含可溶物乾燥玉米酒粕的營養成分測定與變異

含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 的 營 養 成 分 變 異 與 測 定 ( 上 ) 美 國 穀 物 協 會 顧 問 陳 淵 國 博 士 酒 精 產 業 副 產 品 的 營 養 成 分 比 較 在 美 國, 燃 料 用 酒 精 可 能 來 自 乾 式 輾 磨 或 溼 式 輾 磨 的 工 廠 不 論 是 乾 式 或 溼 式 的 酒 精 工 廠 都 是 以 玉 米 為 主 要 的 生 產 原 料, 因 為 玉 米 是 可 發 酵 澱 粉 含 量 最 高 的 穀 物 ; 有 一 些 酒 精 工 廠 可 能 因 為 地 理 位 置 穀 物 的 供 應 量 與 成 本 的 考 量 而 使 用 高 粱 或 以 玉 米 混 合 大 麥 小 麥 高 粱 作 為 原 料 雖 然 乾 式 輾 磨 酒 精 工 廠 可 以 生 產 一 系 列 的 副 產 品, 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 仍 然 是 最 主 要 被 廣 泛 使 用 在 禽 畜 水 產 飼 料 的 副 產 品 在 美 國 這 些 現 代 化 的 酒 精 工 廠 所 生 產 的 高 品 質 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 在 營 養 成 份 方 面 通 常 都 優 於 美 國 國 家 研 究 協 會 (National Research Council, NRC) 所 出 版 的 營 養 需 求 表 值 溼 式 輾 磨 的 主 要 副 產 品 則 包 括 : 玉 米 筋 料 (corn gluten feed) 玉 米 筋 粉 (corn gluten meal) 和 玉 米 胚 芽 粉 (corn germ meal) 飲 用 酒 產 業 也 生 產 少 量 ( 不 到 總 產 量 的 1%) 的 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕, 但 是 這 些 飲 用 酒 工 廠 的 產 品 色 澤 較 黑, 營 養 成 份 的 變 異 很 大, 消 化 率 也 遠 低 於 現 代 燃 料 用 酒 精 工 廠 的 產 品 啤 酒 工 廠 所 生 產 的 副 產 物 是 乾 燥 啤 酒 粕 (brewer s dried grains), 主 要 是 乾 燥 的 大 麥 胚 芽 和 穀 物 被 轉 化 成 供 發 酵 的 麥 芽 糖 和 糊 精 後 的 剩 餘 物 ; 乾 燥 啤 酒 粕 的 纖 維 含 量 偏 高 (18-19%) 可 能 會 限 制 其 在 某 些 動 物 飼 糧 的 適 用 性 乾 式 溼 式 輾 磨 和 飲 用 酒 產 業 所 產 生 的 副 產 品 在 營 養 成 份 上 有 很 大 的 差 異, 用 於 禽 畜 飼 糧 的 利 用 價 值 也 大 有 不 同 表 一 比 較 了 高 品 質 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 和 NRC (1999 swine) 原 料 成 份 表 中 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 玉 米 筋 料 玉 米 筋 粉 和 乾 燥 啤 酒 粕 的 成 份 差 異 高 品 質 的 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 主 要 優 點 是 含 有 比 其 它 幾 種 副 產 物 高 的 脂 肪 和 有 效 磷 ; 而 且 可 消 化 能 和 可 代 謝 能 都 高 於 玉 米 筋 料 和 乾 燥 啤 酒 粕, 但 是 比 玉 米 筋 粉 低 ; 胺 基 酸 含 量 方 面, 高 品 質 的 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 與 玉 米 筋 料 和 乾 燥 啤 酒 粕 相 當, 但 是 低 於 玉 米 筋 粉 表 一 高 品 質 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 和 常 見 穀 物 副 產 品 (swine NRC, 1999) 的 成 分 比 較 ( 實 物 基 ) 高 品 質 含 可 溶 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 筋 料 玉 米 筋 粉 乾 燥 啤 酒 粕 物 乾 燥 酒 粕 酒 粕 (NRC) (NRC) (NRC) (NRC) 乾 物 質,% 89 93 90 90 92 蛋 白 質,% 27.2 27.7 21.5 60.2 26.5 脂 肪,% 9.5 8.4 3.0 2.9 7.3 酸 洗 纖 維,% 14.0 16.3 10.7 4.6 219 中 洗 纖 維,% 38.8 34.6 33.3 8.7 48.7 可 消 化 能, 仟 卡 / 公 斤 3953 3200 2990 4225 2100

可 代 謝 能, 3580 2820 2605 3830 1960 仟 卡 / 公 斤 精 胺 酸,% 1.06 1.13 1.04 1.93 1.53 組 胺 酸,% 0.68 0.69 0.67 1.28 0.53 異 白 胺 酸,% 1.01 1.03 0.66 2.48 1.02 白 胺 酸,% 3.18 2.57 1.96 10.19 2.08 離 胺 酸,% 0.74 0.62 0.63 1.02 1.08 甲 硫 胺 酸,% 0.49 0.50 0.35 1.43 0.45 胱 胺 酸,% 0.52 0.52 0.46 1.09 0.49 苯 丙 胺 酸,% 1.32 1.34 0.76 3.84 1.22 息 寧 胺 酸,% 1.01 0.94 0.74 2.08 0.95 色 胺 酸,% 0.21 0.25 0.07 0.31 0.26 纈 草 胺 酸,% 1.34 1.30 1.01 2.79 1.26 鈣,% 0.05 0.20 0.22 0.05 0.32 氯,% 無 資 料 0.08 0.22 0.06 0.15 鎂,% 0.13 0.19 0.33 0.08 0.16 磷,% 0.79 0.77 0.83 0.44 0.56 有 效 磷,% 0.71 0.59 0.49 0.07 0.19 鉀,% 0.84 0.84 0.98 0.18 0.08 鈉,% 0.22 0.20 0.15 0.02 0.26 硫,% 0.44 0.30 0.22 0.43 0.31 銅, 6 57 48 26 21 鐵, 121 257 460 282 250 錳, 13 24 24 4 38 硒, 無 資 料 0.39 0.27 1.00 0.70 鋅, 75 80 70 33 62 β- 葫 蘿 蔔 素, 無 資 料 3.5 1.0 -- 0.2 維 生 素 E, 無 資 料 無 資 料 8.5 6.7 -- 菸 鹼 酸, 無 資 料 75 66 55 43 泛 酸, 無 資 料 14.0 17.0 3.5 8.0 核 黃 素, 無 資 料 8.6 2.4 2.2 1.4 維 生 素 B12, 無 資 料 0 0 0 0 生 物 素, 無 資 料 0.78 0.14 0.15 0.24 膽 鹼, 無 資 料 2637 1518 330 1723 葉 酸, 無 資 料 0.90 0.28 0.13 7.10 維 生 素 B1, 無 資 料 2.9 2.0 0.3 0.6 維 生 素 B6, 無 資 料 8.0 13.0 6.9 0.7

高 蛋 白 質 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 與 酒 精 工 廠 的 其 它 新 副 產 品 許 多 酒 精 工 廠 和 研 究 小 組 都 不 斷 的 嘗 試 改 善 生 產 流 程 以 提 升 酒 精 的 生 產 效 率 並 且 改 善 副 產 品 的 品 質 最 常 被 廣 泛 討 論 的 方 法 包 括 : 利 用 新 酵 素 技 術 提 高 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 的 蛋 白 質 含 量 在 發 酵 前 先 將 胚 芽 和 ( 或 ) 外 皮 移 除 在 製 成 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 之 前 將 磷 分 離 出 來 隨 著 酒 精 產 業 持 續 的 發 展, 我 們 可 以 預 期 將 會 有 多 樣 化 的 副 產 品 出 現, 這 些 酒 精 產 業 的 新 副 產 品 都 各 有 其 營 養 組 成 份 的 特 色, 必 須 要 仔 細 的 評 估 才 能 在 禽 畜 飼 糧 中 找 到 適 切 的 定 位 影 響 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 營 養 成 份 變 異 和 消 化 率 的 因 素 一 致 性 和 穩 定 度 是 營 養 人 員 在 選 擇 使 用 和 購 買 飼 料 原 料 時 最 大 的 要 求 由 表 二 可 以 發 現 不 同 來 源 的 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 在 營 養 成 份 上 有 很 大 的 變 異, 而 且 即 使 來 自 同 一 工 廠 也 可 能 因 出 廠 時 間 不 同 而 有 所 差 異 表 二 來 自 32 個 不 同 酒 精 工 廠 的 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 營 養 成 份 平 均 值 和 分 佈 範 圍 ( 乾 物 基 ) (Spiehs, et al., 2002) 營 養 成 份 平 均 值 (average) 變 異 係 數 (CV) 範 圍 (Range) 粗 蛋 白,% 30.9 4.7 28.7-32.9 粗 脂 肪,% 10.7 16.4 8.8-12.4 粗 纖 維,% 7.2 18.0 5.4-10.4 灰 分,% 6.0 26.6 3.0-9.8 可 代 謝 能 ( 猪 ), 3810 3.5 3504-4048 仟 卡 / 公 斤 離 胺 酸,% 0.90 11.4 0.61-1.06 精 胺 酸,% 1.31 7.4 1.01-1.48 色 胺 酸,% 0.24 13.7 0.18-0.28 甲 硫 胺 酸,% 0.65 8.4 0.54-0.76 磷,% 0.75 19.4 0.42-0.99 Olentine(1986) 詳 細 的 列 出 可 能 影 響 酒 精 蒸 餾 副 產 物 營 養 成 份 變 異 的 原 物 料 和 製 程 因 素 為 了 減 少 購 買 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 時 成 份 的 變 異, 許 多 飼 料 廠 都 會 尋 求 經 過 品 質 檢 測 保 證 的 單 一 來 源 或 供 應 商 以 便 取 得 品 質 穩 定 的 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 影 響 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 營 養 成 份 變 異 的 三 個 最 重 要 的 因 素 包 括 : 酒 精 工 廠 購 入 玉 米 的 營 養 成 份 變 異 酒 精 工 廠 將 可 溶 物 加 回 酒 粕 的 比 例 乾 燥 的 時 間 和 溫 度

表 三 影 響 酒 精 蒸 餾 副 產 物 營 養 成 份 變 異 的 因 素 原 物 料 因 素 穀 物 的 種 類 發 酵 酵 母 菌 的 品 質 與 用 量 穀 物 的 品 系 溫 度 穀 物 的 品 質 時 間 土 壤 狀 況 冷 卻 施 肥 攪 拌 氣 候 酸 度 與 製 程 控 制 生 產 與 收 穫 方 法 蒸 餾 穀 物 組 合 配 方 真 空 或 非 真 空 發 酵 製 程 因 素 連 續 式 或 批 次 式 發 酵 粉 碎 過 程 直 接 或 間 接 加 熱 粗 細 度 蒸 餾 時 體 積 的 變 化 粉 碎 時 間 篩 網 種 類 : 固 定 旋 轉 震 動 蒸 煮 離 心 機 的 使 用 水 量 擠 壓 機 的 種 類 溫 度 時 間 冷 卻 時 間 蒸 發 機 的 數 量 與 溫 度 轉 換 乾 燥 機 的 形 式 溫 度 與 時 間 酵 素 量 與 力 價 可 溶 物 加 回 酒 粕 的 比 例 時 間 與 溫 度 稀 釋 倍 數 原 料 玉 米 的 成 份 變 異 原 料 玉 米 的 成 份 會 因 為 品 系 和 種 植 地 理 位 置 的 不 同 而 有 差 異, 這 些 玉 米 成 份 的 變 異 可 能 是 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 營 養 成 份 變 異 的 主 要 原 因 表 四 是 Reese &Lewis (1989) 調 查 1987 年 在 美 國 Nebraska 州 所 生 產 玉 米 的 營 養 成 份 平 均 值 與 範 圍 在 生 產 酒 精 的 過 程, 玉 米 穀 粒 中 的 澱 粉 被 轉 化 成 酒 精, 其 它 的 營 養 成 份 也 被 相 對 濃 縮 在 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 中, 成 份 的 變 異 也 相 對 的 擴 大 表 四 1987 年 在 美 國 Nebraska 州 所 生 產 玉 米 的 營 養 成 份 平 均 值 與 範 圍 (88% 乾 物 基 準 ) 營 養 成 份 平 均 值 最 低 值 最 高 值 粗 蛋 白,% 8.6 7.8 10.0 離 胺 酸,% 0.26 0.22 0.32 鈣,% 0.01 0.01 0.01 磷,% 0.28 0.24 0.34 硒,ppm 0.12 0.10 0.16

維 生 素 E,IU/kg 8.6 4.2 12.8 濃 縮 可 溶 物 添 加 比 例 對 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 營 養 成 份 的 影 響 在 乾 磨 式 酒 精 生 產 製 程 中, 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 是 在 最 後 乾 燥 之 前 將 酒 粕 和 濃 縮 可 溶 物 依 比 例 混 合 ; 因 為 酒 粕 和 濃 縮 可 溶 物 的 典 型 成 份 都 有 所 不 同 表 五, 所 以 不 同 工 廠 將 兩 者 依 不 同 比 例 混 合 就 會 造 成 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 營 養 成 份 的 變 異 依 照 美 國 飼 料 管 制 官 員 協 會 (Association of American Feed Control Officials, AAFCO) 的 官 方 定 義, 酒 精 工 廠 所 產 生 可 溶 物 中 75% 的 固 形 分 必 需 加 回 去 酒 粕 中, 每 個 工 廠 加 回 可 溶 物 的 比 例 都 有 所 不 同, 但 至 少 都 要 符 合 官 方 的 最 低 要 求 表 五 酒 粕 與 可 溶 物 營 養 成 份 的 平 均 值 與 變 異 酒 粕 平 均 值 最 低 值 最 高 值 乾 物 質,% 34.3 33.7 34.9 粗 蛋 白 質,% 33.8 31.3 36.0 粗 脂 肪,% 7.7 2.1 10.1 粗 纖 維,% 9.1 8.2 9.9 灰 分,% 3.0 2.6 3.3 鈣,% 0.04 0.03 0.05 磷,% 0.56 0.44 0.69 可 溶 物 乾 物 質,% 27.7 23.7 30.5 粗 蛋 白 質,% 19.5 17.9 20.8 粗 脂 肪,% 17.4 14.4 20.1 粗 纖 維,% 1.4 1.1 1.8 灰 分,% 8.4 7.8 9.1 鈣,% 0.09 0.06 0.12 磷,% 1.3 1.2 1.4 Noll et al., (2006) 評 估 添 加 不 同 量 的 濃 縮 可 溶 物 對 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 營 養 成 分 和 消 化 率 的 影 響 試 驗 用 的 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 分 別 將 所 產 生 可 溶 物 的 0, 30, 60, 和 100% 加 回 酒 粕 中, 這 個 添 加 量 約 等 於 每 分 鐘 加 入 0, 12, 25, 和 42 加 侖 的 濃 縮 可 溶 物 可 溶 物 加 回 的 速 度 越 慢, 乾 燥 的 溫 度 也 隨 著 降 低 測 定 項 目 包 括 : 顏 色 粗 細 度 水 分 粗 脂 肪 粗 蛋 白 粗 纖 維 灰 分 磷 離 胺 酸 甲 硫 胺 酸 胱 胺 酸 息 寧 胺 酸 ; 並 且 用 盲 腸 切 除 的 公 雞 測 定 胺 基 酸 的 消 化 率, 家 禽 的 真 可 代 謝 能 (true metabolizable energy, TMEn) 則 以 火 雞 做 活 體 測 定 所 得 結 果 詳 見 表 六 可 溶 物 的 添 加 量 越 多, 粗 細 度 越 粗 且 粗 細 度 的 變 異 也 越 大 添 加 較 多 的 可 溶 物 也 會 使 顏 色 較 暗 (L* 值 下 降 ), 黃 色 的 色 澤 越 低 (b* 值 下 降 ); 但 是 會 提 高 粗 脂 肪

灰 分 真 可 代 謝 能 (poultry TMEn) 鎂 鈉 磷 鉀 氯 硫 的 含 量 ; 對 粗 蛋 白 質 胺 基 酸 的 含 量 和 胺 基 酸 消 化 率 的 影 響 不 大 表 六 濃 縮 可 溶 物 的 添 加 量 對 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 色 澤 營 養 成 份 真 可 代 謝 能 和 胺 基 酸 消 化 率 的 影 響 (100% 乾 物 基 ) 測 定 項 目 濃 縮 可 溶 物 添 加 量 ( 加 侖 / 分 ) 相 關 P value 0 12 25 42 係 數 L* 色 澤 亮 度 59.4 56.8 52.5 46.1-0.98 0.0001 a* 紅 色 程 度 8.0 8.4 9.3 8.8 0.62 0.03 b* 黃 色 程 度 43.3 42.1 40.4 35.6-0.92 0.0001 水 分,% 9.52 9.75 10.74 13.83 0.93 0.06 粗 脂 肪,% 7.97 9.14 9.22 10.53 0.96 0.04 粗 蛋 白,% 30.96 32.65 32.46 31.98 0.03 NS 粗 纖 維,% 9.17 7.76 10.08 6.50-0.51 NS 灰 分,% 2.58 3.58 3.72 4.62 0.97 0.03 離 胺 酸,% 1.04 1.05 1.09 1.04 0.02 NS 甲 硫 胺 酸,% 0.63 0.64 0.59 0.62-0.13 NS 胱 胺 酸,% 0.61 0.61 0.53 0.62 0.16 NS 息 寧 胺 酸,% 1.20 1.22 1.20 1.20-0.18 NS 磷,% 0.53 0.66 0.77 0.91 0.99 0.002 TMEn, kcal/kg 2712 2897 3002 3743 0.94 0.06 離 胺 酸 消 化 率 78.2 76.0 69.7 75.0-0.90 NS 甲 硫 胺 酸 消 化 率 90.9 88.6 86.3 87.3-0.92 NS 胱 胺 酸 消 化 率 87.2 87.6 80.7 80.3-0.95 NS 息 寧 胺 酸 消 化 率 85.9 83.2 80.5 77.3-0.99 0.02 精 胺 酸 消 化 率 92.1 90.7 86.7 86.5-0.99 0.07 乾 燥 時 間 與 溫 度 對 離 胺 酸 消 化 率 的 影 響 測 定 不 同 來 源 的 亮 黃 色 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕,Ergul, et al., (2003) 的 研 究 發 現 這 些 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 在 家 禽 的 離 胺 酸 真 消 化 係 數 在 59-83% 之 間 ;Stein, et al., (2005) 也 証 實 這 些 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 在 猪 隻 的 離 胺 酸 真 消 化 係 數 在 44-63% 之 間 最 近 完 成 的 一 個 跨 單 位 合 作 ( 南 達 科 達 州 大 學 明 尼 蘇 達 州 立 大 學 和 Degussa) 的 猪 隻 營 養 研 究 計 畫 分 析 34 個 不 同 來 源 的 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 發 現, 離 胺 酸 的 含 量 在 0.52-1.13% 之 間, 標 準 化 廻 腸 離 胺 酸 真 消 化 率 (Standardized True Ileal lysine digestibility) 在 17.7-74.4% 之 間 由 於 不 同 來 源 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 的 胺 基 酸 消 化 率 變 異 很 大, 所 以 在 使 用 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 時 瞭 解 胺 基 酸 消 化 率 是 很 重 要 的 ; 目 前 明 尼 蘇 達 州 立 大 學 正 在 進 行 各 種 以 試 驗 室 試 管 (in vitro)

試 驗 方 法 來 預 測 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 胺 基 酸 消 化 率 的 可 行 性 研 究, 希 望 能 找 出 快 速 簡 易 的 方 法 來 提 供 胺 基 酸 消 化 率 資 訊 供 猪 隻 飼 糧 配 方 之 用 這 些 亮 黃 色 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 的 離 胺 酸 消 化 率 差 異 主 要 是 因 為 製 程 中 乾 燥 時 間 和 溫 度 所 造 成 的, 在 不 同 的 酒 精 工 廠, 乾 燥 機 所 使 用 的 溫 度 ( 表 七 ) 範 圍 很 大 ( 華 氏 260 至 1150 度 ) 由 於 加 熱 溫 度 會 和 離 胺 酸 的 消 化 率 高 度 相 關, 也 難 怪 來 自 不 同 來 源 的 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 在 離 胺 酸 的 消 化 率 方 面 有 這 麼 大 的 變 異 表 七 美 國 乾 磨 式 酒 精 工 廠 用 來 生 產 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 的 乾 燥 機 溫 度 工 廠 乾 燥 機 1 溫 度 ( 華 氏 ) 乾 燥 機 2 溫 度 ( 華 氏 ) A 700-800 750-800 B 1050-1100 C 590 D 1150 E 445 F 960 497 G 791 595 H 837 770 I 850 260 J 550-700 K 875 640 L 1100 M 1000 N 900 930 O 950 P 940 860-880 有 一 些 酒 精 工 廠 在 發 酵 時 使 用 火 爐 加 熱 來 促 進 發 酵 而 減 少 酵 素 的 添 加 量, 另 一 些 工 廠 則 偏 好 不 在 發 酵 過 程 加 熱 而 使 用 較 多 的 酵 素 ; 理 論 上, 在 發 酵 過 程 加 熱 應 該 也 會 影 響 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 的 胺 基 酸 消 化 率, 但 目 前 這 方 面 的 研 究 仍 付 之 闕 如 結 論 為 了 減 少 低 估 或 高 估 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 營 養 成 份 的 機 會, 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 的 使 用 者 應 該 就 現 有 的 營 養 份 資 訊 來 選 擇 可 靠 的 供 應 來 源, 並 且 進 行 嚴 謹 的 品 管 措 施 酒 精 工 廠 則 需 要 建 立 常 態 分 析 的 資 料 庫 以 確 認 產 品 的 穩 定 性 研 究 單 位 需 要 開 發 準 確 快 速 且 低 成 本 的 試 管 試 驗 方 法, 協 助 預 測 含 可 溶 物 乾 燥 玉 米 酒 粕 在 猪 隻 和 家 禽 的 胺 基 酸 消 化 率 ( 本 文 翻 譯 自 美 國 穀 物 協 會 出 版 之 DDGS

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