玉米濕酒糟及可溶物和濃縮可溶物在肉牛生產上的應用

俞建良， 熊 強， 張俊奇， 王學領， 蔡金亮， 韓久祥， 崔喜貴

（1.國投生物科技投資有限公司，北京 100034；2.梅河口市阜康酒精有限責任公司，吉林梅河口 135000）

酒糟是糧食乙醇生產加工過程中產生的最主要的飼料聯產品。隨著乙醇產業在全世界范圍內的快速發展（于琪等，2021；林海龍等，2020；張元晶等，2020；婁巖，2019），尤其是以玉米為主要原料的大規模干法酒精生產裝置的大范圍推廣應用，以玉米干酒糟及可溶物（DDGS）為主要代表的玉米酒糟飼料的產量也快速增長。當前，全世界DDGS產量大約為5000萬t，國內DDGS產量大約為800萬t（Rania等，2021）。這些DDGS被用于牛、豬、雞、鴨等畜禽的飼喂，并且因為含有較高含量的纖維和過瘤胃蛋白，非常適合用于反芻動物（如牛）的飼喂（Rania等，2021；李玉鵬等，2018；吳學壯等，2018；Bottger等，2017）。

隨著各國政府不斷出臺限制工業企業用能強度和促進碳減排等政策（朱震等，2022；徐靜怡等，2021；張生春，2021），同時伴隨能源價格的持續上漲，國內外乙醇生產企業（尤其在美國）開始探索直接銷售濕酒糟及可溶物或者濃縮可溶物給養殖戶用于畜禽飼喂（Paige等，2022；Lais等，2021；Xiao等，2021），省去了濕酒糟及可溶物高溫干燥的環節。這樣不僅可以大幅度降低酒精生產全過程的能源消耗水平（DDGS干燥過程蒸汽消耗占酒精生產全過程蒸汽消耗的40%～45%），而且還能避免高溫干燥過程中對酒糟中營養成分的破壞，節約了飼料資源（姜新春等，2021；王曉杭等，2019；孫喜慶，2017）。本文重點梳理了有關利用玉米濕酒糟及可溶物和濃縮（WDGS）可溶物作為飼料直接飼喂肉牛的報道案例，為乙醇生產企業和肉牛養殖戶提供一種新的產品應用方案。

1 玉米濕酒糟及可溶物和濃縮可溶物的營養價值

目前，玉米乙醇干法生產工藝在美國和中國都是主流生產工藝（Jun等，2022；Li等，2018），即玉米粉碎后經過液糖化直接進行發酵，發酵成熟醪經蒸餾后獲得一定濃度的酒精產品和塔釜的廢醪液（酒糟），廢醪液經過離心分離，得到清液和濕酒糟，離心清液蒸發濃縮得到濃縮可溶物，然后與濕酒糟混合，經干燥制得的產品稱為玉米干酒糟及可溶物（圖1）。玉米籽粒中含有（基于干基）67.8%～74.0%的淀粉，其他成分含量見表1（Ingledew等，2009）。在酒精發酵過程中，酵母將淀粉糖轉化為了乙醇和二氧化碳，一般情況下，3.1 t的玉米可以生產1 t的無水乙醇、0.96 t的二氧化碳和0.96 t的DDGS。由于除淀粉以外的其他成分全部進入了DDGS，因此按照濃縮比例，DDGS中各種營養成分是玉米籽粒中的3～3.5倍。表1中列舉了不同酒糟產品的營養組成（逯海鷹，2021；魏曼琳等，2014；Lardy，2014）。

圖1 玉米干法酒精生產工藝流程圖

表1 玉米酒糟產品的營養組成

濕酒糟及可溶物的干物質含量一般為30%左右，經干燥加工后得到的干酒糟及可溶物的干物質含量為90%左右。由于干燥過程會帶走濕酒糟及可溶物中的揮發性物質，因此濕酒糟及可溶物所含的能量大于干酒糟及可溶物（Mateo等，2004）。不同生產企業因配置的蒸發濃縮系統的處理能力不同，因此濃縮可溶物的干物質含量也有較大差異，一般在28%～35%。雖然濃縮可溶物中粗蛋白質含量相對較低，但是脂肪含量較高，能量也高于干酒糟及可溶物。

酒糟及可溶物含有30%～32%的粗蛋白質，其中瘤胃非降解蛋白（過瘤胃蛋白）含量達47%～57%。這些過瘤胃蛋白不能在瘤胃中消化，但是可以在小腸中代謝吸收。對于高產動物來說，僅依靠瘤胃降解蛋白不能滿足其蛋白質營養需求，需要通過增加過瘤胃蛋白的數量以滿足其對蛋白質的營養需求量，因此提高飼料蛋白質過瘤胃率對于提高反芻動物的生長性能具有重要的意義（王玲等，2014）。酒糟及可溶物的粗蛋白質含量較高，干燥過程對于粗蛋白質的含量影響較小，但是會略微影響粗蛋白質的過瘤胃率。

酒糟及可溶物中的脂肪含量差異較大。為了充分挖掘玉米籽粒中油脂的價值，不同酒精生產企業會采取不同的油脂提取工藝（Fang等，2018；Veljkovic等，2018），有的在玉米粉碎前先提取胚芽用于壓榨生產食用油脂，有的在蒸餾結束后從廢醪液中通過分離提取油脂用于工業加工，也有的選擇將油脂全部留在DDGS中用于生產高脂DDGS產品。

酒糟及可溶物中的微量元素含量也較高，尤其是鈣、磷、鉀。經過發酵過程處理后，這些微量元素在動物體內的吸收率也得到了大大的提升（王晨等，2019；李娜等，2013）。另外，由于含有大量酵母菌體，因此酒糟及可溶物中還含有大量的維生素、氨基酸等營養成分（陳鵬等，2018；周琳，2018；李華磊，2014）。

2 玉米濕酒糟及可溶物和濃縮可溶物在肉牛生產中的應用

2.1 濕酒糟及可溶物作為能量物質替代玉米直接飼喂 Mateo等（2004）研究了飼喂不同水平的干酒糟及可溶物（DDGS）和濕酒糟及可溶物（WDGS）對育肥牛生長性能和肉質的影響。對照組使用的基礎日糧（基于干物質）包括10%苜蓿草、4%糖蜜、2%添加劑、10.5%豆粕和73.5%玉米。試驗組中，通過添加DDGS或WDGS來替換所有的豆粕和部分玉米，使日糧中的占比（基于干物質）分別達到20%DDGS、20%WDGS、40%DDGS、40%WDGS。試驗結果表明，飼喂20%DDGS和40%DDGS組的干物質采食量（DMI）最大，而飼喂40%WDGS組的DMI最小；累積的平均日增重（ADG）各組之間差異不大。比較明顯的是，飼喂40%DDGS組的料肉比（F:G）小于20%DDGS組，飼喂40%WDGS組的F:G小于20%WDGS組，而且飼喂20%和40%WDGS組的F:G均小于飼喂20%和40%DDGS組。在牛肉品質方面，相比對照組，飼喂DDGS和WDGS組的第12肋骨脂肪指標更高，因此品質評級也更高；飼喂20%DDGS組和20%WDGS組的大理石花紋評分均高于其他組。這些結果表明，飼喂20%WDGS和40%WDGS替代豆粕和部分玉米是完全可行的，而且飼喂效率更高，牛肉的品質更佳。

Koger等（2010）設計了相同的試驗專門研究了干酒糟及可溶物（DDGS）和濕酒糟及可溶物（WDGS）對肉質的影響。與Mateo等（2004）的研究結果相同，相比對照組，飼喂DDGS和WDGS組的第12肋骨脂肪指標更高，品質評級也更高，其中飼喂20%WDGS組的品質評級最好。相比對照 組，飼 喂20%DDGS、40%DDGS、20%WDGS、40%WDGS組的碎牛肉中的α-生育酚含量從1.43μg/g提 高 至1.71、1.881、1.701、1.791μg/g，然而多元不飽和脂肪酸含量從3.43 mg/100 g提高至3.88、4.41、3.83、4.01 mg/100 g。這兩種成分對于牛肉的貨架期影響很大，其中α-生育酚有抗氧化作用，可以起到延緩氧合肌紅蛋白氧化的過程，從而保持牛肉的鮮紅色和新鮮度；而多元不飽和脂肪酸非常容易酸敗，縮短貨架期。對來自不同試驗組的碎牛肉進行顏色評估，結果表明，各組之間在變色分數百分比、瘦肉顏色分數或a*值（紅的程度）方面均未檢測到顯著差異。但是，硫代巴比妥酸檢測（TBA測試，一種最常用的檢測含脂肪食品酸敗程度的方法）發現，飼喂40%DDGS和40%WDGS組的碎牛肉中的硫巴比妥酸反應物濃度從第二天開始就都明顯高于對照組，這主要還是因為多元不飽和脂肪酸含量高導致的。這些數據表明，飼喂20%WDGS對于提高牛肉的品質和延長貨架期是較優的選擇。

2.2 濃縮可溶物作為能量物質替代玉米直接飼喂 Harris等（2014）研究了飼喂不同水平的玉米濃縮可溶物（CDS）對育肥牛的生長性能的影響。用玉米濃縮可溶物替代日糧中不同比例的蒸汽壓片玉米和尿素，使濃縮可溶物占日糧干物質的0%、9%、18%、27%、36%，而蒸汽壓片玉米占日糧干物質的比例分別對應為75.6%、66.8%、57.9%、49.2%、40.4%，其他如青貯飼料、豆粕、添加劑等組分的含量不變，同時調節尿素的添加量，使得不同配方的日糧中粗蛋白質含量維持在13.5%～14.1%，且均超過肉牛生長所需要的量。飼喂結果表明，玉米濃縮可溶物替代比例的增加，日干物質進食量（DMI）呈明顯下降趨勢（分別為26.0、26.0、25.3、25.1、23.8 lb/d），ADG呈顯著上升趨勢（分別為4.18、4.50、4.47、4.57、4.17 lb），當玉米濃縮可溶物占27%時，ADG達到最大值4.57 lb。F:G與ADG正好呈相反的變化趨勢，當玉米濃縮可溶物占27%時，F:G達到最小值5.49。經過計算，最優的ADG和F:G對應的玉米濃縮可溶物替代比例分別是17.5%和25%，具體的添加比例還需要綜合考慮玉米濃縮可溶物與玉米兩者的市售價格。這些結果表明，玉米濃縮可溶物可有效替代育肥牛日糧中的玉米。

Purevjav等（2008）用9.56%的CDS和21.67%的玉米秸稈替換了對照組日糧中（包括71.10%碎玉米、18.38%苜蓿草、7.50%添加劑、2.55%糖蜜、0.44%微量元素）所有的苜蓿草和糖蜜以及10.47%的碎玉米進行了對比試驗。在生長性能方面，對照組的每日干物質采食量為10.90 kg，略高于試驗組的10.38 kg，且累積的平均日增重也略高于試驗組，但是差異并不顯著；在肉質方面，試驗組與對照組的差異也不顯著。經過成本和效益的多模式測算，認為使用玉米酒精廠生產的CDS用于飼喂牛是經濟可行的。

2.3 濕酒糟及可溶物和濃縮可溶物的存儲方法濕酒糟及可溶物（WDGS）和濃縮可溶物（CDS）的水分含量高，且含有豐富的營養物質，因此兩者的有效儲存問題是作為商品直接銷售需要解決的。在不采取任何防腐措施的情況下，WDGS在夏天只能存5 d左右，在冬天一般能存放3～4周（還需要解決結冰的問題），延長存放時間后表面會很快滋生霉菌，并逐步往內部發展（Lardy等，2014）。霉變過程中，微生物可能會分泌各種真菌毒素，這些真菌毒素對于牛的生長、繁殖都會產生很大的負面影響（Rodríguez-blanco等，2021；Tolosa等，2021；Ogunade等，2018）。因此，尋找延長保存周期的方法對于WDGS和CDS的應用推廣也很關鍵。為了延長儲存周期，就需要盡量消耗或者排除物料中的氧氣，這些方法主要包括覆膜窖儲、糧倉袋袋儲等。

Adams等（2008）為了提升WDGS的可堆垛性和可包裝性，研究了將WDGS與粉碎至3～5 cm的小麥秸稈（占33%）、玉米秸稈（試驗1占29%，試驗2占50%）等低品質的飼草均勻混合后再用糧倉袋袋儲或覆膜窖儲。經過一個夏季的存放，所有試驗樣品都沒有發生霉變和腐敗，而且提升了秸稈的可飼用性。

Warner等（2013）研究了將濃縮可溶物噴灑于干草表面然后打捆儲存期間的營養成分和散熱情況。在第一組試驗中，CDS的占比為20%，存放3周以后與對照組相比，溫度、干物質含量等指標基本一致，粗蛋白質、脂肪、硫的含量明顯升高，中性洗滌纖維含量下降了13.3%，表面和內部均沒有出現腐敗現象。在第二組試驗中，CDS的占比分別為16%和32%。與第一組試驗相同，存放3周以后與對照組相比，溫度、干物質含量等指標基本一致，粗蛋白質、脂肪、硫的含量明顯升高，中性洗滌纖維含量分別下降了14.6%和24.7%，表面和內部均沒有出現腐敗現象。試驗結果表明，在打捆前，濃縮可溶物的大部分水分已經蒸發，在打捆儲存過程中不會發生腐敗，在干草表面噴灑濃縮可溶物不僅可以有效提高低品質飼草的營養價值，也是儲存濃縮可溶物的有效途徑之一。

Warner等（2011）研究了將WDGS或CDS以干物質占比41%與玉米秸稈充分混勻后儲存在混凝土砌成的窖池中，用推土機壓實并覆膜保存30 d，然后飼喂成熟的肉牛以維持體重。與飼喂秸稈、干草、苜蓿草（分別占34%、43%、23%）的對照組相比（每天采食量10.4 kg），雖然試驗組的牛每天采食量僅為固定的7.7 kg，但是飼喂41%WDGS和41%CDS組的ADG分別提高至0.37 kg/d和0.31 kg/d（對照組為0.20 kg/d），其他生長性能均相似。試驗結果表明，這種儲存方式可以有效防止WDGS和CDS的腐敗，同時WDGS和CDS是可以有效替代飼草，用于成熟肉牛的體重維持性飼喂。

3 飼喂濕酒糟及可溶物和濃縮可溶物的注意事項

除了上文提到的需要注意防止濕酒糟及可溶物和濃縮可溶物在儲存過程中霉變以外，還需要重點關注磷和硫的含量。由于濕酒糟及可溶物和濃縮可溶物中的磷含量很高（表1），將兩者代替玉米或者豆粕與其他原料混合形成的日糧配方中的鈣磷比可能會失衡，而日糧中鈣與磷的比例不當會影響肉牛的生產性能（孟慶翔，2020）。因此，在添加濕酒糟及可溶物和濃縮可溶物時，可能需要添加食品級碳酸鈣，及時調整日糧中鈣磷比至1～2：1（楊鳳，2013；馮仰廉，2000）。另外，監測濕酒糟及可溶物和濃縮可溶物中硫的含量也非常重要。由于在酒精發酵過程中添加硫酸用于調節pH，因此，WDGS和CDS中的硫含量通常在0.7%（基于干基）左右；而在容易染菌的夏季，為了抑制細菌的生長，還會添加額外量的硫酸，導致WDGS和CDS中的硫含量會超過0.7%（Kassetas等，2021）。而長期過量的硫攝入會抑制牛利用硫胺素的能力，并患上牛腦脊髓軟化癥（Amat等，2013）。患有這種疾病的牛通常會出現失明、動作不一致和不協調、頭部和腿部伸展時全身接觸地面躺著、手足抽搐（肌肉痙攣）、甚至突然死亡等癥狀。因此，為了防止因攝入過量硫而患上牛腦脊髓軟化癥，飼喂的日糧中硫含量（基于干基）不能超過0.4%（NRC，2005）。

4 結論與展望

當WDGS替代等量的DDGS或玉米時，通常情況下能為育肥期的肉牛提供更多的能量和蛋白，進而可以提高日糧的轉化效率（Mateo等，2004；Larson等，1993）。這種增重凈能的提升來源于WDGS中含有更多的脂肪和中性洗滌纖維，更豐富的酵母營養物，以及WDGS能在一定程度上減輕亞急性瘤胃酸中毒而帶來的間接效應。因此，用WDGS和CDS作為蛋白和能量飼料按10%～20%的比例添加至日糧中替代部分的玉米和豆粕，不僅可以提升日糧的整體轉化效率，而且能在一定程度上提高牛肉的品質評級。為了實現從銷售DDGS的模式轉變為直接銷售WDGS和CDS，酒精生產企業亟需主動聯合當地及周邊養殖戶共同開發有效的、經濟的存儲模式，培養新的飼喂方式；另外，酒精生產企業未來也可以引導養殖戶圍繞酒精廠新建養殖場，構建養殖與生產的配套服務模式，形成雙贏局面。為了實現“雙碳”目標，全國上下正在掀起綠色發展的浪潮，推廣WDGS和CDS應用新模式正是整個酒精行業推進能源消耗變革的有效舉措之一，需要全體行業同仁共同探索和實踐。