喷浆玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS的工艺特点及营养价值特性

■李运杰 贾梦可 弓浩杰 寇茜茜 刘保仓吕 刚

（新疆泰昆集团有限责任公司，新疆昌吉 831100）

玉米、豆粕等是动物生产中常用的常规饲料资源，随着畜禽养殖规模的扩大，对饲粮的需求量不断增加。玉米作为重要的蛋白质和能量来源，是畜禽饲料中必不可少的原料，几乎所有畜禽饲料配方中都需要玉米参与[1-2]。然而我国玉米供应仅能满足粮食需求，饲用玉米严重依赖进口，近年，由于气候变暖、地缘冲突、新冠疫情等影响，全球性粮食短缺问题日益突出，为缓解人畜争粮矛盾，诸多学者将目光转向新型饲料原料开发[3]。非常规饲粮的可利用性还有待研究，常规饲料副产物营养结构稳定，相对于非常规饲料在动物生产中有更好的利用空间。我国是第二大玉米种植国，2021年度玉米产量达2.75亿吨[4]，玉米产量巨大，导致玉米副产物增多，但目前玉米副产物几乎无法在食品中再次使用，导致大量浪费，畜禽养殖可以利用玉米副产物作为饲料原料，但由于生产不够标准化，造成合理利用率较低的问题。玉米是优质蛋白质原料，其副产物也富含蛋白质，但玉米副产物因玉米原料的质量和生产工艺不同导致营养价值差异较大，由于单胃动物难以消化玉米副产物中的高纤维，限制了其在部分单胃动物饲料中的应用[5]，而反刍动物可以利用纤维饲料，因此在反刍动物生产中应用的研究居多[6-7]。研究表明玉米副产物营养价值近似于玉米，氨基酸较为全面，可替代一部分蛋白质饲料在畜禽配方中添加，有利于畜禽生长，其加工工艺多需发酵，独特的气味有助于提高畜禽适口性，且生产成本低，同时解决了玉米商品加工过程中产生的副产物浪费的问题[8-9]。因此，玉米副产物作为饲料原料已经越来越受到大众关注，在饲料行业中有巨大的应用前景。充分利用玉米加工副产物并提高其饲用价值，为玉米副产物在畜禽饲料中合理利用提供依据。

1.1 喷浆玉米皮加工工艺

将玉米浸泡后的浓浆喷洒在玉米胚芽和纤维分离后的玉米皮上形成喷浆玉米皮[10-11]。在淀粉生产过程中，在（50±2）℃环境温度下，用0.07%～0.18%的亚硫酸浸泡玉米，浸泡时间不少于26 h，保留浸泡后的浓浆（浓缩玉米浆），用破碎机将酸泡后的玉米破碎至胚芽分离，胚芽可以制成玉米胚芽粕，剩余部分进行纤维分离，分离出玉米皮，与浓缩玉米浆混合，形成淀粉加工副产物即喷浆玉米皮[12]。喷浆玉米皮的加工工艺流程[13]见图1。

图1 喷浆玉米皮加工工艺流程

1.2 玉米胚芽粕的加工工艺

目前，玉米胚芽粕是几种玉米副产物中产量最高的成分[14]。由于玉米原料的质量差异较大，生产的玉米胚芽粕性质也有差异，高蛋白玉米生产出的玉米胚芽粕属蛋白饲料，其余是能量饲料。玉米胚芽粕也是在商品淀粉加工中产生的，酸泡后将玉米胚芽分离出来，浓缩玉米浆与玉米胚芽混合后经浸提压榨得到玉米油，剩余的部分就是玉米胚芽粕[15]。玉米胚芽粕加工工艺流程见图2。

图2 玉米胚芽粕加工工艺流程

1.3 玉米DDGS的加工工艺

玉米干酒糟及其可溶物（distillers dried grains with solubles，DDGS）通常是生产工业乙醇过程中产生的副产物。本文介绍了干法和湿法两种玉米DDGS加工工艺。干法加工时，玉米粉在淀粉酶作用下发酵48 h形成乙醇发酵液，经过蒸馏分离出不可蒸馏部分即得到玉米DDGS。干法加工工艺流程见图3。湿法加工时，先将玉米酸泡，去皮后形成粗淀粉浆，经发酵和糖化后生产乙醇，蒸馏浓缩液分离后得到DDGS，湿法加工同时可以得到玉米油、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕和乙醇等产物，湿法加工工艺流程见图4。干法生产玉米DDGS时由于无法将玉米中的营养物质从乙醇废液中分离出来，造成原料浪费和环境污染[16]。湿法的综合效益较高，不仅生产乙醇量大，更能较好地保证玉米DDGS的营养成分，充分利用玉米营养物质，在乙醇制造中广泛使用。因此，湿法加工玉米DDGS更经济高效。

图3 玉米DDGS干法加工工艺流程

图4 湿法加工工艺流程

喷浆玉米皮加工所需的浓缩玉米浆含氮量极高，喷浆后能增加玉米皮的含氮量，从而使喷浆玉米皮中粗蛋白含量提高，但同时也会提高粗纤维含量，适合用于反刍动物饲料，也有研究认为适当提高饲粮纤维含量可促进家畜消化吸收[17-19]。因此将价格低廉且产量大的喷浆玉米皮应用于畜禽生产中具有一定经济效益。我国玉米霉变情况严重[20]，贮存温度不当易发霉变质，玉米霉变是畜牧生产中的难点问题。喷浆玉米皮是利用浓缩玉米浆发酵而得，若玉米原料霉变，会使得玉米中霉菌毒素得以浓缩，饲粮中的霉菌毒素含量变高，因此原料质量是影响饲料价值的关键因素[21]。正常玉米得到的浓缩玉米浆属高氮溶液，喷洒在玉米皮上能提高粗蛋白含量。王伟[22]在测定尼克粉公母鸡饲料价值中发现，喷浆玉米皮和不喷浆玉米皮的粗蛋白成分差异大，喷浆玉米皮比不喷浆玉米皮的粗蛋白含量高约7%。受限于原料品质，喷浆玉米皮的各营养成分变异很大，Anderson 等[23]测定干物质基础下喷浆玉米皮的粗蛋白含量大约是15.7%。高俊杰等[17]研究表明，玉米皮经多菌种固态发酵后，粗蛋白含量达21.38%，提升率为32.47%；
真蛋白含量达10.77%，提升率为50.42%；
粗纤维含量为17.78%，降低率为14.19%。林谦[24]认为不同产地来源的玉米原料制成的喷浆玉米皮粗蛋白含量有显著差异，对比山东和江苏两地喷浆玉米皮的粗蛋白含量，发现山东产地的喷浆玉米皮粗蛋白含量显著高于江苏产地。王红玉[25]和舒维成[26]测定不同品种喷浆玉米皮的营养组成发现，喷浆玉米皮各养分存在很大差异。在玉米胚芽粕和玉米DDGS中也存在由于来源、地区和加工工艺差异导致粗蛋白测定结果差异较大的情况。

玉米胚芽也具有玉米高蛋白、高纤维的特性，且含有大量维生素，可为畜禽提供维生素的补给[27]，玉米原料的营养价值决定玉米胚芽粕的品质。另有研究表明，玉米胚芽的氨基酸组成合理，与禽料氨基酸组成近似，且有与大豆相近的蛋白质生物效价[28-29]，玉米胚芽粕更多在禽料中使用。喷浆玉米皮粗蛋白含量高达20%，玉米胚芽粕中粗蛋白含量高达30%以上，粗脂肪含量相对较高，适口性好；
玉米蛋白粉中蛋氨酸含量较高[30]。玉米胚芽浸提压榨出油后，油脂含量会有所降低，其他营养成分几乎不变，因此其营养组成稳定，不同于喷浆玉米皮和玉米DDGS有发酵香味，玉米胚芽粕保留了玉米清香，能提高动物采食量，是畜禽的优质蛋白质、能量饲料[31-34]。

在以玉米作为发酵原料生产工业乙醇的过程中，可发酵出玉米DDGS，在发酵过程中约有2/3的玉米淀粉被淀粉酶分解，使得其他营养成分浓度浓缩了2～3 倍[35]。玉米DDGS中粗蛋白和粗脂肪含量极高，有研究认为，由于玉米DDGS 的蛋白质溶解度低，醇溶蛋白含量高，因此粗蛋白含量极高，可用作动物的蛋白质饲料[36]。宫晨[37]关于不同来源蛋白质饲料营养价值评定及其对鲁西黄牛生产性能的影响的研究结果表明，从DM降解率来看，DDGS的快速降解部分含量最高达到28.39%，高于其他原料。喷浆玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS 营养成分及限制性氨基酸成分见表1[38]。喷浆玉米皮主要原料是玉米皮，因此其粗纤维含量较高；
玉米胚芽粕生产中会伴随玉米油产出，降低了玉米胚芽粕的粗脂肪含量，但其氨基酸组成更稳定；
玉米DDGS 粗蛋白和粗脂肪含量极高，既可作蛋白饲料又可作能量饲料。三种玉米副产物都是对粮食玉米加工副产物的合理利用，有利于环境保护和低碳可持续发展。

表1 喷浆玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS营养成分及限制性氨基酸成分（%）

3.1 喷浆玉米皮在畜禽上的应用

喷浆玉米皮的粗纤维含量比玉米胚芽粕和玉米DDGS高，在反刍动物养殖中应用，能够促使反刍动物表现出较好的生产性能[39]。禽料中少量纤维可促进肠道发育，舒维成[26]在樱桃谷肉鸭饲粮中添加0.5%、10%、15%、20%的喷浆玉米皮，发现5%喷浆玉米皮对肉鸭短期的平均体增重和料重比几乎没有影响，但可以促进樱桃谷肉鸭的肠道生长，还提高了肉鸭肉品质。曾绘锦等[10]评定喷浆玉米皮对生长肉兔的营养价值，发现不同产地的喷浆玉米皮粗蛋白含量均高于18%，粗蛋白消化率超过60%，说明喷浆玉米皮可以被肉兔利用，可用作肉兔饲粮。李姗姗[40]在麻鸭生长发育后期饲粮中添加10%的喷浆玉米皮，能提高麻鸭生产性能和胸肉品质。因此，在禽类生长发育后期添加低浓度的喷浆玉米皮是可行的，不仅能提高生产性能，还能改善禽肉品质。

喷浆玉米皮品质受加工工艺的影响，浓缩玉米浆和玉米皮的比例很大程度上影响喷浆玉米皮的质量和营养价值，其有效能值变异较大[41]。因此，准确评估喷浆玉米皮的营养价值，是其在饲料工业中广泛应用的前提。喷浆玉米皮含有较高的粗纤维，在反刍动物饲粮中应用，能够促进反刍动物提高生产性能。尹福泉等[42]和吴征敏等[43]分别通过体外模拟试验发现，皇竹草与喷浆玉米皮以75∶50和50∶50组合后可以显著提高山羊的干物质降解率、粗纤维降解率和蛋白质降解率。与玉米粉相比，喷浆玉米皮中硫元素含量较高，反刍动物排放大量甲醛，饲粮中硫元素可与氢结合，降低甲烷产生，减少环境污染，改善反刍动物养殖环境[44-45]。因此，喷浆玉米皮可广泛应用于反刍动物及成年肉用禽类生产中。

3.2 玉米胚芽粕在畜禽上的应用

有研究将3%、6%、9%、12%的玉米胚芽粕添加到饲料中，发现12%的玉米胚芽粕组显著提高了北京鸭的料重比，并且随玉米胚芽粕添加量的增加，饲粮粗蛋白含量降低，因此，当北京鸭饲粮中玉米胚芽粕的添加量低于12%时对其生长性能影响不大[46]。Chen等[47]研究发现，从鸡盲肠分离出的贝莱斯芽孢杆菌CL-4 与玉米胚芽粕混合发酵，降低了玉米胚芽粕的木质素含量，提高了粗蛋白含量，改善了玉米胚芽粕的营养价值，形成了有利于肉鸡生长发育的玉米胚芽粕饲粮。He等[48]研究表明，用玉米胚芽粕替代11.8%的豆粕后显著提高了生长猪的日增重、采食量，且生长猪的肠道菌群丰度增加，说明玉米胚芽粕可替代11.8%的豆粕，并能提高生长猪的免疫力。Zhang等[49]研究表明，日粮中增加玉米胚芽粕可降低生长猪的粗蛋白全肠道表观消化率，但饲粮的代谢能值和消化能值不受影响，因此，玉米胚芽粕可作为富含蛋白质的饲料饲喂生长猪。有研究表明，生长犊牛饲料中以24.5%的玉米胚芽粕代替玉米DDGS，瘤胃发酵参数最稳定，可最大程度降低新抵达养殖场犊牛的应激[50]。

反刍动物饲料中可以用玉米胚芽粕作为非牧草来源纤维和精料的替代物使用。Mandeep等[51]通过体外发酵技术评估玉米胚芽粕和豆粕对反刍动物瘤胃发酵的影响，结果玉米胚芽粕组氨态氮浓度低于豆粕组，玉米胚芽粕组挥发性脂肪酸利用率高于豆粕组，有利于减少反刍动物排放甲烷。Stela等[52]研究表明，肉羊饲粮中添加25%的玉米胚芽粕对肉羊瘤胃总饱和脂肪酸含量没有影响，但降低了总不饱和脂肪酸含量，玉米胚芽粕改善了羊肉的脂质组分。玉米胚芽粕可作为纤维来源，有研究在荷斯坦奶牛饲粮中以玉米胚芽粕和玉米DDGS作为纤维供应源，对生产性能指标、瘤胃发酵指标、饲料消化率等都没有影响[53]。目前关于反刍动物饲粮中玉米胚芽粕的研究报道大多集中在泌乳奶牛饲粮添加湿玉米胚芽粕的应用上，由于湿玉米胚芽粕水分含量的差异，使其营养价值差异极大，且容易霉变不便储存，因此湿玉米胚芽粕在奶牛养殖中的应用还需进一步探究。

3.3 玉米DDGS在畜禽上的应用

研究表明，玉米DDGS在肉鸡饲粮中添加能提高生产性能，在蛋鸡饲粮中添加对体增重和料蛋比以及蛋品质都没有影响，但降低了饲粮成本[54]。Jang 等[55]研究表明，在肉鸡饲粮中添加100 g/kg 含7.41%木聚糖酶和7.27%多碳水化合物酶的DDGS 饲粮时，肉鸡的日增重增加，生产性能改善效果最佳。Loar 等[56]研究发现，玉米DDGS 还可改变蛋黄颜色，添加量越多蛋黄颜色越深。Wu 等[57]研究发现，在肉鸡饲粮中添加20%的玉米DDGS 后，鸡舍氨气和硫化氢过重问题得以改善。因此，玉米DDGS 在禽饲粮中添加，不影响生产性能，可降低生产成本，还能改善禽舍环境。

Zhang 等[58]研究表明，饲粮中添加40% DDGS 对生长猪的有效能、营养物质、能量的表观消化率以及氨基酸消化率影响不显著，建议生长猪饲粮中最多添加40% DDGS。Jae 等[59]研究表明，DDGS 型基础日粮相比豆粕型日粮会略微降低育肥猪和的生长性能，但DDGS 型日粮中添加木聚糖酶或酶鸡尾酒饲喂，可提高育肥猪2.64%的日增重。高纤维玉米DDGS型生长猪饲粮中添加木聚糖酶可提高中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）的回肠消失率，且对饲喂高纤维日粮生长猪的消化率没有影响，可利用木聚糖酶提高GGDS型饲粮饲喂的生长猪的生产性能[60]。肉猪饲粮中添加DDGS提高了肉的持水力和滴水损失，增加了脂肪含量，脂肪含量增多提高了猪肉嫩度[61]。在生长猪饲粮中添加相应的酶制剂可提高生长猪营养物质的表观消化率，且不影响生长猪的生产性能[62]。因此，在各阶段猪料中适量添加玉米DDGS，不仅能提高生产性能，降低饲料成本，还可在一定程度上改善猪肉品质。

玉米DDGS 的蛋白质和脂肪含量高，因此，单纯从营养学角度考虑，用玉米DDGS替代饲料中的部分精料是可行的[63]。Pecka等[64]通过体外发酵研究表明，30%的DDGS 降低了异丁酸和异戊酸的产量，说明DDGS替代部分精料对美利奴羊瘤胃发酵以及甲烷排放没有不良影响。通过对荷斯坦牛进行体外发酵试验表明，玉米DDGS 型饲粮会提高瘤胃蛋白酶活性，对瘤胃发酵参数和体外甲烷产量没有负面影响[65]。说明体外发酵玉米DDGS 型饲粮对反刍动物瘤胃发酵无不良影响。Sorensen 等[66]研究表明，DDGS 替代30%的豆粕提高了波尔杂交山羊日增重，且对采食量无影响，降低了料肉比，提高了经济效益。Islas 等[67]研究表明，添加0.5%或1.0%的DDGS可用于减少犊牛干草摄入量，提高犊牛日增重和采食量，DDGS可改善犊牛的采食行为。多数研究提出，DDGS 与酶制剂存在交互作用，DDGS 型饲粮中添加酶制剂不仅不影响动物正常生长，还可增加DDGS 的添加量，实现饲粮成本降低[68]。以上可以看出，玉米DDGS 生产中因发酵过程中产生的香气可以促进幼龄动物的采食，配合酶制剂可提高动物生产经济效益。

玉米副产物产量较大，在饲粮中添加适当比例的喷浆玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS可降低饲料成本，增加养殖效益。玉米经加工后，喷浆玉米皮、玉米胚芽粕和玉米DDGS的蛋白质含量有所提高，玉米副产物中非淀粉多糖、NDF、ADF含量高，在猪禽饲料中应用，添加复合酶制剂可释放潜在营养价值、提高饲料利用率，可替代一定比例的玉米、豆粕等原料。但在实际应用中还存在一些问题，主要是由于玉米饲料来源不同和加工工艺的影响造成玉米副产物营养成分变异较大，可结合酶制剂的处理发挥其潜在的营养价值，因此，进一步探究不同的加工工艺以及结合酶制剂对玉米副产物在畜禽上的应用至关重要。