玉米乾酒粕在乳牛日糧的應用(1)

光泉廠農通訊73期 -愛加倍乳業諮商顧問 陳淵國

前言

玉米乾酒粕(Corn Distiller’s Dried Grain with Soluble,CDDGS)是生產燃料用酒精(fuel ethanol)的副產物;隨著燃料用酒精的需求不斷的攀高,玉米乾酒粕的產量持續增加,甚至可能取代黃豆粉成為產量和用量第二大的飼料原料。美國中西部的玉米帶(Corn Belt)是玉米乾酒粕的主要產地,大部分燃料用酒精工廠都是以乾式輾磨法來生產酒精,以往玉米乾酒粕的主要來源是飲用酒蒸餾後的產物,呈現較深的顏色,而且在乾燥過程中因為加熱溫度過高,造成胺基酸的消化率偏低。新式的燃料用酒精工廠在發酵效率及乾燥過程都持續的改善,所生產的玉米乾酒粕營養成分較高且熱破壞的程度也較低。

在乳牛日糧中使用玉米乾酒粕並不是什麼新的話題,因為早在十九世紀末就有文獻記載用蒸餾酒粕餵飼乳牛的試驗(Schingoethe,2001);玉米乾酒粕含大量可消化的玉米纖維,應用在反芻動物日糧也十分合理。但是隨著時空的演變,目前我們所面對的玉米乾酒粕因為製程的改變有了截然不同的風貌;因此,我們有必要重新檢視玉米乾酒粕用在乳牛日糧的可行性和可能產生的相關問題。特別在玉米乾酒粕的產量隨著燃料用酒精需求的成長而急遽增加情況下,如何善加利用玉米乾酒粕來提升乳牛生產效率和降低生產成本成為重要的課題。


你為什麼一定要認識玉米乾酒粕

大部分的酪農朋友可能不熟悉玉米乾酒粕這個飼料原料,但是一定用過這個原料,因為幾乎所有的商業乳牛飼料都多少含有玉米乾酒粕。美國燃料用酒精產業的興起背後有環保願景、替代能源需求和政治因素交互運作的軌跡。日常使用的汽油中有一種氧化助燃劑叫做甲基第三丁基醚 (methyl tertiary butyl ether, MTBE),它燃燒後的粉塵會隨著雨水滲入地下而污染地下水,因此尋求乾淨能源的聲音排山倒海而來,禁用MTBE也成為許多國家和地區期待的願景,而酒精就是MTBE最佳的替代品。

化石能源的逐漸枯竭讓人類的生活進入高油價時代,尋求可再生能源成為重要的課題,以玉米生產燃料用酒精雖然引起糧食供應安全性(food security)的質疑,但仍是目前公認最具經濟效益的替代能源。近十五年來美國所生產的玉米用於本土傳統用途(飼料、食品…等)的量都持平,玉米出口的總量也沒有大幅的增減;只有用於製造燃料用酒精的部份急劇的增加,也就是說所有改善農藝作為和提高耕種面積所增加的玉米產量都被用於酒精的生產,可見燃料用酒精產業尚未真正影響到糧食安全的問;但是不可否認的是酒精工廠的玉米需求去化了以往壓低市場價格的龐大玉米期末庫存量,也造成玉米的價格持續的攀高。


燃料酒精產業雖然備受爭議,但是實質上減少美國對進口石油的依賴、為農業州
增加四十萬個工作機會、和增加農民的收益,這些都是支撐美國燃料用酒精產業持續發展的基本因素。為避免排擠其它玉米用途的需求,美國國會所通過的新能源修正法案明訂使用玉米的燃料用酒精生產量極限為一百五十億加侖,目前(2011年)美國玉米酒精的生產量已經非常接近此一極限,也就是說美國每一年所生產的三億至三億五千萬公噸的玉米約有一億兩千萬公噸(三分之一)會用於燃料酒精的生產,所產生的玉米乾酒粕總量約三千七百五十萬噸!

台灣在大宗穀物方面極度的依賴美國,面對這樣的趨勢,飼料和畜牧生產業者需要嚴肅的思考幾個問題;首先,大量的玉米被導向酒精生產是否會使飼料用穀物供應量減少,或導致價格上揚?拜生物科技之賜,穀物的生產技術也不斷的提升,因此目前尚未出現顯著的供需失衡的排擠效應,未來的趨勢則需要審慎的觀察;另ㄧ方面,急遽增加的玉米乾酒粕產量勢必提供極大的價格誘因,成為未來乳牛日糧不可或缺的飼料原料。因此酪農朋友有必要先對玉米乾酒粕的特性和應用有深入的了解,以便在最有利的時間點充分利用這個原料的特性,獲取最大的利益。


玉米乾酒粕的生產流程與產品特性

乾式輾磨製程是將玉米粉碎後以酵素和酵母菌將玉米的主要成分澱粉發酵產生酒精和二氧化碳,酒精被蒸餾取出後,剩下酒粕和可溶物,含可溶物的液體被分離出來,經過蒸發濃縮後再按比例與固形物混合乾燥就是玉米乾酒粕(圖一)。乾式輾磨的製程平均每一浦式耳(英斗,25.4公斤)的玉米可以產生10.2公升的酒精、8.2公斤的二氧化碳和8.2公斤的玉米乾酒粕。


由於玉米的澱粉在發酵過程幾乎完全被轉換成酒精,大約只有三分之一的乾物質在剩餘的副產品中被回收,亦即其它營養成分大約被相對濃縮了三倍。因此影響玉米乾酒粕成品品質的主要因素包括1)玉米澱粉在發酵過程被分解的程度,2)濃縮可溶物加回酒粕的比例,3)乾燥過程的時間和溫度。來自這類新式燃料用酒精工廠的玉


米乾酒粕(Harty, et al., 1998; Spiehs, et al., 2002)比起過去出版的參考書所列的表值(NRC, 2001)含有更多的蛋白質(CP)和中洗纖維(NDF),但是酸洗纖維(ADF)和酸洗不可溶解蛋白(ADIP)則較NRC 所列的數值低(表一)。Harty et al.,(1998)和Spiehs, et al., (2002)在美國中西部燃料用酒精生產廠長期的採樣分析結果顯示,不同工廠中所生產的玉米乾酒粕,其營養成分有顯著的差異;而同一工廠所生產的產品在乾物質(DM)、脂肪(Fat)、灰分(ash)、酸洗不可溶解蛋白(ADIP)和瘤胃可分解蛋白(Ruminally degradable protein, RDP)方面的變異都存在,但是幅度比較小。

脂肪的變異可能是濃縮可溶物加回的比例不同所致;乾燥過程則是造成酸洗不可溶解蛋白和瘤胃可分解蛋白差異的主要原因。玉米乾酒粕是酒精生產的副產品,營養成分的變異在所難免,因此經常分析監控所使用玉米乾酒粕的營養成分是必要的。


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