吳兆鵬，譚文興，蟻細(xì)苗*，黃曾慰，梁達(dá)奉,2，常國煒，曾練強(qiáng)

(1.廣州甘蔗糖業(yè)研究所，廣東省甘蔗改良與生物煉制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510316；2.廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)股份有限公司，廣西糖業(yè)研發(fā)中心，廣西 南寧 530002)

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綜 述

甘蔗渣的飼用價(jià)值及其作為飼料應(yīng)用的研究進(jìn)展

吳兆鵬1，譚文興1，蟻細(xì)苗1*，黃曾慰1，梁達(dá)奉1,2，常國煒1，曾練強(qiáng)1

(1.廣州甘蔗糖業(yè)研究所，廣東省甘蔗改良與生物煉制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510316；2.廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)股份有限公司，廣西糖業(yè)研發(fā)中心，廣西 南寧 530002)

甘蔗渣是甘蔗制糖工業(yè)最大宗的副產(chǎn)品，具有量大、集中，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，其營養(yǎng)成分適合作飼料。甘蔗渣的飼料化不僅可以節(jié)省飼料資源，降低養(yǎng)殖成本，還能解決人畜爭糧的尷尬局面和減少環(huán)境污染，提高制糖工業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。本文主要從甘蔗渣的飼用價(jià)值、飼料化優(yōu)缺點(diǎn)、預(yù)處理、以及甘蔗渣在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀等方面的內(nèi)容進(jìn)行綜述，為甘蔗渣的飼料化提供理論參考。

甘蔗渣；飼用價(jià)值；預(yù)處理；畜牧生產(chǎn)

前言

甘蔗是光合能力最強(qiáng)的C4作物，也是人類迄今所栽培的生物量較高的大田作物之一，一般作為制糖的原料。最大的甘蔗生產(chǎn)國是巴西和印度，中國位列第三，我國的甘蔗種植主要分布在廣西、云南、廣東、貴州等南方省區(qū)，總產(chǎn)量7000多萬t[1]。甘蔗渣是甘蔗制糖壓榨后的渣滓，質(zhì)地粗硬，每生產(chǎn)出1噸的蔗糖就會(huì)產(chǎn)生約1噸的蔗渣[2]。根據(jù)云南糖網(wǎng)公布的數(shù)據(jù)，截至2016年2月底，2015-2016榨季僅廣西就已生產(chǎn)濕蔗渣(水分約50%)約820萬t。目前，廣西70%～80%的甘蔗渣都是直接作為糖廠鍋爐燃料被燃燒掉，得不到有效利用，不僅造成資源浪費(fèi)，而且還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染，進(jìn)一步給人和動(dòng)物的健康帶來危害[3]。甘蔗渣纖維成分豐富，如經(jīng)適當(dāng)加工處理可作為良好的粗飼料，不但可以緩解現(xiàn)今飼料資源緊缺的狀況，而且還可降低飼料成本，提高養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又減輕環(huán)境污染，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。本文就甘蔗渣的營養(yǎng)成分及預(yù)處理、甘蔗渣的飼用價(jià)值以及甘蔗渣資源作為飼料在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用做一綜述。

1 甘蔗渣的營養(yǎng)特點(diǎn)

甘蔗渣的營養(yǎng)成分中，尤以纖維含量最多，蛋白、淀粉和可溶性糖含量較少。

甘蔗渣一般含干物質(zhì)90%～92%，粗蛋白質(zhì)約1.5%，粗纖維44%～46%，粗脂肪約0.7%，無氮浸出物約42%，粗灰分2%～3%[4]。此外，甘蔗渣的農(nóng)藥殘留量比其他秸稈作物都要低，這是它的另一大優(yōu)點(diǎn)[1]。對(duì)于甘蔗渣的營養(yǎng)成分，不同地區(qū)、不同時(shí)期的也有所差異。表1列出了不同地區(qū)、不同時(shí)期進(jìn)行的一些研究中甘蔗渣的營養(yǎng)成分。

表1 不同地區(qū)、不同時(shí)期的甘蔗渣營養(yǎng)成分 %

2 甘蔗渣飼料化的難點(diǎn)

甘蔗渣雖然是一種很有利用價(jià)值的飼料資源，但因其自身的特點(diǎn)和技術(shù)上存在的問題，使甘蔗渣在飼料中的直接應(yīng)用受到了限制，其飼料化有很多難點(diǎn)，主要有以下幾方面：

1)木質(zhì)化程度高，甘蔗渣中木質(zhì)素含量約為20%[11]。牛和其他反芻動(dòng)物可以消化甘蔗渣中的纖維素、果膠和糖分，但不能消化木質(zhì)素，而且木質(zhì)素成分還會(huì)影響其它纖維物質(zhì)的消化。因此，要使瘤胃微生物能高效利用纖維素，應(yīng)當(dāng)破壞木質(zhì)素和半纖維素的結(jié)合層，降低纖維素結(jié)晶度[12]。

2)保存困難，甘蔗渣的水分含量較高，一般在50%左右，并且其中還含有糖等適宜細(xì)菌繁殖生長的營養(yǎng)物質(zhì)，因此極易腐敗。且未經(jīng)過加工處理的甘蔗渣體積密度小，占用空間大[13]；

3)適口性差，如不添加糖蜜或其它誘食劑，甘蔗渣的適口性很差，動(dòng)物不容易接受[14]；

4)不易消化，甘蔗渣粒度較大，如不進(jìn)行粉碎或粉得不夠細(xì)，其中的木質(zhì)素含量便相對(duì)較高而損害和擾亂反芻動(dòng)物的消化系統(tǒng)，有資料表明，反芻動(dòng)物直接消化甘蔗渣所消耗的能量大于其從甘蔗渣中所獲取的能量，作為反芻動(dòng)物飼料時(shí)，有機(jī)物消化率只有20%～25%或更低[15-16]。

3 甘蔗渣的處理方法

甘蔗渣具有養(yǎng)分低，適口性差，消化率低等缺點(diǎn)，直接飼喂動(dòng)物采食量低，所以應(yīng)該進(jìn)行預(yù)處理，目前甘蔗渣常用的預(yù)處理方法可歸結(jié)為以下幾類，需要指出的是，處理方法一般都不是獨(dú)立進(jìn)行的，為了處理效果更好，一般是幾種方法交叉復(fù)合進(jìn)行：

1)物理處理法

通過粉碎、蒸煮、高壓蒸汽裂解及輻射等方法處理甘蔗渣。主要是為了降低蔗渣結(jié)晶度、破壞其木質(zhì)素與纖維素及半纖維素的結(jié)合層，提高纖維素降解率，同時(shí)降解部分纖維素類物質(zhì)生成寡糖或二糖、單糖等物質(zhì)。

高壓蒸汽膨化能有效破壞木質(zhì)素與纖維素和半纖維素的緊密結(jié)構(gòu)，目前膨化技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品、飼料加工行業(yè)。陳彪等[17]利用高壓蒸汽裂解處理蔗渣，有效的破壞了蔗渣纖維，處理后的蔗渣還原糖濃度明顯提高；巴西圣保羅大學(xué)農(nóng)學(xué)院采用高溫高壓膨化處理甘蔗渣作牛、羊、魚的飼料，也取得了較好效果[18]。超聲波處理本來對(duì)纖維素結(jié)構(gòu)影響不大，但王淋靚等[19]利用超聲輔助堿性雙氧水法預(yù)處理甘蔗渣發(fā)現(xiàn)，與無超聲輔助相比，纖維素含量提高了8.69%，超聲能夠提高蔗渣纖維對(duì)試劑的可及度和反應(yīng)性能，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)效率。

物理法操作簡單，但對(duì)設(shè)備要求較高，能耗大，因而使其應(yīng)用受到一定的限制，目前蔗渣主要的物理法預(yù)處理是高壓蒸汽膨化處理。

2)化學(xué)處理法

化學(xué)處理法主要是利用酸、堿、有機(jī)溶劑等處理甘蔗渣，使其纖維素和半纖維素部分降解并除去木質(zhì)素，常用的化學(xué)處理法主要有堿化處理和酸化處理，目前研究最多、效果最好屬堿處理。

謝勇等[20]研究了不同處理(堿化處理、氨化處理、復(fù)合處理)甘蔗渣纖維類物質(zhì)的瘤胃降解特性，以7%NaOH堿化與復(fù)合處理最佳，不僅提高了其營養(yǎng)物質(zhì)的降解率，還提高了蔗渣的采食量；毛華明等[21]分別用尿素、Ca(OH)2和NaOH處理甘蔗渣，ADF、NDF和木質(zhì)素均有不同程度的下降，以NaOH的效果最好，當(dāng)NaOH用量為80 g/kgDM時(shí)，甘蔗渣營養(yǎng)價(jià)值可達(dá)中等羊草的水平；Change等[22]發(fā)現(xiàn)添加氫氧化鈣可以提高瘤胃甘蔗渣的酶解程度，如木質(zhì)素含量降低14個(gè)百分點(diǎn)，且證明每克干物質(zhì)中添加0.1 g氫氧化鈣為最宜；楊家晃等[23]用8%Ca(OH)2處理的皮髓質(zhì)混合蔗渣與菠蘿渣青貯，其干物質(zhì)消化率達(dá)61.53%，與常用飼料象草相似；Gandi等[24]在100℃下，用10%氫氧化鈣溶液浸泡甘蔗渣1 h后，使瘤胃48 h的干物質(zhì)消化率從30.8%提高到62.7%；Kivasis等[25]對(duì)甘蔗渣進(jìn)行化學(xué)處理后，纖維降解以及甲烷和揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量顯著提高；李積華等[26]利用堿處理的甘蔗渣，纖維素的含量從54.43 %增加到78.27 %。此外，也有有機(jī)溶劑處理蔗渣的報(bào)道，石錦志等[27]研究了利用離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([bmim]Cl)對(duì)甘蔗渣中的纖維素直接溶解并再生，結(jié)果表明離子液體能很好地將甘蔗渣中的纖維素同半纖維素、木質(zhì)素分離，即離子液體能很好的分離提純甘蔗渣中的纖維素。

化學(xué)處理法操作較簡單，效果明顯，是目前蔗渣處理最有效也是最常用的方法，尤其是NaOH堿化法最為常用。但是酸堿溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕性大，同時(shí)化學(xué)處理法處理蔗渣的原料損失較嚴(yán)重，而且若處理液處置不當(dāng)，必然會(huì)帶來處理廢液的二次污染問題，這些在一定程度上限制了化學(xué)法的應(yīng)用，盡管如此，堿化法仍然是目前最常用、最有效的方法。

3)生物處理法(微貯處理法)

生物法處理主要是利用酵母，細(xì)菌、放線菌等微生物處理甘蔗渣，使蔗渣部分降解成易于被動(dòng)物體利用的糖類物質(zhì)，同時(shí)通過微生物的代謝活動(dòng)生成蛋白質(zhì)、氨基酸、還原糖等營養(yǎng)物質(zhì)，使處理后甘蔗渣的適口性、產(chǎn)品風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值得以明顯改善。

采用微生物發(fā)酵，提高甘蔗渣的蛋白質(zhì)含量，改善其營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，使其成為一種優(yōu)質(zhì)飼料，是目前蔗渣處理的新方法。吳謙等[28]以甘蔗渣為唯一碳源生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，甘蔗渣未經(jīng)任何處理的情況下接種微生物進(jìn)行混合發(fā)酵，于32℃振蕩培養(yǎng)108 h，發(fā)酵干產(chǎn)物中粗蛋白含量為260 g/kg，大大提高了甘蔗渣的粗蛋白；林清華等[29]利用微生物混合培養(yǎng)技術(shù)，以甘蔗渣為唯一碳源生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，發(fā)酵產(chǎn)物的粗蛋白含量是甘蔗渣原材料的12倍以上；帥軍[30]利用蔗渣微生物共發(fā)酵制備單細(xì)胞蛋白也都取得了不錯(cuò)的效果。

糖蜜是制糖工業(yè)的另一副產(chǎn)物，營養(yǎng)豐富，與甘蔗渣恰好形成互補(bǔ)，以蔗渣、糖蜜為主要原料生產(chǎn)飼料成為熱點(diǎn)。胡詠梅等[31]用黑曲霉、綠色木霉和產(chǎn)朊假絲酵母三種菌種，以蔗渣和糖蜜為主要基質(zhì)，并優(yōu)化相關(guān)工藝條件，發(fā)酵后的飼料粗蛋白含量提高到11.48%，香味、適口性較蔗渣大為改觀，可用做牛、羊等的飼料；徐雅飛[32]利用甘蔗渣、甘蔗糖蜜生產(chǎn)發(fā)酵飼料，所得產(chǎn)品具有較好的產(chǎn)品外觀和風(fēng)味，具有較高的飼用價(jià)值，適合用作飼料飼喂草食動(dòng)物；許偉[33]利用蔗渣吸附糖蜜酵母濃縮廢液制發(fā)酵飼料也取得了較好結(jié)果。

生物處理法最大的難點(diǎn)就是高效的菌株不容易篩選到，目前的菌株處理效率低，時(shí)間長等制約了此法的應(yīng)用。但微生物具有容易進(jìn)行遺傳操作、培養(yǎng)基來源廣泛低廉等特點(diǎn)，加上目前微生物各種技術(shù)手段的高速發(fā)展，微生物處理甘蔗渣必將成為未來研究的熱點(diǎn)。

4)復(fù)合處理法

復(fù)合處理法指的是物理法、化學(xué)法、生物法兩種或三種方法的交叉復(fù)合處理，一般先把甘蔗渣進(jìn)行物理或化學(xué)處理，再接種微生物或者青貯，處理的甘蔗渣往往比單獨(dú)處理的效果要好。韓丙軍等[34]先對(duì)蔗渣進(jìn)行物理處理→化學(xué)處理，處理后的甘蔗渣用來過濾膠廠的廢水，即利用蔗渣提供C元素，膠廠含氮廢水提

供氮元素，以達(dá)到一定的 C/N，然后接種酵母菌進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物的粗纖維、粗灰分、粗蛋白含量與不同牧草相比，基本無較顯著差異，可滿足熱帶地區(qū)常見牧草的營養(yǎng)元素要求，可開發(fā)作為飼料原料。此外，還有很多蔗渣處理的相關(guān)報(bào)道[35-41]。

4 甘蔗渣在動(dòng)物飼喂中的應(yīng)用

由于反芻動(dòng)物對(duì)粗纖維能夠更好地消化吸收，所以甘蔗渣在反芻動(dòng)物生產(chǎn)上應(yīng)用較多。有研究報(bào)道了甘蔗渣可以替代傳統(tǒng)的粗飼料原料運(yùn)用到反芻動(dòng)物營養(yǎng)上，并且可以起到類似的效果，如作適當(dāng)處理，甘蔗渣可提供高達(dá)20%的反芻動(dòng)物食糧，但這種利用途徑尚不很普遍[42]。近些年，甘蔗渣作為粗飼料資源在牛(肉牛、奶牛)的應(yīng)用研究較多，羊等其他反芻動(dòng)物也有應(yīng)用，其他豬，蝦等非反芻動(dòng)物也有報(bào)道。

4.1 在反芻動(dòng)物上的應(yīng)用

甘蔗渣可作為一種廉價(jià)的粗飼料進(jìn)行開發(fā)利用，而甘蔗稍葉、糖蜜能彌補(bǔ)甘蔗渣的蛋白不足、適口性差等不足，甚至可以用全株甘蔗飼喂，楊世平等[43]利用全株甘蔗育肥肉牛試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)飼喂全株甘蔗，牛只出現(xiàn)厭食現(xiàn)象，但補(bǔ)飼肉牛濃縮料0.5 kg/頭·日，又取得了良好效果，可能是濃縮料中蛋白質(zhì)含量高,與甘蔗中的能量剛好有互補(bǔ)作用，所以甘蔗采食量較大；徐英等[44]利用全株甘蔗與全株大麥混合青貯飼養(yǎng)肉牛效果顯著高于全株玉米青貯，兩者的平均日增重分別為1340 g和1040 g；飼喂全株甘蔗與全株大麥混合青貯的肉牛的利潤提高60.86%；Roman等[45]關(guān)于青貯甘蔗的研究表明，肉牛育肥期間飼喂甘蔗青貯與全株玉米青貯相比，肉牛干物質(zhì)采食量有所降低，分別為10.1 kg(占體重的2.3%)和10.5 kg(占體重的2.4%)，但牛的日增重和屠宰重均無顯著差異。發(fā)展全株甘蔗飼喂能解決甘蔗渣營養(yǎng)價(jià)值低，適口性差的問題，且甘蔗產(chǎn)量高，又與常規(guī)牧草形成季節(jié)上的互補(bǔ)，意義重大。

甘蔗渣的不同處理方式直接影響牛的生產(chǎn)性能和消化性能，蟻細(xì)苗等[46]利用膨化蔗渣替代玉米稈青貯作為粗飼料進(jìn)行肉牛飼喂實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，飼喂膨化蔗渣肉牛采食量大，增重明顯，平均日增重比玉米稈青貯組提高了36.7%，飼料成本大幅度降低，比玉米稈青貯組降低28.8%；馮定遠(yuǎn)等[47]研究產(chǎn)奶牛對(duì)堿化甘蔗渣消化利用情況，結(jié)果表明，堿化甘蔗渣在日糧平衡的基礎(chǔ)上代替部分干草和玉米青貯及少量精料(約占日糧干物質(zhì)的20%)是完全可行的，既不影響日糧的采食量、營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和氮的代謝利用，也不影響奶牛的產(chǎn)奶量；Menezes等[48]研究認(rèn)為，飼喂新鮮甘蔗渣優(yōu)于儲(chǔ)藏72h后的甘蔗渣；堿處理后青貯與不經(jīng)處理直接青貯的蔗渣飼料飼喂肉牛，也有明顯差別，經(jīng)堿處理后青貯的蔗渣飼料牛只采食量大和日增重都要更好，且屠宰后對(duì)牛的肝臟、腎和肌肉分析發(fā)現(xiàn)，鈉的增加也在最低水平，對(duì)肉質(zhì)沒有影響[49]。

以制糖工業(yè)副產(chǎn)物為主要原料，再輔以其他營養(yǎng)物質(zhì)飼喂肉牛，也是一種較好選擇，楊膺白等[50]以甘蔗渣、糖蜜、尿素和木薯粉為原料，按一定比例混配，對(duì)越冬黃牛進(jìn)行飼喂試驗(yàn)，獲得良好的飼養(yǎng)效果，但同時(shí)也指出，雖然甘蔗渣適口性有所提高，但仍較差，應(yīng)適度加喂甘蔗葉、青貯料等；唐書輝等[51]用同一品種的新鮮蔗稍與甘蔗渣、糖泥按80∶5∶15 的比例混合，分成3份，分別為不作任何處理、氨化處理和微貯處理，結(jié)果表明氨化處理后的甘蔗副產(chǎn)品完全可以替代普通飼草資源，可替代部分精料飼養(yǎng)肉牛。此外，也有甘蔗渣在羊方面的報(bào)道[52]。

4.2 在其他動(dòng)物的應(yīng)用

由于甘蔗渣的特點(diǎn)，一般都是作為反芻動(dòng)物的飼料研究較多，作為非反芻動(dòng)物的飼料研究報(bào)道較少，但也有報(bào)道。夏中生等[53]利用糖蜜酒精廢液與蔗髓混合后，采用多菌種發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行固體發(fā)酵，得到富含氨基酸和維生素的飼料并飼喂豬，經(jīng)過與喂普通飼料對(duì)比發(fā)現(xiàn)，飼喂經(jīng)過發(fā)酵后的甘蔗渣對(duì)豬的日增重沒有影響，但降低了飼料消耗，降低了飼飼養(yǎng)成本；福建寧德農(nóng)科所的陳傳村[54]使用甘蔗渣飼喂家兔，增重和肉料比都與草粉相當(dāng)，但蔗渣無疑更具價(jià)格優(yōu)勢；此外，在雞、蝦等都有零星報(bào)道[55-57]。

5 前景展望

甘蔗渣作為制糖工業(yè)中最大宗的副產(chǎn)品，其價(jià)格低廉、集中易收集，將其飼料化具有可行性、發(fā)展前景廣闊，但是在畜牧生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中還存在一些有待解決的問題。為了能夠更好的利用甘蔗渣這種粗飼料資源，今后還需進(jìn)一步完善甘蔗渣飼料批量生產(chǎn)的工藝和流程。首先要聯(lián)合各糖廠和飼料加工企業(yè)來共同處理解決甘蔗渣的保鮮及貯存問題；其次還有待研發(fā)出高效節(jié)能的甘蔗渣預(yù)處理設(shè)備，來解決甘蔗渣的質(zhì)地過硬、適口性差等問題；另外還需要研究出對(duì)甘蔗渣進(jìn)一步加工處理的方法，如青貯、微生物發(fā)酵等處理方法來提高甘蔗渣的飼用價(jià)值；最后還需進(jìn)一步研究在反芻動(dòng)物生產(chǎn)上甘蔗渣適宜的添加比例、飼喂方式以及在其他動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用，為甘蔗渣飼料資源在畜牧業(yè)的推廣應(yīng)用提供理論參考。

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The Research Progress on the Feed Forage Value of Bagasse and Its Application

WU Zhao-peng1, TAN Wen-xing1, YI Xi-miao1*, HUANG Zeng-wei1, LIANG Da-feng1,2, CHANG Guo-yi1, ZENG Lian-qiang1

(1.InstituteofCaneSugarIndustryinGuangzhou,GuangdongKeyLaboratoryofSugarcaneImprovementandBiologicalRefining,Guangzhou,Guangdong, 510316,China; 2.Agriculturalreclamationofsugarindustrygroupco.,LTD.,ResearchandDevelopmentCenterofSugarIndustry,Nanning,Guangxi, 530002,China)

The bagassese is the most proportion of secondary product in cane sugar industry, and it has advantages of large amount, concentration and low price. The bagassese could be used as fodder, which could save the feed resources and decrease the feeding cost as well as solve the contradiction between food and feed and reduce air pollution, thus improving the economic benefit of sugar industry. This paper reviewed the progress from many parts, including the feed forage value, the advantage and disadvantage as the feed, the pre-process and the current application of bagasse in livestock production, which would provide the theory reference about the bagasse for feed.

bagasse; feed forage value; pre-process; livestock production

2016-05-15

2016-05-25

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助(201403049)。

吳兆鵬(1984-)，男，碩士，工程師，主要從事食品生物技術(shù)研究。

*通訊作者：蟻細(xì)苗(1975-)，女，高級(jí)工程師，主要從事食品生物技術(shù)和制糖工藝研究及檢測工作。

S823

A

1001-9111(2016)05-0041-05