上海正正生物技術(shù)有限公司 唐茂妍

北京中農(nóng)穎泰生物技術(shù)有限公司 陳旭東

高粱（Sorghum bicolor）是世界上古老的谷物作物之一，為被子植物門、單子葉植物綱、禾本目、禾本科、高粱屬。高粱經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的種植和育種，產(chǎn)生了很多變種和類型，從成熟時(shí)間分，可分為早熟品種、中熟品種和晚熟品種；從育種方面分，又分為常規(guī)品種和雜交品種；口感有常規(guī)的、甜的、黏的品種；株型有高桿的、中高桿的和多穗的品種；按性狀和用途可分為食用高粱、糖用高粱、帚用高粱等類；按其穗部性狀可分成散穗和緊穗兩種；按其原產(chǎn)地和生態(tài)類型可分成中國(guó)高粱、印度高粱、非洲高粱等；根據(jù)籽粒顏色分為褐高粱（丹寧含量高達(dá)1% ～2%）、黃高粱（丹寧含量低，<0.4%）、白高粱（丹寧含量低，籽粒小）和混合高粱等幾種。生產(chǎn)上多根據(jù)用途不同而將其劃分成粒用高粱、糖用高粱、飼用高粱、工藝用高粱等。

1 高粱的生物學(xué)特性

高粱因其品種和類型不同，其生物學(xué)特性也有較大差異，不同的生物學(xué)特性決定了高粱的不同用途。

1.1 粒用 粒用高粱主要是其籽粒用作糧食、飼料或是工業(yè)原料。這種高粱外觀上一般籽粒大而外露，易脫粒，品質(zhì)較優(yōu)。高粱籽粒的養(yǎng)分含量一般為淀粉60%～70%，蛋白質(zhì)10%左右。以高粱米或高粱面作為主食的地區(qū)，高粱還會(huì)進(jìn)一步加工為面包、甜點(diǎn)及膨化食品。同時(shí)，高粱也是生產(chǎn)白酒的主要原料。除了高粱籽粒中的高淀粉含量，一定含量的單寧也是釀造過程中不可或缺的因素。適量單寧可以保證發(fā)酵過程中有害微生物得到抑制，從而提高出酒率，同時(shí)單寧產(chǎn)生的丁香酸和丁香醛等香味物質(zhì)，也增加了白酒的風(fēng)味。

1.2 糖用 糖用高粱，又稱甜高粱，一般莖稈較高、節(jié)間長(zhǎng)、莖髓多汁，含糖10% ～19%。這種高粱在我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)種植較多，一般作糖料作物。甜高粱可以像甘蔗那樣直接生食，也可用于榨汁熬糖，做成糖稀、片糖、紅糖粉或白砂糖等。

1.3 飼用 嚴(yán)格來講，飼用高粱可分為籽粒型高粱和飼草專用型高粱。籽粒型高粱主要用作配合飼料。高粱籽粒作為飼料歷史悠久，在美國(guó)所有高粱籽粒均用作飼料；在法國(guó)，工業(yè)發(fā)酵飼料消耗了近70%的高粱。高粱籽粒用作飼料原料時(shí)，其作用相當(dāng)于玉米。飼草專用型高梁又包括兩種類型，甜高粱和高粱-蘇丹草雜交種，如晉草1號(hào)、皖草2號(hào)、茭草、哥倫布草和約翰遜草等。甜高粱主要有飼用和糧食兼用兩種方式，飼用時(shí)主要以青貯為主。高粱-蘇丹草雜交種主要以飼用為主，可進(jìn)行青飼、干飼和青貯，這是一種高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的飼用高粱類型。

除此之外，工藝用高粱的莖皮堅(jiān)韌，有紫色和紅色兩種類型，是工藝編織的良好原料；另外，有的高粱類型適于制作掃帚，穗柄較長(zhǎng)者可制簾、盒等多種工藝品。

2 高粱的養(yǎng)分含量

一般認(rèn)為飼用高粱的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低，其營(yíng)養(yǎng)值一般是玉米的95%，主要是由于整粒高粱籽實(shí)內(nèi)胚乳的結(jié)構(gòu)特性所致。在高粱的外周胚乳區(qū)質(zhì)地極為致密且堅(jiān)硬，能阻止水分的滲入，高粱籽實(shí)中的醇溶蛋白中分子間的交聯(lián)較多，可使蛋白質(zhì)和淀粉的消化率降低。但通過比較青貯后的飼用高粱和玉米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可以看出飼用高粱生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)期的粗蛋白質(zhì)含量明顯高于抽穗后的青貯玉米；能量含量和消化率與青貯玉米相當(dāng)。但飼用高粱到結(jié)實(shí)期后，其蛋白質(zhì)和能量含量大幅下降，纖維含量大幅提高，總消化率由70%降至56%（李玉清和鄒玉娟，2009）。因此，適時(shí)收割利用是保證飼用高粱營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的關(guān)鍵。高粱和玉米所含營(yíng)養(yǎng)成分的比較見表1。

表1 高粱與玉米的營(yíng)養(yǎng)成分比較

一般粒用高粱蛋白質(zhì)含量為7% ～12%，最低5.25%，最高18.2%。籽粒中蛋白質(zhì)含量主要受基因型、生態(tài)環(huán)境及氮肥施用量影響。高粱蛋白質(zhì)的主要成分是由谷蛋白、白蛋白和球蛋白以及醇溶蛋白組成（Subramanian，1990）。同一品種高粱的蛋白質(zhì)也會(huì)因栽培條件不同，變化幅度很大，說明高粱籽實(shí)中蛋白質(zhì)含量易受環(huán)境條件影響。

田曉紅等（2009）從中國(guó)高粱主產(chǎn)區(qū)選擇20種高粱進(jìn)行理化性質(zhì)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所選的20種高粱干粒重為16.8～34.5 g，均值27.1 g，最大干粒重是最小干粒重的2倍，變異系數(shù)較大（表2）。干粒重大的高粱品種，籽粒大、飽滿、易于去殼去皮，易得到完整高粱粒。雖然高粱籽實(shí)的大小差別很大，但研究顯示，20種高粱的密度差異不顯著，為687～780 g/L，平均密度為732 g/L，極差為93 g/L。

作為牧草的高粱營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與品種有關(guān)。晚熟品種的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)，牧草質(zhì)量降低速度慢。而早熟品種會(huì)很快從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)入生殖生長(zhǎng)，牧草質(zhì)量會(huì)很快降低。此外，葉片越大、葉量越豐富和莖稈越細(xì)的品種，品質(zhì)越好，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)主要存在于葉片中。與玉米相比較而言，飼用高粱能收割多次，可以調(diào)制成高質(zhì)量的干草或放牧，也可以粉碎后在青貯窖中青貯或直接打包青貯。

我國(guó)制定的飼料用高粱的質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是以原料含干物質(zhì)86%為基準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上以粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗灰分的百分含量為指標(biāo)將其分為三個(gè)等級(jí)，具體見表3。

3 提高高粱營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的主要措施

與其他主要禾谷類作物相比，目前栽培的大多數(shù)粒用高粱營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較差。分析其原因，主要是高粱籽粒中單寧含量較高，直接影響蛋白質(zhì)的可消化性；另外，高粱的代謝能（ME）與其中單寧的含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，二者之間的關(guān)系可用公式表達(dá)為 ME/（kcal/kg）=3386-438×單寧含量%（r=0.978）（Jacquin，1985）。因此，消除單寧的影響即可提高高粱的飼用價(jià)值。消除或降低高粱中單寧含量的常用方法主要有以下幾種：（1）作物育種。高粱種皮的顏色與單寧含量相關(guān)，種皮褐色越深，含單寧越多；而白色種皮含單寧很少。高粱單寧的遺傳因子是控制顏色遺傳的基因，因此，可通過遺傳基因控制單寧含量，育出單寧含量低的高粱品種。（2）建立科學(xué)的飼養(yǎng)制度。增加日糧中的蛋白質(zhì)或補(bǔ)充相應(yīng)氨基酸，提高日糧蛋白水平，可有效地減緩或消除單寧的不利影響。有研究表明，對(duì)沒食子酸甲基化的甲基來源主要是膽堿和蛋氨酸。張潤(rùn)棟（1995）研究表明，給肉仔雞喂高粱-豆粕型日糧，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量低于最適水平時(shí)，在日糧中添加0.15%的蛋氨酸可改善仔雞生長(zhǎng)，但不能改變較低的飼料轉(zhuǎn)化率。總之，添加蛋氨酸可以作為高粱必需氨基酸的補(bǔ)充，也可作為甲基供體使單寧分解，從而克服因單寧引起的生長(zhǎng)受阻。（3）物理脫毒。單寧存在于籽實(shí)的種皮中，用機(jī)械加工脫去外殼，即脫去單寧。然而脫殼也脫去了部分有效成分，因此，脫殼法的使用受到限制。（4）化學(xué)脫毒。一種為加水聚合法，模擬高粱在成熟過程中單寧化學(xué)變化規(guī)律，加水產(chǎn)生高濕，可使單寧由低聚物聚合成高聚物，失去結(jié)合蛋白質(zhì)的能力。除此之外，還有氨化法、氫氧化鈉法等。也有研究發(fā)現(xiàn)，像聚氧乙烯、山梨聚糖、含油酸基化合物、聚乙烯吡咯酮等非離子型聚合物可解除飼料中單寧的毒性，其作用機(jī)理是這類聚合物在消化道內(nèi)與單寧形成復(fù)合物，降低其與蛋白質(zhì)的結(jié)合率。

表2 20種高粱樣品的營(yíng)養(yǎng)成分組成%

表3 飼料用高粱質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)%

4 小結(jié)

面對(duì)世界糧食作物種植面積日益減少，而人口又急劇增加的局面，如何開發(fā)利用更多的非常規(guī)飼料原料，緩解人畜爭(zhēng)糧的壓力，提高飼料利用效率，是世界各國(guó)亟待解決的重要問題。高粱作為一種可替代能量飼料原料的作物，對(duì)其進(jìn)一步的選擇育種、生產(chǎn)加工和合理利用研究具有廣闊的前景。如何在高粱的實(shí)際應(yīng)用中取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高其在飼料中的使用量具有重要意義。

[1]田曉紅，譚斌，譚洪卓，等.我國(guó)主產(chǎn)區(qū)高粱的理化性質(zhì)分析[J].糧食與飼料工業(yè)，2009，4：10 ～ 14.

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[3]張潤(rùn)棟.高粱在家禽日糧中的飼用價(jià)值[J].飼料博覽，1995，3：18～19.

[4]中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部.NY/T 115-1989.飼料用高梁.中國(guó)農(nóng)業(yè)網(wǎng)1989-09-01.

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