粉碎、制粒工藝對飼料營養(yǎng)成分和單胃動物生產(chǎn)性能的影響

范振港，陳 東，王 祚，閆景彩，仇慧靜，宋 陽，朱 媚，劉 康，沈維軍

(湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，湖南 長沙 410000)

20世紀90年代起，我國已基本具備了完整的飼料工業(yè)體系，通過20多年的發(fā)展，經(jīng)歷了由起步到快速發(fā)展再到整合提升一個過程，隨著養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，集約化、規(guī)?；阎饾u成為養(yǎng)殖業(yè)的主要形式，飼料成本約占養(yǎng)殖總成本的70%。在起步發(fā)展初期，飼料原料加工只包括5個簡單的工段，隨著科技的日新月異，根據(jù)需要，加工流程在簡單的粉碎、配料、混合基礎(chǔ)上增加了制粒、膨化2個重要的工段[1]。家禽飼料60%～70%的飼料原料需要進行粉碎[2]。飼料原料經(jīng)粉碎后，擴大了與腸胃消化道的接觸面積，提高動物的消化吸收能力，減少污染物如氮廢棄物的排放量；但是由于禽類動物生理機能的不同，過度粉碎會對其生產(chǎn)性能和血液生化指標產(chǎn)生影響[3]。同時，過度粉碎導致能耗增加。粉碎的重要指標包括粉碎粒度、均勻度、能耗等，粉碎工藝的動力消耗大，約占飼料廠總動力消耗的30%～70%。因此，粉碎工藝不僅涉及到飼糧的營養(yǎng)水平、動物生產(chǎn)性能、動物排泄物的排放對環(huán)境的影響，同時對加工過程中能耗的消耗有重要影響。選擇合適的粉碎工藝參數(shù)，可以提高經(jīng)濟效益。完整的制粒工藝包括調(diào)質(zhì)和制粒2個過程，在水、熱、壓力的綜合作用下，制粒后的配合飼料主要以下優(yōu)點：避免動物挑食，減少飼喂損失，飼料營養(yǎng)價值全面，且可以提高飼料適口性；同時，高溫高壓環(huán)境下可殺滅大量有害菌。但是，調(diào)質(zhì)溫度過高，時間過長，會導致飼料中熱敏性營養(yǎng)元素的損失[4]；顆粒飼料成本明顯高于同類粉狀飼料。因此，確定適宜的加工方式和加工工藝參數(shù)對飼料品質(zhì)有著重要作用，能為養(yǎng)殖業(yè)帶來更加可觀的經(jīng)濟效益。

1 粉碎

粉碎作為飼料加工中的重要一環(huán)對飼料品質(zhì)有著極其重要影響，確立適宜的粉碎方式及合適的粉碎粒度，對飼料的后續(xù)加工如制粒、膨化有著極其重要的作用。同時粉碎粒度直接關(guān)系到設(shè)備的能耗、飼料加工的成本以及動物的生產(chǎn)性能。飼料經(jīng)粉碎后表面積增大，與消化液的接觸面積增大，有利于飼料營養(yǎng)元素的消化吸收，不同生長時期的動物對飼糧粉碎粒度有著不同的需求。

1．1 粉碎粒度對飼料營養(yǎng)元素的影響

粉碎是利用機械外力克服物體內(nèi)部凝聚力將其分裂的過程，在此過程中飼料的物理狀態(tài)發(fā)生變化，而飼料的化學性質(zhì)并沒有太大變化，因此，粉碎對飼料的營養(yǎng)成分并無太大影響，但是粒徑大小對后續(xù)加工階段如混合、制粒、膨化有重要影響。粉碎粒度過大時，會降低飼料利用率，導致飼料成本升高；粉碎粒度過小，會導致加工過程中能耗的增加，過度粉碎還容易使原料在運輸過程中產(chǎn)生結(jié)拱[5]。粉碎對飼料營養(yǎng)價值的影響一般取決于原料粉碎后不同部位的過篩能力，如對苜蓿進行不同粒徑粉碎后，苜蓿中礦物質(zhì)元素、鈣、磷含量并無顯著變化，由于苜蓿葉的過篩能力要高于苜蓿莖稈，因此隨粒度減小，飼料成品粗蛋白質(zhì)、粗脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)含量顯著(P<0.05)提高，粗纖維含量極顯著(P<0.10)降低[6]。

1.2 粉碎粒度對單胃動物生產(chǎn)性能的影響

1.2.1粉碎粒度對豬生產(chǎn)性能的影響

目前有較多關(guān)于不同飼料粒徑對動物不同生長階段生產(chǎn)性能影響的研究報道。如對于26～28日齡的斷奶仔豬，粉碎粒度小于30 μm的超微粉碎豆粕能夠顯著降低斷奶仔豬的腹瀉率，同時顯著(P<0.05)提高斷奶仔豬日糧蛋白質(zhì)消化率，提高其生長性能[7]。在仔豬體重達20 kg左右時，采用1.5 mm孔徑的粉碎篩片，仔豬的生長性能最好[8]。當豬只在30 kg左右時，采用2.0 mm孔徑的粉碎篩片能夠使生長豬的生長性能得到最好發(fā)揮，且篩片孔徑為2.0 mm時，粗蛋白質(zhì)體外消化率顯著(P<0.05)高于其他粉碎粒度對照組[9]。對于65 kg左右的育肥豬，飼料粗蛋白質(zhì)體外消化率隨粉碎粒度的增加先上升后下降，呈現(xiàn)顯著二次曲線形式，且在2.5/2.5 mm孔徑的篩片組合下，顆粒飼料粗蛋白質(zhì)體外消化率最高[10]。因此，與粉料相比，顆粒料對豬只生產(chǎn)性能有相應(yīng)提高，且隨豬只體重增加，可適當增大飼料粉碎粒度，因隨動物生長發(fā)育，其消化機能也逐漸完善，對于粒徑大的飼料有較好的消化吸收能力[11]。

但也有研究指出，飼喂顆粒飼料雖然可降低料肉比，但會增加動物患胃潰瘍的幾率[12]。Hedemann等試驗表明，飼喂粗飼料顯著增加豬只結(jié)腸中的隱窩深度，隱窩深度增加會導致對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力減弱，進而導致腸胃機能的下降[13]。飼料在進入胃腸道之后，主要依靠腸道內(nèi)多種消化酶與飼料接觸，進而對飼料營養(yǎng)成分消化吸收利用。飼料粒度小，表面積大，與消化酶接觸面積大，能夠提高其消化率；但應(yīng)考慮動物不同生長階段及不同消化特點，斷奶仔豬因消化功能尚未發(fā)育完全，腸道機能尚未完善，對飼料粒徑較為敏感，適合用粒徑小的飼料飼喂，既有利于其吸收，同時不會對其消化功能造成影響[14]。在育肥階段，隨著消化機能的逐漸完善，較大的顆粒飼料既能減少加工的能耗、降低飼料生產(chǎn)成本，同時又有助于動物腸道健康。

1.2.2粉碎粒度對雞生產(chǎn)性能的影響

對于1～35日齡的肉用仔雞，飼料幾何平均粒徑為319 μm時，日采食量( ADFI )、平均日增重(ADG)顯著(P<0.05)高于其他對照組，且料肉比顯著(P<0.05)低于其他對照組，說明在生長前期，肉用仔雞使用幾何平均粒徑為319 μm的玉米日糧能夠有效提高飼料的轉(zhuǎn)化率，促進雞只的快速生長[15]。21日齡海蘭褐雞飼喂通過4 mm篩片孔徑的小麥型日糧，較2.6 mm篩片孔徑組其粗蛋白質(zhì)消化率要高[16]。但由于禽類動物不同的消化生理特點，飼料粉碎粒度并非越小越好，有時粒度越細反而容易導致腸胃機能的下降[17]；Amerah的試驗結(jié)果也表明，飼喂粗粒玉米日糧的雛雞內(nèi)臟質(zhì)量較重(P<0.05)，消化機能較好[18]。又如1日齡肉用仔雞，飼喂粗粒徑顆粒料可極顯著(P<0.10)提高其平均采食量、平均日增重等生長性能，顯著(P<0.05)降低料重比，十二指腸絨毛等腸道絨毛極顯著(P<0.10)增長，且腸道腸壁厚度極顯著(P<0.10)變薄，說明粗粒料對禽類消化道發(fā)育及生產(chǎn)性能的發(fā)揮有顯著促進作用[19]。隨著日糧粒度的增大，肉雞空腸黏膜的抗炎細胞因子的mRNA表達量顯著(P<0.05)提高，這可能是由于較大粒度日糧刺激了消化系統(tǒng)生理功能的正常表達，進而影響細胞因子的表達，促進腸道健康[20]。但也有研究指出，當玉米幾何平均粒徑超過1 042 μm時，肉雞的生產(chǎn)性能和能量代謝下降，原因是胃腸道的承載能力和維持正常機能的能力有限[21]。

除此之外，加工設(shè)備的選擇對物料的特性也有一定的影響。在蛋雞養(yǎng)殖中，玉米日糧采用對輥式滾刀粉碎機破碎玉米飼料要優(yōu)于錘片粉碎機粉碎，因為錘片式粉碎機容易使飼料粒度過細，不但導致電耗增加，過細還容易使禽類動物消化機能受到影響[22]。

2 制粒

制?？梢苑乐箘游锾羰常苊怙暳铣煞肿詣臃质?，減少環(huán)境污染，提高飼料報酬，殺滅飼料中的沙門氏菌；且水熱處理使淀粉糊化，提高適口性，利于畜禽對飼料的吸收利用；但是制粒成本較高。影響制粒的因素包括溫度、濕度、壓力等，其中原料粉碎粒度和制粒調(diào)質(zhì)溫度占影響的40%左右。對飼料進行高溫、高壓蒸汽的濕熱處理，溫度過低時，殺菌不徹底，淀粉糊化程度低；過高時，會造成熱敏性飼料添加劑活性降低，同時對其他營養(yǎng)元素造成影響[23]。因此，在制粒過程中，嚴格控制工藝參數(shù)，對飼料品質(zhì)有著重要意義。

2.1 制粒對飼料營養(yǎng)成分的影響

制粒過程中，由于水、熱、壓力的作用，淀粉糊化，纖維素、脂肪結(jié)構(gòu)有所改變；但是高溫會使飼料原料中熱敏性飼料添加劑受到影響，實際生產(chǎn)中會過量添加以彌補制粒過程中造成的損失。營養(yǎng)成分的損失大多數(shù)發(fā)生在調(diào)質(zhì)和制粒階段，調(diào)質(zhì)約占40%，制粒約占60%，尤其對維生素A、D、E影響較大，其中維生素A最為明顯，因其對溫度的敏感性最高，維生素A可降低30%～50%；其次為維生素D3、維生素E等[24]。在蛋白質(zhì)組分方面，同一溫度下制粒，經(jīng)50 s處理的顆粒的可溶性粗蛋白(SCP)和中性洗滌劑不溶粗蛋白(NDICP)含量高于75 s處理的顆粒(分別為SCP :21.7%和20.1%，NDICP:16.0%和16.5%)[25]。目前，為解決制粒過程對飼料原料營養(yǎng)成分造成的損失而研制出的新型高效調(diào)質(zhì)低溫制粒設(shè)備，對飼料配方中大料混合料進行濕熱處理,經(jīng)濕熱處理后的大料混合料與添加劑和其他飼料原料混合后經(jīng)低溫(50、55、60和65℃)調(diào)質(zhì)后制粒，有效解決了調(diào)質(zhì)制粒過程中設(shè)備配置成本高的問題，同時解決了在制粒過程中降低飼料熱敏性物質(zhì)活性的問題[26]。高效調(diào)質(zhì)低溫制粒工藝中，維生素E保留率顯著高于普通畜禽飼料制粒工藝。制粒過程中溫度過高除了影響相關(guān)酶的活性外，還會形成一些不可消化的淀粉-蛋白質(zhì)復(fù)合物，且高溫、高剪切作用還會使物料中蛋白質(zhì)、游離氨基酸或肽發(fā)生美拉德反應(yīng)[27]，影響動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

2.2 對動物生產(chǎn)性能的影響

2.2.1對豬生產(chǎn)性能的影響

對70日齡28 kg生長育肥豬分組進行試驗發(fā)現(xiàn)，飼喂顆粒飼料比飼喂粉狀飼料能夠顯著(P<0.05)提高其日增重，且飼喂二次制粒飼料的豬只日增重比飼喂一次制粒和發(fā)酵飼料分別提高2.67%、2.58%[28]。同樣有研究表明，21日齡斷奶仔豬飼喂二次制粒飼料其體重、飼料轉(zhuǎn)化率、平均日增重顯著(P<0.05)優(yōu)于膨化一次制粒、普通一次制粒、及未膨化二次制粒。由此可知，在選擇膨化玉米、膨化豆粕等優(yōu)質(zhì)原料基礎(chǔ)上再次進行二次制粒，對于改善仔豬培育階段生長性能有良好效果[29]。這與孫杰等試驗結(jié)果具有一致性，膨脹低溫制粒、二次制粒工藝對斷奶仔豬生長性能、養(yǎng)分消化率都有所提升[30]。O'Doherty等同樣指出，生長育肥豬飼喂顆粒飼料其有機質(zhì)(P<0.05)、蛋白質(zhì)(P<0.01)、能量(P<0.01)的消化利用率均有不同程度提高，且顆粒飼料可以顯著(P<0.05)提高飼料轉(zhuǎn)化率(FCR)[31]。同時，制?？梢钥刂骑暳现械纳抽T氏菌，經(jīng)過高溫制粒之后，所用試驗飼料均未檢測出沙門氏菌，且大腸桿菌、細菌總數(shù)減少，有利于減少仔豬腹瀉[32]。調(diào)質(zhì)階段降低大腸桿菌數(shù)量級的最大效應(yīng)值可達6.62[33]。建議大多數(shù)飼料原料制粒過程調(diào)質(zhì)溫度100℃，時間20 s，水分最少13.63%；時間20 s，水分為15%時，溫度不低于94.65℃。也有研究指出，雖然制粒能提高生長肥育豬的飼料效率，但顆粒飼料產(chǎn)品對胃黏膜完整性具有一定負面影響，并且與豬鏈球菌定植增加有關(guān)[34]。因此，應(yīng)繼續(xù)對制粒工藝進行相關(guān)探索，在有效減少飼料原料中有害病原微生物數(shù)的同時，通過適宜的形式提高動物生產(chǎn)性能，獲取更大經(jīng)濟效益。

2.2.2對雞生產(chǎn)性能的影響

制粒之后可有效避免飼料成分的自動分級，減少環(huán)境污染，且在飼料的儲存運輸過程中更為方便、節(jié)約成本、提高飼料消化率。相同日糧營養(yǎng)水平下，顆粒日糧比粉料日糧更能提高肉雞的采食量、日增重和出欄體重[35]。對1日齡肉仔雞進行試驗后發(fā)現(xiàn)，不同粉狀飼料粒度會對其日采食量 、日增重、料肉比等指標形成不同的差異，但將粉狀飼料制成顆粒飼料后，便不會有以上影響[36]。Chewning等將粒度分別為300、600 μm的粉料同時制成粒徑為4.4 mm顆粒料飼喂肉雞，發(fā)現(xiàn)顆粒料飼喂44 d后，F(xiàn)CR優(yōu)于喂食粉狀飼料的肉雞，但300和600 μm的粉料制成相同粒徑顆粒料對肉雞FCR無顯著差異[37]，說明粉料的粉碎粒度對生產(chǎn)性能的影響較大，而在顆粒料中，飼料粉碎粒度對家禽生產(chǎn)性能的影響較小，飼料料型與粒徑相互作用才會有明顯影響[38]。也有研究指出，肉雞飼料養(yǎng)分利用率還受料型(顆粒飼料、粉狀飼料)和肉雞日齡的影響[39]。與飼喂粉狀飼料的肉雞相比，飼喂顆粒料顯著(P<0.05)降低了肉雞內(nèi)臟質(zhì)量，且內(nèi)臟和腸道的酸堿度均較高[40]。因此，應(yīng)綜合考慮飼料形式、飼料粒徑及不同年齡階段體重的相互關(guān)系，采取適宜的飼料形式。在采用3組溫度75、85、90℃且添加益生素進行制粒后發(fā)現(xiàn)，85℃制粒溫度與75、90℃制粒溫度相比會顯著(P<0.05)降低肉仔雞日增重[41]，90℃較85℃制粒能夠提高顯著提高肉仔雞日增重，可能原因是在高溫條件下充足的蒸汽減少了制粒機環(huán)模與益生素營養(yǎng)素之間的摩擦。有試驗指出，在60℃調(diào)質(zhì)時，β-葡聚糖酶和纖維素酶活保存率分別高達91.3%和90.4%，但是在85℃時，降低為36.7%和58.2%[42]，由于制粒溫度過高導致酶活性降低，進而影響飼料原料的消化利用率，這也與Slominski等關(guān)于微生物植酸酶的試驗結(jié)果一致，酶(蛋白質(zhì))的熱穩(wěn)定性是決定蒸汽制粒過程中微生物植酸酶穩(wěn)定性的主要因素，而不是制粒技術(shù)[43]。因此，在制粒過程中應(yīng)綜合考慮相關(guān)酶制劑耐受溫度以及最適制粒溫度，肉雞顆粒飼料最適宜的制粒溫度在70℃到80℃時較好。但也有試驗表明，飼喂顆粒飼料是由于改變了雞的行為模式，導致雞的采食行為受到影響，減少因為采食行為所消耗的能量，進而提高其生長性能[44]。一些人認為對于35%配方的玉米可以在制粒后期添加，以降低粉碎和制粒的電氣成本，提高整體生產(chǎn)速度，且不會對肉雞的累積生長性能產(chǎn)生不利影響[45]。

3 小結(jié)

目前飼料企業(yè)數(shù)量眾多，競爭激烈，存在利潤逐漸降低，產(chǎn)能利用不足的共性問題。尤其在飼料加工過程中，對工藝參數(shù)的不重視，如對粉碎階段的粉塵忽視，對制粒過程中蒸汽量的把控不到位等，不僅導致飼料原料的浪費，還對飼料營養(yǎng)成分造成影響，進而影響動物生產(chǎn)性能。雖然很難制定出一套精確的加工工藝參數(shù)標準，但企業(yè)在實際生產(chǎn)中應(yīng)針對產(chǎn)品的不足，及時調(diào)整加工工藝，如粉碎粒度、調(diào)質(zhì)時間、調(diào)質(zhì)溫度等，在保證飼料品質(zhì)的前提下，提高生產(chǎn)效率。