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“能量”一詞來源于古希臘語“ energon ”,意思是“做功”,描述和反映物質(zhì)做功的能力。能量是 “ 生命之火 ” ,是生命的源動(dòng)力。在生命科學(xué)里,能量被定義為有機(jī)分子氧化時(shí)產(chǎn)生的、常常以熱量形式釋放或以高能鍵形式貯存的物質(zhì)。從動(dòng)物營養(yǎng)需求的角度講,動(dòng)物需要飼料提供能量、蛋白質(zhì)、脂肪酸、維生素、礦物元素和水等營養(yǎng)素,而能量只能是包含在碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)當(dāng)中。根據(jù)美國學(xué)者哈里斯( L.E.Harris,1963 )對(duì)飼料的分類方法,能量飼料被定義為飼料干物質(zhì)中粗纖維含量小于 18% ,同時(shí)粗蛋白質(zhì)含量小于 20% 且每千克飼料干物質(zhì)含 2.5MC ( 10.46MJ ) DE 以上的飼料。
1 能量體系
評(píng)定動(dòng)物能量需要及飼料能量價(jià)值的體系就是能量體系,即指以什么樣的能值來評(píng)定動(dòng)物的能量需要和能量價(jià)值,并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)而完整地表述飼料與動(dòng)物的供求關(guān)系。建立能量體系一方面需要確定動(dòng)物的能量需要,另一方面需要測(cè)定或估測(cè)各種飼料的能值( P.McDonald 等, 1988 ;楊鳳, 2001 ; Noblet , 2003 )。能量體系是隨著動(dòng)物能量代謝研究的不斷深入而發(fā)展起來的,從最初的總能體系到消化能、代謝能、凈能,最后到 生產(chǎn)凈能體系 。當(dāng)前動(dòng)物生產(chǎn)中主要應(yīng)用的能量體系有消化能體系,代謝能體系 和凈能體系 。
隨著對(duì)動(dòng)物利用飼料能量研究的深入,已經(jīng)認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有能量體系還存在各種不足。為更全面反映飼料、動(dòng)物和環(huán)境對(duì)動(dòng)物利用飼料能量所產(chǎn)生的影響,建立能量新體系已成為必然的趨勢(shì)。新的能量體系,應(yīng)更為準(zhǔn)確充分地 反映日 糧和動(dòng)物(甚至包括環(huán)境)因素影響下飼料能量的利用效率 ( Birkett 等, 2001c ) ,也更能推動(dòng)能量飼料的快速發(fā)展。
2 能量飼料發(fā)展的歷程
畜牧業(yè)的發(fā)展決定了飼料原料的發(fā)展,反過來飼料原料的發(fā)展又促進(jìn)了畜牧業(yè)的發(fā)展,能量飼料原料的發(fā)展也不例外。國內(nèi)畜牧業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段,即由家庭副業(yè)到專業(yè)飼養(yǎng),再發(fā)展到現(xiàn)代化的集約型畜牧業(yè)。能量飼料原料的發(fā)展也隨著畜牧業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)變革時(shí)期,即由谷實(shí)、糠麩類到單一油脂類,再到混合油脂類,目前正在走向第四個(gè)變革時(shí)期。
本世紀(jì)初,隨著動(dòng)物營養(yǎng)研究的深入,人們認(rèn)識(shí)到不同的油脂消化率是不一樣的,脂肪酸組成不同的油脂(特別是飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸之間)存在協(xié)同作用,因此人們開始在飼料中添加一些簡單的混合油脂(例如仔豬料中用豆油與椰子油配比,生長育肥動(dòng)物料中用豆油和牛油配比,水產(chǎn)動(dòng)物料中用豆油與魚油配比)。 2004 年,北京中大兆華公司以農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心為依托,研制出一種脂肪酸組成更科學(xué)并且經(jīng)過乳化處理的混合油脂,經(jīng)過試驗(yàn)以及養(yǎng)殖場(chǎng)使用表明,動(dòng)物對(duì)這種油脂的消化利用率相對(duì)其他混合油、單一油脂有顯著提高。能量飼料原料的發(fā)展由此走向了第四個(gè)變革時(shí)期。
3 能量飼料的種類與應(yīng)用
飼料中 70% 以上的營養(yǎng)物質(zhì)主要是發(fā)揮其作為能源物質(zhì)的功能而被動(dòng)物所利用,飼料成本中能量部分所占比例因此而大于 50% 。相對(duì)于碳水化合物來說,脂肪的能值和利用效率更高,并可減少體增熱。當(dāng)日糧中添加脂肪代替相同代謝能值的碳水化合物時(shí)通常 增加凈能的 利用率( Noblet 等, 1994a )。下面就富含碳水化合物和脂肪的能量飼料在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀作簡要介紹。
3.1 谷實(shí)類
主要是玉米、小麥、稻谷(糙米、碎米)、大麥、高粱等。 谷實(shí)類飼料 的突出特點(diǎn)是淀粉含量高,粗纖維含量少,所以適口性好、可利用的能量高。通過一定的加工處理(如脫殼、粉碎、熟化)和添加酶制劑,能提高其有效能值。 谷實(shí)類飼料 目前還是為畜禽提供能量的主要能量飼料來源,占全價(jià)配合飼料和精料混合料的配比通常在 50-70% 。
3.2 谷 實(shí)加工 副產(chǎn)類
主要是玉米胚芽 粕 (餅)、次粉、小麥麩、米糠(餅、 粕 )、大麥麩等。因其粗纖維含量較高,無氮浸出物含量低,故屬于有效能值較低的一類能量飼料。這類原料在大多數(shù)以散養(yǎng)為主以及要求低成本原料的地區(qū)有一定市場(chǎng),其用量一般在 3-30% 。另外,糠麩類飼料原料結(jié)構(gòu)疏松,體積大、容重小,吸水膨脹性強(qiáng),其中多數(shù)對(duì)動(dòng)物有一定的輕瀉作用,對(duì)調(diào)節(jié)魚餌料有一定作用。
3.3 塊根、塊莖及其加工副產(chǎn)品
主要有甘薯(渣)、馬鈴薯、木薯(粉)、甜菜渣、糖蜜、酒精糟等。這類飼料含水量大( 13-80% ),干物質(zhì)中主要是無氮浸出物,蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維和粗灰分等較少,有效能 值明顯 低于玉米等 谷實(shí)類飼料 原料。其用量單 胃動(dòng)物 中應(yīng)控制在 15-20% 以下,反芻動(dòng)物中可控制在 30-50% 以下(其中糖蜜應(yīng)在 10-20% 以下)。
3.4 動(dòng)物產(chǎn)品副產(chǎn)物
主要有脫脂奶粉、乳糖和 乳清粉 等。這類飼料原料主要通過牛乳生產(chǎn)加工而來,其適口性好、消化率高、營養(yǎng)價(jià)值也較高,有效能值高于玉米等谷實(shí)類,是一類不可多得的能量飼料原料。但是其缺點(diǎn)是價(jià)格高,脂溶性維生素缺乏,食鹽含量高,成分含量變異較大。其用量一般在 5-30% ,在育肥豬、母豬和 泌 乳母牛日糧中用量不可過高,否則會(huì)有腸脹氣的危險(xiǎn)。
3.5 油脂 畜禽由于生產(chǎn)性能的不斷提高,對(duì)日糧養(yǎng)分濃度尤其是日糧能量濃度的要求愈來愈高。用常規(guī)的飼料難以配制出高能量飼糧,而且常規(guī) 飼糧常常 缺乏必需脂肪酸,脂肪酸組成也不平衡,易給動(dòng)物生長造成影響。鑒于這些原因,近幾年來,油脂作為能量飼料在 畜禽日 糧中的應(yīng)用愈來愈受到重視。
3.5.1 飼糧中添加油脂的好處 ① 油脂的能值遠(yuǎn)比一般的能量飼料高。例如,豬脂肪總能為玉米總能的 2.14 倍,大豆油代謝能為玉米代謝能的 2.87 倍,棕櫚酸鈣 泌乳凈 能為玉米 泌乳凈能 的 3.33 倍; ② 油脂富含動(dòng)物所需的必需脂肪酸; ③ 油脂可促進(jìn)脂溶性維生素的吸收和運(yùn)輸; ④ 油脂可延長飼料在消化道內(nèi)停留時(shí)間,從而能提高飼料養(yǎng)分的消化率和吸收率; ⑤ 油脂的 熱增耗值 比碳水化合物、蛋白質(zhì)的都低。因而,一方面脂肪的利用率一般比蛋白質(zhì)、碳水化合物高;另一方面還能緩解高溫季節(jié)動(dòng)物的熱應(yīng)激; ⑥ 添加油脂,還有 增強(qiáng)飼糧風(fēng)味 、改善外觀、防止分級(jí)、降低粉塵、減少機(jī)器磨損等額外功效。
3.5.2 目前油脂在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用形式
1 )油脂種類較多,按其來源可分為單一油脂和混合油脂: 單一油脂包括植物油脂、動(dòng)物油脂和礦物油。植物油脂是從植物種子中提取而得,主要成分為甘油三酯、另含少量的植物固醇與蠟質(zhì)成分,大豆油、玉米油、 菜籽油 、棕櫚油等是這類油脂的代表。植物油脂中的脂肪酸主要為不飽和脂肪酸(棕櫚油、椰子油除外),有效能值較高。動(dòng)物油脂是指用家畜、家禽和魚體組織 ( 含內(nèi)臟 ) 提取的一類油脂,其成分以甘油三酯為主、另含少量的不皂化物和不溶物等。動(dòng)物油脂中脂肪酸主要為飽和脂肪酸(魚油除外),有效能值稍低。礦物油主要用于預(yù)混料中,用量在 1-2% ,起減少粉塵、消除靜電、保護(hù)微量成分和減少自動(dòng)分級(jí)的作 用。 混合油脂主要分為植物性混合油脂和動(dòng)植物混合油脂。植物性混合油脂 主要從碳鏈長 短、脂肪酸鏈飽和度和生物安全方面考慮,如用豆油與椰子油混合使用。動(dòng)植物混合油脂主要從脂肪酸鏈飽和度方面考慮,如豆油與牛油的混合、豆油與魚油的混合。另外,食品工業(yè)廢棄后提煉的混合油,這是目前國內(nèi)飼料廠用得較多的油脂,價(jià)格 低廉但氧化 程度一般較高,同時(shí)還存在一些致癌物質(zhì)(多次高溫烹炸時(shí)產(chǎn)生)的隱患。
2 )從形態(tài)上油脂可分為液態(tài)和固態(tài): 液態(tài)油主要有豆油、玉米油、磷脂油、魚油、混合油脂以及飼料級(jí)水解油脂等。這些油脂的突出特點(diǎn)就是不飽和脂肪酸含量較高,但存在易氧化、運(yùn)輸和使用不方便等缺點(diǎn)。 固態(tài)油脂主要包括以下幾方面的油脂:(?。┨烊挥椭喝缗S汀⒇i油、棕櫚油、椰子油等,這類油脂中飽和脂肪酸含量較高,熔點(diǎn)較高,有效能值較低。(ⅱ)氫化油脂:這種油脂經(jīng)過加氫硬化處理達(dá)到提高熔點(diǎn)的目的,一來方便運(yùn)輸、貯存和使用,二來在反芻動(dòng)物瘤胃中的降解性降低,但是消化率會(huì)有所下降,下降率一般在 10-15% 。(ⅲ)皂化油脂:這種油脂是用堿土金屬(主要是鈣)對(duì)脂肪酸皂化處理后形成的脂肪酸鹽。該油脂通常用于反芻動(dòng)物,有很好的過瘤胃性能。許多試驗(yàn)證明,給奶牛飼喂脂肪酸鈣,可提高產(chǎn)乳量和 乳的 質(zhì)量,并能延緩 泌 乳曲線的下降。王文杰等( 2003 )試驗(yàn)證明用大豆脂肪酸鈣代替玉米油飼喂肉仔雞和生長育肥豬,不影響其生產(chǎn)性能,并且有提高日增重、減少采食量和降低料重比的趨勢(shì)。 添加脂肪酸鈣皂時(shí),則需對(duì)飼料中鈣水平加以平衡。 但脂肪酸鈣稍有異味,飼喂時(shí)應(yīng)逐漸增加其用量。 另外,因在小腸中脂肪酸與 鈣重新 結(jié)合,難以溶解,消化率較低 ( Enser , 1984) 。 (ⅳ)脂肪酸酰胺:脂肪酸與 胺反應(yīng) 所形成,可以有效防止瘤胃微生物的降解作用與氫化作用 , 添加后對(duì)瘤胃微生物的毒害作用也小。研究表明這種產(chǎn)品具有抗瘤胃微生物的降解作用,不影響瘤胃微生物對(duì)其他養(yǎng)分的降解,但存在小腸消化率低、乙酸比例有下降的趨勢(shì)以及降低動(dòng)物采食量等方面的缺陷。(ⅴ)脂肪粉:如棕櫚油脂肪粉,這是利用棕櫚油等油脂的高熔點(diǎn)進(jìn)行冷卻固化處理的油脂,通常用于反芻動(dòng)物。但如果在棕櫚油中加入磷脂等乳化劑處理后,也可用于單胃動(dòng)物。(ⅵ)包被油脂:包括天然包被油脂、甲醛 - 蛋白質(zhì)復(fù)合包被油脂、吸附包埋油脂、蛋白質(zhì)包被油脂和淀粉、糊精包被油脂。天然包被油脂就是富含油脂的籽實(shí),如高油玉米、大豆粒及其加工產(chǎn)品(全脂大豆、膨化大豆)、棉籽粒等。這是一類優(yōu)質(zhì)的能量飼料來源,其缺點(diǎn)是脂肪酸不平衡、加工粉碎后不耐貯存。甲醛 - 蛋白質(zhì)復(fù)合包被油脂是把富含油脂的籽實(shí)用甲醛進(jìn)行處理而得,這產(chǎn)品有很好的過瘤胃性能,但缺點(diǎn)是甲醛的毒性無法消除,其在畜產(chǎn)品中的微量殘留是限制該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用的主要障礙。吸附包埋油脂是指用(膨化)玉米粉、(膨化)豆 粕 、玉米 芯及其 它載體把油脂吸附包埋后所制得的產(chǎn)品,如大豆磷脂粉。這類產(chǎn)品使用方便,耐貯存性比油脂要好,缺點(diǎn)是油脂未完全包埋起來。蛋白質(zhì)包被油脂和淀粉、糊精包被油脂是用蛋白質(zhì)、淀粉或糊精作包被材料,把油脂(乳化或非乳化)包埋在內(nèi)后噴霧干燥制得的。這類油脂適口性好,不易氧化(包埋效果好),使用方便,不過價(jià)格稍高。如市面上的血粉包被油脂、各種乳脂產(chǎn)品等。
4 能量飼料發(fā)展存在的問題
筆者認(rèn)為,國內(nèi)能量飼料的發(fā)展還存在以下幾方面的問題:
1) 目前的各種能量體系存在不同的缺陷,建立更為準(zhǔn)確全面地反映各種因素影響下飼料能量的利用效率的新的能量體系,已成為必然的趨勢(shì)。
2) 脂肪酸的數(shù)據(jù)庫,目前還是一片空白。脂肪和脂肪酸的營養(yǎng)研究相對(duì)于動(dòng)物營養(yǎng)中的其它領(lǐng)域來說不那么受重視,脂肪與脂肪酸的研究可以說還處在起步階段,還有大量的工作需要去做。
3) 我國大陸至今還未頒布飼料用油脂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),而我國臺(tái)灣地區(qū)和日本、美國、西歐等飼料和畜牧發(fā)達(dá)的地區(qū)和國家早已制定了這方面的標(biāo)準(zhǔn),這對(duì)我國飼料和畜牧業(yè)的發(fā)展很不利。
4) 目前能量代謝試驗(yàn)和脂肪酸的檢測(cè)比較繁瑣,還需要用到一些昂貴的儀器,導(dǎo)致相關(guān)的成本較高,探索一些簡便快速的檢測(cè)方法有助于推動(dòng)能量飼料的發(fā)展。
5) 油脂的深加工工藝和相關(guān)的添加劑研究的較少,導(dǎo)致能量飼料在我國的發(fā)展緩慢。北京中大兆華牧業(yè)科技有限公司作為國內(nèi)首家專業(yè)化能量飼料研究開發(fā)、生產(chǎn)與銷售的公司,已經(jīng)開始了這方面的工作。
5 未來能量飼料的發(fā)展趨勢(shì)
隨著飼料和畜牧業(yè)的發(fā)展以及各方面研究的深入,能量飼料必將越來越受到重視,其中作為高能原料的油脂會(huì)成為關(guān)注的焦點(diǎn)。筆者認(rèn)為,未來能量飼料的發(fā)展應(yīng)該符合以下趨勢(shì):
1) 油脂由單一液體形態(tài)向多種形態(tài)發(fā)展。
2) 由單一油脂向混合油脂發(fā)展,越來越重視脂肪酸的平衡。
3) 由通用油脂向乳化型動(dòng)物專用油脂和日糧專用油脂發(fā)展是必然趨勢(shì)。
4) 隨著動(dòng)物營養(yǎng)研究(消化吸收率)的深入,有利于開發(fā)效能更好的產(chǎn)品。
5) 飼料營養(yǎng)與食品營養(yǎng)的關(guān)系越來越緊密,功能性油脂應(yīng)是未來研究的熱點(diǎn)。
6) 對(duì)油脂用添加劑和加工工藝的研究越來越多,有利于進(jìn)一步提高油脂的質(zhì)量。
7) 油脂新原料的開發(fā)具有廣闊的前景,有利于進(jìn)一步降低飼用油脂的成本。
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