液体饲料制作工艺原理与技术

熊易强

本文以笔者多年的研发工作为基础，全面介绍了液体饲料的生产制作原理与技术，希望对有志于开发这类产品的同行有所帮助。

引 言

液体饲料广义上可以包括任何形式的液态饲料原料和产品，例如废糖蜜(molasses)、液态油脂、液体蛋氨酸类似物（liquid methionine analog)以及用于养猪的全价液体饲料。本文讨论只限于主要用于反刍动物生产体系中的液体饲料补充料（Liquid Feed Supplement,LFS)。这是由于其制作工艺原理与技术比较成熟，而且基本上可以涵盖全价液体饲料及单一液体饲料原料。除非专门注明，本文中液体饲料与LFS交互使用，可视为同义语。

商业规模的液体饲料生产在美国始于1951年，是一个发展较快的领域(Williams，2003)。当前年产量约200万吨 (AFIA,2002、2008)。美国饲料工业协会(American Feed industry Association)所属液体饲料委员会(Liquid Feed Committee)每年召开一次行业会议。

传统的LFS是用于牧草质量差的冬季或旱季草场的液体补充饲料，置于舔槽中供放牧家畜自由采食。其基本原料为废糖蜜、尿素与食盐。废糖蜜作为载体，提供一定能量，提高适口性。尿素提供非蛋白氮。食盐的作用一是提供养分，一是控制尿素采食量，防止氨中毒。但食盐控制采食量的效果不理想。其它的化学和物理机械控制采食量方法有不同程度的改进(Davis，2003)。LFS中还可加入维生素、微量元素及某些药物添加剂。舍饲条件下，可与粗饲料混合饲喂，也可混入TMR。

上世纪70年代末至80年代初，专供围栏育肥体系用的LFS发展迅速，制作技术也有了提高。LFS可以是包含全部所需常量元素（钙、磷、纳、钾）、微量元素、维生素、NPN以及药物和非药物添加剂的“全价补充料”。有时LFS中还加入一定量的油脂和非降解蛋白。固体颗粒如石粉相对稳定地悬浮于LFS中，油脂则乳化于LFS内。在围栏育肥场内设有液体饲料贮存罐，LFS从罐内定量（一般占TMR 3%～7%)泵入TMR搅拌车内，混匀后饲喂。90年代中，随着TMR在奶牛饲养上的广泛应用及饲养规模的扩展，全价LFS推广到了奶牛场。在猪和家禽饲料中也有人使用LFS。

除全价LFS外，还有一些专用产品。

用于缓解因长途运输造成架子牛应激的Stress Care，其特点是高钾而不强调“全价”，往往还加入酵母培养物(Yeast Culture)。

“结构饲料”（Texturen Feeds)是一种养马专用饲料，由整粒大麦、辊压过有破裂的整粒玉米和颗粒补充料按1：1：1混合，再用含5%～8%油脂的专用乳化液饲料体饲料包被。包被的“结构饲料”呈现金黄光泽，这是由于液体饲料中使用了一种特殊的油脂原料(Xiong,1992)。

不久前市场上出现了通用LFS，指的是可以用于不同类型的动物(包括肉牛、奶牛、猪和家禽)的液体饲料。例如Power Mix4-20，是一种含脂肪20%、蛋白4%的通用液体饲料。为了顾全“通用性”，该产品不含微量元素和维生素，当然更不含尿素等非蛋白氮。

1 液体饲料的优点

1.1 节省劳力

LFS用于TMR饲养体系是高度机械化的。这是发达国家集约化肉牛育肥与奶牛饲养广泛使用LFS的直接推动力。

1.2 混合均匀度极高

笔者通过直接分析维生素含量对两个不同供应商提供的维生素E及维生素A、D、E在液体饲料中的混合均匀度，发现搅拌（混合）试验得到的变异系数CV%竟低于实验室分析的平均变异系数(见表1)。换言之，可以认定其混合均匀度为100%(Xiong,1995)。

1.3 减少动物对TMR挑食

TMR引入奶牛饲养后，动物挑食，在食槽中剩留适口性差的饲料成了一个相当严重的问题（Amentano and Leonaordi,1999;Martin,1999)。将LFS与干饲料混合，液体饲料将干饲料的粗细颗粒包被并相互粘附，从而防止了动物对TMR的挑食。此外，用LFS与干饲料混合TMR，避免了各微量组分如维生素、微量元素的二次分离问题。

表1 维生素在液体饲料(LFS)中的混合均匀度

1.4 有效地控制粉尘

干补充料与谷物及粗饲料混合形成粉尘，不利于饲养员和畜禽健康。使用LFS尤其是含有油脂的LFS，粉尘问题可以避免。

1.5 节省液体饲料原料的干燥能耗

饲料原料中许多是湿加工副产品，例如淀粉提取的玉米浸提液(steep liquor)和酒精发酵蒸馏残液(distiller solubles)，含水量非常高。用做干原料，必须从初始水分（75%～95%）脱水干燥到不超过13%。作为液体饲料的原料一般只要求不低于40%的含水量。在特定的情况下，含水量70%的副产品，经过适当处理，也成功地用于LFS制作(Xiong,1996b)。需要特别指出的是，从高水分范围脱水(例如由90%降至40%)的吨能耗，远远低于低水分范围脱水(例如由40%降至13%)的吨能耗。

1.6 有些报导提出，LFS调制TMR可提高进食量，改进动物的生产表现 (Shaver，2001；Emanuele，2003)。对此作出结论之前，似乎还需要更多的试验资料。

2 液体饲料制作的胶体化学原理

液体饲料属胶体系统，可以是悬胶，可以是乳胶，也可以是悬胶与乳胶的结合体，即固态颗粒悬浮于乳胶中。悬胶指固态颗粒悬浮于液相中。乳胶指亲水与亲脂(疏水)两个相互排斥的液相之间形成的一个致密的分散体系。该体系可以是亲脂相油滴分散到亲水相(水)中，即所谓“水包油”；也可以是水(亲水相)滴分散到亲脂相中，即所谓“油包水”。含油脂的液体饲料属于水包油体系。

不论悬胶还是乳胶系统，在热力学上都是不稳定的。也就是说，随着时间的延续，悬胶的固态颗粒将从液相中沉淀出来。乳胶的油滴将聚集起来（指“水包油”体系，对于“水包油”体系来说，则是”水滴“集聚），导致从亲水相和疏水相（亲脂相）的分离。实际应用上，我们寻求的是一种相对稳定的悬胶或乳胶系统。对液体饲料(LFS)，只要求维持1～2个月或稍长一点的稳定性。至于药品、化妆品、油漆等，则要求高得多的稳定性。

2.1 悬胶系统特性

固态颗粒在液相中的沉降速度可以用斯托克斯定律(Stokes Law)的以下公式直观描述：

式中：vt——沉降速度；

g——重力加速度常数；

dp——颗粒直径；

ρs——固相密度；

ρ——液相密度；

μ——液相黏度。

需要指出的是，斯托克斯定律的以上公式表达数量关系只适用于理想条件，即一个“孤立的惰性球体”在“无限大的柱状液体”中的沉降。对于一个悬胶体系来说，这一理想条件是不存在的。例如液体饲料的固相与液相间，液相不同组分间都有电荷及其它相互作用，因而以上公式并不绝对适用；但它定性地表明：固体颗粒愈小，液体黏度愈高，固相颗粒的密度与液相密度之间的差别愈小，悬胶系统愈稳定。

液体饲料属非牛顿流体 (Non－Newtonian fluid)中的假塑性流体(pseudoplastic fluid)，具有黏度随剪切速度增加而减小的特性，或剪切稀化效应(shear－thinning effect)。这一特性可用以下公式表述：

式中：ηapp——表观黏度；

ν——剪切速度；

m——稠度系数：

n—— 流动特性指数，0＜n＜1。

剪切速度与液体饲料制作过程及对运输使用中的搅拌速度直接有关。也就是说，液体饲料的黏度随剪切速度或搅拌速度增加而降低；而在静置过程中液体饲料黏度提高。液体饲料储存-静置过程中黏度高，有利于保持的悬胶系统稳定(斯托克斯定律)；经搅拌后黏度降低，流动性改进，有利于泵送。

2.2 乳胶系统及乳化剂

乳胶只有在乳化剂(emulsifier)存在的条件下方能形成。乳化剂又称表面活性剂(surfactant)，具有既亲水(hydrophilic)又亲脂 (lipophilic)的“双亲”特性，其分子有亲水基团也有亲脂或疏水(hydrophobic)基团。亲水基团与水相结合，亲脂基团与脂(油)相结合。于是，乳化剂在相互排斥的“油”－“水”之间形成一层界面交织膜。乳化剂的亲水或亲脂程度取决于亲水基团与疏水基团的相对数量及亲合程度，通常用亲水－亲脂平衡值 (hydrophilic-lipophilic balance value，HLB)表示。HLB变动范围是0～20。HLB为0，完全亲脂；HLB为20，完全亲水。用于“水包油”系统的乳化剂的HLB在8～18范围。

液体饲料普遍使用的乳化剂是卵磷脂(lecithin)。市场上供应的卵磷脂多是植物油提取的副产物如大豆卵磷脂（soy lecithin)。粗制卵磷脂是油脂与磷脂的复合物。市场上提供经加工处理后得到纯度和HLB值符合要求的磷脂。图1为未经处理的天然大豆磷脂的主要分子结构。图中R1、R2代表连接在甘油骨架上的两个脂肪酸，为非极性的亲脂基团；而具极性的亲水组分是磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine，PC)、磷脂酰肌醇 (phosphatidylinosito，PI)、磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine，PE) 及磷脂酸 (phosphatic acid，PA)。用亲水组分取代一个脂肪酸即可增加HLB，提高磷脂的亲水性。

液体饲料磷脂添加量一般为油脂的1%，可先与油脂预混合，再与主体液体饲料原料混合。

基于热力学的不稳定性，乳胶液体饲料体系中的油滴总会逐渐集聚而导致系统解体。乳化剂的作用是减缓这一过程。乳化剂的功能特性包括乳化力(emulsion capacity)、乳胶稳定性(emulsion stability)。乳化力指乳胶形成时初始油滴大小。初始油滴愈小，乳化力愈高。乳胶稳定性表示油滴大小随时间的变化情况。以上两方面的功能特性均受液相的pH值、黏度、系统内各组分的理化性质与相互作用，以及乳胶制作技术等多种因素的影响。

2.3 胶(gum)与黏土(clay)

胶，例如生物胶或黄原胶(Xanthan Gum)，对于液体饲料的悬胶和乳胶体系都起稳定作用。胶的亲水性非常强，可以显著增加液相的黏度，从而提高悬胶的稳定度。另一方面，胶的大分子被吸附于油滴和液相的交织界面，也有效地提高了乳胶的稳定性。液体饲料使用食品级生物胶比较普遍。用量范围0.05%～0.15%。据报道，还有一些其它用于液体饲料的胶(Hodge D.,1990)。为了降低成本，笔者对工业级生物胶进行过实验室研究。结果表明在与食品级生物胶添加量相同的情况下，工业级生物胶可以符合大多数生产条件下对液体饲料稳定性的要求(Xiong,1996a)。

图1 大豆卵磷脂之主要磷脂组分(Meyers，1990)

黏土也是悬胶的稳定剂。液体饲料一般使用的是凹凸棒粘土(Attapulgite clay)。将黏土与水预混合后，以液体形式添加比较方便；直接以干粉形式添加也是可以的。黏土在液体饲料中的添加量，按液体添加计，一般为3%～5%。按每吨液体饲料的成本计算，使用黏土比生物胶便宜，但液体饲料的稳定性较差。放置一个月后，液体饲料往往出现一分离层。因此黏土主要用于周转快，放置时间不超过一个月的大型肉牛围栏育肥场。黏土与少量(正常使用量的1/3)的生物胶合用，可达到单独使用正常量生物胶相同的稳定作用(Xiong,1993a)。

3 液体饲料的主要原料

以下列举的是一些液体饲料制作中通常使用的原料，当然，不能说是很全面的。

3.1 废甘蔗糖蜜(cane molasses)

废甘蔗糖蜜是甘蔗糖制作的副产品，是精炼工艺过程中不能结晶的组分。含水量不超过27%，*Brix读数不低于75.9（*Brix读数：对于纯蔗糖溶液，表示蔗糖的重量百分数；对于废糖蜜，除蔗糖外，还包括某些不纯物）。pH值5左右。废甘蔗糖蜜按干物质折算，其能值接近玉米，是使用最早也是最普遍的LFS载体原料。

3.2 废甜菜糖蜜(beet mollasses)

废甜菜糖蜜是甜菜制糖工艺的副产品。其粗蛋白含量较废甘蔗糖蜜高，pH值7或稍高，其它指标与废甘蔗糖蜜相近。废甜菜糖蜜对反刍动物的适口性似优于废甘蔗糖蜜(与Larson的私人交谈，1995)。

3.3 脱糖废甜菜糖蜜(de-sugared beet molasses，DBM)

甜菜制糖业引入了离子排除(ion exclusion)技术，从废糖蜜中进一步提取蔗糖。脱糖废甜菜糖蜜即离子排除脱糖后的副产品(DBM)。DBM的含糖量约为废甜菜糖蜜的一半，干物质含量较低(65%)，粗蛋白较高；pH值为9～10。作为一种新原料，笔者对DBM在液体饲料中的应用进行了开发性研究(Xiong,1991)。

3.4 废糖蜜发酵液浓缩物 (condensed molasses fermentation solubles，CMS)

广义上说，这类产品可包括任何以废糖蜜作底物的发酵废液的浓缩物。其中数量大、资料较多的是生产赖氨酸的发酵液浓缩物(CMS-Lys)。根据美国一家供应商提供的产品保证值是：干物质不低于40%，非蛋白氮(NPN)不低于40%，粗脂肪不低于5%。根据Iowa州立大学的研究，CMS作为唯一的液体成分饲喂，在日粮中的添加量超过2.5%，牛的采食量可能下降，这可能是由于CMS含硫量高(4.67%)所致(Hannon and Trenkle;Endres and Trenkle,1990;Endres and Trenkle,1991)。根据Nebraska大学的饲养试验 (Rush，1986)，用CMS取代25%普通的尿素－废糖蜜液体饲料，不影响日增重、进食量及饲料效率。在CMS刚刚进入市场时，笔者对其在液体饲料中的制作特性进行了研究，并对其相对影子价格做了评估 (Xiong,1993a)。

3.5 玉米浸渍液发酵浓缩物 (condensed fermented corn extractives,或 corn steep liquor，STL)

玉米浸渍液发酵浓缩物(STL)是淀粉提取工业的副产物。玉米籽粒首先用稀亚硫酸长时间浸渍方能进行湿磨。浸渍过程中，子粒膨胀，可溶性成分淋出并进行乳酸发酵。这一过程使子粒的细胞结构松弛，从而便于淀粉粒从细胞内释放。发酵浸渍液经过浓缩即STL。STL含干物质50%～55%，pH值3.8～4.0。按干物质计，蛋白含量45%～50%，且主要为可溶性真蛋白。饲养试验表明，STL较废糖蜜适口性为佳 (与Larson的私人交谈，1995)。

3.6 啤酒发酵浓缩液 (Brewers Condensed Solubles，BCS)

啤酒发酵浓缩液质(BCS)是啤酒工业中麦芽汁提出后的副产品。其干物质含量变动在20%～50%，蛋白(主要是可溶性真蛋白)含量也变化较大，可达25%(干基)。

3.7 可溶性酒精发酵液(Distiller Solubles，DS)

可溶性酒精发酵液是酒精发酵的副产物——酒精蒸馏后的上层残液。其干物质含量不超过30%。蛋白含量30%～35%(干基)，以可溶性真蛋白为主。将可溶性酒精发酵液与液体尿素混合，较二者单独存放稳定 (Xiong，1996b)。

3.8 液体尿素(Liquid Urea)

尿素是液体饲料NPN的主要来源，通常以液体形式(含尿素70%)由供应商运到液体饲料厂后，再进一步稀释到含50%的液体尿素。当然，也可以用不含水的固态尿素在厂内加水。因尿素在水中溶解时吸热，加水溶解速度较慢，这可能是多数液体饲料厂使用液体尿素的原因。

3.9 油脂

液体饲料中加入猪油或植物油，一方面是可以提高能量浓度；另一方面是包被固体饲料的效果较好。含油的液体饲料比不含油的液体饲料粘性低，所包被的全日粮的流散性与外观结构较好。

3.10 碳酸钙细粉末

用于液体饲料的碳酸钙必须经过细粉碎以保证液体饲料的稳定性。一家供应商提供的用于液体饲料的“325目”石粉的产品规格如下：97.5%通过325目(美式)筛，99.9%通过 200 目(美式)筛,95.5%通过 400目(美式)筛。

3.11 聚磷酸铵(Ammonia Polyphosphate)

饲料级的聚磷酸铵呈液态，是液体饲料中磷的主要来源。该产品磷与氮的比例因磷酸聚合程度而异，应具体标明。例如，产品聚磷酸铵10-40-0,含磷10%、氮40%、钾0%。

3.12 微量元素

用于液体饲料的微量元素是经过特殊处理的。用于干饲料的微量元素如果粉碎粒度足够细的话，根据笔者的实验室测定，也可用于液体饲料制作并维持一定的稳定性。

3.13 维生素

用于液体饲料制作的维生素都是经过特殊处理由供应商专门提供的。未见关于普通畜禽用维生素在液体饲料中的稳定性的报导。

3.14 胶与粘土

见上节。

4 制作液体饲料的设备

与干饲料比较，制作液体饲料的设备相对简单，投资较少，生产每吨产品的劳动力消耗也较低。需要指出的是所有加工运输和原料与产品储存设备，都必须是抗腐蚀的。以下介绍的是液体饲料制作通常所用的设备。

4.1 液体原料储存罐

液体储存罐基本上有两种类型：平底和锥形底。对于容易分离或沉积的原料，例如动物脂肪，宜采用锥形底储存罐，以便于清洗。建厂时，对储存罐的尺寸和数量均应考虑既满足当前需要也要考虑今后扩展的可能。

4.2 固体原料仓

为了便于贮藏和施用，可以设置固体原料仓；有的液体饲料厂则采用袋装固体原料，估计与生产规模大小有关。

4.3 液体饲料搅拌罐

液体搅拌罐由罐体和液体搅拌器(liquid mixer)组成，是液体饲料生产的核心设备。液体搅拌器在食品、药品、化妆品、油漆等工业部门有广泛的应用。液体搅拌器可分为低速(低剪切)和高速(高剪切)液体搅拌器，也可分为单轴和多(两个以上)轴液体搅拌器。液体饲料制作一般使用低－中速搅拌器。这可能是由于液体饲料的黏度相对较低，同时和对其稳定性的要求也较低。液体饲料一般用单轴螺旋桨式变速搅拌器。近来也有液体饲料厂采用了双轴搅拌器，以提高效率。罐内液体随搅拌器叶片旋转形成漩涡，固体粉末或与磷脂预混合过的油脂逐渐加进漩涡，形成悬浮或乳化液体饲料。搅拌罐体容量为数吨至20 t不等。制作周期(包括泵入液体原料和泵出成品)取决于搅拌速度，原料成品装卸量与速度，一般为0.5～2 h。搅拌罐自身也是磅秤，计量泵入的液体原料的重量。也就是说，液体饲料制作是集计量与搅拌为一体的。搅拌好的液体饲料(LFS)泵入液体罐车，运至饲养场的液体饲料储存罐。

4.4 液体泵和输送管道

液体饲料有相当黏度，一般采用齿轮泵，泵与输送管道的选择与规格配套，直接影响生产运营效率，应当与设备供应商的工程技术人员认真研讨。

4.5 粉料喂料器

粉状干饲料原料，如细石粉，最好通过流量控制良好的喂料器，喂入到搅拌器运行时形成的漩涡的外沿，以利于稳定的悬胶形成。

5 液体饲料制作技术要点

5.1 配方与原料

制定液体饲料配方，除达到营养平衡外，要特别注重成品的物理－化学稳定性。而成品的稳定性又很大程度上受配方中选用的原料左右。因此，制定一个优良配方，必须对所有原料特性及它们之间的相互作用有深刻的认识。就传统液体饲料原料的废甘蔗糖蜜和废甜菜糖蜜而言，它们之间不仅在营养成分和适口性方面有所差别，而且pH值和其它理化特性也不同。至于其它液体饲料原料如 DBM、CMS、STL、BCS、DS等，均具有各自的理化特性。它们在配方中的配比可能有一定限制，制作液体饲料时在添加顺序上往往也有要求(Xiong,1991、1992、1993b)。此外，它们之间的相互作用会导致对产品或原料稳定性的影响。对稳定性的影响可能是正面的，也可能是负面。在液体饲料的配方，产品制作以及原料运输与贮藏过程中我们应当充分利用他们之间的正互作效应，避免负互作效应。例如，在一家液体饲料厂附近，有一酒精厂，其副产品DS价格很低，但由于含水量高(72%)，冬季容易结冰，夏季容易霉变。而高浓度的(70%)尿素溶液，有时会因pH值稍高而释放出氨气。将DS与高浓度尿素溶液按适当比例混合，就“开发”出了一个即含非蛋白氮又含真蛋白氮和有效能量的新原料。由于加入了高浓度尿素，新原料渗透压大大提高了，避免了冬季结冰，也杜绝了夏季霉变。另一方面，DS的酸度使新产品pH值降低，避免了氨气释放(Xiong,1996 b)。至于奶牛饲料常用的缓冲剂，则决不能与尿素混合，否则必将导致氨气释放(Xiong,1997a)。

5.2 原料添加顺序

在搅拌过程中，原料的添加顺序是液体饲料制作工艺的另一个关键点。原料的添加顺序对制作过程和成品质量均有很大影响。因此，液体饲料的营养配方师应当在提供配方的同时，向工厂提供一份关于原料添加顺序的书面材料。原料添加顺序的重要性在以后的讨论中还要提到。

5.3 关于液体饲料(LFS)中一些添加成分的思考

根据Nebraska大学的一些试验，按适当比例配合使用非蛋白氮和过瘤胃蛋白 (非降解蛋白)饲料如血粉、羽毛粉等可取得良好饲养效果。其过瘤胃蛋白饲料是以液体饲料的方式提供的。在液体饲料中加入过瘤胃蛋白饲料的一个问题是饲料颗粒过粗，难以形成稳定的悬胶。笔者曾在实验室条件下使用均化器(ho－mogenizer，一种高剪切力搅拌器)成功地制成羽毛粉悬胶液体饲料。问题是所增加的设备成本与能耗在经济上是否过关。此外，配方中所需添加的过瘤胃蛋白饲料常常远远超过一般LFS的承载能力。可能的解决办法，一是只将适口性最差的过瘤胃蛋白原料加到LFS中；一是用不含过瘤胃蛋白的LFS先包被过瘤胃蛋白，再与其它饲料原料混合成TMR。另一方面，将过瘤胃蛋氨酸或其它过瘤胃限制氨基酸加到LFS中，则看来是可行的(Moore,1999)。

如欲研发专用产蛋鸡液体饲料，日粮中的钙似不宜加入到LFS中。这不仅是石粉使用比例高，而且过细的石粉可能影响蛋壳强度。

5.4 泡沫控制

在液体饲料的制作过程及成品放置过程均可能出现泡沫。泡沫不仅影响外观，而且泡沫严重溢出会影响产品制作、运输与储存，达到不可收拾的地步。泡沫的发生可以出于生物学因素，也可以是纯化学因素。

由于发酵形成的泡沫常见于富含乳酸菌的STL。废甘蔗糖蜜也可能发酵。发酵产生的气体，主要是CO2，聚集于液相形成泡沫。加入5%食盐或0.4%DMX-7(一种丙酸类产品)，或者2.5%食盐＋0.2%DMX-7可以有效控制发酵，终止泡沫(Xiong，1993c)。

酸碱反应导致的泡沫常见于含STL的石粉悬胶液体饲料的制作或运输过程。STL中的乳酸与碳酸钙反应生成CO2聚集于液相，形成泡沫。氨化处理STL可有效防止此类泡沫的发生。用氢氧化铵溶液进行的实验室滴定试验及无水液氨滴定试验表明，向STL加入1.5%～2.0%氨(NH3)足以中和STL的酸性，终止泡沫。随后，在一家液体饲料厂进行了向搅拌罐直接注入无水液氨的中间试验并取得成功。在搅拌罐顶部抽取的空气样本最高氨浓度为8～10 mg/kg。美国环境保护局(EPA)规定的空气中氨安全标准是不得超过35 mg/kg。经氨化处理中和过的STL，经5周观察，未见任何发霉迹象(Xiong，1993c)。氨化处理增加了非蛋白氮，应当相应减少配方中尿素的添加量。氨化处理STL的另一优势是显著提高黏度。分析其原因，可能是未处理的STL的pH值接近其蛋白质的等电点(4～4.5)。蛋白质处于等电点时，胶体系统最不稳定。氨化处理使STL pH值偏于碱性，远离蛋白质的等电点，导致黏度提高(Xiong，1997c；见图2)。笔者在2006年的现场访问以及与厂家的电话咨询中得知，这一研究成果，已被美国中西部的一些液体饲料厂采用。

如果生成CO2的化学反应不能终止，唯一的办法是在液体饲料制作的初步混合阶段，让反应继续下去，等到CO2释放到空气中后，再加入高黏度的原料。例如，若出现配方中不得不使用磷酸二钙或磷酸提供磷的情况，应在只加水的条件下另其先与石粉在搅拌罐中反应，等CO2充分释放后，再添加其它液体饲料原料。

图2 玉米浸渍液发酵浓缩物(STL)黏度随pH值变化情况

如果液体尿素在碱性条件下(不合格)，氨将以恶性循环的方式不断释放出来。将这种质量不合格的液体尿素与黏度高的中性液体原料混合，也将发生泡沫。解决办法是调整添加顺序，令液体尿素与酸性原料例如STL先行混合，氨与酸反应生成相应的铵盐，从而避免了泡沫生成(Xiong,1993c)。

6 液体饲料的稳定性

液体饲料的化学和物理稳定性是液体饲料厂家和饲养户共同关注的问题。化学稳定性关系到液体饲料中添加的药物、维生素及其它营养成分在制作、运输及储存过程中的有效性。前文讨论过的泡沫生成、氨释放的问题也属于化学稳定性范畴。物理稳定性主要指固态颗粒或油滴在LFS悬胶或乳胶体系中保持的时间长短。

6.1 药物及维生素在液体饲料中的稳定性

美国液体饲料中所用的药物均必须经食品药物管理局(FDA)专门批准。FDA对审批液体饲料药物稳定性的试验程序也提出了具体要求 (Klink，2003)。笔者曾参与一家公司为向FDA报批的一项药物性添加剂在液体饲料中的稳定性试验。用于液体饲料的维生素均由供应商专门制作并对其稳定性做出保证。笔者曾对两家供应商提供的维生素A和维生素E在液体饲料中的化学稳定性进行了评定实验。按两种维生素产品供液体饲料用的维生素A与A、D、E产品，两个供应商，两种液体饲料的2×2×2试验安排，共制作了8批实验室规模的液体饲料(8个试验处理)，于300℃下放置56 d。在液体饲料制作后的当天(0 d)，第14 d、第28 d、第42 d和第56 d分别取样分析维生素A与维生素E含量，结果见表2。对实验数据进行回归分析表明，8个处理中仅有2个的斜率不等于零。这两个不等于零的斜率表示：处理1的维生素A“日增”105 IU/kg(P=0.066)，处理7维生素E日减0.55 IU/kg(P=0.051)。需要指出的是，所有数据实验室测定的平均标准差分别是：维生素A3307IU/kg，维生素E13.86IU/kg；变异系数分别是：维生素A 3.79%，维生素E 6.78%。根据以上统计分析，处理1与处理7的斜率数值应视为可忽略不计。因此，可以得出结论：两家厂商提供产品的维生素A与维生素E可在300℃条件下贮存56 d，保持成分不变。

6.2 液体饲料物理稳定性的表达与度量

如前所述，液体饲料的物理稳定性指固态颗粒或油滴在LFS悬胶或乳胶体系中保持的时间长短。LSF的物理稳定性也可称为位置稳定性(positional stability)。在食品、化妆品和医药界，有各种表达悬胶和乳胶稳定性的方法。液体饲料度量位置稳定性的方法通常都很简单。例如将液体饲料在柱形容器内静置一定时间(例如2或3个月)后，测定上层及底层钙(悬胶)或脂肪(乳胶)的浓度。笔者参与的一次FDA审批一种药物在液体饲料中的位置稳定性的试验时，采用的方法是，将液体饲料在实验室和生产条件下静置8周后，直接分析该药物在上层和底部的含量。

表2 液体饲料中的维生素在30℃条件下贮存不同时间的成分分析

在从事液体饲料研发工作中，笔者建立了一个测定和表达物理稳定性的快速实验室方法(Xiong，1993d)。该方法定量测量并以位置稳定性指数(positional stability index,PSI)表示，1 kg实验室批量LFS得到的PSI结果可直接外推到20 t搅拌罐的生产批量。此测定方法显著加速了液体饲料的原料评定，配方筛选及产品与技术开发。PSI的测定程序有二：PSI－15，PSI－53。PSI－53 模拟一般肉牛育肥场的生产条件，即液体饲料储存罐带泵送设备，可以至少每天将罐内LFS循环一次，LFS储存时间约2～4周。PSI－15模拟较差的储存条件，包括饲养场的液体饲料储存罐不带泵送设施，储存时间超过一个月等。两种测定程序均以PSI＞95%定为合格标准。设定这一标准的依据如下。

①生产条件下取得的以黏土为稳定剂的液体饲料(围栏育肥用)样品中，PSI－53的最低值是88%。

②从2批液体饲料厂生产的围栏育肥用悬胶LFS中，各转移出1000 kg LFS，分别置入容量约1000 L的中试液体饲料贮存罐内。在每日泵送循环条件下放置3周后，于上层距表面约20 cm处取样，测定其钙浓度。测定结果分别是初始浓度(即转移到中试罐当天浓度)的96.2%和98.0%；而转移到中试罐当天实验室测定的PSI－53值分别是96.0%与100.0%。

③对一个酵母培养液——羽毛粉的悬胶液体饲料测定的 PSI－53和 PSI－15值分别是 98.3%与96.9%。该产品在没有泵送循环条件下静置60 d后的“PSI”(PSId60W/O)是 96.6%(Xiong,1997b)。

根据美国饲料工业管理协会(AAFCO)的规定，含钙量在0.5%～25%范围的饲料样品，钙的平均变异系数CV%为：(14x+6)100%。式中，x=保证值%。对于大多数悬胶LFS，钙的保证值是7%。PSI值＝95%，表示LFS上层液面钙含量低于保证值5%，意味着其含钙量仍在分析变异系数[AV%=(14/7+6)%=8%]范围内。

7 LFS的位置稳定性(Positional Stability Index PSI)的测定

7.1 悬胶稳定指数 (Suspension Stability Index，SSI)的测定

悬胶稳定指数的定义和表达是：在一定的引力作用下，经一定时间后，保留在容器上层的悬胶的固体颗粒，占初始状态悬胶中固体颗粒的百分数。

测定SSI采用2个离心条件：①给定离心机的转速设定在300 r/min，时间 5 min(SSI－35)。用以测定用于肉牛围栏育肥的液体饲料(有泵送循环，储存期2～4周)的悬胶稳定性。②给定离心机转速设定在500 r/min，时间10 min(SSI－15)。用以测定储存条件较差(无泵送循环条件，储存时间超过1个月)液体饲料的悬胶稳定性。

测定SSI的离心过程如下：

仪器：IEC CENTRA8离心机，型号 (model)2476

操作：①用实验室搅拌器制作1000 ml LFS(或在液体饲料厂自搅拌罐泵出LFS时取样)，在高速下搅拌3 min，已保证固体颗粒充分分散。

②从中移出40～50 ml样品于100 ml样品瓶中。封存，供钙*（*或其它固体颗粒标注成分，以下同。）分析用。此分析结果为离心前钙*含量。

③取4支40 ml带刻度离心试管。在20 ml刻度处画一长久标记。

④向以上4支离心管分别移入4份40 ml LFS样品。

⑤在300 r/min(18.1 g)下离心5 min（测定SSI-53)。

⑥用移液管从2支离心后的离心管分别吸取上部1/2(长久标记以上)液体，移入一个100 ml样品瓶内(瓶内样品量=20×2=40 ml)，供钙*分析用。注意，只吸取上半部的液体。用同样方法从另外2支离心后的离心管取得样品，作为重复样品。

⑦实验室分析钙*以前，一定要充分搅拌混匀样品瓶内的LFS样品。

⑧按离心后样品钙*含量被离心前钙*含量除，计算SSI:

SSI＝(离心前钙*含量/离心后钙*含量)×100%

测定 SSI-15，在 500 r/min(50.3 g)条件下离心10 min，其它重复步骤③～⑧。

7.2 液体饲料乳胶位置稳定指数(P Emulsion Stability Index，ESI)的测定

以上方法做如下改变，可用来测定乳胶稳定指数ESI。

①以测定粗脂肪取代测定钙，并以此作为计算ESI的基础。

②ESI的计算公式如下：

ESI=[1-(离心后粗脂肪含量-离心前粗脂肪含量)/离心前粗脂肪含量]×100%

还有一种更为简单粗略的观测方法：用离心后的乳脂层占离心管全液层高度的百分数表示。如果离心管全液层高度为50 mm，离心后的乳脂层高度为48 mm(2 mm水相层被分离出)，其ESI为96%(48/50)。如果没有水相分出，ESI为100%。

需要指出的是，实验室测得的ESI未曾与传统的实验室静置方法及生产条件下的乳胶液体饲料的分离情况做过全面比较与评估。

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