高粱作为饲料原料的营养与应用特性

■高业雷　谷环宇　张泽虎　劳　晔

（建明工业（珠海）有限公司，广东珠海519040）



高粱作为饲料原料的营养与应用特性

■高业雷谷环宇张泽虎劳晔

（建明工业（珠海）有限公司，广东珠海519040）

摘要：作为一种新型的饲料资源，高粱的应用正受到饲料企业的关注和重视。文章回顾了高粱的应用趋势，分别阐述了高粱的营养性能、抗营养因子、物理与加工特性，并概述了酶制剂在高粱日粮领域的应用潜力与前景。

关键词：高粱；营养价值；抗营养因子；醇溶蛋白；单宁；干法膨化；蛋白酶

高粱能适应于干燥炎热的气候条件，是世界第五大禾谷类作物（Taylor等，2006），伴随着全球气候变暖以及对谷物消费需求的攀升，高粱作为重要的粮食资源之一，无论是对人类的食物消费，还是对动物的饲料需求，以其相对的成本优势，正不断凸显出其应用价值或作为主要粮食替代物的经济性。

目前，全球每年的高粱产量在6 300万吨左右，美国是世界第一大高粱生产国（见图1），约占全球产量的六分之一；而中国的高粱产量在2014年为260万吨，相对于玉米和小麦在国内的种植结构，高粱并非中国的主要农业生产作物，其种植用途主要针对于国内的酿造工业与饲料工业。

从2014年全球高粱的出口情况来看（见图2），当年全球高粱出口市场的总量约为1 250万吨，在全球大宗原粮贸易结构中，高粱所占的份额比例不大。其中美国的高粱出口量最多，达920万吨，约占美国高粱总生产量的84%，也占据了全球高粱出口市场的74%；其次为澳大利亚，出口量为170万吨，占其生产总量的81%。这表明在美国和澳大利亚，高粱的种植生产主要以面向全球出口市场为目标。而中国在全球高粱出口市场中的份额几乎为零，反映了目前国内高粱的种植状态几乎全部为满足国内市场所需。

图1 2014年全球高粱产量（千吨）（USDA，2014）

过去中国饲料资源依赖于单一的玉米豆粕型日粮结构，然而随着中国饲料消费市场的巨大需求导致粮食资源的不断短缺，推动了玉米、豆粕甚至小麦等粮食的市场价格上涨，使饲料企业的采购成本日渐高涨。在此背景下，高粱、大麦等粮食资源以其相对低廉的价格，接近于玉米的饲料使用价值迅速受到饲料企业的关注和重视；此外，相对于当前国内玉米采取严格的进口配额制，高粱的进口没有配额限制，由此激发了国内饲料企业纷纷采用进口高粱的热情。从过去5年的进口数据来看，中国的高粱进口量迅速攀升（见图3），其中2014年的高粱进口量超过2011年的100倍，而且预期在未来一段时间内，这种不断增长的进口量与使用趋势还将延续。

图2 2014年全球高粱出口（千吨）（USDA，2014）

图3中国高粱进口量（USDA，2014）

然而相对于玉米、小麦等在饲料工业的长期大量使用，国内饲料工业对高粱饲用价值的发掘与使用经验还比较薄弱。作为一种较为新型的饲用原料，高粱在动物营养领域的研究论述还相对较少。本文旨在总结前人的研究结果，梳理高粱的饲用价值和营养特性，以此为中国饲料工业的原料使用提出一些观点和参考。

根据家禽工业红皮书（Commercial poultry nutri⁃tion, 2008）的论述，高粱的饲用价值大概相当于玉米的95%～96%，但是相对于玉米，高粱的营养水平具有相当的变异性。Black等（2005、2006）对高粱与小麦在肉鸡日粮中的营养特性与价值作出总结，认为高粱的代谢能浓度(15.2～16.5 MJ/kg DM)高于小麦（12.4～15.6 MJ/kg DM），但高粱蛋白的可消化性以及其氨基酸组成的平衡性相对较差。Perez-Maldonado等(2007)研究证实高粱的赖氨酸含量与总蛋白含量没有显著相关性，Ward等（1988）对多个样本的高粱分析研究发现，当总蛋白含量升高，相应亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸含量有增加趋势，而赖氨酸、蛋氨酸及苏氨酸含量渐有下降。Peter H Selle（2015）也提到多数生产实践中，无论对于猪还是禽，高粱日粮的性能表现一般都次于小麦日粮，并强调了高粱单宁、醇溶蛋白等抗营养因子的潜在影响。

以上这些研究与论述，不仅揭示了高粱饲用价值以及变异特性，而且也关注了高粱中所含有的抗营养因子，有助于我们掌握并采取有的放矢的应用措施。

1高粱营养的变异特性

1.1不同数据来源的高粱营养价值

基于多个国内外饲料原料营养价值数据库的系统比较，高粱的营养价值呈现出较大的变异性（见表1），其中猪代谢能及鸡代谢能变异系数达8%，而不同数据库间高粱的粗蛋白变异水平达12%。这反映了各个数据系统对不同来源的高粱，其鉴定的营养价值存在着较大的差异。

表1国内外饲料原料数据库中高粱饲料的营养价值

1.2高粱营养价值的变异受多种因素的影响

P. H. Selle（2008）提出受品种、收获期、产区甚至是环境等因素影响，高粱的营养价值也会呈现出较大的变异。对此，Perez-Maldonado等（2007）对相同产区，不同年份的高粱样本，作肉鸡的氨基酸回肠表观消化率（AID）的评估，结果（见图4）显示2005年的高粱相对于2004年，12种氨基酸的回肠表观消化率均有一定程度的提升，其平均提升幅度达18%。由于年份不同而造成的营养性能差异，这反映了高粱其营养价值容易受多因素影响的特性。

图4不同年份高粱样本在肉鸡上氨基酸回肠表观消化率(AID)的差异

高粱作为一种非典型的饲料原料，其受品种、产区以及环境等因素影响，会导致其营养价值产生较大的变异。无疑这会对原料价值评估以及饲料配制方案提出了一些挑战，而在实际配方工作中，更需要基于高粱真实的营养指标来计算其影子价格与市场价格的差异，以此来评估原料使用价值并为配方及原料采购提供决策。

2015年5月，国内市场上高粱和玉米尚有将近400元/t的价差，然而自2015年8月至10月，随着玉米价格的不断下调，高粱玉米价格差异迅速下降至不到200元/t，相应的性价比优势在一定程度被削弱。因此在快速变化的市场行情下，面对营养变异幅度较大的高粱原料，需要及时反应并采取措施。

2高粱中的抗营养因子

高粱成分中有三个固有的抗营养因子，能对氨基酸的可利用性构成影响，分别是单宁、高粱醇溶蛋白以及植酸盐。

2.1单宁

在大约60多年前，McClymont等（1952）通过研究推测，高粱中可能含有一种毒性因子能抑制家禽的生长速度并导致死亡率的增加。对此Chang等（1964）证实这种毒性因子即是单宁，并且经过Price等（1980）一系列的研究，确认了单宁具有以下作用：

①抑制动物采食；

②与蛋白质形成难以消化的的复合物；

③抑制消化酶活性；

④增加内源性蛋白渗出；

Nyachoti等（1997）总结了低单宁高粱（0.47 g/kg）和高单宁高粱（10.79 g/kg）在18个肉鸡饲喂试验中的应用影响，在饲喂状态由低单宁高粱切换至高单宁过程中，肉鸡的日增重平均下降19.6%，采食量下降了10.1%，而料肉比增加了14.1%。

单宁是一种多酚类复合物，作为植物的代谢产物，单宁不仅组成复杂，而且分布广泛，其聚合度、分子量往往变异很大。高粱最多能含有超过100 g/kg的单宁，而与此相对照，大麦、玉米等作物中的单宁含量微不足道（Bravo,1998）。Gualtieri等（1990）提出高粱中的单宁主要是以凝缩类单宁组成。而凝缩类单宁具有结合蛋白质的能力，因此区别于其他多酚类复合物（Spencer等，1988）。对此，Jansman（1993）曾证实凝缩类单宁有潜力结合其自身质量12倍的蛋白质。

根据基因型与单宁含量的不同，高粱作物品种可以分为3个类别（Asquith等, 1983），I-型高粱的种子外皮颜色最浅，单宁含量最少；II-型高粱在种子外皮中含有凝缩类单宁，其种子外皮颜色相对较深；Ⅲ-型高粱单宁含量最多，在种子外皮和内皮中均有分布，颜色也最深。伯恩斯酸化香草醛法（1971）通过以儿茶素检测值为基本当量，将检测值再以转换系数0.42折算，即能反映高粱中的单宁浓缩物的含量。Dykes等（2006）曾经研究记录Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型高粱的单宁含量，其单宁分布含量分别为0.28、4.48、11.95 g/kg。

单宁和植酸盐都会降低淀粉的消化率。Thomp⁃son等（1984）在一项淀粉消化率体外测试中发现，植酸盐和单宁酸分别降低了淀粉60%和13%的消化率，而他们推测这两种物质都能够与淀粉酶相互作用，从而影响其活性并抑制其对淀粉的水解效率。

Banda-Nyirenda等（1990）报道了在高粱基础的肉鸡日粮中额外添加小苏打（NaHCO3），可以有效克服单宁的抗营养作用。该日粮含有5.7 g/kg单宁，其应用性能在添加2.5 g/kg小苏打后，相对增重改善5.7%，表观代谢能改善0.53 MJ/kg，而N元素沉积改善了8.7%。

2.2高粱醇溶蛋白

醇溶蛋白不溶于水，可溶于乙醇，Johns等（1916）首次定义为Kafirin。Hogan（1918）提出赖氨酸是醇溶蛋白的限制性氨基酸。高粱的蛋白由54.7%的高粱醇溶蛋白、30.8%的谷蛋白、7.5%白蛋白以及7%球蛋白构成（图5，Virupaksha等，1968；Ali等，2009）。然而各类蛋白含量因高粱的品种、生长条件以及成熟度等不同而具有一定的变异特性，其醇溶蛋白水平与高粱总蛋白水平正相关（r= 0.469; P＜0.05），而谷蛋白水平与其总蛋白含量负相关（r=-0.401; P＜0.01），这反映出高粱醇溶蛋白水平与谷蛋白水平具有一定的逆相关性（Taylor等, 1984; Virupaksha等，1968）。

图5高粱蛋白的组成

高粱胚乳中含有大量蛋白体，醇溶蛋白为主要成分，其直径范围0.4～2.0 μm（Taylor等, 1984）。根据溶解度、结构和分子量，醇溶蛋白可分为α-醇溶蛋白、β-醇溶蛋白和γ-醇溶蛋白，其中前者位于蛋白体中央核心，并被后两者在外围紧密包裹。Watterson等（1990）和Shull等（1992）对这3种醇溶蛋白的氨基酸组成进行了检测，相应的氨基酸谱检测结果(见图6)，结果显示在高粱醇溶蛋白中，赖氨酸、组氨酸以及精氨酸含量相对稀少，蛋氨酸含量最高的是β-醇溶蛋白，而脯氨酸与胱氨酸在γ-醇溶蛋白中最为富集。对31个样本的高粱进行氨基酸的可消化性检测和评估（Bryden等，2009；Perez-Maldonado等，2007），结果显示高粱中的醇溶蛋白含量越低，高粱中的赖氨酸、蛋氨酸等主要氨基酸的可利用性越高，这反映了在高粱的蛋白组成中，醇溶蛋白的氨基酸可利用价值低于非醇溶蛋白。

图6高粱醇溶蛋白的三种类型及氨基酸组成

醇溶蛋白不仅具有疏水性，而且在热量与水分条件下，包括胱氨酸等含硫氨基酸会产生二硫键交联反应，对此Duodu等（2003）认为β-醇溶蛋白和γ-醇溶蛋白是主要的反应基质，强调了这种二硫键交联反应对蛋白质的可消化性具有明显的负面作用。Gao等（2005）提出在二硫键交联反应的作用下，醇溶蛋白分子出现聚合，通过β折叠更多地使分子二级构象发生改变。

高温蒸汽处理或者高温高湿处理对高粱蛋白的可消化性具有不利影响，Mertz等（1984）等发现在相同的高温蒸汽处理条件下，高粱蛋白的体外胃蛋白酶消化率是69%，明显低于相同处理的小麦（86%）和玉米（85%）。而Duodu等（2002）在另一个研究项目中，将10 g粉碎高粱放置于17.5 ml的95℃蒸馏水中不停搅拌处理10 min，通过体外蛋白质消化率检测，与未作处理的10 g粉碎高粱对照，高粱的蛋白质体外消化率相对下降了41.6%。

2.3植酸盐

植酸盐，是一类肌醇六磷酸盐的混合物，在多种植物性饲料原料中有广泛分布，Doherty等（1982）报道，在24个高粱样本中，平均含有4.03 g/kg的总磷，以及3.26 g/kg的植酸磷，植酸磷占81%的总磷含量。与此相似Selle等（2003）报道，在15个高粱样本中，总磷平均含量2.9 g/kg，植酸磷含量2.41 g/kg，植酸磷占总磷比例为83%。

Vaintraub等（1991）认为动物前胃的酸性条件，其pH值比蛋白质的等电点略低，会促使植酸与氨基酸结合，而由此会生成的蛋白-植酸复合物不仅溶解度低，而且对胃蛋白酶具有一定的抗消化性，随着这种蛋白-植酸复合物的聚集增多，将可能引起胃液和盐酸的分泌增多，在此条件下，会诱导肠道内腔产生NaHCO3来与过多的盐酸形成缓冲体系，进而生成的Na离子会激发肠道上皮组织细胞上钠泵的活跃程度，加剧Na离子的跨膜运输，并使氨基酸吸收或内源性氨基酸的重吸收受到抑制。

因此在高粱日粮中，不仅需要转化植酸磷以增加有效磷的摄入，而且也需要避免植酸的抗营养作用，相应的植酸酶应用是值得在高粱日粮中考虑的。

3高粱的物理结构特点与加工特性

3.1高粱的物理结构特点

Anglani（1998）和Chandrashekar（1999）都曾经对高粱的生化基质和胚乳结构进行检验和总结，高粱的胚乳结构是由角质胚乳和粉质胚乳按照一定比例组成。高粱胚乳蛋白质中大概有55%的比例是高粱醇溶蛋白，其中67%的高粱醇溶蛋白存在于角质胚乳，33%的高粱醇溶蛋白存在于粉质胚乳。高粱醇溶蛋白以及其相互地交联作用是决定高粱胚乳结构、质地和硬度等物理特性的因素之一（Abdelrahman等，1984）。

Elmalik等（1986）采用体外消化试验评估了胃蛋白酶对硬高粱和软高粱蛋白质的可消化性，结果显示前者消化率为54.8%，而后者达82.8%。对此，Cao等（1998）分别配制以软高粱和硬高粱为基础的肉鸡日粮，通过21 d的肉鸡饲喂试验表明，相对于饲喂硬高粱饲料的肉鸡（料肉比1.68），饲喂软高粱饲料的肉鸡（料肉比1.49），其饲料性能提升11.3%，并且认为相对于硬高粱，软高粱在肉鸡日粮中的应用有助于提升饲料能量与蛋白的利用效率。

单谷粒特性鉴定系统（SKCS）可以用来评估高粱的硬度以及其他物理特性(Bean等，2006；Wu等，2008）通过采用SKCS系统来评估43个高粱样本的物理特性，其中43个样本的硬度指数从49.6到97.5，平均硬度指数为78.1，并且高粱的硬度与其蛋白质含量呈正相关关系（r=0.459; P＜0.05）。而Pedersen等（1996）发现高粱硬度与其谷粒重量和粒径呈负相关关系。

尽管高粱淀粉与小麦淀粉或玉米淀粉在结构与化学组成上相似，但高粱醇溶蛋白能够通过二硫键产生交联与包裹效应，由于高粱胚乳中蛋白体和蛋白基质对淀粉颗粒的包裹性更强，因此导致高粱淀粉的可消化利用性明显次于玉米或小麦。Weurding等（2001）报道在同一加工条件下，高粱淀粉在肉鸡空场末端的消化率为83.7%，而玉米和小麦分别是90.1% 和88.2%。而Joshua H. Wong等（2009）通过对高粱谷粒进行电镜扫描，不仅呈现了高粱谷粒的结构特性，而且直观展示了蛋白质基质（M）与蛋白体（PB）对淀粉颗粒（SG）的包裹性作用（图7）。

3.2高粱的加工特性

Nir等（1990）通过研究高粱的粉碎工艺，并认为细粉高粱（555～702 μm）相对于粗粉高粱（888 μm）有利于提升7～21日龄肉鸡的增重水平。根据Healy等（1991）进一步的研究，应用于肉鸡料的高粱，如果是软高粱，其发挥最佳利用效率的适宜粉碎粒径为500 μm；而如果是硬高粱，粉碎粒径在300 μm时具有最佳的利用效率。Mikkelsen等（2008）认为相对于小麦，对高粱采取粉碎处理，更能够显著提升其自身的营养性能。

饲料调质过程所产生的淀粉糊化反应，是塑造饲料颗粒质量以及影响淀粉消化率的关键。Chan⁃drashekar等（1988）发现高粱中的醇溶蛋白能影响高粱淀粉的糊化，由于蛋白体和蛋白质基质对淀粉颗粒的包裹性作用，限制了淀粉在调质过程中的糊化程度。

注：图中A：Lodine Stain：高粱谷粒横截面，B. Corneous：角质胚乳，C. Floury：粉质胚乳，PB：蛋白体，M：蛋白质基质，SG：淀粉颗粒。图7电镜扫描的高粱谷粒结构

Ezeogu等（2005）发现在蒸汽热调质条件下，对高粱处理10 min并作体外消化率测试，高粱淀粉消化率为87%，显著低于相同处理条件下玉米的消化率96.5%。之后Ezeogu（2008）对此作了进一步的研究，通过蒸汽热处理高粱，采用三维荧光法来检测高粱蛋白体与蛋白质基质包裹下的淀粉颗粒与淀粉酶的接触程度和变化，研究发现蒸汽热处理减少了高粱胚乳中91%的自由巯基，这显然说明了二硫键大量形成并发生交联，被二硫键交联包裹的淀粉颗粒难以受热并吸收水分，进而达到预期的糊化程度。

Taylor等（2001）提出高粱淀粉产生糊化反应的起始温度要高于玉米和小麦（见图8），该研究试图说明相对于小麦和玉米，以高粱为原料的饲料需要更高的调质温度来塑造颗粒品质，并认为高粱日粮配方肉鸡料的调质温度应达到90～95℃才能获得理想的颗粒品质。

相对于蒸汽调质，膨化是更为严格的热处理，能明显改善淀粉糊化以及蛋白质的可消化性。Hamaker等（1994）采取体外胃蛋白酶消化性试验，发现采取通过膨化处理高粱，蛋白质的可消化性提升了29.5%；而Black等（2006）报道通过膨化处理亦明显改善了高粱中碳水化合物的可消化性。Selle等（2010）基于高粱的加工特性，着重强调相对于湿法膨化，采取干法膨化工艺更有利于高粱的营养性能改善。

高粱胚乳中的蛋白质主要是以高粱醇溶蛋白（～54%）以及谷蛋白（～33%）为组成（Virupaksha等，1968），蛋白体主要成分是高粱醇溶蛋白(Taylor等，1984)，蛋白质基质主要是由谷蛋白所组成并且其中分子间的二硫键交联非常丰富，Wong等（2009）通过检测对此证实。因此，高粱谷蛋白和高粱醇溶蛋白一样，都含有丰富的二硫键交联。这不仅抑制了蛋白质的消化利用率，也会导致淀粉的利用效果大打折扣。对此，Black等（2006）提出在有水分和热量的条件下，会有利于高粱胚乳中蛋白质基质大量产生二硫键交联，并会对淀粉颗粒形成包裹，从而对淀粉的消化率以及能量利用产生影响。

图8高粱、玉米和小麦的糊化起始温度（℃）

相关也有报道指出对高粱采取膨化处理，特别是干法膨化处理，可有效破坏蛋白质基质对淀粉颗粒的包裹作用，并使得高粱淀粉的in vitro体外消化率从33%提高至91.5%。总体来看，通过物理性的方法破坏蛋白基质对淀粉颗粒的包裹作用，使高粱淀粉颗粒充分释放，有助于提升碳水化合物的利用效率（Mc⁃Neil等，1975）。

4酶制剂在高粱日粮中的应用前景

在过去的20年里，伴随着非淀粉多糖（NSP）酶在大麦或小麦日粮中的广泛使用，饲料酶制剂应用也取得了令人瞩目的成就。相对于小麦或大麦，高粱的粘性以及含有的可溶性NSP水平均比较低，NSP酶在高粱日粮中的应用效果有待进一步确认。然而基于高梁蛋白的组成特点，以及其与淀粉的结构性包裹作用，高粱醇溶蛋白不仅相对蛋白质利用率较低，而且对淀粉和能量的利用具有负面影响，因此相应外源性蛋白酶的应用，被视为对改善提升蛋白可消化性以及淀粉利用率的帮助。Gupata等（2006）对醇溶蛋白降解酶的应用前景作了预期设想，考虑醇溶蛋白中胱氨酸的含量较高并且有大量的二硫键交联，推测如果一种蛋白酶对角蛋白质具有降解作用，应该也会降解醇溶蛋白。

Zhang等（1998）的研究显示采用蛋白酶对熟高粱进行预处理，可以提升其淀粉的消化率，而对玉米作相同处理则没有效果。Lichtenwalner等（1978）报道了将一种灰色链霉菌产生的蛋白酶应用于4种基因型的高粱样本，使其淀粉的体外水解效率平均改善了27%。同样地，Elkhalifa等（1999）用木瓜蛋白酶对低单宁高粱作消化预处理，并使用胃蛋白酶与α-淀粉酶作in vitro体外消化性评估，发现用木瓜蛋白酶作预处理得高粱样本，其淀粉的可消化性获得了大幅度提升，Elkhalifa等（1999）分别对预处理组与对照组经胃蛋白酶与α-淀粉酶消化后的样本采取电镜扫描（见图9），结果表明对照组见图1a尚有较为致密的蛋白质基质结构，而预处理的样本见图2b中包裹淀粉颗粒的蛋白质基质结构被大量瓦解，帮助了淀粉水解效率的改善。总体来看对高粱日粮采取适当的蛋白酶处理，有助于改善蛋白质与淀粉的可消化性。

注：图a：胃蛋白酶+α-淀粉酶处理；图b：木瓜蛋白酶预处理+胃蛋白酶+α-淀粉酶处理处理。图9高粱消化糜电镜扫描图片

5讨论与总结

原料短缺问题，将成为未来中国饲料工业所面临的重要挑战，这不仅将导致多样化的饲料原料使用，也将推动新技术的发展与应用。作为一种新型的饲料资源，高粱的营养价值接近于玉米，而当前相对较低的价格也凸显了其应用于畜禽饲料的性价比优势。总体来看，高粱在中国饲料工业领域的使用空间依然广阔，由于国内的高粱种植量有限，未来中国高粱的进口量预期将有继续增加的趋势。

高粱作为饲料原料资源，其营养价值具有较大的变异性，不仅各个原料数据库系统提供的高粱营养指标具有差异，而且受品种、产区和环境等因素的影响，高粱的营养价值也会出现变化。饲料企业在对高粱使用的实践中，应该基于准确的原料营养价值测定，以此评估其使用价值。

高粱中主要含有单宁、醇溶蛋白与植酸盐等抗营养因子。其中高粱中的单宁主要以凝缩类单宁为体现，其抗营养特性表现在凝缩类单宁能与蛋白质结合形成不溶、不易酶解的复合物，从而降低蛋白的利用率。醇溶蛋白是一类具有疏水特性，但溶于乙醇的蛋白质。由于赖氨酸在醇溶蛋白中的含量较少，其营养价值也较低，同时在高粱胚乳中，以醇溶蛋白为主要成分的蛋白体与蛋白质基质不仅对淀粉颗粒具有包裹性，而且在热量与水分条件下会大量产生二硫键交联，从而限制了淀粉的可消化性。植酸磷是高粱中磷元素的主要体现形成，植酸与植酸盐具有结合蛋白质的能力，而由此形成的植酸蛋白盐具有一定的抗消化性。植酸酶应用是目前畜禽日粮中考虑有效磷摄入而采取的普遍作法，而针对高粱中含有较多的植酸磷，采取植酸酶应用是值得提倡的。

醇溶蛋白是决定高粱谷粒物理特性的因素之一。一般而言，高粱的蛋白含量越高，其谷粒的硬度越高，谷粒的粒径与质量也越小。高粱的胚乳分为角质胚乳与粉质胚乳，相对于粉质胚乳，醇溶蛋白在角质胚乳中的含量更高。在高粱的胚乳结构中，淀粉颗粒被蛋白体与蛋白质基质紧密包裹，这种致密的包裹效应不仅能影响淀粉的糊化，而且会降低淀粉的水解效率。

对于软高粱，适宜的粉碎粒径为500 μm；而如果是硬高粱，粉碎粒径在300 μm时具有最佳的利用效率。相对于玉米和小麦，高粱的糊化起始温度更高，因此在实际生产中，对于高粱日粮需要采取更高的调质温度。

膨化高粱是个不错的处理方案，膨化过程所产生的摩擦力和剪切力，可以破坏蛋白质基质和蛋白体对淀粉颗粒的包裹性作用，从而改善淀粉与消化酶的接触，提升其水解效率。然而值得注意的是如果采取湿法膨化，可能会加剧高粱中的蛋白质产生二硫键交联，因此干法膨化是更为有利的选择。

蛋白酶在高粱日粮中的应用具有较大的潜力和前景，不仅可以促进高粱蛋白的利用率，而且有利于瓦解蛋白质基质和蛋白体对淀粉颗粒的包裹作用，从而改善淀粉的消化利用率。

参考文献

[1] Taylor, J. R. N, Shewry, et al. Preface to sorghum and millet re⁃views [J]. Cereal Sci., 2006, 44: 223.

[2] Leeson, S, John, D.S., Commercial poultry nutrition[M]. Notting⁃ham: Nottingham University Press, 2008: 19-21.

[3] Barton, ACT. Ward, N.E., Wicker, et al. Crude protein (CP) and amino acids (AA) contents of U.S. commercial sorghum grain [J]. Anim. Sci., 1988, 66 (Suppl. 1): 333 (Abstract).

[4] McClymont, G.L., Duncan, et al. Studies on nutrition of poultry. III. Toxicity of grain sorghum for chicks [J]. Aust. Vet., 1952, 28: 229-233.

[5] Bravo L., Polyphenols：chemistry, dietary sources, metabolism and nutritional significance [J]. Nutr. Rev., 1998, 11: 317-331.

[6] Gualtieri, M., Rapaccini, S., Sorghum grain in poultry feeding[J]. World’s Poult. Sci., 1990, 46:246-254.

[7] Dykes, L., Rooney, et al. ReviewSorghum and millet phenols and antioxidants [J]. Cereal Sci., 2006, 44: 236-251.

[8] Banda-Nyirenda, C.B.C., Vohra, et al. Nutritional improvement of tannin-containing sorghums (Sorghum bicolour) by sodium bicar⁃bonate [J]. Cereal Chem., 1990, 67: 533-537.

[9] Ali, N.M.M., El Tinay, et al. Effect of alkaline pretreatment and cooking on protein fractions of a high-tannin sorghum cultivar [J]. Food Chem., 2009, 114: 649-651.

[10] Watterson, J. J., Shull, et al. Isolation of high-cyteine kafirin pro⁃tein and its cross-reactivitywith gamma-zein antiserum [J]. Cere⁃al Sci., 1990, 12: 137-144.

[11] Duodu, K.G., Taylor, et al. Factors affecting sorghum protein di⁃gestibility [J]. Cereal Sci., 2003, 38: 117-131.

[12] Gao, C., Taylor, et al. Effect of preparation conditions on protein secondary structure and biofilm formation of kafirin [J]. Agric. Food Chem., 2005, 53: 306-312.

[13] Vaintraub, I.A., Bulmaga, et al. Effect of phytate on the in vitro activity of digestive proteinases [J]. Agric. Food Chem., 1991, 39: 859-861.

[14] Wong, J. H., Lau, et al. Digestibility of protein and starch from sorghum (Sorghum bicolour) is linked to biochemical and struc⁃tural features of grain endosperm [J]. Cereal Sci., 2009, 49: 73-82.

[15] Ezeogu, L.I., Duodu, et al. Influence of cooking conditions on the protein matrix of sorghum and maize endosperm flours [J]. Cereal Chem., 2008, 85: 397-402.

[16] Hamaker, B.R., Mertz, et al. Effect of extrusion on sorghum kafi⁃rin solubility [J]. Cereal Chem., 1994, 71: 515-517.

[17] Elkhalifa, A.E.O., Chandrashekar, et al. Effect of preincubation of sorghum flour with enzymes on the digestibility of sorghum gruel [J]. Food Chem., 1999, 66: 339-343.

[18] Perez-Maldonado, R.A., Rodrigues, et al. Nutritional characteris⁃tics of sorghums fromQueensland and New South Wales for chicken meat production[R].Barton, ACT: RIRDC Publication, 2007，09：170.

（编辑：刘洋，2448824921@qq.com)

The nutritional characters of sorghum's application in animal feed as raw material

Gao Yelei, Gu Huanyu, Zhang Zehu, Lao Ye

Abstract：As a new kind of raw material, sorghum's application in animal feed is being highlighted by more and more feed mills. The article reviewed the trend of sorghum’s application, and introduced sor⁃ghum’s nutrition value, then summarized the anti-nutritional factors of sorghum, as well as the physi⁃cal attributes related to manufacturing processes in feed mill. Also it proposed a forecast on protease application in sorghum diets as a nutrition promoter.

Key words：sorghum；nutrition valu；anti-nutritional factors；kafirin；tannin；dry extrusion；protease

收稿日期：2015-12-13

通讯作者：劳晔，博士。

作者简介：高业雷，硕士，主要研究方向为饲料安全。

中图分类号：S816.35

文献标识码：A

文章编号：1001-991X（2016）03-0014-08

doi:10.13302/j.cnki.fi.2016.03.004