超微粉碎在玉米秸秆饲料化技术中的研究与应用

向天勇，陆叙元，祝天龙

(嘉兴职业技术学院 生物与环境分院，浙江 嘉兴 314036)

超微粉碎是近年来迅速发展起来的一项高新技术，能把原材料加工成微米甚至纳米级的微粉(＞300目，即 ＞0.05 mm)［1］。由于颗粒的微细化导致表面积和孔隙率的增加，使超微粉体具有独特的物理化学性能，如显著提高物料细胞的破壁率、增加物料颗粒有效成分的溶出度等［2－3］。此外超微粉碎可以使有些物料加工过程或工艺产生革命性的变化，许多动植物的不可食部分也可通过超微化而被动物消化吸收［4－5］。秸秆饲料化应用是农村废弃物综合应用的途径之一，但秸秆的适口性和营养效率低下是制约秸秆饲料化应用的瓶颈。把超微粉碎的优势应用于秸秆饲料化技术之中，是秸秆饲料化应用的新尝试。

1 材料与方法

1.1 材料

玉米秸秆。嘉兴市郊鲜食玉米秸秆，采收后自然晾干切碎，由俄罗斯国家科学院西伯利亚分院机械化学研究所研制的超细粉碎研磨机 (绿磨)研磨成200目 (0.074 mm)左右的细粉。

酶制剂。市售通用饲料纤维素酶。

酶活性检测试剂。采用生化试剂及分析纯以上试剂。

饲料发酵菌种。嘉兴市砚童饲料有限公司提供(专利号:ZL 200410026127.7)。

实验猪。杜长大商品猪，嘉兴市双龙牧业有限公司提供。

1.2 方法

秸秆物料理化性状分析。鲜食玉米秸秆晾干切碎并经超细粉碎研磨机研磨后，进行粒度分析;以常规粉碎秸秆粉 (60目左右)为对照，对比分析其干物质、粗蛋白、酸性洗涤纤维 (ADF)、洗涤纤维 (NDF)、灰分的含量。

秸秆粉在纤维素酶作用下降解效率。通过DNS法检测可溶性还原糖含量的增加，判断纤维素酶等额作用效率。

超微粉碎对秸秆发酵效率的影响。将原料超微粉碎后，与菜籽饼按8∶2的比例混合成发酵原料，以82%的发酵原料，配合进7%的玉米粉、8%的小麦麸、2%的尿素和1%发酵菌种，经36小时有氧发酵后，在常温下再经20 d的厌氧发酵。以常规粉碎粉秸秆发酵为对照，对比分析总溶出物、粗蛋白、酸性洗涤纤维 (ADF)、洗涤纤维 (NDF)、灰分的含量，检测木聚糖酶、β葡聚糖酶活力。

超微粉碎秸秆发酵料在猪饲料中的应用研究。于嘉兴市双龙牧业有限公司，选用杜长大商品猪作为试验对象，以窝为单位，分别设置超微粉碎组、常规粉碎组与对照组各10窝 (共306头)，各组在出生日期上相差不超过3 d。乳猪在7日龄开始诱食，在20日龄开始在乳猪饲料中添加5%发酵料，并以添加常规粉碎料为对照组。为了说明发酵料的抗下痢效果，在乳猪饲料配方中去除了抗生素添加剂。以试验组和对照组的下痢病发病头数为统计指标，计算发病率，并进行显著性检验;以发病乳猪采用常规抗生素治疗后，从开始治疗至治愈所需的天数为统计指标，研究发酵饲料对乳猪下痢病治疗转归的影响;以试验前后的空腹称重为观察指标，统计出试验组与对照组的全期窝增重和日增重。

2 结果与分析

2.1 对秸秆物料理化性状的影响

收集本地所产鲜食玉米秸秆自然晾干，切碎机切碎后超微研磨，分别收集研磨1次、2次的玉米秸秆粉进行粒度分析，原料细度分布如表1。

表1 玉米秸秆物料研磨后的各粒度比例

表1数据显示，秸秆研磨1次后粒度集中分布在60～150目 (0.25～0.1 mm)，研磨2次后粒度集中分布在150～250目 (0.1～0.06 mm)。以常规粉碎秸秆粉 (60目左右)为对照，假定前后密度未发生变化的情况下，研磨2次后其比表面积增大了19 800倍，实际情况是经超微粉碎，颗粒孔隙率增加，密度减小，比表面积将进一步增加。

对比分析其粗蛋白、酸性洗涤纤维 (ADF)、洗涤纤维 (NDF)、灰分的含量，结果如表2所示。

表2 玉米秸秆物料粉碎前后的理化性状

表2中数据显示，玉米秸秆超微粉碎后粗蛋白略有上升、灰分略有降低，可能与超微粉碎过程中少量残渣被筛分去除有关，但总体变化不大;洗涤纤维，尤其是酸性洗涤纤维的含量与粉碎后秸秆粉的平均粒度呈显著负相关 (r=－0.999 83)。可见绿磨超微粉碎可显著增加玉米秸秆粉的比表面积、降低洗涤纤维的比例，从而增加有效成分的溶出度、改善物料的理化性状。

2.2 对秸秆粉降解效率的影响

采用纤维素酶处理玉米秸秆粉悬浊液，相同条件下40℃处理30 min后，检测粉碎前后玉米秸秆可溶性还原糖的含量，分析超微粉碎对秸秆粉在纤维素酶作用下降解效率的影响，结果如表3所示。

表3 不同处理玉米秸秆粉的降解效率

从酶处理前可溶性还原糖含量变化可以看出，玉米秸秆超微粉碎可一定程度增加可溶性还原糖的含量;在相同条件下，纤维素酶对秸秆的降解效率与玉米秸秆的平均粒度呈显著正相关 (r=0.969 705)，经纤维素酶处理30 min，200目超微粉可溶性还原糖增加56.16%，比60目粗粉组高34.19%。由于颗粒的微细化导致表面积和孔隙率的增加，对于提高纤维素酶的降解效率无疑是十分有利的。

2.3 对秸秆发酵效率的影响

由于单胃动物胃肠道内本身不具备降解纤维素的酶，秸秆的超微粉碎只能从一定程度上增加了秸秆物料有效成分的溶出度，改善了物料的消化性状。但秸秆颗粒结构的变化为微生物酶的作用效率的提高奠定了基础。因此，要进一步增加秸秆类饲料的消化吸收率，进行秸秆的发酵降解是秸秆饲料化的重要途径。

将原料超细粉碎后 (200目左右)，配合进一定比例的基料，加入1%发酵菌种，经36 h有氧发酵后，在常温下再经20 d的厌氧发酵。以常规粉发酵为对照，对比分析总溶出物、粗蛋白、ADF、NDF、灰分的含量 (以干物质计)，结果如表4。

表4 秸秆粉发酵前后的理化指标

表4数据显示，超微粉碎发酵料总溶出物远高于常规粉碎料，粗蛋白含量有所增加，洗涤纤维，尤其是酸性洗涤纤维大幅度被降解，进一步检测木聚糖酶、β葡聚糖酶活力，分别达到了1 976粘度单位·g－1和986 AGL·g－1(常规粉碎组仅为 103粘度单位·g－1和 268 AGL·g－1)。超微粉碎料经过发酵后，具有诱人的酒曲香和水果香味，可改善饲料的适口性。

2.4 对应用效果的影响

设立超微粉碎组 (常规饲料添加5%超微粉碎粉的发酵料)、常规粉碎组 (常规饲料添加5%常规粉碎粉的发酵料)和对照组 (常规饲料)，每组10窝共102头，进行发酵料饲养实验。实验周期15 d，分别统计对乳猪下痢发病率及疾病转归的影响和对猪生长发育的影响，结果如5－6所示。

表5 添加不同发酵料对乳猪下痢及转归的影响

表6 添加不同发酵料对乳猪生长发育的影响

从表5－6中的数据可以看出，采用添加常规粉碎玉米秸秆饲喂乳猪，与常规料相比，乳猪日增重下降、料重比增加，但下痢的发病率略有下降，采用抗生素治疗病程缩短，没有出现病死案例。而采用超微粉碎的添加料，不仅在防治乳猪下痢方面优于添加常规粉碎玉米秸秆的饲料，而且在日增重和料重比方面也优于常规饲料。

常规饲料中添加5%常规粉碎玉米秸秆抑制了乳猪生长，但有一定的抗下痢作用;添加5%超微粉碎玉米秸秆可使乳猪的日增重略高于常规饲料，采食量与不添加的常规饲料无显著差异，但略优于添加常规粉碎秸秆组;添加超微粉碎玉米秸秆对防止乳猪下痢有显著作用，同时使抗生素治疗的病程缩短。

3 小结和讨论

上述研究结果表明，玉米秸秆经超微粉碎，其理化性状得到明显改善，同时在饲料加工过程中可使发酵效率显著提高;超微粉碎的玉米秸秆经发酵后适口性得到改进，营养组成更加合理，替代5%的常规乳猪饲料，对乳猪下痢具有显著的防治作用，对乳猪生长略有促进作用。而对于常规粉碎玉米秸秆料，由于其中的粗纤维成分不能得到有效利用，而且会影响饲料中其他养分的吸收利用，从而影响了乳猪的生长速度与饲料报酬。但植物粗纤维在动物体内吸水膨胀，具有填充肠胃道和促进肠胃道蠕动、促进粪便排出的作用，因此，添加常规粉碎玉米秸秆粉对抗乳猪下痢也具有一定的作用。

由于纤维素具有极强的吸附能力，可以在肠道中吸附有害微生物而减少了乳猪下痢疾病的发生，这在本研究中也得到了证实。对高纤维素饲料进行超微粉碎后，其吸附面积得到了大大增加，从而使抗下痢效果更加明显。同时，秸秆发酵饲料中的有益生物菌，在进入动物消化道后，抑制了肠道内腐败细菌和其它病源性微生物生长，增加了抗肠道传染病能力。再者，单胃动物本身不具备分解植物粗纤维的酶，对植物粗纤维的利用仅靠肠道微生物分解产生挥发性脂肪酸吸收利用，但利用程度很低，尤其是保育猪，利用率更低。超微粉碎一方面提升玉米秸秆的营养效价，同时通过改善玉米秸秆的理化性状，提高饲料加工过程中的发酵效率，最终增加单胃动物对植物粗纤维的消化吸收。玉米秸秆超微粉碎结合生物发酵技术生产超微玉米秸秆粉，可替代5%精饲料，既能促进对秸秆废弃物的综合利用，又能有效降低饲养成本，具有一定的经济和社会效益。

［1］谢瑞红，王顺喜，谢建新，等．超微粉碎技术的应用现状与发展趋势 ［J］．中国粉体技术，2009(3):64－67.

［2］张洁，徐桂花，于颖．超微粉碎技术及其在动物资源开发中的应用 ［J］．肉制品加工与设备，2009(10):14－16.

［3］洪杰，张绍英．湿法超微粉碎对大豆膳食纤维素微粒结构及物性的影响 ［J］．中国农业大学学报，2005，10(3):90－94.

［4］赵红梅．中药超微粉碎在饲料工业生产中的应用 ［J］．饲料研究，2008(3):14－16.

［5］王园艺，孙世铎．规模猪场仔猪黄痢的发生与防治体会［J］．养殖技术顾问，2011(4):100－101．