前言
甘蔗是光合能力最强的C4作物,也是人类迄今所栽培的生物量较高的大田作物之一，一般作为制糖的原料。最大的甘蔗生产国是巴西和印度，中国位列第三，我国的甘蔗种植主要分布在广西、云南、广东、贵州等南方省区,总产量7000 多万t [1]。甘蔗渣是甘蔗制糖压榨后的渣滓,质地粗硬,每生产出1吨的蔗糖就会产生约1吨的蔗渣[2]。根据云南糖网公布的数据，截至2016年2月底,2015-2016榨季仅广西就已生产湿蔗渣(水分约50%)约820万 t。目前,广西70%~80%的甘蔗渣都是直接作为糖厂锅炉燃料被燃烧掉,得不到有效利用,不仅造成资源浪费,而且还会对生态环境造成污染，进一步给人和动物的健康带来危害[3]。甘蔗渣纤维成分丰富，如经适当加工处理可作为良好的粗饲料，不但可以缓解现今饲料资源紧缺的状况，而且还可降低饲料成本,提高养殖业的经济效益，同时又减轻环境污染,具有很大的发展潜力。本文就甘蔗渣的营养成分及预处理、甘蔗渣的饲用价值以及甘蔗渣资源作为饲料在畜牧生产中的应用做一综述。
1甘蔗渣的营养特点
甘蔗渣的营养成分中，尤以纤维含量最多，蛋白、淀粉和可溶性糖含量较少。
甘蔗渣一般含干物质 90%~92%,粗蛋白质约1.5%,粗纤维 44%~46%,粗脂肪约0.7%,无氮浸出物约42%,粗灰分2%~3%[4]。此外，甘蔗渣的农药残留量比其他秸秆作物都要低，这是它的另一大优点[1]。对于甘蔗渣的营养成分，不同地区、不同时期的也有所差异。表1列出了不同地区、不同时期进行的一些研究中甘蔗渣的营养成分。
2 甘蔗渣饲料化的难点
甘蔗渣虽然是一种很有利用价值的饲料资源但因其自身的特点和技术上存在的问题，使甘蔗渣在饲料中的直接应用受到了限制，其饲料化有很多难点，主要有以下几方面:
1)木质化程度高，甘蔗渣中木质素含量约为20%[11]。牛和其他反刍动物可以消化甘蔗渣中的纤维素、果胶和糖分，但不能消化木质素，而且木质素成分还会影响其它纤维物质的消化。因此，要使瘤胃微生物能高效利用纤维素，应当破坏木质素和半纤维素的结合层，降低纤维素结晶度[12]；
2)保存困难，甘蔗渣的水分含量较高，一般在50%左右，并且其中还含有糖等适宜细菌繁殖生长的营养物质，因此极易腐败。且未经过加工处理的甘蔗渣体积密度小，占用空间大[13]；
3)适口性差,如不添加糖蜜或其它诱食剂,甘蔗渣的适口性很差,动物不容易接受[14]；
4)不易消化,甘蔗渣粒度较大,如不进行粉碎或粉得不够细，其中的木质素含量便相对较高而损害和扰乱反刍动物的消化系统，有资料表明，反刍动物直接消化甘蔗渣所消耗的能量大于其从甘蔗渣中所获取的能量,作为反刍动物饲料时，有机物消化率只有 20%~25%或更低[15-16]。
3 甘蔗渣的处理方法
甘蔗渣具有养分低,适口性差,消化率低等缺点,直接饲喂动物采食量低,所以应该进行预处理目前甘蔗渣常用的预处理方法可归结为以下几类需要指出的是，处理方法一般都不是独立进行的，为了处理效果更好，一般是几种方法交叉复合进行:
1)物理处理法
通过粉碎、蒸煮、高压蒸汽裂解及辐射等方法处理甘蔗渣。主要是为了降低蔗渣结晶度、破坏其木质素与纤维素及半纤维素的结合层，提高纤维素降解率,同时降解部分纤维素类物质生成寡糖或二糖单糖等物质。
高压蒸汽膨化能有效破坏木质素与纤维素和半纤维素的紧密结构，目前膨化技术广泛应用于食品饲料加工行业。陈彪等[17]利用高压蒸汽裂解处理蔗渣,有效的破坏了蔗渣纤维，处理后的蔗渣还原糖浓度明显提高；巴西圣保罗大学农学院采用高温高压膨化处理甘蔗渣作牛、羊、鱼的饲料,也取得了较好效果[18]。超声波处理本来对纤维素结构影响不大,但王淋靓等[19]利用超声辅助碱性双氧水法预处理甘蔗渣发现，与无超声辅助相比，纤维素含量提高了8.69%，超声能够提高蔗渣纤维对试剂的可及度和反应性能，缩短反应时间，提高反应效率。
物理法操作简单，但对设备要求较高，能耗大，因而使其应用受到一定的限制，目前蔗渣主要的物理法预处理是高压蒸汽膨化处理。
2)化学处理法
化学处理法主要是利用酸、碱、有机溶剂等处理甘蔗渣,使其纤维素和半纤维素部分降解并除去木质素,常用的化学处理法主要有碱化处理和酸化处理，目前研究最多、效果最好属碱处理。
谢勇等[20]研究了不同处理(碱化处理、氨化处理、复合处理)甘蔗渣纤维类物质的瘤胃降解特性，以7%NaOH 碱化与复合处理最佳，不仅提高了其营养物质的降解率,还提高了蔗渣的采食量；毛华明等[21]分别用尿素、Ca(OH)?和 NaOH 处理甘蔗渣ADF、NDF和木质素均有不同程度的下降，以NaOH的效果最好，当NaOH用量为80 g/kgDM时，甘蔗渣营养价值可达中等羊草的水平；Change等[22]发现添加氢氧化钙可以提高瘤胃甘蔗渣的酶解程度，如木质素含量降低14个百分点，且证明每克干物质中添加0.1g氢氧化钙为最宜；杨家晃等[23]用 8%Ca(OH)，处理的皮髓质混合蔗渣与菠萝渣青贮，其干物质消化率达61.53%，与常用饲料象草相似；Gandi 等[24]在 100℃下,用10%氢氧化钙溶液浸泡甘蔗渣1h后，使瘤胃48h的干物质消化率从 30.8%提高到 62.7%；Kivasis 等[25]对甘蔗渣进行化学处理后,纤维降解以及甲烷和挥发性脂肪酸产量显着提高；李积华等[26]利用碱处理的甘蔗渣，纤维素的含量从 54.43 %增加到 78.27 %。此外，也有有机溶剂处理蔗渣的报道，石锦志等[27]研究了利用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([bmim]Cl)对甘蔗渣中的纤维素直接溶解并再生，结果表明离子液体能很好地将甘蔗渣中的纤维素同半纤维素、木质素分离,即离子液体能很好的分离提纯甘蔗渣中的纤维素。
化学处理法操作较简单,效果明显，是目前蔗渣处理最有效也是最常用的方法，尤其是NaOH 碱化法最为常用。但是酸碱溶液对设备的腐蚀性大，同时化学处理法处理蔗渣的原料损失较严重，而且若处理液处置不当，必然会带来处理废液的二次污染问题，这些在一定程度上限制了化学法的应用，尽管如此,碱化法仍然是目前最常用、最有效的方法
3)生物处理法(微贮处理法)
生物法处理主要是利用酵母,细菌、放线菌等微生物处理甘蔗渣，使蔗渣部分降解成易于被动物体利用的糖类物质,同时通过微生物的代谢活动生成蛋白质、氨基酸、还原糖等营养物质,使处理后甘蔗渣的适口性、产品风味和营养价值得以明显改善采用微生物发酵,提高甘蔗渣的蛋白质含量，改善其营养结构，使其成为一种优质饲料，是目前蔗渣处理的新方法。吴谦等[28]以甘蔗渣为唯一碳源生产单细胞蛋白，甘蔗渣未经任何处理的情况下接种微生物进行混合发酵，于32℃振荡培养108h，发酵干产物中粗蛋白含量为 260 g/kg，大大提高了甘蔗渣的粗蛋白;林清华等[29]利用微生物混合培养技术,以甘蔗渣为唯一碳源生产单细胞蛋白,发酵产物的粗蛋白含量是甘蔗渣原材料的12倍以上;帅军[30]利用蔗渣微生物共发酵制备单细胞蛋白也都取得了不错的效果。
糖蜜是制糖工业的另一副产物，营养丰富，与甘蔗渣恰好形成互补,以蔗渣、糖蜜为主要原料生产饲料成为热点。胡咏梅等[31用黑曲霉、绿色木霉和产朊假丝酵母三种菌种，以蔗渣和糖蜜为主要基质，并优化相关工艺条件，发酵后的饲料粗蛋白含量提高到 11.48%，香味、适口性较蔗渣大为改观,可用做牛、羊等的饲料；徐雅飞[32]利用甘蔗渣、甘蔗糖蜜生产发酵饲料，所得产品具有较好的产品外观和风味具有较高的饲用价值，适合用作饲料饲喂草食动物；许伟[33]利用蔗渣吸附糖蜜酵母浓缩废液制发酵饲料也取得了较好结果。
生物处理法最大的难点就是高效的菌株不容易筛选到，目前的菌株处理效率低，时间长等制约了此法的应用。但微生物具有容易进行遗传操作、培养基来源广泛低廉等特点，加上目前微生物各种技术手段的高速发展，微生物处理甘蔗渣必将成为未来研究的热点。
4)复合处理法
复合处理法指的是物理法、化学法、生物法两种或三种方法的交叉复合处理，一般先把甘蔗渣进行物理或化学处理，再接种微生物或者青贮，处理的甘蔗渣往往比单独处理的效果要好。韩丙军等[34]先对蔗渣进行物理处理→化学处理，处理后的甘蔗渣用来过滤胶厂的废水，即利用蔗渣提供C元素，胶厂含氮钭铒羿师巣铕烫伯杷始水提供氮元素，以达到一定的C/N,然后接种酵母菌进行发酵,发酵产物的粗纤维、粗灰分、粗蛋白含量与不同牧草相比，基本无较显着差异，可满足热带地区常见牧草的营养元素要求，可开发作为饲料原料。此外，还有很多蔗渣处理的相关报道[35-41]。
4 甘蔗渣在动物饲喂中的应用
由于反刍动物对粗纤维能够更好地消化吸收，所以甘蔗渣在反刍动物生产上应用较多。有研究报道了甘蔗渣可以替代传统的粗饲料原料运用到反刍动物营养上，并且可以起到类似的效果，如作适当处理，甘蔗渣可提供高达20%的反刍动物食粮，但这种利用途径尚不很普遍!21。近些年,甘蔗渣作为粗饲料资源在牛(肉牛、奶牛)的应用研究较多,羊等其他反刍动物也有应用，其他猪,虾等非反刍动物也有报道。
4.1 在反刍动物上的应用
甘蔗渣可作为一种廉价的粗饲料进行开发利用,而甘蔗稍叶、糖蜜能弥补甘蔗渣的蛋白不足、适口性差等不足，甚至可以用全株甘蔗饲喂，杨世平等[43]利用全株甘蔗育肥肉牛试验发现，单独饲喂全株甘蔗，牛只出现厌食现象，但补饲肉牛浓缩料0.5kg/头·日，又取得了良好效果，可能是浓缩料中蛋白质含量高，与甘蔗中的能量刚好有互补作用，所以甘蔗采食量较大；徐英等[44]利用全株甘蔗与全株大麦混合青贮饲养肉牛效果显着高于全株玉米青贮，两者的平均日增重分别为1340g和1040g；饲喂全株甘蔗与全株大麦混合青贮的肉牛的利润提高 60.86%；Roman 等[45]关于青贮甘蔗的研究表明，肉牛育肥期间饲喂甘蔗青贮与全株玉米青贮相比，肉牛干物质采食量有所降低，分别为10.1kg(占体重的2.3%)和 10.5 kg(占体重的 2.4%),但牛的日增重和屠宰重均无显着差异。发展全株甘蔗饲喂能解决甘蔗渣营养价值低，适口性差的问题，且甘蔗产量高,又与常规牧草形成季节上的互补，意义重大。
甘蔗渣的不同处理方式直接影响牛的生产性能和消化性能,蚁细苗等[4利用膨化蔗渣替代玉米秆青贮作为粗饲料进行肉牛饲喂实验，结果表明，饲喂膨化蔗渣肉牛采食量大,增重明显,平均日增重比玉米秆青贮组提高了36.7%，饲料成本大幅度降低比玉米秆青贮组降低28.8%；冯定远等[47]研究产奶牛对碱化甘蔗渣消化利用情况,结果表明,碱化甘蔗渣在日粮平衡的基础上代替部分干草和玉米青贮及少量精料(约占日粮干物质的 20%)是完全可行的既不影响日粮的采食量、营养物质的消化率和氮的代谢利用，也不影响奶牛的产奶量；Menezes 等[48]研究认为,饲喂新鲜甘蔗渣优于储藏72h后的甘蔗渣;碱处理后青贮与不经处理直接青贮的蔗渣饲料饲喂肉牛,也有明显差别,经碱处理后青贮的蔗渣饲料牛只采食量大和日增重都要更好，且屠宰后对牛的肝脏、肾和肌肉分析发现，钠的增加也在最低水平,对肉质没有影响[49]。
以制糖工业副产物为主要原料，再辅以其他营养物质饲喂肉牛,也是一种较好选择,杨白等[50]以甘蔗渣、糖蜜、尿素和木薯粉为原料,按一定比例混配，对越冬黄牛进行饲喂试验，获得良好的饲养效果，但同时也指出，虽然甘蔗渣适口性有所提高，但仍较差，应适度加喂甘蔗叶、青贮料等;唐书辉等[51]用同一品种的新鲜蔗稍与甘蔗渣、糖泥按80:5:15的比例混合,分成3份,分别为不作任何处理、氨化处理和微贮处理，结果表明氨化处理后的甘蔗副产品完全可以替代普通饲草资源，可替代部分精料饲养肉牛。此外，也有甘蔗渣在羊方面的报道[52]。
4.2 在其他动物的应用
由于甘蔗渣的特点，一般都是作为反刍动物的饲料研究较多，作为非反刍动物的饲料研究报道较少,但也有报道。夏中生等[53]利用糖蜜酒精废液与蔗髓混合后,采用多菌种发酵技术进行固体发酵，得到富含氨基酸和维生素的饲料并饲喂猪，经过与喂普通饲料对比发现，饲喂经过发酵后的甘蔗渣对猪的日增重没有影响，但降低了饲料消耗，降低了饲饲养成本;福建宁德农科所的陈传村[54]使用甘蔗渣饲喂家兔,增重和肉料比都与草粉相当,但蔗渣无疑更具价格优势;此外,在鸡、虾等都有零星报道[55-57]。
5 前景展望
甘蔗渣作为制糖工业中最大宗的副产品，其价格低廉、集中易收集,将其饲料化具有可行性、发展前景广阔,但是在畜牧生产实际应用中还存在一些有待解决的问题。为了能够更好的利用甘蔗渣这种粗饲料资源，今后还需进一步完善甘蔗渣饲料批量生产的工艺和流程。首先要联合各糖厂和饲料加工企业来共同处理解决甘蔗渣的保鲜及贮存问题;其次还有待研发出高效节能的甘蔗渣预处理设备，来解决甘蔗渣的质地过硬、适口性差等问题;另外还需要研究出对甘蔗渣进一步加工处理的方法，如青贮微生物发酵等处理方法来提高甘蔗渣的饲用价值;最后还需进一步研究在反刍动物生产上甘蔗渣适宜的添加比例、饲喂方式以及在其他动物生产上的应用，为甘蔗渣饲料资源在畜牧业的推广应用提供理论参考。
