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上海徐国忠博士高粱的生物学特性与营养成分

发布时间:2021/5/19 18:45:25   点击数:
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许多种牧草都可用于奶牛饲养。奶农在选择种植牧草的时候,除了要考虑牧草的营养价值,还要考虑不同牧草对土壤和气候条件的特殊要求。随着农业产业结构的调整,畜牧业迅速发展,针对我国目前可利用草地面积逐年缩小,人工种草发展缓慢,满足不了畜牧业快速发展要求的现状。饲用高粱为适应性最广泛的一年生饲料作物之一,可以放牧或刈割后青饲,也可以做成青贮饲料或加工成干草。饲用高粱在美国的种植面积达万公顷,在澳大利亚、阿根廷及智利等国也有较大的种植面积。在热带、亚热带地区,它主要作为奶牛和肥育肉牛的放牧地,而在地中海及其他一些半干旱地区,饲用高粱主要用来饲喂绵羊、山羊和肉牛。我国近几年才开始种植饲用高粱,但发展很快。

上海市奶牛研究所徐国忠博士领导下的课题组在上海市科委的资助下就“高粱作为奶牛饲料的饲用价值及提高利用率”开展了系列研究,取得令人瞩目的成就,该研究成果将在年9月的南方论坛专题发布,本文介绍饲用甜高粱的特性进行简述。

1高粱的生物学特性及品种

高粱(Sorghumbicolor)是世界上古老的谷物作物之一,为被子植物门、单子叶植物纲、禾本目、禾本科、高粱属。高粱经过长时间的种植和育种,产生了很多变种和类型。生产上多根据用途不同而将其划分成粒用高粱、糖用高粱、饲用高粱、工艺用高粱等。

1.1粒用

粒用高粱主要是其籽粒用作粮食、饲料或是工业原料。这种高粱外观上一般籽粒大而外露,易脱粒,品质较优。高粱籽粒的养分含量一般为淀粉60%~70%,蛋白质10%左右。以高粱米或高粱面作为主食的地区,高粱还会进一步加工为面包、甜点及膨化食品。同时,高粱也是生产白酒的主要原料。除了高粱籽粒中的高淀粉含量,一定含量的单宁也是酿造过程中不可或缺的因素。适量单宁可以保证发酵过程中有害微生物得到抑制,从而提高出酒率,同时单宁产生的丁香酸和丁香醛等香味物质,也增加了白酒的风味。

1.2糖用

糖用高粱,又称甜高粱,一般茎秆较高、节间长、茎髓多汁,含糖10%~19%。这种高粱在我国长江中下游地区种植较多,一般作糖料作物。甜高粱可以像甘蔗那样直接生食,也可用于榨汁熬糖,做成糖稀、片糖、红糖粉或白砂糖等。

1.3饲用

严格来讲,饲用高粱可分为籽粒型高粱和饲草专用型高粱。籽粒型高粱主要用作配合饲料。高粱籽粒作为饲料历史悠久,在美国所有高粱籽粒均用作饲料;在法国,工业发酵饲料消耗了近70%的高粱。高粱籽粒用作饲料原料时,其作用相当于玉米。饲草专用型高梁又包括两种类型,甜高粱和高粱-苏丹草杂交种,如晋草1号、皖草2号、茭草、哥伦布草和约翰逊草等。甜高粱主要有饲用和粮食兼用两种方式,饲用时主要以青贮为主。高粱-苏丹草杂交种主要以饲用为主,可进行青饲、干饲和青贮,这是一种高产优质的饲用高粱类型。

另外根据籽粒颜色分为白高粱、黄高粱、红高粱、褐高粱、黑高粱等(见图1),其中单宁含量高低不等,最高近达2%,低的小于0.3%,平均含量约0.38%,这主要跟籽粒表皮颜色有关,颜色越深含量越高。

图1高粱籽粒

2高粱籽粒的理化特性与营养成分

高粱籽粒的淀粉含量多达65%~70%。受基因型、生态环境及氮肥施用量等影响,高粱蛋白含量高低差别较大,一般粒用高粱蛋白质含量在7%~12%。我国制定的饲料用高粱的质量等级标准是以原料含干物质86%为基准,并在此基础上以粗蛋白质、粗纤维、粗灰分的百分含量为指标将其分为三个等级,具体见表1。

表1饲料用高粱质量标准单位:%

质量标准

粗蛋白质

粗纤维

粗灰分

一级

≥9.0

2.0

2.0

二级

≥7.0

2.0

2.0

三级

≥6.0

3.0

3.0

注:数据引自饲料用高梁(NY/T-)。

从常规养分含量来看,高粱是一种替代玉米的不可多得的优良的能量饲料原料,高粱与玉米主要营养指标比较如下:

(1)高粱的淀粉含量与玉米相当,但因高粱淀粉颗粒受蛋白质覆盖程度高,淀粉的消化率不如玉米。

(2)高粱蛋白质略高于玉米,但蛋白消化率比玉米低。主要原因是:高粱蛋白质的分子间交联较多,而且蛋白质与淀粉间存在很强的结合键,致使酶难以进入分解。

(3)高粱籽粒中亮氨酸和缬氨酸的含量略高于玉米,而精氨酸的含量又略低于玉米。其他各种氨基酸的含量大致相当,但都缺乏赖氨酸和色氨酸。

(4)高粱粗纤维少,可消化养分高。有效能量较多,产奶净能为6.61MJ/kg,而玉米为7.41MJ/kg。高粱籽粒对奶牛的饲用价值相当于玉米的90%,主要是由于整粒高粱籽实内胚乳的结构特性所致。在高粱的外周胚乳区质地极为致密且坚硬,能阻止水分的渗入,高粱籽实中的醇溶蛋白中分子间的交联较多,可使蛋白质和淀粉的消化率降低。

另外,高粱皮中含较多的单宁。通常单宁含量低于0.4%者为低单宁高粱,而单宁含量高于1%者为高单宁高粱,高粱的单宁含量高低与高粱的颜色有很大的关系。高粱皮的颜色越深,单宁含量越高,其单宁含量平均为0.38%。单宁具有收敛性和苦味,是一种抗营养因子。单宁含量的高低,除了影响和降低动物的适口性外,单宁含量高也会影响动物代谢,阻碍动物对能量和蛋白质等养分利用,特别是单胃动物,单宁可降低其对蛋白质和矿物质的利用率。但对于奶牛等反刍动物,一定的单宁含量对营养吸收代谢等却起到正面的作用,单宁是一种天然的过瘤胃蛋白保护剂,在瘤胃中pH值5~7,单宁可与蛋白质形成复合物,保护蛋白质免受微生物酶降解。当这种单宁-蛋白质复合物进入真胃(pH值2.5)和小肠(pH值8~9)时,会被胃蛋白酶和胰蛋白酶分解,形成易于吸收的小分子物质,从而起到过瘤胃蛋白的保护作用。

3中国高粱生产及进口情况

据年统计我国高粱种植面积居世界第10位,种植面积约为74.3万公顷,占世界高粱总面积的1.6%,单产4.03吨/公顷,是世界平均单产的3倍,在高粱主产国中居第1位,总产量达到.5万吨,列世界第6位,历年变化不大。

按高粱的产量高低排名,世界前三大高粱主产国为美国、印度和尼日利亚。美国是世界上最大的饲用高粱生产国。饲用高粱是美国生产的第三大谷类作物。

目前中国进口高粱的主要来源地为澳大利亚和美国。澳大利亚是世界高粱主要生产国家之一,为世界第九大高粱主产国。中国的高粱进口业务在年前并未形成规模。年高粱进口只有8万多吨。在进口高粱突出的性价比的吸引下,年高粱进口开始活跃。据海关统计,年1~6月我国进口高粱已经达到了15.56万多吨。

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