目前當有人問到飼料加工對家禽營養有那些重要性時,多數營養學家會談到顆粒質量的重要性;或談到某些養分可能在加工過程中受損;但很少有人會將飼料廠看成一個“化學實驗室”,其中的熱、時間以及反應物等因素綜合作用生成最終產品。多年前,飼料廠只是一個將谷物混合做成粉料的場所;而現今,使用新的酶、促進抗體生成的添加劑、采用轉基因谷物以及一些新的加工技術,飼料廠將成為飼料配方過程的一個組成部分。昨天我們關心的是讓家禽獲得足夠的營養,明天我們需要關心的是整個加工過程。有能力利用恰當的時間、溫度、和化學反應物,以低廉的加工費用制造最經濟的飼料的人,就能生產出成本最低的產品。
當我們審視目前的飼料加工過程時,可能需要超越一點常規。例如,關于配方中的水,我們知道它不含能量,運到農場還要付費,水分過多是件壞事,除此之外都不重要了嗎?又如,據傳統的說法,只要提高谷物淀粉的糊化程度就能改善顆粒質量,大家相信這還能提高家禽營養,這是真的嗎?
幾乎所有的動物飼料營養師都學習過水作為一種養分的重要性,至少水在動物體組織中大量存在。所有動物體組織和產品中,水占60-70%,因此需要大量的水。并非很多營養師在制訂飼料配方時都考慮到水,這可能是因為擔心高水分會導致儲存中發霉而影響飼料質量。
然而,加水可以降低顆粒制作費用,提高飼料轉化率和動物生長速度。讓家禽自己選擇時,家禽會選擇加水的飼料,因為加水飼料對家禽的適口性更好。即使調整過水分的飼料,家禽仍喜愛采食其中較濕的飼料。在家禽生長競爭中,飼喂加水飼料的家禽生長更快。
飼料廠家都致力于以最低生產費用制造高質量的顆粒飼料(Mommer和 Ballantyne, 1991)。顆粒飼料(完整顆粒)能顯著促進家禽生長,提高飼料轉化率(Briggs等, 1999)。Fairchild 和Greer (1999)證實,增加攪拌機中物料的水分可以增加顆粒穩定性,減少制粒機能耗,從而提高顆粒質量,降低飼料廠費用。僅僅是減少制粒機能耗一項就讓飼料廠家考慮在飼料加工過程中添加水分,而改善顆粒穩定性這一點更促使廠家在家禽飼料中添加水分,因為以往的研究已經表明,顆粒質量與家禽飼料效率之間呈正相關關系(Moran, 1989; Nir等, 1994)。這些前人的研究結果為進一步研究提供了基礎,進一步的研究項目可包括加水的家禽顆粒飼料的應用,以及評估類似加工過程對家禽生產表現的影響。
我們發現,飼料加工中物料的水分高低在所得產品的顆粒穩定性和淀粉糊化方面差別很大。用來配制幼雛和中雛日糧的高水分顆粒飼料,其穩定性和糊化度都好于低水分的同一飼料,對3至6周生長期的肉雞影響最為顯著。顆粒飼料所得的活體增重和飼料效率顯著高于粉料。高水分處理并添加表面活性劑/水使得養分稀釋,校正后的飼料效率表明,高水分制粒組得到的飼料效率顯著高于其他處理組。對此一個可能的解釋是,飼喂高水分顆粒飼料的肉雞能夠更好地將飼料能量用于生長(生產量),而不是用于攝食(維持能量)。肉雞在采食穩定性好的完整顆粒時所消耗的能量,比采食穩定性差且含粉量高的顆粒飼料要低。以往的研究支持這一推測(Moran, 1989; Nir等, 1994)。添加水分不影響死亡率;但制粒組的死亡率明顯高于粉料組。
我們進行了其他的一些研究, 其主要目的是查明加水、制粒、顆粒質量、養分濃度及肉雞生長的關系。配方養分濃度(formulation density)的差異明顯影響顆粒質量。經過調整配方養分濃度的處理組,其制粒產量高于未調整配方的處理組。這可能是調整后配方中豆油含量高,有助于潤滑環模的結果。調整過配方的處理所生產的顆粒,與NRC配方處理相比,其穩定度明顯下降,含粉量較高。盡管如此,將試驗處理的顆粒質量與對照處理相比時,添加水分明顯提高顆粒穩定度,降低含粉量。這一發現特別重要,因為調整配方的處理中大豆油含量高。以往研究表明,玉米/大豆型的肉雞飼料在制粒前將脂肪提高到2%以上,會在穩定度和含粉量方面降低顆粒質量(Richardson和 Day, 1976)。在我們的一些研究中,制粒前將油脂加到6.5%并同時加水,可制得穩定度75%、含粉量低于27%的顆粒。從這些結果得出的結論是:加水,即使是普通自來水,也有可能提高制粒機產量,并顯著改善顆粒質量。肉雞生長同樣未受加水類型的影響;但配方養分濃度如不經調整,則會顯著影響生長。用調整過配方的飼料飼喂肉雞,體增重明顯提高,飼料攝取量明顯降低,從而使飼料效率顯著提高。這些數據支持了第一個研究中調整后的飼料效率計算值。死亡率不受試驗處理的影響。調整日糧配方是使活體增重高于對照的唯一一類處理。兩個對照組在飼料效率方面優于其相應的試驗組,或許是由于兩個對照組的養分濃度大于相應的試驗組而使采食量減少的結果。與第一個研究的推測相反,經過配方調整的對照,其穩定度是所有處理中最低的,但飼料效率是最高的,但應提到,其活體增重是所有處理中最低的,盡管該配方具有最為濃縮的養分組成(在這樣狀態下飼養肉雞是不經濟的)。對這一結果的一個可能解釋是,這次研究是在外界溫度對育雛最為理想的三、四月份進行的,而前一研究是在冷得多的十一、十二月份進行的,理想的外界環境溫度可能降低了肉雞的維持能量需要。Nir等(1994)提出生產能的定義是凈能減去維持能量。雖然改善顆粒質量應能提高生產能,相對于低的維持能量需要以及日糧中固定的蛋白含量來說,該(生產)能的提高可能多余。以往研究也顯示,在適宜的外界環境溫度下從3周養到上市的肉雞,盡管提高了顆粒質量,其飼料效率下降(Acar 等, 1991)。對照處理與試驗處理的死亡率沒有差別。從這些數據得出的結論是,調整生長期肉雞日糧的配方,包括在調制和制粒前加水,可以促進3-6周肉雞的生長而不影響肉雞存活率。
關于飼料發霉的擔心不應是個問題,因為兩個研究的含水量都不超過16%。鐮刀菌(Fusarium )、曲霉(Aspergillus )和青霉(Penicillium)產生的真菌毒素對家禽都有不利影響,但這些真菌需要的最低含水量為19-25%(Trigo-Stockli 和 Herrman, MF-2061),盡管營養師不會接受這樣的含水量。
飼料制造導致原料的物理化學變化,其中可能有淀粉糊化。關于糊化的淀粉對動物生產表現的影響,在以往的研究中一直沒有定論。肉雞飼料通常都含有高比例的谷物,所以有很多淀粉。在加熱和用水的加工條件下,淀粉會糊化并將粉碎的飼料粘結在一起(Mommer 和 Ballantyne, 1991)。Hoover (1995)提出淀粉糊化的定義,是一種有序/無序的相變,包括水擴散成微粒、水合膨脹、吸熱、晶體喪失、直鏈淀粉解離。解離的直鏈淀粉立即形成雙螺旋,可相互聚集(氫鍵)而形成半晶體區(Thomas 等, 1998)。Lund(1984)推測,當糊化淀粉冷卻時,分散的間質形成一種凝膠或糊狀體,可以起到黏附或粘合劑的作用。以往的研究探討日糧中的糊化淀粉對顆粒質量和肉雞生產表現的影響,有正面的也有負面的(Moritz 等, 2001; Moritz等, 2002a; Moritz等, 2002b)。不過,一直有人推測,糊化淀粉除了有粘結顆粒的作用外,還可能本身對肉雞生產表現有所影響。
普遍認為,谷物淀粉的糊化有助于酶接觸糖苷鍵從而促進消化(Moran, 1989; Colonna等, 1992)。Allred等(1957)報道,用經過制粒/再粉碎加工的玉米制成全價日糧喂雞,對應的增重和飼料轉化率比用未加工的玉米配制的同樣日糧有顯著改善。然而,后來的研究測定了這種經過制粒/再粉碎加工的玉米制成的日糧,結論是除增加了日糧的淀粉糊化外,沒有對肉雞帶來營養優勢(Sloan等, 1971; Naber 和 Touchburn, 1969)。而且,Plavnik等(1997)發現,用經過制粒/再粉碎加工的玉米制成的日糧飼喂的肉雞,其生產表現比用未經加工的同樣日糧飼喂的肉雞要差。
讓原料中的淀粉盡量糊化一直是生產高質量顆粒飼料的一條原則。都希望得到高質量的顆粒,因為這關系到提高肉雞的生產表現。然而,通過促進淀粉糊化來提高顆粒質量可能對養分利用起負作用,這會抵消制粒對動物生產表現的促進作用。
這次研究是按通常生產上的方法加工玉米,以不同的比例替代未加工玉米配制完全日糧,目的是制成含有不同比例并來自不同商業性加工方式的糊化淀粉的幾種日糧。用玉米作為唯一的加工原料,為的是避免高脂肪或高蛋白原料受加工影響而發生混淆。玉米在配制前先制粒或擠壓,并再次粉碎。制粒玉米提供的日糧淀粉糊化百分率代表常規制粒飼料的情況;擠壓提供的是極高百分率的糊化水平。用這幾種飼料在0-3周齡幼雛期間飼喂肉雞,以探討加工所致的淀粉糊化對生產表現的影響。
未加工玉米與加工玉米粉碎后的容重數值相近,這個相近很重要,因為日糧的淀粉濃度會影響肉雞的飼料攝取量(Naber 和 Touchburn, 1969) 。相對于養分濃度的日糧含水量也會影響飼料攝取量(Moritz 等, 2001; Moritz等, 2002a)。不過幾種玉米的含水量都相近,而且玉米不是決定日糧含水量的唯一原料。盡管未加工的和加工的玉米都通過同樣的錘片粉碎機篩板進行粉碎,粒度仍各自不同,但不同粒度之間的標準差是相近的。淀粉糊化百分率是相對于未加工玉米(為1)計算而得。制粒玉米和擠壓玉米的淀粉糊化率分別提高到29%和92%。含3/3制粒玉米的日糧的糊化淀粉計算百分率與含1/3擠壓玉米的日糧相近。幾種玉米的糊化峰值溫度相近。
玉米加工類型與在日糧中的比例之間沒有明顯的互作效應。飼喂制粒玉米日糧的肉雞,與飼喂擠壓玉米日糧的相比,飼料攝取量較低,飼料效率(FE)較高。肉雞活重增長和死亡率不受玉米加工類型影響。玉米類型之間的粒度差別可能解釋上述生產表現的差異。研究結果一直顯示,粉料日糧的玉米粒度影響肉雞的飼料喜好、增重、生長效率和代謝狀況(Portella 等, 1988; Healy, 1992; Nir 等, 1994; Nir 等, 1994)。我們這項研究的制粒玉米粒度比擠壓玉米平均小231 mm (微米)。Healy (1992)發現,將日糧谷物(玉米、硬高粱或軟高粱)的粒度從900mm按200mm間隔降到300mm ,對0-3周齡肉雞的飼料效率直線上升(P = 0.001)。就玉米為主的日糧而言,提高飼料效率是與降低肉雞的飼料攝取量和提高氮校正代謝能聯系在一起的,但Healy(1992)沒有對各種谷物所得的肉雞生產表現分別進行統計分析。Wondra等(1995)查明,將粉料日糧和顆粒日糧中的玉米粒度按200mm間隔從1,000mm降到400mm,結果使育肥豬的飼料效率直線上升(P < 0.001),豬的FE上升與平均日采食量的直線下降相符(P < 0.002),也與總能消化率上升相符(P < 0.001)。該文作者認為,縮小粒度增加了表面積,使營養物更易與消化酶接觸。
Nir等(1994b)觀察到,飼喂含900 mm玉米日糧的肉雞,與飼喂含1,000mm或2,000mm玉米日糧的肉雞相比,1-3周齡期間的飼料效率和活重增長顯著提高。該文作者推測,這些差異可能是胃腸道的變化所致。在隨后的研究中,Nir等(1994c) 發現,飼喂粗粒谷物(2,000mm 玉米, 小麥或高粱)的肉雞,與飼喂600mm或 1,000mm同樣谷物的肉雞相比,21日齡的肌胃重量較大(P = 0.01)。同樣,(Healy, 1992)觀察到,飼喂900mm谷物的肉雞與飼喂300mm谷物的相比,肌胃和前胃都更重。Nir等(1994c)提出,胃腸道的生理變化可能影響肉雞的食欲和飼料通過速度。Healy (1992)推測,胃腸道器官的重量可能影響肉雞的維持能量需要。
糊化淀粉的比例一般不影響肉雞的生產表現指標。但是,增加制粒玉米比例會使肉雞的飼料攝取量和增重直線下降。前面提到的一些關于粒度的研究也報道了日糧對飼料攝取量的同樣影響(Healy, 1992; Nir 等, 1994b; Nir等, 1994c; Wondra 等, 1995)。既然與活體增重相平行的飼料攝取量和FE不受影響(P = 0.3009),看來通過制粒增加糊化淀粉或降低粒度都不能改善養分消化率。盡管提高肉雞日糧中擠壓玉米的比例有使FE數值下降的趨勢,但提高擠壓玉米在日糧中的比例使糊化淀粉和粒度增大,并沒有顯著影響肉雞的生產表現。
飼喂對照日糧的肉雞的活重增長低于飼喂含制粒玉米或擠壓玉米日糧的肉雞。但是,飼喂對照日糧的肉雞的活重增長與飼喂含3/3制粒玉米日糧的肉雞沒有顯著差別,而且,含制粒玉米的日糧和對照日糧,其飼料攝取量和FE都相近。這些結果與以往關于日糧粒度的研究相符(Healy, 1992; Nir等, 1994b; Nir等, 1994c; Wondra 等, 1995)。或者是由于含制粒玉米與含未加工玉米的日糧的粒度差別太小,不足以顯著影響肉雞的生產表現。過去的研究多數用200mm間隔,而我們的研究設定的間隔小于110mm。與此相反,飼喂含擠壓玉米日糧的肉雞與飼喂對照日糧的相比,飼料攝取量增加(P = 0.0158),FE 下降(P = 0.0179)。
制粒玉米配制的日糧,糊化淀粉含量較低,看來影響的是肉雞的飼料攝取量而不是養分利用率。Sibbald (1977)發現,蒸汽制粒的各種日糧,包括一種玉米-大豆雛雞日糧,沒有改變日糧的真代謝能。Bayley等 (1968)用各種玉米-大豆粉料日糧在0-23日齡期間飼喂肉雞,發現飼喂含制粒/再粉碎玉米的日糧與飼喂含未加工玉米日糧的肉雞之間,真代謝能或生產表現沒有顯著差別。含擠壓玉米的日糧,有較高的糊化淀粉含量,似乎是通過降低養分利用率影響肉雞的飼料攝取量,肉雞需要多吃以滿足身體需要。Sloan等(1971)用含未加工玉米的日糧和含膨脹-擠壓加工玉米的日糧,在0-4周齡期間飼喂肉雞,據描述這些日糧的質地和體積相近。作者報道,飼喂未加工玉米日糧與飼喂不同比例的加工玉米日糧的肉雞之間,增重和飼料利用方面未見顯著差別。然而,Hongtrakul等(1998)發現,給豬在斷奶后0-7天飼喂含擠壓谷物(玉米、玉米淀粉、碎米、小麥粉、高粱)的日糧,與飼喂含未加工谷物的日糧相比,增重/飼料比降低 (P <0.05)。該文作者還改變擠壓加工條件以制作含更多糊化淀粉的日糧,用這些日糧在斷奶后0-18天喂豬,結果對干物質、粗蛋白、能量的表觀消化率呈二次曲線關系(P < 0.01)。消化率隨糊化淀粉含量的增加而變,先是上升然后下降。作者把這些影響歸因于擠壓加工條件的變動,可能產生回生淀粉,美拉德反應產物,降低可利用氨基酸和/或維生素。
含3/3制粒玉米與含1/3擠壓玉米的日糧,計算得出的糊化百分率相近。但是,飼喂
含1/3擠壓玉米 日糧的肉雞與飼喂含3/3制粒玉米日糧的相比,飼料攝入量顯著提高。盡管粒度不同,兩個處理的活重增長趨勢追隨飼料攝入量的變化,而FE統計上相近。這個結果與文獻報道的粒度關系不一致(Healy, 1992; Nir等, 1994b; Nir等, 1994c; Wondra 等, 1995),這一結果或許更能反映擠壓加工影響養分利用率,肉雞要攝入更多飼料以滿足營養需要。
日糧粒度的變動通常會混淆糊化淀粉對肉雞生產表現的影響,不過淀粉糊化好像會影響粒度。在對生產表現的影響不好用粒度解釋時,可能是日糧中糊化淀粉的數量和變動影響到了飼料攝入量和營養利用;由于糊化淀粉對食欲、飼料過腸速度、腸道形態以及相關因素的影響,肉雞的飼料攝入量已經有了改變。擠壓加工可能降低了玉米的養分有效性。 雖然如此,這些數據還是表明,通過商業性飼料廠的加工過程產生的糊化淀粉,在0-3周齡幼雛期間不能改善肉雞的養分利用。
粒度很可能成為家禽營養方面的下一個值得研究的領域。多年來各種家禽都用粉碎飼料喂養,因為都相信雞的肌胃能夠將所有飼料顆粒充分處理到最佳大小。其結果是肌胃功能減少而發生萎縮。不過,肌胃很可能有其他未被充分了解的功能。已經有人觀察到肌胃保留大顆粒的時間較長,直到其平均直徑小于飼喂前粉碎達到過的小粒度時才釋放到小腸中(Kilburn 和 Edwards 2004)。這樣看來,如果讓肌胃保持良好狀態,家禽或許能夠更充分地發揮其性能。如果飼喂粉碎程度較低的飼料,讓肌胃保留更多的功能,同樣情況也可能在腸道系統的其它部分發生。粗粉碎谷物是否會改善家禽消化系統的狀態和完整性?這個問題很重要,因為腸道的肌肉良好就不容易破裂,在加工廠可以少發生微生物感染。關于家禽方面,在粒度領域非常需要進行更多的研究。