郭 琦，梁 篤，張一中，柳青山

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)（省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）高粱研究所，山西 晉中 030600)

高粱在發(fā)達(dá)國(guó)家大多數(shù)用于制作動(dòng)物飼料，一些中美洲國(guó)家作為主要糧食作物，中國(guó)則用于釀酒和釀醋。高粱中的3 種物質(zhì)對(duì)食用高粱的動(dòng)物消化系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生不利影響，影響動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的吸收和利用[1]。而高粱中的主要能源物質(zhì)淀粉被蛋白質(zhì)包裹，因此會(huì)進(jìn)而影響動(dòng)物對(duì)淀粉的吸收。國(guó)內(nèi)目前對(duì)飼用高粱的研究較少，應(yīng)加大研究力度，提高高粱的飼用價(jià)值。

一、山西省高粱種植現(xiàn)狀

山西是高粱種植大省，種植面積占全國(guó)高粱種植面積的10%。20 世紀(jì)60 年代，山西推出“二矮”雜交高粱育種模式，廣泛種植雜交高粱。高粱中矮稈恢復(fù)系的晉梁五號(hào)和晉輻一號(hào)產(chǎn)量高、品質(zhì)好，占全國(guó)恢復(fù)系總量的45%以上。20 世紀(jì)80 年代，利用A2 細(xì)胞質(zhì)培育出高梁雄性不孕系晉雜十二號(hào)，成為全國(guó)雜交系高粱的主推品種。

山西省釀造業(yè)十分發(fā)達(dá)，科研人員加大了提高高粱淀粉含量的相關(guān)研究，最終培育出晉雜十五、十六、一百零一號(hào)等淀粉含量極高的雜交高粱品種，提升了釀造原料的品質(zhì)。近幾年，研究人員利用硫酸二乙酯等化學(xué)誘變劑，使用有毒誘變劑處理愈傷組織，培育出第1 個(gè)克隆誘變品種晉雜十八號(hào)，在世界上都處于領(lǐng)先水平。但是山西省對(duì)飼用高粱的研究略有不足，沒(méi)有重視影響高粱飼用價(jià)值的內(nèi)在因素，相關(guān)研究較少。

二、影響高粱飼用價(jià)值的內(nèi)在因素

1、酚類化合物

酚類化合物指芳香烴環(huán)上的氫被羥基取代而生成的一類芳香族化合物，根據(jù)羥基數(shù)目可以劃分為一元酚和多元酚2 種。一般高粱類作物都含有酚類物質(zhì)，有的品種內(nèi)含有的酚類物質(zhì)是黃酮類，也有的品種中含有縮合型單寧[2]。國(guó)外培育的飼用高粱往往不含縮合型單寧，有的品種甚至不含單寧。

單寧的生理活性主要是其與生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、多糖、核酸等作用來(lái)體現(xiàn)。一些研究表明，用含有縮合型單寧的高粱飼養(yǎng)動(dòng)物，如果含量較高，會(huì)影響所飼動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。最近的研究表明，如果飼料中單寧含量達(dá)3%，則雞對(duì)含氮化合物、礦質(zhì)元素及淀粉的吸收消化就會(huì)顯著降低，但對(duì)脂類物質(zhì)的消化和吸收沒(méi)有影響。動(dòng)物飼料中的單寧也會(huì)影響到反芻動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)和碳水化合物的消化，降低瘤胃微生物酶的活性。

單寧對(duì)牛等反芻動(dòng)物有一定益處。單寧可以和飼料中的蛋白質(zhì)結(jié)合，大大降低蛋白質(zhì)在瘤胃中的溶解度和表面活性，避免被微生物迅速降解，從而提高動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的吸收效率。單寧對(duì)于提高動(dòng)物肉質(zhì)也有一定效果。研究表明用高粱代替玉米飼養(yǎng)羔羊，并沒(méi)有抑制羔羊?qū)︼暳现袪I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，反而隨著飼料中高粱比例的上升，羔羊的含肉率、肉中的單寧含量以及血紅素含量都有不同程度的增加，提高了羔羊肉的品質(zhì)。

2、植酸及植酸磷

植酸又稱肌酸，主要存在于植物的種子、莖和根中，其中豆科植物種子、谷物麩皮和胚芽中含量最高。植酸磷是含有6 個(gè)磷酸基團(tuán)的環(huán)狀化合物，可以影響其他礦物元素的有效性。其可以與植物中大部分磷結(jié)合，還可以與其他二價(jià)、三價(jià)金屬元素結(jié)合，形成難溶的絡(luò)合物—磷酸鹽[3]。磷酸鹽會(huì)和動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉結(jié)合，抑制淀粉酶、脂肪酶、蛋白質(zhì)酶的活性，影響動(dòng)物消化。一些實(shí)驗(yàn)研究表明，高粱與其他谷類作物相比植酸含量更高。高粱中的植酸和植酸磷主要集中在高粱籽的麩皮處，比高粱米中的植酸磷含量高很多。

3、醇溶蛋白

醇溶蛋白是植物種子里儲(chǔ)存蛋白的組分之一，具有很強(qiáng)的耐水性、耐熱性以及耐脂性。高粱醇溶蛋白是高粱蛋白的重要組成部分，占總粗蛋白的40%～50%。高粱醇溶蛋白主要有α-醇溶蛋白、β-醇溶蛋白、γ-醇溶蛋白。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)的含量與醇溶蛋白的含量呈負(fù)相關(guān)，其中γ-醇溶蛋白的含量與高粱中蛋白質(zhì)的含量呈負(fù)相關(guān)。因此，高粱中養(yǎng)分利用率較低的主要原因是存在醇溶蛋白。

三、提高飼用高粱利用價(jià)值的措施

1、單寧的作用以及利用措施

實(shí)驗(yàn)研究表明，單寧可以凝結(jié)動(dòng)物腸道的消化酶，并通過(guò)抑制酶的活性影響動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。阿當(dāng)比等[1]研究了高粱單寧對(duì)與動(dòng)物胰蛋白酶和淀粉酶活性的影響，并在體外和體內(nèi)同時(shí)展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，體外實(shí)驗(yàn)中的玉米飼料在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的腸道內(nèi)殘留的淀粉酶和胰蛋白酶要顯著高于高粱飼料，但在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中對(duì)消化酶的抑制作用不明顯。高粱飼料與玉米飼料相比，在很大程度上降低了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的增重和采食率。但是也有實(shí)驗(yàn)表明，增加飼料中的單寧含量并不能影響淀粉酶和脂肪酶的活性。

動(dòng)物飼養(yǎng)中，可以利用單寧降解消化酶來(lái)提高消化吸收率。在梨和香蕉中存在的多酚氧化酶被證明可以降低高粱中酚類化合物的含量，可以利用多酚氧化酶、蘑菇多酚氧化酶、植酸酶等單寧降解酶降低單寧濃度，大大降低高濃度單寧對(duì)動(dòng)物消化吸收的影響。

2、植酸的特性及利用措施

植酸和植酸磷不能被非反芻動(dòng)物吸收，如果將植酸攝入體內(nèi)還會(huì)和體內(nèi)的金屬元素結(jié)合形成磷酸鹽，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和微量元素的利用造成影響。研究表明，動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)的消化率與脂酸含量呈負(fù)相關(guān)，飼料蛋白質(zhì)含量越高，蛋白質(zhì)消化率受植酸影響的程度越高。植酸還會(huì)抑制包括淀粉水解酶、蛋白質(zhì)水解酶、脂肪酶等在內(nèi)的多種消化酶活性，影響蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪的吸收和利用。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可添加植酸酶來(lái)提高高粱的飼用價(jià)值。植酸酶是一種可以將植酸磷復(fù)合物中的磷變?yōu)榭衫昧椎囊环N水解酶，對(duì)飼料中磷消化的促進(jìn)作用很強(qiáng)，可以提高飼料的飼用價(jià)值。反芻動(dòng)物利用植酸也非常重要，可影響動(dòng)物體內(nèi)及瘤胃中微生物的生長(zhǎng)。也可通過(guò)添加植酸酶來(lái)降解植酸，最終實(shí)現(xiàn)體內(nèi)磷元素的最大化利用。

3、醇溶蛋白的利用措施

可通過(guò)遺傳改良高粱籽粒的質(zhì)地，降低高粱籽的醇溶蛋白含量。研究表明，角質(zhì)胚乳相比于軟質(zhì)胚乳有更多的蛋白質(zhì)、醇溶蛋白以及二硫化合物，其中的蛋白質(zhì)更容易溶解。一些干旱地區(qū)會(huì)種植一種小粒高粱，往往含有更堅(jiān)硬的淀粉粒，以及不容易消化的醇溶蛋白。研究表面γ-醇溶蛋白存在于角質(zhì)高粱，決定了高粱籽粒的硬度，大粒軟質(zhì)高粱往往醇溶蛋白較少，更利于動(dòng)物消化。研究人員可以致力于籽粒胚乳的遺傳改良，降低高粱醇溶蛋白的含量，提高動(dòng)物對(duì)高亮蛋白的吸收效率。

四、結(jié)語(yǔ)

高粱是山西省釀造業(yè)的重要原料，也是重要的動(dòng)物飼料，提高高粱品質(zhì)意義重大。為研究影響高梁飼用價(jià)值的內(nèi)在影響因素，本文分別對(duì)酚類化合物、醇溶蛋白、植酸與植酸磷進(jìn)行了相應(yīng)分析，并提出一些改良措施，以期提高高粱的飼料價(jià)值。