不同品質玉米的營養特性及其在飼料中的應用

陳耀飛 · 發表于 2007-12-27 18:54:11

概述
玉米是畜禽飼料配方中主要的能量飼料，有“能量之王”的美譽。在飼料配方中使用量最大，一般都在50％以上。由于用量大，盡管玉米是以提供能最為主要功能，但是其提供的蛋白質占配合飼料中總蛋白質的三分之一左右，因此玉米也是非常值得重視的蛋白質資源。
由于玉米的賴氨酸和色氨酸含量低，并非優質的蛋白質來源，玉米育種學家很早就開始注意這一問題，并致力于玉米蛋白質品質的改良。經過長期的研究實踐，改良玉米蛋白質品質目前主要是通過隱性突變基因Opeque－2及其與修飾基因的面作效應，提高玉米胚乳中谷蛋白含量，減少醇溶蛋白含量，達到改善氨基酸組成的目的。經過這一方法改良的玉米被稱為“優質蛋白玉米”（Quality protein maize， QPM）。在此之前，利用Opaque－2隱性基因（沒有修飾基因）選育改良的玉米稱為高賴氨酸玉米（軟質胚乳），見表1。由于高賴氨酸玉米（軟質胚乳）產量低于普通玉米，對病蟲害的抵抗力較差，所以推廣利用受到了限制，影響了推廣應用，沒有得到普及。但是，現在選育改良的優質蛋白玉米則不同，例如中國農科院作物研究所選育的“中單9409”，解決了優質蛋白玉米的質優與高產、抗病力的矛盾問題，產量比普通玉米提高8％～15％，賴氨酸和色氨酸含量提高50 ％左右，亮氨酸：異亮氨酸比值提高，總尼克酸、游離尼克酸含最提高。
盡管目前優質蛋白玉米的普及推廣應處于初始階段，種植普及不夠，但只要優質蛋白玉米的產量及其抗病力改善，普及推廣只是時間問題，在滿足人們膳食的同時，可以廣泛應用于畜禽飼料生產中來。
2  不同品質玉米飼料常規成分及營養價值比較
表1  正常、軟質、硬質胚乳類型玉米的蛋白質組成
類型普通玉米軟質胚乳玉米硬質胚乳玉米
清蛋白+球蛋白（％） 6.2 20.6 15.5
醇溶白（％） 39.2 8.1 10.4
類醇溶白（％） 19.7 10.7 16.2
類谷蛋白（％） 13.6 18.5 21.4
谷蛋白（％） 22.4 42.5 36.6
許多國家都在進行高蛋白、高賴氨酸及高油等優質玉米的培育改良工作，但品質變異較大。就不同品種的高賴氨酸玉米而言，其蛋白質含量差異不大，而賴氨酸含量在 0．33％～0.54％范圍內，平均0.38％，比普通玉米增加46％；色氨酸含量平均為0.083％，普通玉米增加66％。亮氨酸含量下降，其異亮氨酸／亮氨酸比值比普通玉米增加20％，分別為 0.3％和 0．36 ％，對緩解異亮氨酸、亮氨酸和纈氨酸拮抗，提高畜禽飼料氨基酸平衡性有利。此外，農業部跨越計劃項目中的部分研究試驗（翟少偉，2002）結果及國外的研究結果未發現優質蛋白玉米與普通蛋白玉米在有效能值上的差異。中國飼料數據庫情報網中心結合“中國飼料成分及營養價值表2002版”的修訂工作，總結了國內外在測定及評定高蛋白質玉米、高賴氨酸玉米及普通玉米的飼料成分及營養價值的研究成果，于表2中列出了這3種玉米的常現成分、飼料能值、氨基酸含量數據。表3總結了3種玉米的豬飼料氨基酸回腸美消化中及不去盲腸的雞飼料氨基酸真消化率。
如表2所示，與普通1級蛋白玉米相比，高賴氨酸玉米的賴氨酸、色氨酸、精氨酸分別比普通玉米提高50％、 11％、28％，而蛋氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸則分別下降了16 ％、20％和 10％。
就豬飼料在消化率而言，高賴氨酸玉米與普通玉米的賴氨酸的消化率基本接近，而高賴氨酸玉米的蛋氨酸消化率有降低的趨勢；對于用作雞飼料而言，主要限制性氨基酸賴氨酸和蛋氨酸的真消化率，高賴氨酸玉米均表現出增加的趨勢。但是，在一般情況下，差異不顯著。那么，就普通玉米CB 1級與高賴氨酸玉米在相同價格前提下，其性能價格比究竟誰勝誰劣，應成為新的玉米品種能否推廣應用以及詞料廠選購原料極為關心的問題，即性能價格比的問題。要回答這個問題，恐怕只有從具體的配方篩選中，去窺探各自的特點。
表2  高蛋白質玉米、普通1級玉米及高賴氨酸玉米的主要飼料成分指標比較
項目高蛋白質玉米普通玉米，GB  1級高賴氨酸玉米
中國飼料號 4-07-027 4-07-0279 4-07-0288
常規成分
粗蛋白質（％） 9.4 8.7 8.5
粗脂肪（％） 3.1 3.6 5.3
粗纖維（％） 1.2 1.6 2.6
灰分（％） 1.2 1.4 1.3
無氮浸出物（％） 71.1 70.7 67.3
豬消化能（MJ/kg） 14.38 14.25 14.42
雞代謝能(MJ/kg) 13.29 13.54 13.56
鈣（％） 0.02 0.02 0.16
總磷（％） 0.27 0.27 0.25
有效磷（％） 0.12 0.12 0.09
必需氨基酸
精氨酸（％） 0.38 0.39 0.50
組氨酸（％） 0.23 0.21 0.29
異亮氨酸（％） 0.26 0.25 0.27
亮氨酸（％） 1.03 0.93 0.74
賴氨酸（％） 0.26 0.24 0.36
蛋氨酸（％） 0.19 0.18 0.15
苯丙氨酸（％） 0.43 0.41 0.37
蘇氨酸（％） 0.31 0.30 0.30
色氨酸（％） 0.08 0.07 0.08
纈氨酸（％） 0.40 0.38 0.46
3  高賴氨酸玉米與普通玉米的選用
考慮到目前以有效氨基酸設計飼料配方受到多種因素的制約，本文還見以飼料中氨基酸化學含量為基礎篩選配方。選用的計算工具為中國飼料數據陳情報網中心最新研制成功的網絡遠程飼料配方系統。本配方軟件的特點是，用戶不需要在計算機上安裝特殊的軟件，只要具備上網的硬軟件條件就可以在網絡中的任何地方進入中國飼料數據庫網站（www.chianfeedbank.com.cn）中遠程配方系統，利用飼料數據庫的飼料營養成分表和相關知識參考庫資源進行遠程配方計算。
表3  高蛋白質玉米、普通1級玉米及高賴氨酸玉米的氨基酸消化率比較
    豬飼料氨基酸真消化率（％）雞飼料氨基酸真消化率（％）
    高蛋白質普通玉米，高賴氨高蛋白質普通玉米，高賴氨
    玉米 GB 1級酸玉米玉米 GB 1級酸玉米
粗蛋白質 9.4 8.7 8.5 9.4 8.7 8.5
精氨酸 89 88 91 98 93 100
組氨酸 87 86 91 95 96 94
異亮氨酸 87 87 83 89 90 94
亮氨酸 92 92 87 96 96 96
賴氨酸 78 77 79 89 85 95
蛋氨酸 90 88 83 92 92 97
胱氨酸 86 84 82 84 90 89
苯丙氨酸 90 89 87 94 94 92
酪氨酸 89 90 87 93 95 100
蘇氨酸 82 82 81 88 89 94
色氨酸 84 88 94 - 85 89
纈氨酸 87 88 84 91 91 93
以計算一個典型的肉仔雞配合飼料為例，選用的飼養標準為0～3周齡肉仔雞的營養需要量，所采用的原料有普通玉米、高賴氨酸玉米、豆粕、棉籽粕、用粉、磷酸氫鈣、石粉、蛋氨酸、賴氨酸、食鹽、玉米油。在給出原料價格、用量限制并按線性規劃原理由系統生成的配方模型列在表4中。為考察兩種玉米的性能價格比，特給定兩者的價格相同，如表 4所不均為 0.92元／kg。
利用遠程配方系統對表4所示配方模擬（配方l）及從表4模型中去掉高賴氨酸玉米所得配方模型（配方2）分別進行優化計算，其計算結果一并列在表5中：
配方1是在模型中同時提供2種玉米并不附加用量限制的前提下，自由優化出的滿足所有約束條件下的最優配方，表明在高賴氨酸玉米的價格與普通玉米持平時，它能部分替代普通玉米的使用量（本例為 10．40％），說明普通玉米的營養綜合性能在這一特定的配方模型下優于高賴氨酸玉米。這與當初人們選育高賴氨酸玉米品種，寄期望改善其氨基酸的平衡性，提高其使用價值，一般情況下認為其性能價格比優于普通玉米的初衷有出入。如果市場上高賴氨酸玉米的價格高于普通玉米，那么就目前國內的高賴氨酸玉米的品質而言，與普通玉米恐怕更無競爭力。從表2、表3的數據不難看出，盡管通過選育確實達到提高賴氨酸含量的結果，但是伴隨的結果是其他氨基酸尤其是含硫氨基酸的含量下降，這就向品種選育工作提出了挑戰。這也是為什么高賴氨酸玉來遲遲不能大量推廣的原因之一。
表4  典型的包含兩種玉米的肉雞（0～3周齡肉用仔雞）線性規劃配方模型
項目名稱標準要求普通玉米優質玉米豆粒棉籽粕魚粉磷酸氫鈣石粉蛋氨酸賴氨酸食鹽玉米油
雞ME（MG/kg）≥ 12.12 13.54 13.59 9.82 7.77 12.16 0 0 0 0 0 40.38
粗蛋白質（％）≥ 21.00 8.70 8.50 44.00 47.00 62.50 0.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
鈣（％）≥ 1.00 0.02 0.16 0.33 0.25 3.96 23.20 35.00 0.00 0.00 0.00 0.00

總磷（％）≥ 0.65 0.27 0.25 0.62 1.10 3.05 16.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
有效磷（％）≥ 0.45 0.12 0.09 0.18 0.38 3.05 16.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
食鹽（％）≥ 0.37 0.00 0.00
    0.00 0.00 3.00 0.00 0.00 0.00 0.00 99.00 0.00
蛋氨酸（％）≥ 0.45 0.18 0.13 0.62 0.56 1.66 0.00 0.00 99.00 0.00 0.00 0.00
蛋氨酸+胱氨酸（％）≥ 0.84 0.38 0.33 1.30 1.22 2.21 0.00 0.00 99.00 0.00 0.00 0.00
賴氨酸（％）≥ 1.09 0.24 0.36 2.66 2.13 5.12 0.00 0.00 0.00 78.80 0.00 0.00
魚粉（％）≥ 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
棉籽粕（％）≥ 5.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
魚粉（％）≥ 3.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
價格（元/kg）       0.92 0.92 1.83 0.96 4.00 1.40 0.20 21.00 15.00 0.60 4.00

表5  典型的包含兩種玉米的肉雞（0～3周齡）最低成本配方
原料名稱          價格（元/kg）    配方1（％）                   配方2（％）
普通玉米 0.920 49.35 59.75
高賴氨酸玉米 0.920 10.40 0
豆粕 1.830 29.20 29.15
棉籽粕 0.960 5.00 5.00
魚粉 4.000 1.00 1.00
磷酸氫鈣 1.400 1.70 1.68
石粉 0.200 1.25 1.30
蛋氨酸 21.000 0.16 0.15
賴氨酸 15.000 0.00 0.017
食鹽 0.600 0.35 0.35
玉米油 4.000 1.59 1.63
配比合計       100 100
最低成本（元/t）       1297.7 1298.3
以上僅是以配制肉雞料配方為例，當然不能以點概面。如果配方的目標不同，原料的選擇與組合不同，充當添加劑原料的單體蛋氨酸、單體賴氨酸的價格的高低不同等，可能會導致普通玉米與高賴氨酸玉米在不同的配方中具有不問的比例，但是可以肯定地說，在日前就是將高賴氨酸玉米的價格最大限度地降至與普通玉米相同的條件下，它也不能完全取代普通玉米。
4  討論
新世紀在我國制約畜牧業發展的主要因素之一是全國人均占有糧食數量不可能有大的增加，而國家可以提供的“R＆D”的經費僅占GDP的0．5％或更少，僅是發達國家的1／5～1／7，在這種國情國力條件下，我國的飼料工業和畜牧業的出路何在？飼料糧從何處挖掘？答案依然是依靠科技進步。據測算，我國每年餅粕類蛋白質飼料缺口至少在2560萬t以上、而合成賴氨酸約3萬t左右，加之我國糧食種植面積逐漸減少是一個必然趨勢，大豆種植累的增加有限，而由于技術、原料（玉米、淀粉等）、建設廠房及防止環境污染需要大量的資金投入，推廣優質蛋的玉米是一項兼顧能量飼料和增加蛋白質資源的有效措施，值得引起重視。如果我們的玉米品種改良的工作確實能做到，在保持普通玉米的會養特性不變的前提下，能使其賴氨酸的含量提高50％左右，并拿出全國玉米總種植面積的一半改種高賴氨酸優質玉米，其產出量則達8000萬t以上，賴氨酸含量由平均0.24％提高到0.36％，則相當于在我國農村建起了12座萬噸級賴氨酸廠，可想而知，這樣能節省非常可觀的固定資產投資。
就目前通過中同飼料數據庫情報網中心收集到的有關優質蛋白玉米的養分數據分析，現在還不到大力推廣使用高賴氨酸玉米的時候。這是因為就高賴氨酸玉米品種本身而言，其性能尚不穩定，還處在品種進一步選育階段。其次，對包括高賴氨酸玉米在內的優質蛋白玉米的營養價值的評定工作也很膚淺，并不系統和完善。但是，不容置疑．從長計議，研究和推廣種植高蛋白、高能量、高賴氨酸等優質玉米并在畜禽飼料中大力推廣應用，是解決我國能量飼料及蛋白質飼料原料日趨緊張的主要措施之一。