新型植物饼粕类饲料在反刍动物生产中的应用

樊庆山,刁其玉，毕研亮，成述儒，付 彤,屠 焰*

(1.中国农业科学院 饲料研究所，农业部饲料生物技术重点试验室，北京100081；2.甘肃农业大学 动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070；3.河南农业大学 牧医工程学院，河南 郑州 450002)

近几十年来，我国畜牧业发展迅速，人们的膳食结构发生了巨大变化，人们对畜产品的需求量逐年增加，动物性产品生产资源的耗费量也呈现递增的趋势，玉米、豆粕等常规饲料资源的短缺及价格的上涨已成为我国畜牧业发展的重要制约因素。我国工业和食品加工业产生的副产品资源种类繁多，分布广泛，产量巨大。据报道，我国每年生产的饼粕类饲料达1 500×104t以上[1]，但部分饼粕类饲料化利用低或未被开发，造成资源浪费的同时污染了环境。研究表明，一些副产物经过物理、化学和微生物发酵等方法处理后，可改善适口性，提高动物对其营养物质的消化率，用作畜禽饲料，从而节约大量的粮食类饲料。因此，如果能合理地开发利用新型饼粕类饲料，可以在一定程度上解决我国粮食类饲料不足这一限制我国畜牧业发展的问题，充分缓解人畜争粮的矛盾，变废为宝，从而保护环境。

1 新型植物饼粕类饲料的种类

新型植物饼粕主要有茶籽饼、芝麻饼、向日葵饼、花生饼、胡麻籽饼、橡胶籽饼、菜籽饼、油茶籽饼、棕榈仁饼、椰子饼等。我国各种饼粕类饲料产量见表1,其中菜籽饼的产量最高，其次是花生饼。橡胶籽饼、向日葵饼、芝麻饼以及花生饼等抗营养因子含量较低的饼粕，可直接作为优质蛋白质饲料；而油茶籽、茶籽饼粕等含有毒素的饼粕，需经水解、膨化、酸碱处理、生物发酵等方法脱毒后再利用。

2 营养价值与综合利用

2.1 棕榈仁粕

2.1.1 棕榈仁粕的营养价值 棕榈仁粕(PKC)是棕榈籽榨油后的副产品，因其数量大、价格低而受到广大养殖者的关注。棕榈仁粕具有良好的适口性；消化能和代谢能比豆粕和玉米低75%；粗蛋白质含量仅为14%～17%，其中色氨酸含量很低；一般来说，棕榈仁粕的猪氨基酸标准回肠消化率低于豆粕[3]。棕榈仁粕中以非淀粉多糖形式存在的总碳水化合物超过81%，主要是β-(1，4)-D-甘露聚糖。由于棕榈壳和果皮所占比例较大，所以棕榈仁粕的粗纤维含量比较高，达到16.23%，含有大量的木质素，不溶性膳食纤维含量高[4]。棕榈仁粕磷含量为0.42%，而其中植酸磷占总磷的69%，磷标准回肠消化率为35%～50%[5]。

2.1.2 棕榈仁粕中的抗营养因子 棕榈仁粕中大量的抗营养因子是限制其广泛使用的主要因素，研究表明，棕榈仁粕中的抗营养因子为非淀粉多糖。据报道，商业棕榈仁粕中总非淀粉多糖含量为60%，最高含有74.3%，棕榈仁粕中的总非淀粉多糖包含非水溶性的甘露聚糖，占总非淀粉多糖的78%，其次是纤维素(12%)，少量阿拉伯糖基木聚糖(3%)和葡萄糖醛酸木聚糖(3%)，并有研究认为主要是甘露聚糖和少部分的半乳甘露聚糖[6]。

表1 我国各种植物饼粕类饲料产量[2]Table 1 Yield of various kinds of vegetable and cake feed in China[2]

2.1.3 棕榈仁粕在反刍动物上的应用研究 由于棕榈仁粕价格低廉，无毒副作用，具有较高的粗纤维含量和略低的粗蛋白质含量，使得棕榈仁粕常作为一种替代性蛋白源，用来平衡饲料营养，降低饲料成本。目前针对棕榈仁粕的研究主要是集中在其营养物质的消化性及反刍动物饲料中的应用方法。在奶牛精料补充料中添加10%棕榈仁粕取代等量玉米，干奶牛的体重和泌乳牛的产奶量均有所提高，但差异不显著；同时每1吨精料补充料可节省饲料成本91元[7]。与不添加棕榈仁粕的对照组相比，精料中添加12%和24%棕榈仁粕，奶牛平均产奶量、干物质采食量、饲料转化效率、血液生化指标以及乳成分均没有显著影响，但每日产奶的饲料成本分别下降0.86元和1.74元[8]。梁怡等[9]研究发现，肉牛精料中分别添加20%和40%棕榈仁粕，肉牛日增重、干物质采食量和饲料转化效率并无显著变化，但每千克增重的饲料成本分别下降0.665元和1.593元，所以，日粮添加棕榈仁粕能降低生产成本。也有报道指出，给公羊饲喂40%的棕榈仁粕时，会导致采食量降低[10]。不同研究者所推荐的使用量不同，可能是日粮配方营养水平不同，也可能是棕榈仁粕产地不同的原因。国外棕榈仁粕在反刍动物饲料中的推荐水平如表2。

表2 国外棕榈仁粕在反刍动物饲料中的推荐水平Table 2 Recommended levels of import palm kernel cake in ruminant diets[11]

2.1.4 棕榈仁粕的加工调制技术 由于棕榈仁粕中含有β-甘露聚糖等抗营养因子，因此在饲料中的应用率降低。采用发酵处理的方法可提高动物对棕榈仁粕的利用率，使用酶制剂也可增加棕榈仁粕的溶解性[12]。所以，微生物发酵或酶制剂应用的研究对棕榈仁粕在畜牧业生产中的应用有重要的指导意义。

2.2 油茶籽粕

2.2.1 油茶籽粕的营养价值 油茶是我国特有的木本油料，有着2000多年的栽培和利用历史，与油棕、橄榄和椰子共同称为世界四大木本油料植物。目前我国的油茶种植面积已达到333×104hm2，油茶籽年产量130×104t左右[13]。油茶籽粕是油茶籽经提茶油后的副产物，含有丰富的蛋白质、粗纤维、糖类、矿物质等，其各化学成分的含量见表3。油茶籽粕蛋白质中富含18种氨基酸，包括10种畜禽生长的必需氨基酸；含有多种无机微量元素，特别是动物生长发育过程中的必需元素Mg、Mn、Ca、Fe、Zn、Cu的含量较为丰富，对动物生长发育有害的元素Cd、Pb的含量很低接近于0，可以说是一种营养价值较高的饲料原料[14]。

2.2.2 油茶籽粕中的抗营养因子 虽然榨油后的油茶籽粕中营养物质含量丰富，但是由于油茶籽粕中含有较高质量浓度的茶皂素、单宁(其化学结构见图1)、生物碱和黄酮等活性物质，所以会影响饲料的适口性和消化率，限制其饲用价值。油茶籽粕中茶皂素含量在13%左右，另外油茶籽粕中还含有2%的单宁和0.95% 的咖啡因，其中茶皂素和单宁是油茶籽粕中的主要抗营养因子，一定程度上影响动物的适口性，因此不能直接用于动物生产[16]。

2.2.3 油茶籽粕在反刍动物上的应用研究 由于油茶籽粕中含有茶皂素、单宁等抗营养因子，因此对其进行发酵等脱毒处理十分必要。发酵后油茶籽粕可替代部分豆粕饲喂荷斯坦奶牛，在替代豆粕15%、30%、45%时，奶牛血清中各种免疫酶类物质并无明显变化，而产奶量和乳成分均有所改善[17]。每吨发酵油茶籽粕的价格与豆粕相比节省了1135元，釆用发酵油茶籽粕饲喂荷斯坦奶牛，可以有效降低饲养成本。

表3 油茶粕中各化学成分含量(风干基础)[14]Table 3 Chemical composition of Camellia oleifera cake(air-dry basis) %

图1单宁的化学基本结构[15]
Fig.1 The basic chemical structure of the Tannins

2.2.4 油茶籽粕的加工调制技术 现阶段，油茶籽粕常用的脱毒处理方法有物理法、化学法、生物法及组合法，其中生物发酵法被认为是最具发展潜力的处理方法。通过在油茶籽粕中添加高效微生物菌株，在适宜的条件下发酵，不仅能转化降解查皂素及多酚类物质，达到脱毒的目的，而且还能降低纤维素含量，提高油茶籽粕的消化吸收率，改善适口性[18]。

2.3 茶籽粕

2.3.1 茶籽粕的营养价值 茶籽粕是茶籽榨油后剩余的残渣，一般为深褐色块状。茶籽粕中含有一定量的茶皂素，因此味苦，降低适口性，不能被有效利用，造成极大浪费。其化学成分的含量见表4。

2.3.2 茶籽粕中的抗营养因子 茶籽粕中含有的茶皂素是一种天然糖苷类化合物，在自然界多种植物中广泛存在。它是由皂甙元、糖体、有机酸三部分组成(图2)。由于茶籽粕具有表面活性和生物活性，所以历史上很早就用茶籽饼泡水洗头、洗衣，《本草纲目》也记载了“茶籽捣仁洗衣去油腻”[21]。

图2 茶皂素的化学基本结构[20]Fig.2 The basic chemical structure of the Tea Saponin

2.3.3 茶籽粕的加工调制技术 据报道，茶皂素能提高动物生产性能、免疫水平和抗氧化能力[22]。但是茶皂素味苦，适口性差，且产生毒害作用，添加过量会影响动物的采食量和生产性能。茶籽粕的利用其实是对茶皂素的利用，所以一般都会对茶皂素进行提取。提取茶皂素的方法大致可以分为三类(见表5)，即水提法、有机溶剂提取法、混合溶剂提取法[23]。

2.4 菜籽粕

2.4.1 菜籽粕的营养价值 就饼粕而言，菜籽粕的产量仅次于大豆粕，菜籽粕因含有丰富的蛋白而被视为潜在的动物饲料，菜籽粕中粗蛋白质含量为35%～45%，粗纤维含量为8.7%～21.0%，钙占0.7%，磷占1.02%[24]。菜籽粕中，除赖氨酸外，有比豆粕更好的氨基酸组成，具有丰富的含硫氨基酸、苏氨酸、色氨酸；钙、磷是豆粕的3倍，硒是豆粕的8倍，有丰富的铁、锰、铜、锌等微量元素[25]。菜籽饼粕具有比豆粕更丰富的胆碱、尼克酸、维生素B2、叶酸和维生素B1，但泛酸含量低[26]。

表5 茶籽粕中茶皂素的提取方法Table 5 Extraction methods of tea saponin from tea seed cake

2.4.2 菜籽粕中的抗营养因子 Slominski等[27]认为，选用蛋白质含量高、纤维含量低的菜籽粕喂养动物将具有更高的饲养价值。但菜籽粕中的一些抗营养物质限制了动物对其蛋白质的吸收，从而影响菜籽粕的饲用价值。传统的菜籽粕中，硫代葡萄糖甙占4%～7%，硫代葡糖苷本来是无毒的，但在加工过程中由于共存的硫代葡糖苷酶的作用，会使其水解成恶唑烷硫酮和异硫氰酸酯，这两种产物对动物体有毒害作用。此外，菜籽饼粕中还含有植酸、单宁、芥子等有毒物质和抗营养因子，这些物质不仅使其适口性变差，还降低矿物元素、含氮化合物和能量的利用率[28]。

2.4.3 菜籽粕在反刍动物上的应用研究 菜籽饼粕因含有毒素需经水解、膨化、酸碱处理、发酵等方法脱毒后才可利用。裘大堂等利用现代生物工程技术对菜籽饼进行脱毒处理，并在小尾寒羊日粮中用48%处理过的菜饼发酵底物代替常规蛋白料，发现不影响试验羊日增重和粪氮含量，降低了饲料成本[29]。吴跃明等用甲醛处理菜籽饼，然后配合豆饼饲喂湖羊，发现菜籽饼的蛋白质消化率得到了显著提高[30]。

2.4.4 菜籽粕的加工调制技术 传统的菜籽饼粕在加工过程中没有很好地去除抗营养因子，并且由于加工不当(高温对蛋白质和氨基酸的破坏)，人为的造成营养损失，主要有蛋白质损失率高，利用率差；产品中植酸含量高，硫甙及其降解物脱除不完全；产品色泽差等。目前菜籽粕的脱毒方法可分为四大类，即物理脱毒法、化学脱毒法、生物脱毒法和遗传育种法[31]。

2.5 葵花籽粕

2.5.1 葵花籽粕的营养价值 葵花籽粕，也称为葵花粕，是指葵花籽经预压榨或直接浸出法榨取油脂后的副产品。葵花籽是世界四大油料(向日葵、油菜、花生和大豆)作物之一，也是我国主要油料作物之一，葵花籽粕中含有丰富的营养物质，如蛋白质、矿物质、绿原酸等，由于蛋白质含量高，它的味道和气味比大豆粕温和的多，不存在苦味、豆腥味等。葵花籽粕的生产工艺有压榨和浸提。由表6可见， CP、CF、Ash含量浸提法比机榨法低，CF浸提法比机榨法高，ADF、P含量上两者差别不大。此外，葵花籽粕中还含有丰富的钾、铁、镁、锌等无机元素，见表7 。

表6 葵花籽粕的营养成分及其营养价值(风干基础)[32]Table 6 Chemical composition of sunflower seed cake(air-dry basis) %

表7 葵花籽粕中微量元素含量(风干基础)[33]Table 7 Content of trace elements in sunflower seed cake

2.5.2 葵花籽粕中的抗营养因子 葵花籽粕中所含的抗营养物质，特别是绿原酸的存在，使葵花籽粕中蛋白质利用率和消化率低于大豆粕等其他饲料原料。葵花籽粕蛋白质中赖氨酸含量比豆粕、棉籽粕、菜籽粕低，蛋氨酸含量相近，并且葵花籽粕蛋氨酸和胱氨酸含量比赖氨酸高，所以用葵花籽粕作为蛋白源时，需要额外添加氨基酸用来补充日粮中各种营养物质平衡[34]。

2.5.3 葵花籽粕在反刍动物上的应用研究 赵小刚等[35]以棉籽粕、菜籽粕、葵花籽粕和大豆粕4种蛋白饲料配制日粮饲喂绵羊，研究不同蛋白饲料在前胃和小肠等不同消化道部位消化利用率的差异，结果显示，豆粕日粮在前胃的粗蛋白降解率最高达到33%，棉籽粕组、菜籽粕组、葵花粕组在前胃的降解率只有13%～19%。研究结果表明，由于棉籽粕、葵花籽粕、菜籽粕和大豆粕4种蛋白源饲料的前胃降解率的不同而导致小肠的利用效率也有差异，从而可能会导致优质蛋白饲料的饲养价值的降低。

2.6 花生粕

2.6.1 花生粕的营养价值 花生粕是花生脱壳榨油后的副产品，营养价值高，代谢能比大豆饼粕高，达到12.55 MJ/kg，是植物饼粕类饲料中代谢能最高的。粗蛋白质的含量可以达到48%以上。花生饼粕中含有的抗营养因子少，适口性极好，有特殊的香味，动物喜食。但是花生饼粕中氨基酸组成不佳，花生饼粕中的精氨酸含量高达5.2%，但缺乏蛋氨酸、赖氨酸等必须氨基酸，饲喂时应该与含精氨酸较少的菜籽饼粕搭配，可取得非常好的效果[36]。

2.6.2 花生饼粕中的抗营养因子 花生粕中含有胰蛋白酶抑制因子、植物性血球凝集素、致甲状腺肿素以及植酸等抗营养因子，植酸是花生粕中最主要的抗营养因子，含量约为1.5%，植酸能通过磷酸基团与蛋白质分子结合，这样就降低了蛋白质的消化利用率，阻碍了机体的正常代谢[37]。植酸还能与酶的碱性氨基酸残基结合，抑制胃蛋白酶、胰蛋白酶的活性，影响蛋白质和其它营养成分的吸收[38]。另外，植酸还可以与动物胃肠道中一些带正电荷的金属离子镁、锌、钙、铜、铁等金属离子结合，形成稳定的植酸盐络合物，这样就大大降低了动物对微量元素的吸收，导致动物出现脱毛、厌食、生长迟缓等矿物质缺乏症状[39]。

2.6.3 如何合理使用花生粕 花生饼粕很容易感染黄曲霉毒素，但自身不存在毒素。花生的含水量在8%以上，在31 ℃、相对湿度为81%时，即可滋生黄曲霉菌，在同等条件下，谷物含水量在14%以上就会使黄曲霉菌繁殖。因此，花生粕用作蛋白饲料时应特别注意黄曲霉毒含量，贮藏时切忌发霉，水分含量应控制在12%以下。动物喜食花生粕，考虑到肉品质、氨基酸平衡等因素，应控制其添加量，在精料中添加量一般不超过15%为宜[40]。以上饼粕的主要特征总结见表8。

表8 部分饼粕饲料的主要特征总结Table 8 Summary of the main characteristics of some cake

3 存在的问题

3.1 对开发利用新型饼粕类饲料资源认识不足

由于对新型饼粕类饲料资源的认识不足，长期以来，我国畜牧业生产中，一贯使用玉米等粮食饲料来转化生产畜产品，忽视了新型饼粕类饲料资源的开发和利用，以至相当丰富的新型饼粕类饲料资源得不到合理利用，甚至以废物形式抛弃。

3.2 开发和利用的方式还不够成熟

新型饼粕类饲料原料大多含有抗营养因子和毒素，一般不可直接用来饲喂畜禽，需要通过特定的加工处理后才能被畜禽利用。具体的加工处理方法包括物理、化学、微生物发酵等。但技术还不够成熟，一些传统的加工方式会破坏饲料的营养价值而且耗能大、成本高，还需要不断完善。

3.3 产品标准不够健全

新型饼粕类饲料加工产品的质量差异较大, 受到多种因素的影响。来源不同、加工方式不同的原料生产出的产品质量各不相同。因此，很难设立统一的质量标准。

3.4 在日粮中的添加比例不确定

新型饼粕饲料资源可以代替部分常规饲料，而且在节约饲料成本、增加经济效益等方面已经得到一致的认可。但不同地区，不同来源的新型饼粕饲料资源的营养成分差异较大，因此有关最佳添加量的报道也各不相同。一种新型饼粕原料不一定适合所有动物，因此，我们应该结合当地的新型饼粕原料，饲喂合适的动物。同时，一种新型饼粕原料也不一定在动物的整个生长周期都适用，应选择某个阶段进行替代。

4 小 结

我国拥有丰富的非常规饲料资源，有着巨大的潜在市场，如果能进一步加工和科学调配，棕榈仁粕、油茶籽粕、茶籽粕等都可成为优质的饲料原料，给养殖业带来实际的效益。但是有些饲料原料存在抗营养因子，例如菜籽饼中的植酸、油茶籽粕和茶籽粕中的单宁，采用合适的方法加工调制，可以消除其对动物生长的负面影响。因此在未来的研究中，应不断补充完善非常规饲料营养价值数据库，同时还需要研发先进的加工工艺，以及消除各种抗营养因子的化学、物理以及生物学的方法，提高非常规饲料利用率，为节约常规饲料资源寻找更多新的出路。

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