前言

甘蔗是光合能力最強(qiáng)的C4作物,也是人類(lèi)迄今所栽培的生物量較高的大田作物之一，一般作為制糖的原料。最大的甘蔗生產(chǎn)國(guó)是巴西和印度，中國(guó)位列第三，我國(guó)的甘蔗種植主要分布在廣西、云南、廣東、貴州等南方省區(qū),總產(chǎn)量7000 多萬(wàn)t [1]。甘蔗渣是甘蔗制糖壓榨后的渣滓,質(zhì)地粗硬,每生產(chǎn)出1噸的蔗糖就會(huì)產(chǎn)生約1噸的蔗渣[2]。根據(jù)云南糖網(wǎng)公布的數(shù)據(jù)，截至2016年2月底,2015-2016榨季僅廣西就已生產(chǎn)濕蔗渣(水分約50%)約820萬(wàn) t。目前,廣西70%~80%的甘蔗渣都是直接作為糖廠鍋爐燃料被燃燒掉,得不到有效利用,不僅造成資源浪費(fèi),而且還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染，進(jìn)一步給人和動(dòng)物的健康帶來(lái)危害[3]。甘蔗渣纖維成分豐富，如經(jīng)適當(dāng)加工處理可作為良好的粗飼料，不但可以緩解現(xiàn)今飼料資源緊缺的狀況，而且還可降低飼料成本,提高養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又減輕環(huán)境污染,具有很大的發(fā)展?jié)摿?。本文就甘蔗渣的營(yíng)養(yǎng)成分及預(yù)處理、甘蔗渣的飼用價(jià)值以及甘蔗渣資源作為飼料在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用做一綜述。

1甘蔗渣的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)

甘蔗渣的營(yíng)養(yǎng)成分中，尤以纖維含量最多，蛋白、淀粉和可溶性糖含量較少。

甘蔗渣一般含干物質(zhì) 90%~92%,粗蛋白質(zhì)約1.5%,粗纖維 44%~46%,粗脂肪約0.7%,無(wú)氮浸出物約42%,粗灰分2%~3%[4]。此外，甘蔗渣的農(nóng)藥殘留量比其他秸稈作物都要低，這是它的另一大優(yōu)點(diǎn)[1]。對(duì)于甘蔗渣的營(yíng)養(yǎng)成分，不同地區(qū)、不同時(shí)期的也有所差異。表1列出了不同地區(qū)、不同時(shí)期進(jìn)行的一些研究中甘蔗渣的營(yíng)養(yǎng)成分。

2 甘蔗渣飼料化的難點(diǎn)

甘蔗渣雖然是一種很有利用價(jià)值的飼料資源但因其自身的特點(diǎn)和技術(shù)上存在的問(wèn)題，使甘蔗渣在飼料中的直接應(yīng)用受到了限制，其飼料化有很多難點(diǎn)，主要有以下幾方面:

1)木質(zhì)化程度高，甘蔗渣中木質(zhì)素含量約為20%[11]。牛和其他反芻動(dòng)物可以消化甘蔗渣中的纖維素、果膠和糖分，但不能消化木質(zhì)素，而且木質(zhì)素成分還會(huì)影響其它纖維物質(zhì)的消化。因此，要使瘤胃微生物能高效利用纖維素，應(yīng)當(dāng)破壞木質(zhì)素和半纖維素的結(jié)合層，降低纖維素結(jié)晶度[12]；

2)保存困難，甘蔗渣的水分含量較高，一般在50%左右，并且其中還含有糖等適宜細(xì)菌繁殖生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此極易腐敗。且未經(jīng)過(guò)加工處理的甘蔗渣體積密度小，占用空間大[13]；

3)適口性差,如不添加糖蜜或其它誘食劑,甘蔗渣的適口性很差,動(dòng)物不容易接受[14]；

4)不易消化,甘蔗渣粒度較大,如不進(jìn)行粉碎或粉得不夠細(xì)，其中的木質(zhì)素含量便相對(duì)較高而損害和擾亂反芻動(dòng)物的消化系統(tǒng)，有資料表明，反芻動(dòng)物直接消化甘蔗渣所消耗的能量大于其從甘蔗渣中所獲取的能量,作為反芻動(dòng)物飼料時(shí)，有機(jī)物消化率只有 20%~25%或更低[15-16]。

3 甘蔗渣的處理方法

甘蔗渣具有養(yǎng)分低,適口性差,消化率低等缺點(diǎn),直接飼喂動(dòng)物采食量低,所以應(yīng)該進(jìn)行預(yù)處理目前甘蔗渣常用的預(yù)處理方法可歸結(jié)為以下幾類(lèi)需要指出的是，處理方法一般都不是獨(dú)立進(jìn)行的，為了處理效果更好，一般是幾種方法交叉復(fù)合進(jìn)行:

1)物理處理法

通過(guò)粉碎、蒸煮、高壓蒸汽裂解及輻射等方法處理甘蔗渣。主要是為了降低蔗渣結(jié)晶度、破壞其木質(zhì)素與纖維素及半纖維素的結(jié)合層，提高纖維素降解率,同時(shí)降解部分纖維素類(lèi)物質(zhì)生成寡糖或二糖單糖等物質(zhì)。

高壓蒸汽膨化能有效破壞木質(zhì)素與纖維素和半纖維素的緊密結(jié)構(gòu)，目前膨化技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品飼料加工行業(yè)。陳彪等[17]利用高壓蒸汽裂解處理蔗渣,有效的破壞了蔗渣纖維，處理后的蔗渣還原糖濃度明顯提高；巴西圣保羅大學(xué)農(nóng)學(xué)院采用高溫高壓膨化處理甘蔗渣作牛、羊、魚(yú)的飼料,也取得了較好效果[18]。超聲波處理本來(lái)對(duì)纖維素結(jié)構(gòu)影響不大,但王淋靚等[19]利用超聲輔助堿性雙氧水法預(yù)處理甘蔗渣發(fā)現(xiàn)，與無(wú)超聲輔助相比，纖維素含量提高了8.69%，超聲能夠提高蔗渣纖維對(duì)試劑的可及度和反應(yīng)性能，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)效率。

物理法操作簡(jiǎn)單，但對(duì)設(shè)備要求較高，能耗大，因而使其應(yīng)用受到一定的限制，目前蔗渣主要的物理法預(yù)處理是高壓蒸汽膨化處理。

2)化學(xué)處理法

化學(xué)處理法主要是利用酸、堿、有機(jī)溶劑等處理甘蔗渣,使其纖維素和半纖維素部分降解并除去木質(zhì)素,常用的化學(xué)處理法主要有堿化處理和酸化處理，目前研究最多、效果最好屬堿處理。

謝勇等[20]研究了不同處理(堿化處理、氨化處理、復(fù)合處理)甘蔗渣纖維類(lèi)物質(zhì)的瘤胃降解特性，以7%NaOH 堿化與復(fù)合處理最佳，不僅提高了其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的降解率,還提高了蔗渣的采食量；毛華明等[21]分別用尿素、Ca(OH)?和 NaOH 處理甘蔗渣ADF、NDF和木質(zhì)素均有不同程度的下降，以NaOH的效果最好，當(dāng)NaOH用量為80 g/kgDM時(shí)，甘蔗渣營(yíng)養(yǎng)價(jià)值可達(dá)中等羊草的水平；Change等[22]發(fā)現(xiàn)添加氫氧化鈣可以提高瘤胃甘蔗渣的酶解程度，如木質(zhì)素含量降低14個(gè)百分點(diǎn)，且證明每克干物質(zhì)中添加0.1g氫氧化鈣為最宜；楊家晃等[23]用 8%Ca(OH)，處理的皮髓質(zhì)混合蔗渣與菠蘿渣青貯，其干物質(zhì)消化率達(dá)61.53%，與常用飼料象草相似；Gandi 等[24]在 100℃下,用10%氫氧化鈣溶液浸泡甘蔗渣1h后，使瘤胃48h的干物質(zhì)消化率從 30.8%提高到 62.7%；Kivasis 等[25]對(duì)甘蔗渣進(jìn)行化學(xué)處理后,纖維降解以及甲烷和揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量顯著提高；李積華等[26]利用堿處理的甘蔗渣，纖維素的含量從 54.43 %增加到 78.27 %。此外，也有有機(jī)溶劑處理蔗渣的報(bào)道，石錦志等[27]研究了利用離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([bmim]Cl)對(duì)甘蔗渣中的纖維素直接溶解并再生，結(jié)果表明離子液體能很好地將甘蔗渣中的纖維素同半纖維素、木質(zhì)素分離,即離子液體能很好的分離提純甘蔗渣中的纖維素。

化學(xué)處理法操作較簡(jiǎn)單,效果明顯，是目前蔗渣處理最有效也是最常用的方法，尤其是NaOH 堿化法最為常用。但是酸堿溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕性大，同時(shí)化學(xué)處理法處理蔗渣的原料損失較嚴(yán)重，而且若處理液處置不當(dāng)，必然會(huì)帶來(lái)處理廢液的二次污染問(wèn)題，這些在一定程度上限制了化學(xué)法的應(yīng)用，盡管如此,堿化法仍然是目前最常用、最有效的方法

3)生物處理法(微貯處理法)

生物法處理主要是利用酵母,細(xì)菌、放線菌等微生物處理甘蔗渣，使蔗渣部分降解成易于被動(dòng)物體利用的糖類(lèi)物質(zhì),同時(shí)通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)生成蛋白質(zhì)、氨基酸、還原糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),使處理后甘蔗渣的適口性、產(chǎn)品風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得以明顯改善采用微生物發(fā)酵,提高甘蔗渣的蛋白質(zhì)含量，改善其營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，使其成為一種優(yōu)質(zhì)飼料，是目前蔗渣處理的新方法。吳謙等[28]以甘蔗渣為唯一碳源生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，甘蔗渣未經(jīng)任何處理的情況下接種微生物進(jìn)行混合發(fā)酵，于32℃振蕩培養(yǎng)108h，發(fā)酵干產(chǎn)物中粗蛋白含量為 260 g/kg，大大提高了甘蔗渣的粗蛋白;林清華等[29]利用微生物混合培養(yǎng)技術(shù),以甘蔗渣為唯一碳源生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白,發(fā)酵產(chǎn)物的粗蛋白含量是甘蔗渣原材料的12倍以上;帥軍[30]利用蔗渣微生物共發(fā)酵制備單細(xì)胞蛋白也都取得了不錯(cuò)的效果。

糖蜜是制糖工業(yè)的另一副產(chǎn)物，營(yíng)養(yǎng)豐富，與甘蔗渣恰好形成互補(bǔ),以蔗渣、糖蜜為主要原料生產(chǎn)飼料成為熱點(diǎn)。胡詠梅等[31用黑曲霉、綠色木霉和產(chǎn)朊假絲酵母三種菌種，以蔗渣和糖蜜為主要基質(zhì)，并優(yōu)化相關(guān)工藝條件，發(fā)酵后的飼料粗蛋白含量提高到 11.48%，香味、適口性較蔗渣大為改觀,可用做牛、羊等的飼料；徐雅飛[32]利用甘蔗渣、甘蔗糖蜜生產(chǎn)發(fā)酵飼料，所得產(chǎn)品具有較好的產(chǎn)品外觀和風(fēng)味具有較高的飼用價(jià)值，適合用作飼料飼喂草食動(dòng)物；許偉[33]利用蔗渣吸附糖蜜酵母濃縮廢液制發(fā)酵飼料也取得了較好結(jié)果。

生物處理法最大的難點(diǎn)就是高效的菌株不容易篩選到，目前的菌株處理效率低，時(shí)間長(zhǎng)等制約了此法的應(yīng)用。但微生物具有容易進(jìn)行遺傳操作、培養(yǎng)基來(lái)源廣泛低廉等特點(diǎn)，加上目前微生物各種技術(shù)手段的高速發(fā)展，微生物處理甘蔗渣必將成為未來(lái)研究的熱點(diǎn)。

4)復(fù)合處理法

復(fù)合處理法指的是物理法、化學(xué)法、生物法兩種或三種方法的交叉復(fù)合處理，一般先把甘蔗渣進(jìn)行物理或化學(xué)處理，再接種微生物或者青貯，處理的甘蔗渣往往比單獨(dú)處理的效果要好。韓丙軍等[34]先對(duì)蔗渣進(jìn)行物理處理→化學(xué)處理，處理后的甘蔗渣用來(lái)過(guò)濾膠廠的廢水，即利用蔗渣提供C元素，膠廠含氮鈄鉺羿師巣銪燙伯杷始水提供氮元素，以達(dá)到一定的C/N,然后接種酵母菌進(jìn)行發(fā)酵,發(fā)酵產(chǎn)物的粗纖維、粗灰分、粗蛋白含量與不同牧草相比，基本無(wú)較顯著差異，可滿(mǎn)足熱帶地區(qū)常見(jiàn)牧草的營(yíng)養(yǎng)元素要求，可開(kāi)發(fā)作為飼料原料。此外，還有很多蔗渣處理的相關(guān)報(bào)道[35-41]。

4 甘蔗渣在動(dòng)物飼喂中的應(yīng)用

由于反芻動(dòng)物對(duì)粗纖維能夠更好地消化吸收，所以甘蔗渣在反芻動(dòng)物生產(chǎn)上應(yīng)用較多。有研究報(bào)道了甘蔗渣可以替代傳統(tǒng)的粗飼料原料運(yùn)用到反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)上，并且可以起到類(lèi)似的效果，如作適當(dāng)處理，甘蔗渣可提供高達(dá)20%的反芻動(dòng)物食糧，但這種利用途徑尚不很普遍!21。近些年,甘蔗渣作為粗飼料資源在牛(肉牛、奶牛)的應(yīng)用研究較多,羊等其他反芻動(dòng)物也有應(yīng)用，其他豬,蝦等非反芻動(dòng)物也有報(bào)道。

4.1 在反芻動(dòng)物上的應(yīng)用

甘蔗渣可作為一種廉價(jià)的粗飼料進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用,而甘蔗稍葉、糖蜜能彌補(bǔ)甘蔗渣的蛋白不足、適口性差等不足，甚至可以用全株甘蔗飼喂，楊世平等[43]利用全株甘蔗育肥肉牛試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)飼喂全株甘蔗，牛只出現(xiàn)厭食現(xiàn)象，但補(bǔ)飼肉牛濃縮料0.5kg/頭·日，又取得了良好效果，可能是濃縮料中蛋白質(zhì)含量高，與甘蔗中的能量剛好有互補(bǔ)作用，所以甘蔗采食量較大；徐英等[44]利用全株甘蔗與全株大麥混合青貯飼養(yǎng)肉牛效果顯著高于全株玉米青貯，兩者的平均日增重分別為1340g和1040g；飼喂全株甘蔗與全株大麥混合青貯的肉牛的利潤(rùn)提高 60.86%；Roman 等[45]關(guān)于青貯甘蔗的研究表明，肉牛育肥期間飼喂甘蔗青貯與全株玉米青貯相比，肉牛干物質(zhì)采食量有所降低，分別為10.1kg(占體重的2.3%)和 10.5 kg(占體重的 2.4%),但牛的日增重和屠宰重均無(wú)顯著差異。發(fā)展全株甘蔗飼喂能解決甘蔗渣營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低，適口性差的問(wèn)題，且甘蔗產(chǎn)量高,又與常規(guī)牧草形成季節(jié)上的互補(bǔ)，意義重大。

甘蔗渣的不同處理方式直接影響牛的生產(chǎn)性能和消化性能,蟻細(xì)苗等[4利用膨化蔗渣替代玉米稈青貯作為粗飼料進(jìn)行肉牛飼喂實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，飼喂膨化蔗渣肉牛采食量大,增重明顯,平均日增重比玉米稈青貯組提高了36.7%，飼料成本大幅度降低比玉米稈青貯組降低28.8%；馮定遠(yuǎn)等[47]研究產(chǎn)奶牛對(duì)堿化甘蔗渣消化利用情況,結(jié)果表明,堿化甘蔗渣在日糧平衡的基礎(chǔ)上代替部分干草和玉米青貯及少量精料(約占日糧干物質(zhì)的 20%)是完全可行的既不影響日糧的采食量、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率和氮的代謝利用，也不影響奶牛的產(chǎn)奶量；Menezes 等[48]研究認(rèn)為,飼喂新鮮甘蔗渣優(yōu)于儲(chǔ)藏72h后的甘蔗渣;堿處理后青貯與不經(jīng)處理直接青貯的蔗渣飼料飼喂肉牛,也有明顯差別,經(jīng)堿處理后青貯的蔗渣飼料牛只采食量大和日增重都要更好，且屠宰后對(duì)牛的肝臟、腎和肌肉分析發(fā)現(xiàn)，鈉的增加也在最低水平,對(duì)肉質(zhì)沒(méi)有影響[49]。

以制糖工業(yè)副產(chǎn)物為主要原料，再輔以其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)飼喂肉牛,也是一種較好選擇,楊白等[50]以甘蔗渣、糖蜜、尿素和木薯粉為原料,按一定比例混配，對(duì)越冬黃牛進(jìn)行飼喂試驗(yàn)，獲得良好的飼養(yǎng)效果，但同時(shí)也指出，雖然甘蔗渣適口性有所提高，但仍較差，應(yīng)適度加喂甘蔗葉、青貯料等;唐書(shū)輝等[51]用同一品種的新鮮蔗稍與甘蔗渣、糖泥按80:5:15的比例混合,分成3份,分別為不作任何處理、氨化處理和微貯處理，結(jié)果表明氨化處理后的甘蔗副產(chǎn)品完全可以替代普通飼草資源，可替代部分精料飼養(yǎng)肉牛。此外，也有甘蔗渣在羊方面的報(bào)道[52]。

4.2 在其他動(dòng)物的應(yīng)用

由于甘蔗渣的特點(diǎn)，一般都是作為反芻動(dòng)物的飼料研究較多，作為非反芻動(dòng)物的飼料研究報(bào)道較少,但也有報(bào)道。夏中生等[53]利用糖蜜酒精廢液與蔗髓混合后,采用多菌種發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行固體發(fā)酵，得到富含氨基酸和維生素的飼料并飼喂豬，經(jīng)過(guò)與喂普通飼料對(duì)比發(fā)現(xiàn)，飼喂經(jīng)過(guò)發(fā)酵后的甘蔗渣對(duì)豬的日增重沒(méi)有影響，但降低了飼料消耗，降低了飼飼養(yǎng)成本;福建寧德農(nóng)科所的陳傳村[54]使用甘蔗渣飼喂家兔,增重和肉料比都與草粉相當(dāng),但蔗渣無(wú)疑更具價(jià)格優(yōu)勢(shì);此外,在雞、蝦等都有零星報(bào)道[55-57]。

5 前景展望

甘蔗渣作為制糖工業(yè)中最大宗的副產(chǎn)品，其價(jià)格低廉、集中易收集,將其飼料化具有可行性、發(fā)展前景廣闊,但是在畜牧生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中還存在一些有待解決的問(wèn)題。為了能夠更好的利用甘蔗渣這種粗飼料資源，今后還需進(jìn)一步完善甘蔗渣飼料批量生產(chǎn)的工藝和流程。首先要聯(lián)合各糖廠和飼料加工企業(yè)來(lái)共同處理解決甘蔗渣的保鮮及貯存問(wèn)題;其次還有待研發(fā)出高效節(jié)能的甘蔗渣預(yù)處理設(shè)備，來(lái)解決甘蔗渣的質(zhì)地過(guò)硬、適口性差等問(wèn)題;另外還需要研究出對(duì)甘蔗渣進(jìn)一步加工處理的方法，如青貯微生物發(fā)酵等處理方法來(lái)提高甘蔗渣的飼用價(jià)值;最后還需進(jìn)一步研究在反芻動(dòng)物生產(chǎn)上甘蔗渣適宜的添加比例、飼喂方式以及在其他動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用，為甘蔗渣飼料資源在畜牧業(yè)的推廣應(yīng)用提供理論參考。