徐運杰,季豐泉,陳學華,蘇雙良,毛遠廷
(1.山東和美集團有限公司,山東 惠民 251700;2.唐人神集團股份有限公司,湖南 株洲;3.山東省惠民縣農業(yè)農村服務中心,山東 惠民)
糖蜜又叫糖漿,俗稱糖稀,是制糖工業(yè)將甜菜(Beta vulgaris)深根或甘蔗(Saccharum officinarum)主干壓榨出的汁液,經加熱、中和、沉淀、過濾、濃縮、結晶等工序制糖后所剩下黏稠的棕色液體,具有糖漿狀的稠度,屬于液體能量飼料。甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜雖然相似,但卻具有不同的理化特征。經合組織(OECD)及糧農組織(FAO)的數據顯示,2016 年至2018年期間,全球蔗糖產量穩(wěn)步增長,巴西、印度和泰國是最重要的甘蔗生產國,甘蔗年產量分別為3 300、2 800 和1 200 萬噸。非洲1 100 萬噸、中國1 000 萬噸和美國700 萬噸處于中間位置。歐盟以1 700 萬噸保持著世界上最大的甜菜生產國的地位。自2006 年以來,由于歐盟開放了整個歐洲的食糖市場,加之甘蔗生產成本的降低,意大利的甜菜產量急劇下降,從占歐盟產量的8.6 % 下降到3.9 %[1]。制糖工業(yè)副產品甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜富含碳水化合物,是一種低廉的能量飼料。需要注意與大豆糖蜜進行區(qū)分。大豆糖蜜是生產大豆?jié)饪s蛋白過程中,醇溶部分物質,經過濃縮處理后的產品,因富含糖類物質,顏色和流動性類似蜂蜜,所以命名為大豆糖蜜。本文重點論述了甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的理化特征及其在生豬養(yǎng)殖中的應用,為合理應用糖蜜,降低養(yǎng)豬生產成本,發(fā)展循環(huán)經濟提供參考。
1.1 糖蜜的常規(guī)理化特征 無論是甜菜糖蜜還是甘蔗糖蜜,都是高密度和pH 偏酸性(5~5.8)的液體,含有較高的易發(fā)酵糖,是一種富含能量的飼料原料,其豬凈能值約為玉米的2/3。此外,糖蜜也富含礦物鹽,并且以生物可利用的形式存在。由于成本低,使它成為一種非常受歡迎的飼料原料,在飼料配方中可以部分替代谷物。甜菜和甘蔗糖蜜雖然在某些理化性質和總能量值方面相似,但是兩者之間存在一些顯著的差異,特別是在糖成分、含氮組分和礦物鹽方面,見表1~5。
表1 甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的常規(guī)營養(yǎng)成分
從表1 可知,甜菜和甘蔗糖蜜的總糖含量約為45 %~52 %,總糖和礦物鹽由于其高滲勢而具有抗菌作用,從而有利于糖蜜的質量穩(wěn)定性和保質期。El-Said 等研究發(fā)現,真菌毒素常常污染許多飼料原料,但對糖蜜影響較小[2]。標準化的糖蜜產品,含糖量應該高于48 %,含水量低于25 %,其穩(wěn)定性和貨架期最好。制糖業(yè)通常使用的另一個參數是白利糖度等級(Brix grade)。白利糖度是指溶液中的固溶物的重量百分濃度,參考指導值在78 %~85 % 之間變化,它允許使用折射計同時測量干物質和蔗糖含量。然而,關于糖分含量,應注意區(qū)分糖蜜不同性質的參數,即轉化糖量。轉化糖是用稀酸或酶對蔗糖作用后所得含等量的葡萄糖和果糖的混合物,它們與費林溶液發(fā)生還原反應,并且不可發(fā)酵,因為它們與氨基酸氮結合(美拉德反應),保持還原特性。甜菜糖蜜中的還原糖含量約為0.5 %~1.5 %,而甘蔗糖蜜中的還原糖含量為10 %~20 %,平均果糖/葡萄糖比為1.58。與甜菜糖蜜相比,甘蔗糖蜜中不可發(fā)酵且不具有生物活性的還原糖含量更高,因為還原糖更多地存在于甘蔗樹干中[3]。
表2 甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的脂肪酸含量
1.2 糖蜜的脂肪酸和含氮物質組成 (1)甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜脂肪組分的脂肪酸組成差異很大(表2)。甜菜糖蜜脂肪組分中SFA 更高,甘蔗糖蜜脂肪組分中UFA 更高,UFA/SFA 分別是1.23 和2.14。甜菜糖蜜脂肪組分中PUFA/MUFA是1.33,而甘蔗糖蜜脂肪組分中PUFA/MUFA 是2.23。當然,由于兩種糖蜜中粗脂肪(EE)的含量很低,幾乎忽略不計(表1),所以各種脂肪酸的含量對飼料沒有什么影響。(2)粗蛋白質是各種含氮物質的總稱。甜菜糖蜜的粗蛋白質含量高于甘蔗糖蜜。當然,這與土壤和施肥有關系。由于這些原因,糖蜜粗蛋白質含量大部分由硝酸鹽(礦物質來源的氮)組成,而有機來源的可溶性氮由游離氨基酸(特別是谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、酪氨酸、精氨酸和組氨酸)和含氮堿基(甜菜堿、鳥嘌呤、黃嘌呤)組成(表3)。由于這些含氮組分(氨基酸和甜菜堿除外)很低,因此,它們的重要性有限。在任何情況下,甜菜堿(0.5 %~0.7 %)發(fā)揮的重要生物學作用(甲基供體)都應該重視,與蛋氨酸一樣,甜菜堿有助于減少畜禽(特別是奶牛和蛋雞)反復出現的脂肪肝問題[4]。
表3 甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的氨基酸含量(mg/kg DM)
1.3 糖密的礦物質元素和維生素含量 關于礦物元素(表4),糖蜜的缺點主要在于它的鉀鹽含量高,它可以構成灰分含量的1/3。鉀鹽具有脫鹽和輕瀉的作用,但是,合理使用鉀鹽,同時考慮到日糧配方中鉀離子和鈉離子之間的平衡,可以克服上述缺點。另外,必須特別考慮糖蜜中的硫含量,值得注意的是,甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的硫大部分以無機形式的硫酸鹽存在。日糧中過量的硫可能對動物健康和生產性能產生多重影響[5]。NRC[6]的數據將反芻動物硫的最大耐受水平(MTL)設定為:富含谷物類的日糧中硫含量小于3 g/kg DM,而富含粗飼料的日糧中硫含量小于5 g/kg DM。對于非反芻動物(豬和家禽),日糧中硫的MTL 設定為小于4 g/kg DM[7]。至于飲用水,對于反芻動物,NRC[6]建議高精料日糧和高飼草日糧時,水中硫酸鹽的 MTL 分別為600 mg/L 和2 500 mg/L,而Kamphues 等[8]建議為500~800 mg/L;對于非反芻動物(豬和家禽),NRC[6]對豬的飲水中硫酸鹽的MTL 設定為3 000 mg/L,而 Kamphues 等[8]建議為1 600~1 800 mg/L。(3)糖蜜中的維生素含量見表5,可以說它缺乏脂溶性維生素。至于水溶性維生素,特別是B 族維生素,這兩種糖蜜的硫胺素(維生素B1)濃度都很低。硫胺素在葡萄糖代謝中起著特別重要的作用,在單胃動物飼料中大量使用糖蜜的情況下,需要進行適當的補充。在復胃動物中,正常條件下,這種維生素是由瘤胃細菌菌群合成的。盡管缺乏上述維生素,但應注意糖蜜中存在大量生物素,并且以完全生物可利用的形式存在。生物素不僅在豬營養(yǎng)中預防足部損傷、改善肉質和育肥方面具有特別重要的意義,而且在高產奶牛中也具有特別重要的意義。Chen 等分析了11 篇研究論文表明,每天補充20 mg 生物素可使每頭泌乳奶牛每天的產奶量增加1~2.9 kg,這可能是由于提高了瘤胃對纖維的消化而增加了采食量[9]。
表4 甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的礦物元素含量
表5 甜菜和甘蔗糖蜜的維生素含量 (mg/kg)
1.4 糖蜜的其他理化特性 (1)糖蜜中有機酸總量為2 %~14 %。最近的一項研究表明,不同類型糖蜜的有機酸組成不同[10]。與甜菜糖蜜相比,甘蔗糖蜜中的乳酸濃度更高,最小值為1.23 %,最大值為9.77 %。檸檬酸經硫酸脫水合成的烏頭酸僅存在于甘蔗糖蜜中,而羥基乙酸僅存在于甜菜糖蜜中。另外,甘蔗糖蜜中硫酸鹽、磷酸鹽和氯化物的濃度較高,陽離子/陰離子平衡值較低,變化范圍為 + 117.63 至 - 58.59 meq/100g,平均是4.47 meq/100g。甜菜糖蜜的陽離子/陰離子平衡值變化范圍為 + 129.20 至 + 3.24 meq/100g,平均是53.94 meq/100 g。在炎熱的夏季,甜菜糖蜜由于具有較高的陽離子/陰離子平衡值而更有利于動物健康。(2)糖蜜的物理特性使其成為一種非常特殊的飼料原料。這兩種類型糖蜜的粘度與生產區(qū)域和環(huán)境溫度有關。粘度通常受干物質和多糖含量以及環(huán)境溫度的影響。在任何情況下,甘蔗糖蜜的粘度都比甜菜糖蜜的粘度要高得多,而且變化范圍要大,甜菜糖蜜的粘度變化范圍要小得多。例如,在75 % 干物質和20 ℃ 環(huán)境下,甘蔗糖蜜的粘度在7 000~14 000CP 之間變化,而甜菜糖蜜的粘度在1 400~2 000CP 之間變化。隨著溫度的升高,粘度降低,但甘蔗糖蜜的數據變化范圍總是大于甜菜糖蜜。(3)糖蜜最重要的感官特征是甜味特性,飼料中添加糖蜜,具有開胃作用,提高采食量;糖蜜的另一個技術特征是粘合特性,飼料企業(yè)通過添加糖蜜,有利于改善顆粒飼料的硬度,降低成品的含粉率和粉化率,提高生產效率;糖蜜第三個不可忽視的特性是降低粉塵,減少飼料粉末對動物(尤其是豬)和工人呼吸道的刺激。
2.1 糖蜜的能值 公衍玲等[11]綜述了甘蔗糖蜜在豬營養(yǎng)中的應用。很明顯,糖蜜可以在飼料配方和各類豬日糧中部分取代谷物作為能源。與谷物相比,糖蜜的總能量較低,這與糖蜜的水分、灰分含量高和脂肪含量低有關(表1)。另一個因素是糖蜜中的碳水化合物主要由單糖和雙糖組成,相對于谷物中多糖而言,其熱值較低。糖蜜的可消化能量僅占其總能量的85 %~90%,這是由于一些未確定的葡萄糖組分的利用率低以及非蛋白含氮物質的存在所致。因此,甘蔗糖蜜的凈能估計值約為1536~1616 kcal/kg。在實踐中,100 g玉米或大麥可分別由140 g 或125 g 糖蜜替代。
2.2 糖蜜使用的注意事項 (1)關于礦物元素成分,糖蜜的高鉀含量被認為是在動物飼料中使用高劑量這種副產品的一個限制因素,特別是對豬。許多營養(yǎng)學家認為,如果大量給動物喂食糖蜜,會起到瀉藥的作用。事實上,當過量使用糖蜜時,與出現腹瀉相比,會在更大程度上增加腎臟病變的發(fā)生率[12]。有人指出,富含鉀鹽(硫酸鹽和碳酸鹽形式)的谷物類食物可能導致腎臟功能不全[13]。(2)關于維生素,一方面,糖蜜只有極少量的脂溶性維生素,當大量使用糖蜜時,應注意補充維生素A、D 和E。另一方面,糖蜜富含水溶性維生素,特別是煙酸、泛酸、核黃素和生物素。生物素在預防豬的疾病、提高母豬的繁殖效率和減少亞油酸改善肥豬的脂肪品質方面具有重要作用[14]。(3)糖蜜雖然富含碳水化合物和礦物元素,而且價格低廉,但是需要注意使用量。Christon 等[15]研究表明,在仔豬和生長肥育豬日糧中大量使用糖蜜會導致能量和蛋白質利用效率下降,并且與使用量成正比。能量利用減少的原因是蔗糖不完全消化和果糖不完全吸收。過量的果糖和蔗糖進入大腸會形成一個高滲環(huán)境,微生物發(fā)酵,從而產生導致消化障礙和腹瀉的有機酸。蛋白質利用效率下降的原因可能與氨基酸不平衡有關,必須通過適當補充氨基酸來補償。因此,大量使用糖蜜之前,應該安排10~15 d 的適應期,以通過特定的酶誘導使動物消化系統(tǒng)適應并更好地消化利用糖蜜。
2.3 糖蜜的使用建議 關于糖蜜的用量,如果是農場,飼養(yǎng)員謹慎使用糖蜜是明智的,對于體重20 kg 以下的仔豬和哺乳期母豬,日糧中糖蜜用量最高不超過5 %;相反,對于懷孕母豬、公豬和育肥豬,用量可以更高,達到日糧的10 %,但最高用量不要超過20 %。有研究表明,在生長肥育豬的飼料中適當使用糖蜜并不會改變肉質,但大量使用糖蜜可以提高胴體的肉脂比,略微降低了胴體的產量[16]。由于糖蜜具有粘合特性,飼料企業(yè)用,可以改善成品顆粒質量和水分含量,提高生產效率,降低車間粉塵。根據季節(jié)、地區(qū)和飼料品種差異,根據筆者十多年的從業(yè)經驗,建議配方中用量控制在2 %~5 %,并注意各種營養(yǎng)素濃度的變化。
總之,制糖工業(yè)副產品甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜是一種非常低廉有價值的液體能量飼料,合理利用糖蜜,既降低養(yǎng)豬的生產成本,提高養(yǎng)豬的經濟效益,又充分利用了工業(yè)副產品,有益于循環(huán)經濟的發(fā)展。