高粱的营养特性及其在畜禽生产中的应用
时间：2023-04-25 13:10:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
朱安南， 刘 欢， 孟 勇， 杨 滔， 张 扬
（绵阳禾本生物工程有限公司，四川绵阳 621000）
高粱，又称蜀黍，为被子植物门、禾本目、禾本科、高粱属，是我国重要的谷类作物之一。目前，高粱世界年产量为6500 t左右，而我国2021年总产量为283万t，进口数量为870万t，其主要用于酿酒以及饲料行业，2021年高粱价格整体呈下跌趋势，跌幅约为30%（谢凯丽，2021）。高粱有效能与玉米相似，而价格低廉，因此作为玉米替代物，可降低饲料成本，具有相当高的应用价值。
高粱具有较高的营养价值，但由于国家、产地、品种甚至环境的差异，各种高粱的营养价值差异略大（表1）。Nyannor等（2007）研究表明，猪对三种高粱（PHD1/PHD2/P721N）的消化率无显著差异，能够达到玉米消化率的94%～98%，胡贵丽等（2017）研究发现，三种高粱（美国、湖南、内蒙古）在黄羽肉鸡中的表观代谢能分别为13.39、12.97、15.02 MJ/kg，同样能到玉米消化率的95%以上（表2）。
表1 不同来源的高粱营养价值参考
表2 畜禽营养和表观可消化率
研究表明，高粱粗脂肪、粗纤维含量略低于玉米，淀粉、钙、有效磷含量略高于玉米，有效能值低于玉米和小麦（表3）。氨基酸组成以及含量方面（表4），除了异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸以及色氨酸，高粱中的氨基酸含量略低于玉米。在猪生产中，Pan等（2017）研究表明，高粱的氨基酸消化率低于玉米，在家禽生产中，高粱的氨基酸消化率略低于玉米，证明高粱存在蛋白质与氨基酸消化率较低的问题。
表3 高粱、玉米和小麦的营养物质含量%%
表4 高粱、玉米和小麦的氨基酸含量%
高粱中存在的抗营养成分主要为单宁、醇溶蛋白以及植酸，同时存在部分非淀粉多糖类物质，如木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、纤维素等，这也是高粱使用中存在的一大障碍（冯淦熠，2022）。
2.1 单宁 单宁根据化学性质一般分为水解单宁以及缩合单宁，而高粱中单宁主要分布于种皮中，胚乳中含量略低（南怀林，2021），在目前的研究中，单宁的抗营养作用一般体现为：（1）影响饲料的适口性以及降低动物采食量。Soares等（2020）研究表明，单宁本身具有苦涩味；
Nyachoti等（1997）研究发现，高单宁试验组相较于低单宁试验组，肉鸡采食量下降10%，体增重下降19.6%。Provenza等（1995）研究发现，饲粮中单宁超过3%会严重影响反刍动物的采食量；
杨镒峰等（2010）研究发现，单宁会显著降低育成期梅花鹿的采食量；
唐青松等（2020）研究发现，在饲粮中添加高剂量的缩合单宁，会严重影响仔猪采食，甚至拒绝进食。（2）易与营养物质相结合，影响畜禽的养分利用。Oke等（2004）研究表明，饲粮中含有20g/kg单宁时，肉鸡对能量、蛋白、氨基酸消化率显著降低。Vasan（2011）研究发现，肉鸡饲喂低单宁组氨基酸消化率显著高于高单宁组。刘希增（2021）、张晓庆等（2009）、李林株等（2015）研究发现，各个种类的单宁会不同程度的影响反刍动物的养分消化率、利用率。（3）对消化酶的抑制作用。姚芬等（2017）研究发现，单宁会显著抑制淀粉的体外消化率，抑制淀粉酶活性；
Bae等（2016）研究表明，高单宁高粱相较于无单宁高粱，显著抑制了α-淀粉酶活性，周巍等（1990）研究发现，单宁会显著降低邵鸭胰蛋白酶、淀粉酶的活性，甚至抑制其分泌。
2.2 醇溶蛋白 与单宁相反，高粱中醇溶蛋白主要集中于胚乳部分，在高粱整个蛋白分布中，醇溶蛋白约占55%（Perez，2009），高粱醇溶蛋白根据结构一般分为α-醇溶蛋白、β-醇溶蛋白以及γ-醇溶蛋白（Watterson，1990），但这三种类型的醇溶蛋白主要都是由亮氨酸、脯氨酸、谷氨酸组成，缺少赖氨酸、蛋氨酸等必需氨基酸（Belton，2006），由于醇溶蛋白分子交联过多，且存在共价键，造成了高粱蛋白利用率较低，并且存在氨基酸的不平衡（Wong，2009），为高粱的使用造成了巨大困难。
2.3 植酸 植酸是目前养殖中最为常见的抗营养因子之一，在高粱中则主要存在于高粱籽中，其本质为6-肌醇磷酸，由于其能与畜禽体内的金属离子相结合形成植酸盐，且植酸盐能与蛋白质、淀粉、脂肪相结合，限制畜禽内源消化酶活性，从而降低畜禽对营养物质的消化吸收，影响生产性能（Erdman，1979）。
2.4 非淀粉多糖 高粱中的非淀粉多糖含量相较于玉米略低，但同样存在木聚糖、葡聚糖等（表5），且由于单宁、醇溶蛋白以及植酸的存在，造成高粱在饲料以及养殖行业中的使用存在一定的困难。
表5 玉米和高粱的主要NSP含量对比%
3.1 高粱在猪生产中的应用 目前高粱在畜牧业中也有一定的应用，但使用较多的为美国高粱，国产高粱由于单宁含量较高，且主要用于酿酒行业，使用相对较少。王勇生等（2020）通过比较不同的高粱粉碎粒径发现，高粱过40目筛带来的猪消化能、粗蛋白质、粗纤维的提高为最为显著。李思思等（2018）饲喂生长猪不同水平高粱以及不同水平蛋白饲粮发现，当蛋白质水平15%、高粱水平20%时，高粱替代玉米不会影响生长猪的生产性能。潘龙（2018）通过体外试验构建了高粱有效能预测方程，再通过高粱饲粮饲喂生长猪发现，高梁替代玉米对猪的生产性能不仅没有显著影响，同时还提高了猪的氮排放量，降低了粗蛋白质消化率。同时通过不同高粱以及玉米的添加比例（60：0、40：20、20：40和0：60）饲喂断奶仔猪发现，高梁部分或全替代玉米对仔猪前期日增重无显著影响，但会降低料肉比以及粗蛋白质消化率，而高梁全部替代玉米会显著降低后期仔猪料肉比以及粗蛋白质消化率，降低仔猪的粪便评分。最后通过玉米、低单宁高粱、高单宁高粱饲喂仔猪发现，高粱组仔猪断奶平均日增重和粗蛋白质消化率降低。李平等（2017）研究发现，高粱的消化能和代谢能与单宁含量密切相关，其方程为单宁含量每增加1%，消化能和代谢能均降低200 kcal/kg以上。黄伟杰等（2015）研究发现，在饲粮中添加不同比例的高粱，会显著降低猪日采食量以及日增重。罗佳捷等（2015）研究发现，使用高粱替代30%或100%的玉米，会显著降低生长猪平均日增重以及平均日采食量，提高料肉比。袁敏等（2020）研究发现，使用33.3%、66.6%和100%高粱替代玉米，饲料平均粒径以及颗粒硬度显著增加，而不同水平高粱对育肥猪平均日增重、平均日采食量、料肉比、胴体长、眼肌面积和屠宰率无显著影响。宋献艺等（2019）研究发现，使用30%、65%高粱替代玉米对生长猪生产性能无显著影响，而使用高粱全替代玉米显著降低育肥猪平均日增重。张凯等（2019）研究表明，使用高粱替代玉米，可以增加生长猪背最长肌脂肪含量以及背膘厚度。唐一波等（2017）研究发现，在高粱饲粮中添加酶制剂可以显著提高育肥猪日增重，降低料肉比和死亡率。总体来说，直接使用高粱替代玉米会不同程度降低仔猪、生长猪或育肥猪生产性能，针对抗营养因子，添加酶制剂共同使用效果会更佳。
3.2 高粱在家禽生产中的应用 高粱目前在家禽中也有应用。曹安堂等（2019）研究发现，饲喂肉鸡玉米、小麦、高粱饲粮对其常量和微量元素沉积量无显著影响。包宪霞等（2021）研究表明，高粱型日粮相较于玉米型日粮，显著增加了肉鸡的体重、平均日增重和料肉比，且制粒饲喂效果优于膨化。叶小飞等（2015）研究发现，使用三种高粱品种（湖南、美国、内蒙古），分别以30%、50%比例替代玉米，对黄羽肉鸡的生产性能有略微提升的效果，同时可以改善肠道健康，提高肉鸡抗氧化能力。李洪志等（2020）通过评价不同水分、不同粒度以及制粒或膨化的高粱日粮发现，以650μm的粉碎粒度和1.6%的水分制备的颗粒饲料可以提高肉鸡氨基酸消化率以及表观代谢能，而膨化工艺提高了肉鸡饲料转化率。郭正富等（2018）研究表明，高粱型日粮相较于玉米型日粮降低了肉鸡表观代谢能、总能和氮利用率，但在高粱日粮中添加蛋白酶，可以显著增加肉鸡日增重以及改善高粱对代谢能造成的不利影响。胡贵丽等（2017）研究发现，用高粱替代30%玉米，再添加复合酶，相较于对照组，可以显著提高肉鸡表观消化率以及半净膛率。武玉珺等（2015）研究发现，在高粱饲粮中添加复合酶，可显著提高肉鸡的平均体重、欧洲指数，提高饲粮表观代谢能和蛋白消化率，改善肉鸡的成活率和料重比。闫凤霞等（2016）研究表明，以两个高粱品种，50%、100%替代玉米饲喂蛋鸡，对蛋鸡生产性能无显著影响，但高粱组均会显著降低蛋黄颜色。在水禽方面，高粱的应用相对更少，郝胜杰等（2022）研究表明，50%高粱替代玉米对肉鸭生产性能无显著影响，100%全替代玉米会显著降低肉鸭平均日采食量和平均体增重，添加复合酶后生产性能得到改善。夏伟光等（2016）研究发现，在肥育期和填饲期使用高粱替代玉米对肉鸭生产性能、屠宰性能无显著影响，可以提高肉鸭肝脏重量，但会降低肉鸭肝脏以及胸肌黄度值。
3.3 高粱在反刍动物中的应用 高粱在反刍动物中应用较为广泛，且更多的使用为甜高粱。杨宝钰等（2022）研究发现，将甜高粱与苜蓿按照不同比例混合 （100：0/80：20/60：40/40：60/20：80），其中40%～60%甜高粱组可以显著提高育肥羊生产性能，提高抗氧化性能，但对血清生化指标无显著影响。王婷等（2019）研究表明，甜高粱对肉羊平均日增重、料肉比以及屠宰性能均无显著影响。付晓悦等（2018）研究发现，高粱青贮相较于玉米青贮，肉羊粪氮损失显著降低，但也会降低肉羊的养分利用率、干物质、有机物的表观消化率。白晶晶等（2015）研究表明，饲喂高粱青贮可以显著提高肉羊采食量、体增重以及饲料转化率。马淑梅等（2019）研究表明，高粱青贮较玉米青贮，显著增加了肉牛平均日增重，降低了平均日采食量，提高了经济效益。杨佳佳等（2018）研究发现，使用玉米、小麦、高粱饲粮饲喂晋南牛，其干物质、有机物、粗蛋白质和粗脂肪的表观消化率差异不显著，但玉米相较于小麦、高粱效果较优。王浩等（2016）研究发现，分别用33%、66%和100%的高粱替代玉米，其中100%替代组平均采食量无显著差异，但晋南牛平均日增重以及饲料转化率显著降低。
高粱有效能值略低于玉米，部分氨基酸含量略低于玉米，其他营养价值与玉米相差不大，但由于其抗营养成分单宁、醇溶蛋白、植酸以及非淀粉多糖的存在，直接替代玉米饲喂畜禽往往会降低畜禽生产性能，通过与外源酶制剂共同使用可以缓解抗营养因子造成的生长抑制，提高生产性能、养分消化率。然而由于其国家、产地、品种甚至环境的差异，导致了高粱品质以及营养物质含量差异较大。目前国内关于高粱的营养数据库尚不完善，因此在运用高粱的同时，需要对其营养价值进行详细的测量以及评定，完善其营养数据库，才能精准、科学的进行配方设计，达到节约成本的目的。
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