DDGS是较好的过瘤胃蛋白质（RUP）饲料，且RUP中氨基酸的比例平衡较好（Cozzi等。1994）。用DDGS替代玉米和豆粕，可改善瘤胃内环境，从而改善瘤胃发酵状况。DDGS中粗纤维和脂肪含量较多，可以替代可溶性碳水化合物和淀粉，有助于维持瘤胃微生态平衡和稳定瘤胃pH值，减少瘤胃酸中毒。而DDGS中有效磷和赖氨酸的含量较低，因此用DDGS作豆粕的替代品饲喂奶牛时应注意磷的补充。张忠远（2003）报道，日粮中添加NaHCO3，可以加快瘤胃排空速度，更有利于DDGS中的过瘤胃物质发挥作用，其效果在产奶量和乳成分分析中得到体现。DDGS饲料中不仅含有植物蛋白质，还含有酒精发酵用的酒精酵母菌体，这种酵母菌体中含有50%左右的蛋白质。这种生物蛋白质的氨基酸、微量元素和维生素含量更加丰富，更易消化吸收。DDGS富含B族维生素，且含有未知生长因子，可用于犊牛断奶饲料中。在精