宁　瑛

                 (内蒙古自治区粮食科学研究设计所,内蒙古呼和浩特　010020)

0　引言

      反刍动物,通常指牛、羊、鹿、骆驼等属于哺乳纲、偶蹄目的草食动物,其特点为具有复杂的反刍胃,有储存、消化、反刍粗饲料的功能。近几年来,随着人民水平的提高,人们对反刍动物的肉、奶、皮、毛、绒等畜产品的需求数量越来越大,质量要求越来越高。我国的蛋白质饲料资源十分匮乏,现在每年缺口1000多万吨。据中科院院士、著名动物营养学家张子仪研究员分析,本世纪三十年代之前我国蛋白质饲料资源短缺将达3500万吨,它是制约畜牧业发展主要的“瓶颈”,必须发展利用新的蛋白饲料资源解决此难题。

      ＮＰＮ,即非蛋白氮ＮｏｎｐｒｏｔｅｉｎＮｉｔｒｏｇｅｎ的缩写,为非蛋白质状态的含氮化合物。非蛋白氮类物质大体有三大类:尿素及其衍生物、氨及铵盐、酰胺化合物。从其有效性和经济可行性看,排首位的是尿素,本试验研究的ＮＰＮ即指尿素。尿素具有很高的蛋白当量,其纯品的理论蛋白当量高达288%(含氮量46.0%×蛋白换算系数6.25),而在天然蛋白质饲料中含蛋白最高的鱼粉不过60%左右,豆粕蛋白含量45%左右,即一份尿素的蛋白当量相当于5份鱼粉或6～7份豆粕的蛋白含量。国外自60年代开始,就在反刍动物饲料中添加廉价的ＮＰＮ制品于补充精料和配合饲料中代替豆粕等蛋白饲料,获得较好的效益。国内也曾经做过饲料中添加ＮＰＮ的试验,但在生产实际中大都是直接添加,造成采食不均匀而使反刍动物中毒,个别采食ＮＰＮ过量亦有死亡现象。

    综上所述,解决蛋白资源的不足,利用ＮＰＮ的高蛋白当量,防止反刍动物中毒即需要对ＮＰＮ进行降解缓释技术处理。

1　原理

      尿素进入瘤胃后,在脲酶的作用下,分解为氨和二氧化碳。被瘤胃微生物利用氨合成菌体蛋白,菌体蛋白进入真胃和小肠被吸收。菌体蛋白具有很高的生物学价值,它提供的氨基酸占真胃和小肠吸收总量的40%～70%,且氨基酸的组成和机体接近,易于消化吸收。但采食尿素过多,氨在瘤胃释放过快、量过多,释放速度超过微生物利用速度,通过机体的尿素循环进入体内,导致血氨过高,易产生氨中毒。因此,以尿素作为氮源,对尿素进行预处理,减缓尿素在瘤胃内释放速度,才能达到利用的目的。本试验的方法为:尿素与淀粉含量高的谷物(玉米、大麦、燕麦等)以及添加剂以一定量的比例混合均匀,在高温高压下膨化处理,使尿素均匀吸附在谷物淀粉组织内,交溶包被,能氮同步分解,同时在缓释添加剂的作用下,氨的释放速度减缓,从而安全有效地发挥饲用价值。

1.1　ＮＰＮ缓释蛋白浓缩饲料生产原理

(1)由固相到液相的熔化:尿素的熔点132℃,在单螺杆膨化挤压室中200～250ｋｇ ｃｍ2的压力下,形成140℃～150℃高温,固相尿素向液相熔化。

(2)由固相到液相的溶解:尿素具有很强的吸湿性,因吸湿必然导致部分尿素发生溶解,其溶解度随温度上升而升高,当120℃时高达95%。

(3)淀粉的糊化,在135℃时各种谷物的淀粉基本全部糊化,体积膨胀变成具有粘性的凝胶或胶体状物质,其实质是:淀粉粒子双折射的损失或淀粉颗粒本身晶体结构的次级键发生不可逆的断裂,所形成的胶体对尿素在动物瘤胃液的氨解具有很强的缓解作用。

(4)缩合反应:高温高压下原料的部分单糖双糖和低聚糖也会与尿素缩合反应,生成一定量的糖基尿素缩合物,是一种变性缓释尿素。

(5)交溶包被:液相的尿素和糊化的淀粉在螺旋室内高温高压下相互交溶,形成一种新的凝胶体,膨化后,由于压力和温度剧降,再加上通风冷却,就变成液化的尿素被糊化淀粉“包被”保护的产品。

(6)能氮同步:近年来反刍动物营养学界提出了瘤胃能氮理论,以最佳的Ｃ∶Ｎ比来同步释放分解,以保证瘤胃微生物的有效利用。

2　生产试验

2.1　主要技术参数

      选用美国进口三Ｆ公司的饲料膨化机,为单螺杆横轴平模挤压式,主要技术参数:生产率:300ｋｇ ｈ;配套功率:55ｋＷ;螺杆转速:520ｒ ｍｉｎ;螺杆直径:130ｍｍ;挤压室工作温度:142℃～150℃。

2.2　工艺路线

      谷物、尿素粉碎→配料→混合→糊化→冷却→包装2.3　影响品质的因素

2.3.1　加工温度

　    膨化机为单螺旋横轴卧式平模挤压,加工温度为142℃～150℃,而尿素的熔点为132℃,已由固相变为液相,谷物的淀粉在此温度下已全部糊化。

2.3.2　原料的粒度

   　主要是尿素和谷物的粒度。为了在短暂的膨化机挤压过程中使尿素充分熔化或溶化,尿素的粒度越小越好,颗粒状的需粉碎成粉状,尿素的粉碎难处在于机械热能的氨解损失和粉状尿素的结块,故需加载体粉碎且粒度不宜太小,以1.0ｍｍ以下为宜。谷物粒度越小膨化挤压出的产品质量越高。但颗粒越小生产率低,耗电量高。在粉碎玉米时,选用3.5ｍｍ孔径筛板为宜。

2.3.3　产品的粒度

　   膨化挤压的产品为不规则的团状,冷却之后进一步粉碎,方可作为浓缩料添加到饲料中,粒度太粗不宜添加混合;粒度太细,除能耗高外,淀粉尿素的“包被”作用明显降低,一般以2ｍｍ粒度为宜。

3　动物实验

3.1　瘤胃氨氮浓度对比试验

     中国农业大学对内蒙古粮食科学研究设计所研制的缓释蛋白浓缩饲料和普通玉米尿素进行的奶牛瘤胃瘘管、真胃瘘管试验测定降解氨氮浓度,结果见图1。尿素进入瘤胃60～120ｍｉｎ会出现爆发性氮发酵,使瘤胃内氨氮浓度迅速升高;对照组饲喂普通玉米尿素,瘤胃内氨氮浓度最高接近50ｍｇ 100ｍＬ,平均40.8ｍｇ ｍＬ;试验组饲喂缓释蛋白浓缩饲料,氨氮浓度最高39ｍｇ 100ｍＬ,平均30.0ｍｇ 100ｍＬ;缓释蛋白浓缩饲料氨氮的释放速度比普通玉米尿素降低近30%。研究表明瘤胃液的氨氮浓度只有小于50ｍｇ 100ｍＬ时,微生物才能安全有效地利用并合成菌体蛋白。通过实验得出,缓释蛋白浓缩饲料安全性能好,利用率高。

3.2　瘤胃氨氮转化试验

      瘤胃降解氮转化微生物氮对比试验结果显示:豆饼降解氮转化率为0.93;非蛋白氮代替日粮氮25%的情况下,缓释蛋白浓缩饲料为0.88;普通玉米尿素为0.67。可以看出:缓释蛋白浓缩饲料营养成分和饲养效果等效于饼、粕饲料,而高于普通玉米尿素。

3.3　安全性能试验

      内蒙古粮食科学研究设计所研制的ＮＰＮ缓释蛋白浓缩饲料提供给上海嘉定区奶牛场对115头奶牛进行安全性能饲养试验,在日产奶15ｋｇ奶牛日粮精料中加入5%～8%的缓释蛋白浓缩饲料替代部分饼、粕料,可提高精料粗蛋白1.45个百分点。试验过程奶牛身体状况及采食量正常,产奶量和乳脂率均有所提高。

4　应用效果

4.1　奶牛饲喂试验

       在内蒙古包头黄河奶牛场对73头泌乳后期奶牛进行饲喂试验,对照组饲喂黄河奶牛场提供的精料,试验组以8%的缓释蛋白浓缩饲料代替原精料中豆饼、麻饼,其他饲料成分不变。饲喂效果明显,见表1和图2。

一般情况下,奶牛泌乳后期产奶量呈下降趋势,有资料表明其下降速度为5%～10%。图2曲线显示,精料中加入缓释蛋白浓缩饲料的试验组奶牛产奶量下降平稳,而对照组奶牛产奶量变动较大且下降较明显。可以得出结论:缓释蛋白浓缩饲料在瘤胃内易于消化,能为奶牛泌乳提供丰富的蛋白质来源。奶牛精料中使用缓释蛋白浓缩饲料代替部分豆饼、麻饼饲料,在节约成本的前提下,提高精料粗蛋白比例,提高奶牛产奶量,可增加养殖收入25%。

4.2　绵羊肥育试验

       内蒙古畜牧科学院1996年冬季在锡林郭勒盟对103头绵羊进行缓释蛋白浓缩饲料饲喂效果试验表明,在其他饲养条件相同情况下,利用缓释蛋白浓缩饲料等量代替普通玉米、尿素饲喂绵羊,绵羊的抗寒应激能力增强,饲料利用率增高,体重相对增加显著。见表2、3、4。　

 

经过试验得出,试验组平均日增重比对照组高出23.76ｇ 只·日,平均体重增重0.89ｋｇ,多产肉0.42ｋｇ,增重效果显著;屠宰结果显示,试验组平均屠宰率(43.23%)高于对照组平均屠宰率(42.25%);试验结果表明,绵羊体重每增重1ｋｇ,试验组较对照组节约饲料成本28%;每只绵羊相对增加收入8.64元,对于育肥绵羊饲养经济效益显著提高。