鄧 盾, 檀克勤, 容 庭, 李貞明, 馬現(xiàn)永*
(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物科學(xué)研究所,畜禽育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部華南動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東省動(dòng)物育種與營(yíng)養(yǎng)公共實(shí)驗(yàn)室,廣東省畜禽育種與營(yíng)養(yǎng)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州510640;2.暨南大學(xué)生物工程學(xué)系,廣東廣州510632)
柑橘是全球范圍內(nèi)廣泛種植的水果,全世界有140多個(gè)國(guó)家種植。柑橘在全球的消費(fèi)主要分為鮮食(55%)、榨汁及罐頭加工(35% ~40%)三種形式(程紹南,2007),部分柑橘皮也常被加工成中草藥使用。我國(guó)是柑橘生產(chǎn)大國(guó),柑橘產(chǎn)量居世界首位,同時(shí)也是主要的柑橘消費(fèi)國(guó),每年產(chǎn)生大量的柑橘渣。據(jù)統(tǒng)計(jì),2011年我國(guó)柑橘產(chǎn)量為2750萬(wàn)噸,按1/4廢渣率的比例計(jì)算,全國(guó)每年約有果渣資源700萬(wàn)噸(單楊,2014)。目前,柑橘渣大部分被直接丟棄,這樣不僅浪費(fèi)了巨大的資源,而且還造成了環(huán)境污染。
柑橘渣含水量高,易腐敗,不適合長(zhǎng)途運(yùn)輸,采取就近處理是比較好的方式。柑橘渣的利用方式主要有:提取精油、果膠、柑橘類黃酮等活性成分,或加工成可降解包裝材料以及作為飼料添加劑使用。其中,柑橘渣飼料化利用是最為經(jīng)濟(jì)的一種方式,不僅耗能低,而且果渣中還含有抗菌和抗氧化等活性成分,有助于機(jī)體免疫功能的提升,使之變廢為寶。因此,柑橘渣在動(dòng)物飼養(yǎng)中具有一定的應(yīng)用潛力。但是柑橘渣作為飼料原料也存在一些問(wèn)題,比如存在果膠等影響動(dòng)物消化的抗?fàn)I養(yǎng)成分,以及存在苦味等影響動(dòng)物采食的物質(zhì),此外柑橘渣的蛋白質(zhì)含量偏低,酸度較大,粗纖維含量高等都影響了柑橘渣的利用。這就需要我們加大研究力度,完善技術(shù)路徑。本文主要對(duì)柑橘渣在畜禽生產(chǎn)中應(yīng)用的有關(guān)研究進(jìn)行總結(jié)歸納,以尋求柑橘渣飼料化利用的最佳途徑。
鮮柑橘營(yíng)養(yǎng)成分較為豐富,但同時(shí)受氣候、品種等因素影響,差異也較大。柑橘中含有氮、脂類、糖類、不可溶的碳水化合物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),也存在果膠酯酶、磷酸酶、過(guò)氧化物酶等功能性酶類,以及黃酮、精油和維生素等功能性成分,此外Fe、Mn、Zn和Ca等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分在柑橘渣中也比較豐富(Bampidis,2006)。柑橘渣的營(yíng)養(yǎng)成分也受產(chǎn)地、品種以及測(cè)定方法等因素影響,表1中列舉了國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)柑橘渣的營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定的結(jié)果,盡管存在一些差異,但都能夠說(shuō)明柑橘渣中含有大量可利用的營(yíng)養(yǎng)資源。
相比較而言,柑橘渣中的氨基酸含量相對(duì)豐富,含有畜禽正常生長(zhǎng)發(fā)育的8種必需氨基酸,從含量上看,色氨酸和蛋氨酸含量較低,其他6種必需氨基酸含量較高。由表2可以看出,柑橘渣中含有氨基酸的種類齊全,尤其是以天冬氨酸、脯氨酸、谷氨酸、亮氨酸、精氨酸、賴氨酸含量較多(程建華,1999)。
表1 柑橘渣常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分
表2 不同研究干柑橘渣中氨基酸含量
鮮柑橘渣含有大量水分,如果不及時(shí)處理會(huì)迅速腐敗。微生物發(fā)酵是處理柑橘渣的較佳選擇,常用的方式為青貯和菌株發(fā)酵。
2.1青貯 青貯有利于營(yíng)養(yǎng)成分的積累。姚焰礎(chǔ)等(2012)比較了柑橘渣青貯過(guò)程中的成分變化,主要是粗蛋白質(zhì)和脂肪含量上升,干物質(zhì)、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分、鈣和總磷等基本上無(wú)變化。在青貯過(guò)程中還可以添加一些微生物,如添加乳酸菌以提高柑橘渣的適口性,并提供抗菌肽、有機(jī)酸等抗菌成分。另外,自然青貯會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)的流失,添加一些益生菌則可減少營(yíng)養(yǎng)流失的程度。研究證實(shí)乳酸菌可以降低可溶性碳和有機(jī)氮的損失,而且乳酸菌還可產(chǎn)生果膠酶等水解酶,有利于抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的降解(潘小梅,2017)。此外,添加一些纖維素(如麥麩、酒糟等),也能起到提高柑橘渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和利用率的效果(Migwi,2001)。
青貯過(guò)程中還可以降解柑橘渣中的苦味成分。這些苦味成分,主要是柚皮苷和檸堿類物質(zhì)。研究表明,自然青貯90 d后,柚皮苷減少35.99%,檸檬苦素降低了18.45%(姚焰礎(chǔ),2012)。程建華等(1999)利用一株微生物使柚皮苷下降70%,檸堿下降40%。
2.2菌株發(fā)酵 柑橘渣青貯時(shí)間較長(zhǎng),而菌種發(fā)酵一般時(shí)間較短,因而采用合適微生物菌株可以加速柑橘渣資源化利用的效率。但是,由于柑橘渣中含有部分精油,能夠抑制微生物生長(zhǎng),所以要篩選能夠具有精油耐受性的菌株。李世忠等(2014)從發(fā)酵堆肥中篩選出兩株地衣芽孢桿菌Bacillus licheniformis,不僅能耐受25%的精油,而且在65℃下能夠正常生長(zhǎng),其纖維素酶和果膠酶的活力也比較高。在發(fā)酵50 d后,纖維素降低84.45%,果膠降低65.93%,全氮、P2O5和K2O含量分別達(dá)到 2.3%、0.57%和 1.83%,符合行業(yè)NY525-2002《有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)》。
微生物發(fā)酵過(guò)程中也可以添加一些氮源和碳源,來(lái)提高發(fā)酵柑橘渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,如在柑橘渣中添加15%的麩皮,以黑曲霉A、米曲霉B和扣囊腹膜胞酵母1∶1∶1混合的方式發(fā)酵柑橘渣,粗蛋白質(zhì)含量比發(fā)酵前提高了34.40%(殷鐘意,2009)。Noh 等(2014)以 Bacillus subtilis為發(fā)酵菌種,在柑橘渣中添加魚(yú)產(chǎn)品加工產(chǎn)品下腳料,大大提高了柑橘渣飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,并提高了肥育豬的飼料轉(zhuǎn)化率。
由于不同的柑橘產(chǎn)品形成的柑橘渣的種類和形式多種多樣,因此針對(duì)不同的柑橘渣宜采用不同的發(fā)酵方式。固態(tài)發(fā)酵適合含水量較少的柑橘渣,比如提煉過(guò)精油的柑橘副產(chǎn)物。Scerra等(1999)比較 3 種 Penicillium camemberti菌,7種Penicillium roqueforti.菌來(lái)提高柑橘皮的發(fā)酵速度和可飼性,發(fā)酵后柑橘皮的粗蛋白質(zhì)含量、酯提取物、總能明顯升高,尤其是P.roqueforti Pr3固態(tài)發(fā)酵效果較理想。半固態(tài)發(fā)酵適合含水量較高和泥漿狀的柑橘副產(chǎn)物,Gregorio等(2002)使用 A.niger和 Trichoderma viride菌來(lái)發(fā)酵檸檬漿,Trichoderma viride發(fā)酵產(chǎn)物N的含量比A.niger高6.3%,但是發(fā)酵速率比較慢。此外,Trichoderma viride產(chǎn)生的多聚半乳糖醛酸酶比A.niger高。
3.1單胃動(dòng)物 柑橘渣中含有大量的纖維素,Cerisuelo等(2010)認(rèn)為,肥育豬消化系統(tǒng)能夠適應(yīng)柑橘渣。比較飼喂5%和10%的柑橘渣發(fā)現(xiàn),柑橘渣對(duì)于豬的總體生產(chǎn)性能影響并不大,只是稍減少了背膘厚度。添加柑橘渣可能會(huì)改變腸道菌群的發(fā)酵模式和菌群結(jié)構(gòu),Almeida等 (2017)發(fā)現(xiàn),日糧中添加7.5%的柑橘渣能增加后腸乙酸比例。Noh等(2014)發(fā)現(xiàn),柑橘渣能夠減少腸桿菌(Enterobacteriaceae)的數(shù)量,而對(duì)乳酸菌(Lactobacillus)和雙歧桿菌(Bifidobacterium spp.),梭菌(Clostridium spp.)的數(shù)量則沒(méi)有影響。也有研究表明,柑橘渣會(huì)同時(shí)降低乳酸菌和腸桿菌的數(shù)量(Moset,2015),可能柑橘渣對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu),特別是乳酸菌和腸桿菌的影響和柑橘渣的添加量有關(guān),具體的結(jié)論還有待進(jìn)一步研究。
一些學(xué)者嘗試在肥育豬上使用更高比例的柑橘渣,Crosswhite等(2013)發(fā)現(xiàn),分別在日糧中添加15%的青貯柑橘渣、青貯壓榨的柑橘渣和干柑橘渣,三種柑橘渣對(duì)肥育豬生長(zhǎng)性能總體影響不大。青貯柑橘渣和青貯壓榨的柑橘渣還分別提高了肥育豬20%和13%的飼料轉(zhuǎn)化率。不過(guò)如果使用過(guò)高比例的柑橘渣也會(huì)降低其飼料轉(zhuǎn)化率,Strong等(2015)發(fā)現(xiàn),飼喂含30%柑橘渣飼料的肥育豬,其G∶F值要比飼喂15%和22.5%柑橘渣的低。因此,推薦肥育豬日糧中柑橘渣的添加量以15%比較適宜,過(guò)多的添加會(huì)影響豬的生產(chǎn)性能和腹脂質(zhì)量。由于不同產(chǎn)地、不同加工副產(chǎn)物的柑橘渣存在較大差異,在柑橘渣的使用量上還要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行判斷。
3.2反芻動(dòng)物 反芻動(dòng)物能夠消化高水平纖維的飼料,因此可以添加更高比例的柑橘渣。Inserrra等(2014)在日糧中添加24%和35%的柑橘渣,飼喂56 d后,羊肉的脂肪氧化現(xiàn)象明顯減少,肉質(zhì)的抗氧化能力顯著提升,而其他如肉色等指標(biāo)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯改變。這是因?yàn)楦涕僭泻卸嗵恰]發(fā)油等天然抗氧化物質(zhì),這些物質(zhì)可以提高肉質(zhì)的抗氧化能力,也說(shuō)明柑橘渣可作為一種提高肉質(zhì)抗氧化能力的飼料添加劑。對(duì)于羊毛來(lái)說(shuō),添加高水平的柑橘渣對(duì)其品質(zhì)影響也不大。飼喂柑橘渣還能減少反芻動(dòng)物胃瘤中乙酸、丁酸以及支鏈揮發(fā)酸的比例,并降低2倍的氨氣產(chǎn)生量(Fung,2010;Sparkes,2010)。
柑橘精油能改善奶牛的產(chǎn)奶性能,而且可以起到抑菌、抗病等作用(石寧,2017)。而柑橘渣中殘留部分精油,具有類似功效。研究表明,飼喂柑橘渣牛羊的產(chǎn)奶量、奶的成分都沒(méi)有出現(xiàn)明顯改變和下降,同時(shí)機(jī)體的脂肪比例提高(Belibasakis,1996;Fegeros,1995)。也有研究認(rèn)為使用柑橘渣降低了奶牛的產(chǎn)奶性能,如Leiva等(2000)發(fā)現(xiàn)飼喂23.6%的柑橘渣,其牛奶中的蛋白質(zhì)含量比飼喂玉米粉(25.3%)的低0.12%,產(chǎn)奶量低0.0802 kg/d,而牛奶脂肪含量和尿素氮水平偏高,推測(cè)柑橘渣改變了瘤胃發(fā)酵和氮的代謝,從而影響了牛奶的成分。
3.3家禽 在家禽中使用柑橘渣取代部分日糧,也取得了較好的飼養(yǎng)效果。Wang等(2017)使用榨汁后的柑橘渣來(lái)飼養(yǎng)四川白鵝,添加4%的柑橘渣能夠增加平均日增重(ADG),但是添加8%、12%和16%柑橘渣處理組之間在ADG上沒(méi)有差異。另外,研究還表明,16%柑橘渣處理組的平均日采食量(ADFI)高于其他處理組。因此,認(rèn)為柑橘渣按小于12%的添加量添加到日糧中,對(duì)鵝的生長(zhǎng)性能沒(méi)有明顯影響。Mourao等(2008)發(fā)現(xiàn),日糧中添加小于10%的柑橘渣能夠提高肉雞的ADFI和料重比(FCR),但是過(guò)高的柑橘渣會(huì)抑制肉雞的生長(zhǎng)。原因是柑橘渣中含有較高含量的非淀粉類多糖 (約占干重的32.4%),而多糖會(huì)提高食糜秋分黏度,降低食物的蠕動(dòng)速率,從而導(dǎo)致生長(zhǎng)速率和FCR值的降低(Smits,1996;Klis,1993)。
我國(guó)柑橘渣資源相對(duì)豐富,價(jià)格低廉,進(jìn)行適當(dāng)處理后,可以在畜禽飼料中獲得廣泛的應(yīng)用。開(kāi)發(fā)和利用柑橘渣資源,對(duì)緩解我國(guó)飼料資源缺乏的現(xiàn)狀,解決人畜爭(zhēng)糧的矛盾,促進(jìn)畜牧業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,提高水果種植與加工業(yè)效益以及減少環(huán)境污染等都具有重要意義。從目前的研究結(jié)果來(lái)看,在日糧中添加適當(dāng)水平的柑橘渣不僅不會(huì)降低畜禽的生產(chǎn)性能,甚至還能提高畜禽飼料轉(zhuǎn)化率,但是不同動(dòng)物中添加量有所不同,總體而言反芻動(dòng)物中可以適當(dāng)提高柑橘渣的使用比例。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中,由于柑橘渣容易腐爛,且不易長(zhǎng)途運(yùn)輸,怎樣就地,采用簡(jiǎn)易的手段對(duì)柑橘渣進(jìn)行高效處理是當(dāng)下亟需解決的問(wèn)題。
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