高粱在猪和家禽生产中有哪些营养作用?

近年来, 随着高粱进口量的增加, 高粱的饲用价值受到了学术界、饲料与养殖行业的高度关注。高粱的营养价值与玉米近似, 有效能值与玉米相当, 可替代畜禽饲粮中的部分玉米, 减少玉米用量。本文主要就高粱的营养价值、抗营养因子及在猪和家禽生产中的应用作一综述。

  

  玉米是畜禽饲料中的主要能量原料,随着饲料工业和畜禽养殖业的快速发展,其需求量也迅猛增长。然而,近年来,玉米的种植面积逐年下降,加之“贸易战”“非洲猪瘟”“新冠”和“禁抗”等多重冲击,使得玉米进口配额进一步受限,其价格一直处于高位运行,这导致饲料成本增加,给饲料和养殖企业造成了巨大的生存压力。面对玉米资源紧张的新形势,开发并合理利用“非常规”能量饲料资源十分必要。

  

  高粱,又称乌禾、蜀黍,为禾本科高粱属一年生草本植物,是人类栽培的重要谷类作物之一,已有3000多年的种植历史。高粱是全球第五大粮食作物,在农业生产中占据着极其重要的地位。高粱因具有耐旱涝、耐盐碱、耐贫瘠和易于种植等特性,在食用与饲用价值等方面备受关注。我国高粱的总产量近年来呈上升趋势,初步形成了以北方及西南高粱生产优势区为主导,华北、西北高粱生产区为补充的高粱生产格局,其中黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、四川、重庆和贵州等是我国高粱的主产省份,种植面积占全国高粱的80%以上。自2013年以来,受玉米临时收储政策的影响,我国高粱进口量逐年攀升,2014年以后进口量稳居全球首位。我国的进口高粱主要来自美国和澳大利亚,其中,美国高粱因单宁含量低、价格便宜,故而在中国饲用高粱市场上占据优势地位。据中国海关统计,2020年中国高粱进口数量为481t,同比增长478.6%,进口金额达11.56亿,同比增长501.2%。近年来,玉米价格的高位运行使得我国的高粱进口量逐年增加,而高粱作为一种玉米替代品,性价比优越,且在进口配额受限度上低于玉米,因而在我国的饲料和养殖行业备受青睐。本文主要综述了高粱的营养价值、抗营养因子及在猪和家禽生产上的应用。

  

  1、高粱的营养价值

  

  高粱营养价值高,含有人体所需的多种营养成分,对人体健康有益。表1比较了国内外饲料原料数据库中有关高粱的常规营养成分含量,并由此可知,高粱的营养价值变异性较大,且主要与各国高粱的品种、产地和生长环境差异有关,其次可能与各国实验室的检测分析差异有关。因此,准确测定高粱的营养价值是实现饲料精准配制的基础,也是饲料企业科学合理使用高粱的前提。

  

  表1 国内外饲料原料数据库中高粱的营养成分含量

  

  Table 1 Nutrient contents of sorghum in in domestic and international feed ingredient databases

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  1.1 高粱中的有效能

  

  能量占饲料成分的60%~70%,成本占饲料成本的50%以上。据Nyannor等报道,与玉米相比,猪对普渡高可消化高粱1(Purdue high digestible sorghum 1PHD1)、普渡高可消化高粱2(Purdue high digestible sorghum 2PHD2)和普通高粱P721N的消化率及回肠消化率无显著差异。但猪对上述3种高粱中能量的表观回肠消化率(AID)均低于玉米,其中对PHD1PHD2中能量的AID分别为75.99%75.37%,分别是玉米的98.4%97.6%;对普通高粱P721N中能量的AID72.31%,是玉米的93.6%Pan[11]研究发现,对生长猪而言,美国高粱的消化能(DE)16.35 MJ/kg,代谢能(ME)16.09 MJ/kg;而中国黄玉米的DE16.36 MJ/kgME16.10 MJ/kg,两者无显著差异,且在总能(GE)的全肠道表观总消化率上,玉米籽粒和高粱亦无显著差异。上述报道均反映出高粱的有效能值与玉米相近,表 2汇总了国内外饲料原料数据库中高粱GE及生长猪对高粱DEME和净能(NE)的测定值,由表可知,就中国、美国和法国的饲料原料数据库而言,高粱GE的差异不大,而荷兰的数据库中除高粱NE外,并没有展示有关高粱的其他能值,这说明荷兰对高粱能值有一套独特的评价体系。在中美法3国的数据库中,生长猪对高粱DEMENE3项指标差异不大,但值得注意的是,美国高粱在产量上不但领先于其他国家,而且经过多年的选种和育种工作,已经形成了低单宁、甚至不含单宁的高粱品种,而单宁的消除有利于提高生长猪对高粱中能量的利用率,因此在美国的大部分地区,高粱已经被普遍用于畜禽饲料中。

  

  表2 国内外饲料原料数据库中高粱GE及生长猪对其的有效能值

  

  Table 2 GE of sorghum and effective energy values in growing pigs fed sorghum in domestic and international feed ingredient databases 

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  1.2 高粱中的蛋白质与氨基酸

  

  NRC(2012)收录了19种高粱的粗蛋白质(CP)含量的平均值为9.36%,其范围为8.26%~10.46%,近似甚至略高于普通黄玉米(7.31%~9.17%)。彭安琪在对AS6023AS7193AS7194青贮甜高粱及AS6016AS6018高丹草等饲用高粱的CP含量进行测定后得出其范围为5.29%~12.80%Subramanian[13]测出M35-1CSH6CSH8CSV3P721RY49IS11167IS117588个品种的高粱籽粒CP含量为6.8%~19.6%。粒用高粱的CP含量主要受其基因型、生长环境及氮肥施用量的影响,一般为7%~12%。高粱中的蛋白质主要是由谷蛋白、白蛋白和球蛋白以及醇溶蛋白组成。高粱蛋白质中的氨基酸种类齐全,必需氨基酸的含量较高,但赖氨酸、蛋氨酸与半胱氨酸的含量均低于玉米,其他必需氨基酸含量都近似或高于玉米。据Pan等报道,除缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸以外,生长猪对高粱中CP和其他氨基酸的AID和标准回肠消化率(SID)均不如玉米,这在一定程度上揭示出高粱蛋白质存在消化率低、品质较差的缺点。

  

  高粱蛋白质的分子间交联较多,且淀粉颗粒被高粱醇溶蛋白体所包裹,共同嵌入高粱胚乳的谷蛋白基质中,高粱蛋白质与淀粉之间形成了强结合键最终又限制了营养成分的水解与有效性的发挥,因此,在生产中经常利用发芽、挤压加工等方式提高动物对高粱蛋白质的消化率,并改善其品质。表3汇总了国内外饲料原料数据库中有关高粱的氨基酸含量,并整理了猪对高粱中氨基酸的消化率数值。由表可知,不同数据库中高粱的氨基酸含量及猪对高粱中各氨基酸的AIDSID差异较大,导致这一现象的原因是:1)高粱的营养价值本身就存在高变异性的特点,而氨基酸作为高粱中一种重要的营养成分,可能会受到品种、收获期、产区和生长环境等多重因素的影响;2)在评价高粱的氨基酸营养时,各国所使用的猪品种、猪生长状况及测定方法也可能存在差异。在各国的数据库中,有关猪对高粱中各氨基酸消化率的数据呈现出单一化、静态化的特点,多数是基于文献报道或预测,所选择的高粱品种较少,因此要更加客观、准确地预测饲喂高粱的猪对各类氨基酸的AIDSID,就必须结合高粱中营养成分的高变异性这一特点,构建“高粱的营养成分——猪对高粱中各类氨基酸的AIDSID”的动态预测方程。

  

  表3 国内外饲料原料数据库中高粱的氨基酸含量及猪对高粱中氨基酸的AIDSID

  

  Table 3 Amino acid content of sorghum and AID and SID of amino acids in sorghum of pigs in domestic and international feed ingredient databases 

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  小结与展望

  

  高粱与玉米的有效能值相近,价格也更加低廉,且营养价值比较丰富,与玉米豆粕型饲粮相比对动物的生产性能无不良影响,具备广泛的开发与利用前景。多项研究表明,高粱中虽然有诸如单宁、醇溶蛋白和植酸磷等抗营养因子,可能会限制饲喂高粱型饲粮的猪与家禽的生产性能,但通过酶制剂处理之后,可以消除大部分抗营养因子,实现对高粱的高效化利用。

  

  然而,目前国内有关高粱有效能、氨基酸消化率等重要营养参数的研究较少,且现有文献与数据库中提供的数值无法适应因品种、产地和加工工艺等因素所造成的高粱营养价值的变化。因此,我们需要对国内绝大多数高粱品种的营养价值进行准确评估,并对饲喂高粱型饲粮的猪的有效能及氨基酸消化率做动态预测,逐步完善高粱原料数据库,这是充分利用高粱,实现精准配方的前提与关键所在。

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