發酵木薯渣的營養價值及其在畜禽生產中的應用進展
摘要：木薯渣是生產木薯淀粉和乙醇等產品的下腳料，隨著木薯加工產業的快速發展，木薯加工廢棄物的產量也逐年增加，造成資源浪費和環境污染。木薯渣含有豐富且易消化的碳水化合物以及多種微量元素、礦物質和氨基酸，是一種來源廣泛、價格低廉的能量飼料，但由于粗纖維含量較高且存在抗營養因子而限制了其在飼料中的應用。利用微生物發酵法處理木薯渣可以提高其蛋白質含量、改善適口性，還能有效降低抗營養因子含量，從而提高營養品質和飼用價值。文章就發酵木薯渣的營養組成及其在畜禽生產中的應用展開綜述，以期為發酵木薯渣的合理開發利用提供參考。
木薯 (Manihot esculenta crantz) 亦稱樹薯、樹番薯，被譽為“淀粉之王”是三大薯類作物之一，年總產量超過千萬噸。木薯渣 (cassava residues，CＲ) 作為木薯提取淀粉或乙醇后的副產物，每年在全國的產量可達數百萬噸，它主要由木薯的外皮和破碎的細胞壁組織構成，包含大量的纖維素、淀粉和少量的脂肪、蛋白質，是一種極具開發潛力的能量飼料資源。然而，木薯渣的營養不均衡，適口性差，且含有一定的氰苷類有毒物質，長期飼喂會影響畜禽的生長和健康，極大限制了其在畜禽飼糧中的應用。長期以來，大量木薯渣被直接掩埋或丟棄，這不僅是飼料資源的浪費，也加重了環境污染。近年來，非常規飼料資源的開發與利用越來越受重視，木薯渣作為新型綠色飼料原料也逐漸成為研究熱點之一。目前，應用微生物發酵技術處理木薯渣是提高其營養價值并消除抗營養因子的一種主要方法。通過微生物發酵，木薯渣中的纖維素、半纖維素和木質素能被有效降解，毒性也有所降低，還能產生消化酶和益生菌等，提高了木薯渣的營養價值和適口性。因此，在畜禽飼糧中添加適量的發酵木薯渣，既能提高木薯渣資源化利用率，緩解飼料資源不足;還能改善畜禽生產性能，提高養殖經濟效益。
發酵木薯渣的方法很簡單，含復合酶制劑的發酵劑“99多功能飼料發酵劑”1包（500g，市場售價約25元，低溫季節適當增加使用量），1噸濕木薯渣（或者榨干木薯渣0.5噸），含淀粉類的飼料100公斤（比例約為木薯渣的10%以上，越多越好，如玉米、大米、紅薯、淀粉均可）、加入2公斤食鹽，加入50公斤以上豆粕（菜粕、棉粕、花生粕、茶粕等都可以，越多越好）效果更好。含水量調節到60%左右密封發酵7天以上（低溫季節需要15天以上）有濃郁甜酒香味時即可使用。發酵完成在密封狀態下可以保存1年左右。
大量運用是采用水泥池發酵木薯渣↑，添加玉米粉+發酵劑混合物一層一層撒，最后用雙層薄膜進行覆蓋和密封
參考使用量和注意事項：
1.發酵好的木薯渣飼料不可全部代替全價料，按照飼料比例的15%-30%比例與畜禽飼料混合后飼喂，遵循先少后多的原則進行，懷孕后期、哺乳期母豬建議10%。牛羊等家畜可以添加到20%-50%。
2.發酵后的木薯渣如果要長期保存，則要嚴格密封，并壓緊實處理，盡量排除空氣。
1 發酵對木薯渣營養價值的影響
發酵木薯渣是指以木薯渣為主要原料，利用微生 物發酵技術降低木薯渣中的粗纖維及抗營養因子的 含量，在發酵過程中產生大量的消化酶、蛋白質、小 肽、氨基酸、有機酸、維生素、微量元素等營養與激素 類物質而形成的飼料原料。
1.1 提高營養價值
天然木薯渣含有大量的碳水化合物、豐富的礦物質元素和氨基酸，但粗纖維和水分含量過高，而蛋白質含量較低，作為飼料難以滿足動物的營養需要。根據規模化生產來源，木薯渣主要分為木薯淀粉渣(cassava starch residues，CSＲ) 和木薯乙醇渣 (cassava brewing residues，CBＲ) 兩大類。由于生產工藝不同 (木薯在生產乙醇的各階段往往會加入大量酵母和各種酶，以使木薯細胞壁被徹底破壞) ，這兩類木薯渣的營養成分差異較大。與 CSＲ 相比，CBＲ 的粗蛋白、粗灰分、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、銅、鐵、錳、鋅等以及大部分氨基酸含量較高，而無氮浸出物含量較低。木薯渣營養成分見表1，木薯渣氨基酸組成及含量見表2。
若要改善木薯渣 (尤其是CSＲ) 的營養價值，首先要提高其蛋白質含量。大量研究結果表明，經過微生物處理后，木薯渣中粗蛋白含量明顯增加見表3。宋麗麗等比較了五種白腐菌處理木薯渣后的粗蛋白含量，結果表明雜色云芝 (Coriolus versicolor) 和糙皮側耳 (Pleurotus ostreatus) 對粗蛋白含量的提升比例高達 111.7%和 107.9%。這可能是因為在發酵過程中，微生物利用底物進行微生物合成，通過呼吸作用產生 CO2，造成底物干物質損失使得粗蛋白相對含量增加;與此同時，在發酵過程中累積的大量菌體蛋白及微生物代謝產物，使得含氮量也顯著提高。微生物的快速生長對氮源的需求較大，因此管軍軍等在木薯渣發酵過程中添加了7%的尿素(一種常用的無機氮源)，使得木薯渣發酵后的蛋白含量提高了5.72倍。
微生物利用木薯渣中有機物生長繁殖，產生大量纖維素酶、蛋白酶等消化酶，將木薯渣中固態不溶性物質 (纖維素、半纖維素等) 轉為液態可溶性糖類，使得單糖、雙糖、多肽和氨基酸等易消化的小分子物質釋放出來，同時也生成一部分有機酸、醇、醛、酯等其他物質，這既增加了原料的酸香性、改善了適口性，也進一步提高了木薯渣的營養品質及其利用率。值得一提的是白腐菌，它不僅具有極強的降解纖維素和半纖維素的特性，還因其含有胞外木質素降解酶系成為了自然界中唯一一類能獨立降解木質素的微生物。研究結果表明，經雜色云芝 (一種白腐菌) 處理后的木薯渣其木質素被降解了近一半。此外，木薯渣在體外發酵過程中還表現出益生元的潛能，能夠通過促進雙歧桿菌 (Bifidobacterium) 和羅斯氏菌 (Roseburia) 的生長，調節受試者腸道微生物菌群組成和微生物代謝產物。傳統木薯渣多采用單一菌種發酵，主要是乳酸桿菌或真菌中的酵母菌、霉菌。其中霉菌 (如黑曲霉、米曲霉、木霉) 被廣泛用于固態發酵，這得益于霉菌自身的滲透壓較高，其活性不易受固體基質高滲透壓的影響。越來越多的研究結果表明，一些具有不同生物學特性且能夠互利共生的菌株混合發酵效果往往優于單一菌種發酵，這很可能是因為這些微生物具有優勢互補、協同促進發酵的結果，主要表現在多菌株混合發酵后木薯渣的蛋白質含 量增加程度較高且粗纖維含量降低幅度較大。總之，經過微生物處理的木薯渣飼料的品質及使用效果均得到了明顯改善。因此，與天然木薯渣相比，發酵木薯渣在畜禽生產中的適宜用量也大幅提升。
1. 2 降低抗營養因子的作用
木薯及其副產品含有氰化物、植酸、單寧、硝酸鹽和皂苷等多種抗營養因子，嚴重影響養分的吸收利用，能顯著抑制畜禽的生長發育，過量攝入還會引起器官機能損壞甚至死亡。在這些抗營養因子中，氰化物是限制木薯及其副產品作為飼料資源開發應用的最主要因素。木薯渣中含有亞麻仁苦苷和百脈根苷 (或稱乙基亞麻苦苷) 2種生氰糖苷，它們在亞麻苦苷酶作用下或弱酸條件下會生成氫氰(HCN)，其中的氰離子 (CN—) 能夠抑制細胞內多種酶的活性，尤其是細胞色素氧化酶對氰化物最為敏感。CN—通過與氧化型細胞色素氧化酶的 Fe3+ 結合，阻止其還原為 Fe2+ ，抑制線粒體呼吸鏈傳遞，妨礙細胞正常呼吸，導致組織細胞不能利用血液中的氧而引發窒息。然而，A．Welk 等研究結果表明，低劑量的 HCN 在動物體內可轉化為硫氰酸離子 (SCN—)，并經過抗氧化酶系統生成亞硫氰酸根離子 (OSCN—) ，反而能刺激動物免疫系統，有助于提高機體免疫力。木薯及其副產品的脫毒方法包括浸水、干燥、蒸煮、油炸、烘烤、溶劑提取等傳統方法以及多種方法的組合，但這些脫毒方法存在營養損失、成本較高或是 溶劑殘留等問題。近年來，越來越多的研究結果表明，采用微生物發酵木薯渣不僅能提高營養物質含量，更重要的是還能有效降低抗營養因子的毒性見表4。為探究不同菌種組合發酵對木薯渣中各種抗營養因子含量的影響，S．O．Aro等利用黃曲霉、德氏乳桿菌和棒狀乳桿菌混合發酵木薯渣，結果植酸鹽含量從9.89mg/kg降低到2.75mg/kg;利用煙曲霉、德氏乳桿菌和棒狀乳桿菌混合發酵，草酸鹽含量從270.10mg/kg降低到56.32mg/kg;利用黑曲霉、德氏乳桿菌和棒狀乳桿菌混合發酵，單寧含量從0.09%降低到0.04%; 利用釀酒酵母、德氏乳桿菌和棒狀乳桿菌混合發酵，氰化物含量從17.88mg/kg降低到9. 40 mg/kg。G．Oboh等利用黑曲霉發酵木薯產品，結果氰化物含量降低51. 37～71.92%。宋麗麗等發現糙皮側耳對氰化物降解力極強，用其發酵木薯 渣后，氰化物含量降低了近80%。C．E．Okpako等用黑曲霉和鼠李糖乳桿菌進行混合發酵，木薯渣的脫毒率高達81.78%。以上研究結果表明，通過微生物發酵可有效降低木薯渣中氰化物的含量，使其遠遠低于我國《飼料衛生標準》( GB13078—2017) 規定的木薯及其加工產品中氰化物含量≤100mg/kg的標準。表4匯總了前人研究的發酵木薯渣中氰化物含量，一般而言，配合飼料中發酵木薯渣的添加比例為5%～20%，現已明確規定了雛雞配合飼料中氰化物的最大允許量為10mg/kg，其他配合飼料為50mg/kg，這提示發酵木薯渣中的氰化物含量已不再是影響其利用的主要因素。
另一方面，木薯渣因其含有較多的粗纖維，不僅自身難被消化利用，而且還影響飼糧中其他養分的消化吸收，表現出明顯的抗營養作用。楊海明等在10周齡仔鵝飼糧中添加不同比例的木薯渣，研究發現隨著木薯渣添加比例的增加，飼糧養分如干物質、粗蛋白以及能量的表觀代謝率均呈現下降趨勢。張剛等研究結果表明，向含10%木薯渣的飼糧中額外添加纖維素酶可降解部分纖維素，從而有效降低纖維素的抗營養作用，表現為飼糧干物質、粗蛋白和能量的表觀消化率均有所提高，顯著促進了豬的生長。目前，大量研究結果表明，微生物發酵后，伴隨著木薯渣中粗纖維含量降低，各種營養物質的消化率也相應得到改善，可見木薯渣中粗纖維含量高引起的抗營養作用因微生物處理而被明顯弱化。綜上所述，微生物處理是一種安全降低木薯渣中抗營養成分的有效途徑。
2 發酵木薯渣在畜禽生產中的應用
2. 1生豬
在生豬飼糧中添加適量的發酵木薯渣，在不影響生產性能的情況下可提高經濟效益，還具有改善機體健康狀況的作用，發酵木薯渣在生豬養殖業具有廣闊的市場發展前景。劉傳都把發酵后的木薯渣配合成全價料飼喂三個不同階段的豬，豬只均正常采食，未出現厭食情況，雖對日增重和飼料轉化率無明顯影響，但仔豬后期、育肥前期和育肥后期的日糧成本分別降低62.7元/t、170.1元/t和89.3元/t，經濟效益顯著。天然木薯渣在生豬日糧中的使用比例較小，經微生物發酵后，可明顯提高其在生長育肥豬配合日糧中的添加量。但基于生長性能和經濟效益的雙重考慮，發酵木薯渣在育肥豬日糧中的添加量不宜超過10%;對于耐粗食的豬種如特種野豬，發酵木薯渣的添加比例可增加至20%，且日增重和經濟效益最佳，該養殖模式值得推廣到生產實踐中。歐肇林探索了本地木薯渣作為隆林黑豬飼養過程中的飼料來源的可行性，結果用6%發酵木薯渣等量替代日糧中的玉米對豬的生長性能、血糖水平、血脂水平、胴體性狀和肉品質等均無不良影響。王志文等研究結果表明，用4%的發酵木薯渣等量替代麩皮飼喂哺乳母豬，哺乳母豬便秘現象得到一定程度的改善;木薯渣發酵后的酸香氣味和口感可顯著提高母豬采食量，哺乳期泌乳量也相應提高;同時，母豬腸道菌群組成被進一步優化，有助于緩解氧化應激，改善初乳和常乳的組成，進而使斷奶仔豬的日增重和窩增重分別提高了7.1%和9.6%。
2. 2 反芻動物
關于發酵木薯渣在反芻動物生產中的應用研究得相對較多，發酵木薯渣能夠促進反芻動物的瘤胃代謝，提高飼料的利用率，改善生產性能，降低飼料成本。
2. 2. 1 羊
高俊峰研究結果表明，在廣西本地黑山羊日糧中添加不同比例的發酵木薯渣能提高黑山羊的生長性能，添加20%時飼喂效果最好，主要表現為黑山羊的營養物質表觀消化率顯著提高，而且瘤胃代謝過程也有所加強。王強研究結果表明，用發酵木薯渣替代20%玉米飼喂湖羊時育肥效果最佳。樊懿萱等也得到了與上述基本一致的研究結果，20%發酵木薯渣替代玉米對湖羊的屠宰性能和血液生化指標無影響，還可提高湖羊采食量和日增重，從而獲得最大的經濟效益;值得一提的是，40%的發酵木薯渣可顯著降低羊肉中飽和脂肪酸含量，對湖羊肉質有一定的改善作用; 但隨著添加比例的進一步增高，湖羊的采食量下降，當替代比例達到 60%時能造成湖羊嚴重腹瀉。周璐麗等將新鮮木薯渣、干木薯莖葉和新鮮王草混合發酵后飼喂海南黑山羊，結果黑山羊的平均日增重和干物質采食量提高，同時粗脂肪、粗蛋白、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的表觀消化率顯著提高，可見將發酵木薯渣作為羊的飼料來源是切實可行的。
2. 2. 2 牛
黃雅莉等探究了發酵木薯渣作為水牛粗飼料的適宜替代比例，研究結果表明，用發酵 木薯渣替代25%的象草或25%～50%的玉米秸稈對體外發酵特性以及甲烷產量無明顯影響。P．Ｒuanggote 等研究了發酵木薯淀粉渣對泰國本地肉牛與安格斯雜交牛養殖效果的影響，發現營養物質消化率雖有降低趨勢，但牛的生長性能和胴體性狀未受到不良影響。最近，S．Sommai 等研究結果表明，每天在每頭泰國本地肉牛的日糧中添加300g發酵木薯渣能顯著促進瘤胃發酵能力，改善瘤胃菌群組成，提高營養物質消化率，同時減少甲烷生成。為進一步研究發酵木薯渣對奶牛的影響，A．Cherdthong 等在奶犢牛的精料中添加20%發酵木薯乙醇渣，根據牛體重的1%飼喂精料，發現不論是飼料轉化率還是瘤胃發酵能力以及瘤胃微生物組成均未受到影 響。由此可見立足于環境保護和廢物資源利用，發酵木薯乙醇渣是一種綠色、安全的牛飼料原料。然而， S．Yimmongkol 認為發酵木薯淀粉渣因其含水量高而粗蛋白含量低，會使牛的營養攝入量減少、生產性能降低，在牛飼糧中不宜大量使用。
2. 3 家禽
在家禽飼糧中添加發酵木薯渣表現出了調控激素水平、改善營養狀況的作用，而且還能有效降低養殖成本、改善養殖環境。于向春等發現在文昌雞日糧中添加15%發酵木薯渣粉具有較好的增重效果和經濟效益。蔣建生等研究結果表明，用發酵木薯渣替代部分全價飼料，對櫻桃谷鴨生產性能無顯著影響，但隨著木薯渣替代量的增加，生產環境中 H2S 和 NH3 等的減排效果和經濟效益增加愈明顯，盈利可增加1.18～2.18元/羽。Lei L．等研究結果表明，用5%發酵木薯乙醇渣替代部分玉米、豆粕、麥麩等常規飼料原料對櫻桃谷鴨的屠宰率有一定程度的改善作用，并且不影響生長性能和肉品質;但隨著日糧中發酵木薯渣替代比例的增加，營養物質消化率會有所降低，因此建議發酵木薯渣在肉鴨日糧中的替代比例不宜超過15%。樵星芳等比較了木薯渣發酵前后對生長鵝代謝激素的影響，研究結果表明，與天然木薯渣相比，添加 20%發酵木薯渣能通過改善機體營養狀況來提高鵝的激素水平，使其達到和常規日糧飼喂鵝后一致的血液激素水平。
3 小結
發酵木薯渣作為一種新型的綠色生物飼料，富含蛋白質、消化酶、氨基酸、有機酸、維生素、微量元素等多種有益于動物生長的營養成分，同時粗纖維和氰化物的含量減少使其抗營養作用顯著降低，有利于改善動物機體的消化吸收功能和生長性能，具有十分廣闊的發展前景。此外，從木薯渣的無害化及資源化出發，將微生物發酵以后的木薯渣應用于畜禽生產中，不僅可以降低農業廢棄物引起的環境污染，還可以通過資源化利用產生經濟效益，符合國家節能減排和循環經濟等相關產業政策的要求，也是解決人畜爭糧的有效途徑，具有較大的經濟效益和社會效益。但對于發酵菌的有效篩選、菌種存活率、不同菌種組合效果、發酵工藝的優化及產品穩定性等問題仍需進行積極探討與研究，而且目前糟渣類飼料在畜禽養殖過程中的使用尚沒有形成統一的行業標準，這極大限制了木薯渣在飼料業的應用與發展。因此，今后有必要系統開展動物試驗，通過對不同畜禽、不同生理階段的全面研究，在生產中充分調研和論證發酵木薯渣的應用比例、添加方式及飼喂效果，探索并構建科學合理的配套飼養技術來指導生產實踐。
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