中圖分類號:S-3 文獻標志碼:A 文章編號:1008-1038(2025)08-0074-06
DOI:10.19590/j.cnki.1008-1038.2025.08.014
Abstract: Beet pulp,a by-product of the sugar industry,has becomean essential fiber source for improving the rumen function of ruminant animals,due to its significant cost-effctivenessand environmentally sustainable characteristics.This article examined recentapplications,technological advancements,developmental prospects, application limitations,and trends concerning the utilization of beet pulp as animal feed.The analysis indicated a rapid expansion of its application from ruminants to various livestock and poultry sectors,including pigs, aquaculture,and poultry,thereby significantly enhancing itsmarket competitivenessas a low-carbon feed ingredient.Biological fermentation technology presents notable advantages in augmenting beet pulp protein content,facilitating oligosaccharide release,and improvinganimal digestibility,with expectations for largescale application in the future.Extrusion technology,asarelatively mature method,could efectively enhance feed digestibilityand nutrient utilization.However,research on itsspecific application to beet pulp feed remained insufcient.Thisreviewaimed to comprehensively explore the overall potential of beet pulp in constructing economically viable,resource-efficient,and environmentally sustainable feed systems,providing a theoretical basis and practical guidance for optimization in related industries(such as feed formulation optimization and raw material substitution schemes)and technological innovation (such as process improvement, and enhancing palatability and utilization).
Keywords:Beetpulp;feed; fiber;by-productutilization
甜菜粕作為糖業生產過程中主要的副產品,含有纖維素 (22%~30% )、半纖維素 (24%~32% 、木質素 (1% ~2% 、果膠 (15%~25% 及蛋白質 (10%~15%) 等營養成分。這些成分共同賦予了甜菜粕獨特的營養特性,從而在動物飼料領域展現出廣泛的應用潛力。甜菜粕最初被用作粗飼料,隨著對其認知的深入,研究逐漸聚焦于確定其在飼料中的最佳添加比例,并評估其在不同動物飼料配方中的作用效果。
不同動物在甜菜粕的消化與吸收機制上表現出明顯差異。反芻動物主要通過瘤胃中的微生物發酵作用消化甜菜粕,在此過程中,甜菜粕中果膠等成分被微生物分解利用,產生揮發性脂肪酸,為動物提供能量。數據表明,在奶牛日糧中用甜菜粕替代玉米青貯會導致瘤胃 pH 值下降,改變揮發性脂肪酸的濃度及比例,由此表明瘤胃發酵模式發生了變化。在豬等單胃動物中,甜菜粕中所含膳食纖維能夠促進腸道蠕動,增加糞便體積和含水量,改善腸道整體環境。攝入甜菜粕日糧的豬,其糞便含水量增加,腸道內雙歧桿菌等有益菌數量提升,且短鏈脂肪酸的含量也有所上升。作為動物飼料成分,甜菜粕不僅能夠提升動物生產性能,還能促進動物健康,并契合可持續發展理念,但目前甜菜粕仍存在利用率低、應用范圍小、加工成型技術缺乏創新等問題。本文綜述了甜菜粕飼料生產技術、甜菜粕在反芻和非反芻動物飼料中的應用及其局限性,以期為甜菜粕可持續加工提供參考。
1甜菜粕飼料生產關鍵技術
1.1擠壓技術
近年來,擠壓技術在食品加工領域,尤其是飼料生產領域,得到廣泛應用。該技術是指物料在兩根緊密嚙合、同向旋轉的螺桿推動下,在機筒內經輸送、混合、壓縮、剪切、熔融過程后,物料中的淀粉糊化、蛋白質變性、纖維結構改變,最終通過模頭擠出成型,并在常壓下膨化、干燥固化,形成多孔結構[4-5。與其它飼料加工相比,利用擠壓技術生產的甜菜粕飼料仍處于起步階段。在飼料加工過程中,通過調整三區溫度、電機頻率、螺桿轉速、喂料速度等參數,不僅可以改善飼料的物理特性(如硬度和顆粒度),還能增強其消化率及營養利用效率回。擠壓技術便于將植物性食品加工的副產物整合進飼料,在高溫擠壓下,將植物原料中的抗營養因子進行降解,增加可溶性膳食纖維含量,提高飼料的營養價值。近年來,針對藥物擠壓技術的研究逐漸聚焦于設備小型化,以滿足新配方開發的需求。這一趨勢亦適用于飼料加工行業。綜上所述,擠壓技術在飼料加工領域展現出廣闊的應用潛力。通過持續優化擠壓工藝與設備,有望進一步提升飼料的品質和營養價值,提高生產效率,以滿足現代飼料加工行業的需求8]。
1.2 蒸汽爆破技術
為提升甜菜粕在飼料應用中的價值,相關加工技術正經歷持續的優化與進步。蒸汽爆破技術,已被證實能夠改變甜菜粕的結構完整性,提升消化率。該技術利用高溫高壓飽和蒸汽瞬間滲透物料,隨后在極短時間內驟然減壓釋放。蒸汽的急速膨脹產生強大的機械剪切力,有效破壞植物細胞壁結構,增加纖維可及性和表面積。實驗數據揭示,蒸汽爆破預處理具備部分水解半纖維素的能力,并能有效去除甜菜粕中的果膠成分,使微纖化纖維素得以暴露,制得結晶度指數為 62.3% 的納米纖維。該技術還被用于提取甜菜粕果膠,當 Na2CO3 質量分數為4% ,爆破壓力為 0.4MPa ,維壓時間為 120s 時,果膠提取率可達 11.1%[10]"。
1.3 生物發酵技術
在甜菜粕的加工過程中,微生物發酵技術得到了廣泛的應用。該技術利用特定微生物,在適宜條件(溫度、濕度、pH、氧氣)下作用于物料。微生物通過自身代謝活動消耗底物(如糖類、抗營養因子),產生代謝產物(如有機酸、酶、維生素、菌體蛋白),從而改善飼料的營養品質、適口性和消化率。例如,通過酵母菌株對甜菜粕進行發酵處理,可以有效提升其蛋白質含量并降低粗纖維的含量。多項研究指出,不同種類的酵母菌株在甜菜粕基質上進行培養,能夠顯著增加蛋白質的含量;特別是釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和假絲酵母(Candida utilis)在新鮮甜菜粕中的應用,能夠顯著提升蛋白質水平。此外,將酶水解與微生物發酵技術相結合,可以促進甜菜粕中果膠衍生低聚糖的釋放,從而增強其作為益生元飼料添加劑的潛力[。利用上述優勢,發酵甜菜粕在飼料上的應用取得了積極效果。將乳酸菌和糖蜜聯合發酵甜菜粕時,發酵產物中蛋白含量達 14.49% ,粗纖維含量達12.30% ,干物質消化率達 82.14% ,表明發酵可以強化甜菜粕原料的營養價值,提高動物對飼料的消化利用[3]。此外,發酵后的乳酸含量可達 2.65% ,有利于抑制雜菌生長;乳酸在與糖蜜的組合作用下,同時使整體感官評價達到優等級。
酸濃度提升,進而改變乙酸與丙酸的比例,從而提高奶牛乳脂含量[。據報道,甜菜粕還可與糖蜜混合制備飼料7]。相比普通甜菜粕飼料,糖蜜甜菜粕飼料的吸潮性更低,可使乳脂率提高 7.78% ,并能夠降低牛奶體細胞數。在肉牛養殖領域,將甜菜粕納入日糧中可提高飼料的消化率。將甜菜粕添加至馬鈴薯渣中,肉牛對干物質和有機物的消化率均顯著提升[8。對于犢牛而言,盡管飼糧中甜菜粕比例提高會導致日增重和整體日糧消化率下降,但中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的消化系數有所增加[]。Abo-Zeid等[2研究得出,隨著甜菜粕在飼料中添加量的增加,牛對干物質的攝入量呈線性增長趨勢,飼料轉化率隨之下降;當添加量為 66.7% 時,利潤可提升 21% 。
甜菜粕在羊飼養中起到積極作用。董春曉2研究發現,相比玉米飼糧喂養,添加 10% 甜菜粕可顯著提高羔羊斷奶后的采食量和體質量,顯著提高瘤胃厚壁菌門的相對豐度,降低變形菌門的相對豐度。Asadollahi等[22研究發現,將甜菜粕和油菜籽進行組合,代替羊日糧中部分大麥,可以提高乙酸產量,顯著提高羊的體脂率。Omer 等23l將 90% 甜菜粕與 10% 豆粕進行混合,飼喂綿羊56d后發現該種飼養方式對綿羊健康無負面影響,可使飼喂成本降低 45% ,利潤提高 18% 。綜合上述分析可知,甜菜粕可作為谷物類飼料成分的潛在替代品,在不損害生產性能的基礎上,改善反芻動物的消化和發酵環境,因此被認為是一種具有可持續發展潛力的飼料原料。
2甜菜粕在不同動物飼料中的應用及其局限性 2.2在非反芻動物飼料中的應用
2.1在反芻動物飼料中的應用
反芻動物是指進食一段時間后能將胃中半消化食物返回嘴里再次咀嚼的動物,養殖領域最常見的是牛和羊。在奶牛養殖方面,多項研究已驗證甜菜粕作為玉米青貯或谷物飼料替代品的有效性。例如,研究指出,以甜菜粕替代玉米青貯和大麥飼料時,奶牛的干物質攝入量呈線性增長,中性洗滌纖維消化率得到改善,產奶量也隨之增加。相對而言,飼料利用效率和瘤胃氨氮濃度均呈線性下降趨勢,同時瘤胃氨氮與乳尿素氮濃度適度降低,促進了乳蛋白的合成[214]。王錦榮等[5研究表明,添加 7.5% 甜菜粕使奶牛血清中總蛋白含量提高了 8.17% ,不會對奶牛機體的糖分吸收以及代謝造成影響。此外,研究指出,在奶牛日糧中添加甜菜粕能夠顯著改善瘤胃內的發酵環境。甜菜粕可導致瘤胄中丙酸和丁酸濃度的降低,使乙
2.2.1 在豬飼料中的應用
甜菜粕作為豬飼料的重要組成部分,在豬的日糧中添加可顯著改善腸道健康。一項研究表明,食用甜菜粕后,豬大腸、小腸及全消化道的質量和長度均有所增加,腸道密度得到加強,空腸和回腸的絨毛高度也有所提升3。但也需注意,有研究發現豬對能量和營養的利用率與甜菜粕添加量 (14.6%~53.7%) 呈負相關24。
甜菜粕的添加對母豬的生產性能具有積極影響。在針對哺乳母豬的研究中,甜菜粕的補充顯著減少了背膘損失和糞便水分含量,同時降低了血清皮質醇和腎上腺素水平[25。在斷奶仔豬的相關研究中,盡管不同水平的甜菜粕添加量對生長性能及腹瀉發生率的影響不顯著,但其能增加糞便中乳酸菌數量,并提升粗纖維及中性洗滌纖維的消化率2。在母豬配種前添加 40% 甜菜粕,還可促進糞便稠度,增加仔豬成活率和肌肉質量。甜菜粕還能提高豬的抗病性, Yan 等[2研究表明,使用甜菜粕 (3% ~12% 替代玉米,在不影響仔豬生長性能的前提下能夠降低腹瀉率。綜合上述研究結果,甜菜粕作為豬飼料的補充成分,不僅有助于促進豬腸道健康,還能提升母豬的繁殖性能及妊娠母豬的能量留存。因此,甜菜粕在豬飼料中的應用潛力巨大,值得深入研究與推廣。
2.2.2 在兔飼料中的應用
甜菜粕對兔的生長和健康均有積極影響。在兔飼料中應用甜菜粕,可提高盲腸段揮發性脂肪酸含量,減少流行性腸病的患病風險28。趙慶生2的研究表明,在肉兔飼料中以甜菜粕 (4%~8%) 替代部分苜蓿草粉,能夠顯著改善肉兔的日均采食量,提升肉兔的平均日增重,進而增強肉兔的生產性能;進一步增加甜菜粕量至 33.00% ~44.85% ,肉兔的平均日增重和飼料轉化效率也得到提升,同時肝臟和脾臟的發育也較對照組有所提升。
2.2.3 在水產動物飼料中的應用
普遍認為魚類對高纖維飲食的適應性較弱,因此甜菜粕等纖維類資源在魚類飼料中的應用受到限制。近期的研究表明,特定魚類(如熱帶的坦巴基魚)能夠有效地吸收和利用甜菜粕中的營養成分。添加甜菜粕能夠使坦巴基魚腸絨毛的長度和間距增長,從而擴大了魚類腸道的吸收表面積。此外,甜菜粕的添加與血液中丙酰肉堿與乙酰肉堿的比率呈正相關,而對酮體合成無顯著影響[31]。
2.3 在飼料中應用的局限性
在動物飼料成分中,甜菜粕的應用存在一定爭議,特別是在其營養價值方面。結合以往報道來看,甜菜粕因高纖維含量和復雜結構導致單胃動物對其消化率低,限制了其作為單胃動物的主要能量來源32。此外,甜菜粕中含有的抗營養因子也可能限制其營養價值的充分發揮。同時,甜菜粕飼料對動物健康的影響也是當前研究的熱點。在家兔實驗中,大量添加甜菜粕會導致家兔生長性能的下降和死亡率的增加,這可能與甜菜粕對腸道發酵及消化功能的影響有關3。因此,仍需進一步的研究,以探究減輕這些抗營養因子影響的策略,并更精確地評估甜菜粕的營養價值,以明確不同添加量和不同動物種類下甜菜粕對動物健康的具體影響,確保其安全和合理的應用。
3展望
甜菜粕的低成本為畜牧業帶來了顯著的效益,進而提升了經濟效益。通過改進發酵和膨化等技術手段,預期甜菜粕的口感、營養價值和利用率將得到顯著提升。為解決甜菜粕應用的局限性問題,可嘗試基于動物種類和生長階段設計配方,通過添加外源酶制劑或益生菌,優化腸道微生態,緩解消化負擔;同時配伍易消化原料,平衡營養結構;也可同步開展動態安全閾值研究,通過建立多物種的添加量-健康效應模型,結合腸道健康指標(菌群結構、屏障功能),以制定分級安全標準,實現個性化應用。
甜菜粕所具備的益生元效應,也有望為高附加值飼料的開發提供基礎原料。同時,對甜菜粕的利用也有助于降低碳排放,這與可持續農業的發展趨勢高度契合。在相關政策的推動下,甜菜粕本地化供應鏈的低碳特性將更加顯著,有望進一步增強其市場競爭力。隨著甜菜粕在豬和水產等其他養殖動物領域的應用拓展,甜菜粕預期將成為低碳飼料體系中不可或缺的組成部分,實現經濟效益與可持續發展的雙重目標。
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