玉米DDGS理化指标变异及代谢能预测

■李婷婷 蔡辉益 朱祖阳 闫海洁 刘国华 张 姝

（1.中国农业科学院饲料研究所，北京 100081；2.浙江国茂饲料有限公司，浙江杭州 310000）

近年来，随着全球石油资源的短缺，乙醇业特别是燃料乙醇业快速发展，其副产品DDGS的产量也随之增多。DDGS中蛋白质含量较高，可作为优质的蛋白质饲料原料，解决我国蛋白质资源紧缺的难题。我国DDGS生产原料主要为玉米，也包括小麦、糙米、高粱及木薯，但使用较少。由于原料和生产工艺的不同，DDGS的营养成分往往存在较大差别。代谢能是表示家禽饲料营养价值的一个重要指标，其测定方法以Sibbald提出的强饲法因其简便、快速、投料准确、排泄物收集准确且便于操作、结果重现性好等优点，可适用于单一饲料和配合饲料，是目前使用最广泛的方法。本试验对30个不同来源的玉米DDGS进行了营养成分的测定，并对各指标与表观代谢能的相关性进行分析，以期为我国玉米DDGS在畜禽养殖业上的合理应用提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

30个玉米DDGS样品分别来自四川省（3个）、黑龙江省（8个）、辽宁省（6个）、吉林省（8个）、甘肃省（1个）、山东省（4个）的大中型酒精厂。

1.2 试验动物与分组

选用(2.5±0.2)kg的18周龄以上的海兰褐壳蛋种公鸡72只，采用随机试验设计，随机分为6组，每组12个重复，每个重复1只鸡，进行5期代谢试验。

1.3 试验方法

本试验采用强饲法测定30种玉米DDGS的表观代谢能，测试程序见表1。

1.4 排泄物收集瓶缝合手术

选择容积为60 ml的塑料瓶（或塑料袋）为集粪瓶，要求瓶盖直径33 mm左右，瓶盖中央挖一直径约20 mm的圆孔及周边用于固定的对称8个小孔，在代谢试验开始前一周，用消毒的手术弯针和手术线，将瓶盖的圆孔对准鸡的泄殖腔口，缝合在皮肤上。排泄物收集期，拧上塑料瓶（或袋）收集排泄物，以免皮屑和羽毛混入排泄物中。

1.5 排泄物收集与处理

强饲后立即装配集粪袋，以重复组为单元收集48 h排泄物，视集粪袋内排泄物的量决定更换次数，须无漏、撒。一个样品的全部排泄物混匀后置于65℃烘箱中烘干至恒重，室温下回潮24 h，粉碎过40目筛，4℃冷库保存备用。

表1 表观代谢能测试程序

1.6 测定指标与测定方法

水分（Moisture）：参照GB/T6435-2006；粗蛋白（CP）：参照GB/T6432-1994；粗灰分（Ash）：参照GB/T6438-2007；粗脂肪（EE）：参照 GB/T6433-2006；粗纤维（CF）：参照GB/T6433-2006；中性洗涤纤维（NDF）：参照GB/T20806-2006；酸性洗涤纤维(ADF)：参照 NY/T1459-2007；总能(GE)：IKAKV600 digital能量仪。

玉米DDGS色泽（亮度L*、红度a*、黄度b*）采用TCP-2全自动测色色差计测定，每个样品测定3次求平均值。L*亮度指标，L*越大，亮度越强（0=黑，100=白），a*红度指标，b*黄度指标，b*值越大，相应的颜色越深。

1.7 计算公式与数据处理

以重复组为单位计算玉米DDGS的表观代谢能（AME），AME(MJ/kg)=（食入总能—排泄物总能）/食入风干物质量。

式中：食入总能（J）=食入风干物质量（g）×食入风干物质中总能（J/g）；

排泄物总能（J）=食入玉米DDGS后48 h排出风干物质质量（g）×排泄物风干物质总能（J/g）。

利用SAS 8.0进行表型相关分析、通径分析及逐步回归分析，利用SPSS 16.0进行Duncan's多重比较。

2 结果与分析

2.1 玉米等级与玉米DDGS色泽及常规营养成分分析

2.1.1 玉米等级与玉米DDGS色泽分析（见图1）

由图1可知，玉米DDGS的颜色亮度（L*）与黄度（b*）存在相关性，与红度（a*）没有相关性。一级玉米DDGS的L*、b*的均值分别为36.67、18.39，最大值与最小值分别为42.65与29.72；24.59与13.91，a*均值为 7.21，最值范围为 5.12～9.04，L*、a*、b*变异系数分别为12.12%、16.84%、20.27%。二级玉米DDGS的L*、a*、b*均值分别为36.93、7.98、19.04，最值范围分别为 33.40～41.92、6.07～9.81、14.59～22.27，变异系数分别为 7.05%、13.98%、14.53%。三级玉米DDGS的L*、a*、b*均值分别为36.07、7.40、17.82，最值范围分别为 32.53～42.55、5.76～9.33、15.94～24.27，变异系数分别为 8.06%、17.62%、15.74%。利用SPSS 16.0 One-Way Anova版块分析得到，一级、二级、三级玉米DDGS的L*、a*、b*差异均不显著（P＞0.05），由此得出玉米等级对玉米DDGS色泽的影响不显著（P＞0.05）。

图1 玉米等级与色泽信息

2.1.2 玉米等级与玉米DDGS常规营养成分分析（见图2）

图2 玉米等级与常规营养成分信息

由图2得出一级、二级、三级玉米DDGS水分均值分别为10.53%、9.28%、10.18%；CP均值分别为27.34%、27.54%、28.98%；CF均值分别为8.94%、8.21%、8.55%；EE均值分别为8.79%、7.91%、9.09%；ASH均值分别为4.8%、4.9%、4.7%；NFE均值分别为39.64%、49.07%、38.47%；NDF均值分别为45.6%、48.2%、45.8%；ADF均值分别为15.8%、14.5%、17.1%；另外GE均值分别为19.53、19.24、19.77 MJ/kg；AME均值为8.62、8.43、8.91 MJ/kg。

利用SPSS 16.0 One-Way Anova版块分析得到，一级、二级、三级玉米DDGS水分、CP、CF、EE、ASH、NDF、GE、AME差异不显著（P＞0.05）。对于NFE，二级玉米DDGS显著高于一级（P＜0.05）和三级（P＜0.05），一级与三级之间差异不显著（P＞0.05）；一级与二级、一级与三级玉米DDGS的ADF含量差异不显著（P＞0.05），三级玉米DDGS中ADF含量显著高于二级（P＜0.05）。

2.2 产地与玉米DDGS色泽及常规营养成分分析

2.2.1 产地与玉米DDGS色泽分析（见图3）

图3 产地信息与色泽情况

由图3可知，四川产区、黑龙江产区、辽宁产区、吉林产区、山东产区玉米DDGS的L*均值分别为36.98、35.13、37.24、36.80、37.69，变异系数分别为7.17%、7.93%、12.50%、8.11%、9.08%，a*均值分别为6.95、7.14、6.95、8.52、8.23，变异系数分别为26.89%、13.89%、16.83%、8.58%、13.29%，b*均值分别为18.74、16.68、18.72、19.53、19.78，变异系数分别为16.09%、12.06%、23.20%、15.56%、12.38%。利用SPSS 16.0 One-Way Anova版块分析得到，产区对L*、a*、b*的影响均不显著（P＞0.05）。

2.2.2 产地与常规营养成分分析（见图4）

图4 产地信息与常规营养成分

由图4可知，四川产区、黑龙江产区、辽宁产区、吉林产区、山东产区玉米DDGS水分均值分别为9.03%、10.70%、9.55%、9.93%、9.35%；CP均值分别为27.88%、28.35%、26.84%、28.34%、27.94%；CF均值分别为8.72%、8.08%、10.24%、7.76%、8.12%；EE均值分别为8.10%、6.00%、10.99%、9.15%、8.75%；ASH均值分别为5.1%、4.7%、5.0%、4.8%、4.7%；NFE均值分别为41.20%、42.20%、37.41%、42.47%、58.85%；NDF均值分别为54.7%、53.5%、43.1%、42.0%、45.4%；ADF均值分别为17.7%、13.9%、16.8%、16.3%、14.6%；GE均值分别为19.57、19.05、19.55、19.69、19.76 MJ/kg；AME均值分别为8.45、7.93、8.44、9.35、9.32 MJ/kg。

利用SPSS 16.0 One-Way ANOVA版块分析可知，不同产区对水分、CP、ASH、NDF、ADF、GE影响不显著（P＞0.05），对CF、EE、NFE、AME的影响显著（P＜0.05），其中对NFE的影响达到了极显著的水平（P＜0.01）。辽宁产区玉米DDGS的CF含量极显著高于黑龙江产区、吉林产区、山东产区（P＜0.01）；对于EE含量，辽宁产区和吉林产区极显著高于黑龙江产区（P＜0.01）；四川产区、黑龙江产区、辽宁产区、吉林产区玉米DDGS的NFE含量极显著低于山东产区（P＜0.01）；对于AME值，吉林产区和山东产区极显著高于黑龙江产区（P＜0.01）。

2.3 加工工艺与玉米DDGS色泽及常规营养成分分析

2.3.1 加工工艺与玉米DDGS色泽分析（见图5）

图5 加工工艺与色泽情况

由图5可知，干法、湿法、半干法生产的玉米DDGS的L*均值分别为36.64、36.73、35.94，变异系数分别为9.20%、9.14%、7.02%，a*均值分别为7.48、7.71、8.20，变异系数分别为15.15%、18.86%、12.51%，b*均值分别为18.49、18.54、18.71，变异系数分别为16.42%、17.27%、22.49%。利用SPSS 16.0 One-Way ANOVA版块分析可知，加工工艺对DDGS色泽的影响不显著（P＞0.05）。

2.3.2 加工工艺与玉米DDGS常规营养成分分析（见图6）

图6 加工工艺与常规营养成分

由图6可知，干法、湿法、半干法生产的玉米DDGS的水分均值分别为10.41%、9.04%、8.80%；CP均值分别为27.58%、28.62%、27.17%；CF均值分别为8.42%、9.10%、6.88%；EE均值分别为8.20%、9.62%、6.16%；ASH均值分别为4.7%、5.1%、4.9%；NFE均值分别为42.71%、44.30%、46.10%；NDF均值分别为45.9%、43.3%、70.5%；ADF均值分别为15.7%、15.9%、12.4%；GE均值分别为19.45、19.64、18.90 MJ/kg；AME 均值分别为 8.59、8.75、8.21 MJ/kg。

利用SPSS 16.0 One-Way ANOVA板块分析得到，不同加工工艺对玉米DDGS中NDF含量的影响达到了极显著的水平（P＜0.01），半干法生产出的DDGS中NDF含量极显著高于干法和湿法（P＜0.01），对其它常规营养成分的影响均不显著（P＞0.05）。

2.4 玉米DDGS表观代谢能与其理化指标相关性分析（见表2）

表2 玉米DDGS表观代谢能与其理化指标相关性分析

由表2可知，EE、NFE、ADF与AME呈显著正相关（P＜0.05）；其中NFE与AME的相关系数为0.026 06，P值为0.067 1，没有达到显著的水平，但有显著的趋势，可以认为NFE与AME呈显著正相关。CF与AME呈显著负相关（P＜0.05），CP、ASH与AME相关性不显著（P＞0.05），但CP与CF、EE的相关性较强，其相关系数分别为0.120 4、-0.344 0，说明CP通过CF、EE对AME有较强的间接作用。

2.5 预测方程的建立

2.5.1 化学成分预测AME方程

利用SAS 8.0进行逐步回归分析，获得最优回归模型为AME=3.273 9+0.129 6 CP-0.566 9 CF+0.424 9 EE+0.030 74 NFE+0.104 0 ADF，对截距和偏回归系数进行显著性检验可知，它们都达到了显著水平（P＜0.05），方程的决定系数R2=0.87，说明所选指标对AME有较大的决定作用，拟合方程具有一定的参考价值。

2.5.2 色泽预测AME方程

利用SAS 8.0软件进行逐步回归分析，得到最优回归方程为Y=4.404 5+0.554 5X2，式中X2为红度，对截距和回归系数进行显著性检验均达到了极显著的水平（P＜0.01）,方程的决定系数R2=0.36，说明红度对表观代谢能的决定作用较弱，拟合方程的参考价值不大。

3 讨论

3.1 玉米等级对玉米DDGS色泽和营养成分的影响

参照王成章等《饲料用玉米》（GB/T 17890-1999）国家标准规定：以粗蛋白、水分、色泽等为质量控制指标，将玉米划分为三个等级，三个等级玉米均要求水分≤14.0%，色泽正常，一级玉米要求粗蛋白≥10.0%，二级玉米粗蛋白≥9.0%，三级玉米粗蛋白≥8.0%。

孟艳莉等报道原料的色泽是DDGS色泽差异的重要因素，本试验所用均为黄玉米且玉米色泽差异不大，所以三个等级玉米DDGS色泽差异不显著。周良娟等报道作为玉米DDGS生产的主要原料，玉米营养成分发生变化，将最终影响玉米DDGS的营养价值。本试验中三级玉米DDGS的ADF含量显著高于二级。Kim等（2008）报道，ADF反映了蛋白质热损害的程度，ADF含量与DDGS养分消化率成反比。Stein等研究了ADF含量分别为8%和13%的两种DDGS能量和粗蛋白质的养分利用率，试验结果表明DDGS营养价值与ADF含量成反比。

3.2 产地对玉米DDGS色泽和营养成分的影响

玉米在全国各地都有种植，因各地区土壤组成的差异和收获季节的不同，都会引起玉米组成的差异。李改娟等报道不同生产厂家在生产乙醇时就地取材，会引起基础原料的差异。当发酵完成后，除淀粉外，其他营养成分高度浓缩，原料间的差异也因此加剧，最终导致副产品玉米DDGS在营养成分上的差异。本试验辽宁产区和吉林产区玉米DDGS的EE含量极显著高于黑龙江产区，可能由于辽宁和吉林地区土壤组成较好，使得玉米的EE含量较高，发酵产生的玉米DDGS中EE含量较高。

3.3 加工工艺对玉米DDGS色泽和营养成分的影响

Belyea等研究指出，影响玉米DDGS品质的主要因素是加工工艺，与玉米质量关系不显著（P＞0.05）。任善茂等也报道由于加工工艺的不同，不同厂家甚至同一生产厂家不同加工生产阶段的玉米DDGS产品的物理性状和营养成分会存在很大差异。玉米DDGS当前的生产方法主要有两种：一种是干法加工（比较方便），生产的玉米DDGS含较高的蛋白质、粗脂肪和磷；另一种是湿法加工（整体收益较好），生产的玉米DDGS含较高的蛋白质、磷，但因分离胚芽提油，脂肪含量较低。

DDGS是DDG和DDS混合后的产品，但DDS含量对DDGS内在质量起关键的作用，提高DDS的比例，会增加DDGS的粗脂肪、灰分、磷含量，因此受DDS添加比例影响，DDGS质量差异较大。吕明斌等报道DDGS中DDS的含量至少要大于20%。Noll等研究发现，DDS的添加量对制粒的大小、颜色及脂肪和矿物质含量影响最大，随DDS添加比例的增加，DDGS中脂肪、灰分、真代谢能、锰、钠、钾、氯、磷、硫含量增加。

玉米DDGS的生产工艺有3个关键环节，固液分离、高效蒸发浓缩及干燥。甘在红]指出，生产工艺中发酵类型、蒸馏速率、干燥温度和时间等对玉米DDGS的外观颜色、物理性状以及营养成分影响很大。本试验中加工工艺对玉米DDGS色泽影响不显著，与预期结果不一致。因为从样品的采集到测定需要时间较长，可能在运输及存储期间玉米DDGS的一些指标发生了改变。影响DDGS色泽的主要因素有：DDGS前料、干燥前DDS的添加比例、干燥时间和温度。Spiehs等认为生产中干燥温度高、时间长会使DDGS颜色变深，影响养分组成。Ergul等]研究认为烘干过程中加热过度使赖氨酸与糖发生美拉德反应影响DDGS的色泽，进而影响DDGS的品质。本试验中不同加工工艺对NDF的影响达到了极显著的水平，半干法生产出的玉米DDGS中NDF含量极显著的高于干法和湿法。任善茂等报道NDF水平与生产中烘干水平有关，直火烘干，NDF水平高而且颜色深。

3.4 最优回归模型的比较

Zhou等用樱桃谷鸭进行试验预测玉米的TME，得到预测方程为TME=1.946 3AP/AM+10.312 46(R2=0.76 74,P＜0.05)；宋代军等进行试验用纤维等饲料成分预测鸭饲料TME，得出最好的预测方程是以NDF为因子所建立的预测方程，TME=3.890 6-0.044 9NDF（R2=0.94）；王永伟用肉仔鸡进行试验预测小麦的AMEn，得到最佳预测方程为AMEn=10.319+0.323CP-0.010V（R2=0.95）；Mazhari等用成年公鸡进行试验预测小麦麸TMEn，最佳预测方程为TMEn=4 152.09-27.80NDF(R2=0.90)。本试验获得最优回归模型为AME=3.273 9+0.129 6 CP-0.566 9 CF+0.424 9 EE+0.030 74 NFE+0.104 0 ADF（R2=0.87），决定系数较高，方程具有一定的参考价值。

4 结论

4.1 玉米DDGS的主要特点是高蛋白、高可消化纤维和高有效磷，可广泛应用于畜牧生产中。但由于玉米营养成分的差异、加工工艺的差异、DDS添加比例不同使得DDGS品质差异较大。

4.2 化学成分预测法可减少试验动物数量，降低成本，缩短周期，对家禽饲料配方、饲料的快速检测具有重要意义。本试验获得最优回归模型为AME=3.273 9+0.129 6 CP-0.566 9 CF+0.424 9 EE+0.030 74 NFE+0.104 0 ADF（R2=0.87），决定系数较高，方程具有一定的参考价值。

（参考文献17篇，刊略，需者可函索）