强化玉米秸秆颗粒饲料加工技术的研究

刘善斋，杨海珑，王力生，刘永文

（1.国家肉牛牦牛产业技术体系亳州综合试验站，安徽 亳州236801；2.安徽农业大学动物科技学院，安徽 合肥230068）

引言

我国农作物秸秆资源十分丰富，年产秸秆约6亿吨，目前用作饲料的13%、造纸12%、燃料25%，约有50%左右的秸秆资源会直接还田或烧荒或丢弃，这样做既会浪费资源又会污染了自然环境［1］。近年来我国的畜牧业得到较快发展，人畜争粮的问题持续存在。为落实国务院关于“要充分的开发和利用农作物的秸秆资源，研究并攻关秸秆饲料”的重要指示［2］，要充分的合理利用农作物秸秆资源来发展畜牧行业，这样既可以减轻我国的人畜争粮的矛盾，又可使畜牧产品的产量增加，并且提高全国人民的生活水平，从而保护生态环境，节能减排。但我国目前用作饲料（青贮、氨化、微贮以及直接利用）的秸秆数量仍然很低，这就造成了我国秸秆资源的巨大浪费［3］。农作物秸秆的青贮工艺、氨化工艺和微贮等一系列方法都受到其本身特性限制，但是需要经过长时间的预处理，会花费很大的人力物力，，再加上受季节温度的变化影响较大，加之物料本身呈散状，密度较小、水分较高，给产品运输，储存以及饲喂等问题带来很多不便，且在日常生产中难以形成产业化生产。若把农作物秸秆加工成颗粒状，不但可以充分利用农作物秸秆资源，形成规模化和商品化的产业，而且可以节约饲养成本，增加养殖效益。农作物秸秆饲用是实现家畜舍饲、保护环境、解决人畜争粮、促进畜牧行业的又好又快的发展有效途径。

目前我国的玉米秸秆饲料化有三种主要方式：①青贮饲料、②压块饲料、③颗粒饲料。青贮饲料是利用鲜青的玉米秸秆制作成青贮从而可以有效的利用玉米秸秆资源，但是制作青贮饲料是一项需要在短时间内完成的突击性的工作，需要耗费的人力物力比较大。而且玉米秸秆在制成青贮时会受到地域和时间段等因素的限制。青贮饲料的水分较高，易二次发酵，不易长途运输，不适合全局性的工厂化大规模的生产推广，而且不能最大效率和限度的把玉米秸秆转变为可以流通的产品，所以青贮饲料并不是玉米秸秆产业化的商品形式＋［4］。想要使玉米秸秆形成商品化和产业化必须要解决的问题是让秸秆的密度变大，还要解决不能长距离和长时间运输的问题，为此我们就可以使玉米秸秆在一定纤维长度的基础上与精料预混料进行混合制粒，从而对玉米秸秆进行适当的加工以及营养补充，形成玉米秸秆产业化的产品，这样就具备了方便存储和远距离运输等一些的商品特性，能大幅度提高秸秆的容重［5］。目前世界上干玉米秸秆主要的物理处理加工技术有铡切技术、粉碎技术、揉搓技术、制粒及压块技术等［6］。物理方法的处理是目前秸秆饲用的最主要的前处理手段。铡切、粉碎和揉搓技术一般只适用于就地处理或就地饲喂的散装秸秆产品，但是由于容量较小、松散且运输困难［7］。而压块技术则是可以将玉米秸秆压制成较高高密度的秸秆饼块，且使用方便，能长途运输和储存时间长等优点。但是秸秆压块制成的压块只适用于牛羊等体型较大的动物饲用而且营养价值无法与精料相比，从而难以代替精粮。

然而制粒技术就是可以将作物秸秆打碎并制成颗粒状饲料，既适合兔、羊羔等小型食草动物饲用，又适合牛羊等大型动物的饲用，并且目前国内在这一方面的研究和报道还比较少。而且颗粒饲料的营养价值与精料相当，能满足家畜日常所需的能量。玉米秸秆颗粒饲料是以玉米秸秆为主要原料，通过一些机械加工揉搓粉碎后与一定比例的精料均匀混合，并且结合牛羊等草食家畜的所需营养特以及加工厂的生产线水平进行生产，从而充分利用玉米秸秆。强化秸秆颗粒饲料的优点如下：①密度增加，更加便于储存、运输、饲喂，并且可以减少损失及灰尘。②家畜的消化率提高，适口性的改善以及采食量增加，奶牛等大型动物可采食足够的饲料，从而防止代谢病的发生［8］。强化秸秆颗粒饲料主要是用化学处理法和物理处理法制成，以玉米秸秆等农作物的秸秆，先加转化剂后再压缩，并且利用压缩时产生的温度和压力变化，使玉米秸秆氨化、碱化、熟化，使玉米秸秆的木质素等有毒物质彻底变性，从而提高其营养成分，制成品质较好的颗粒状饲料，使强化秸秆颗粒饲料成为反刍动物的基础食粮。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

玉米秸秆取自亳州市谯城区魏岗镇，秸秆外观不潮湿、无霉变，玉米粒取自当地市售，无杂质、无霉变，饲料用的尿素（市售品质良好），饲料用的磷酸氢钙（市售），饲料用的食盐（市售）。在试验站依托单位牛场进行并饲喂试验。

1.2 试验方法

玉米秸秆的处理先晾晒，晒干后将玉米秸秆先铡短或揉成3～5cm长，再将铡好的秸秆段用粉碎机粉碎成粒度5～8mm，与玉米粉碎粒度一致。按比例称取原料加入TMR设备进行混合。混合次序如下：先加玉米秸秆，再加玉米粒，然后加磷酸氢钙，接着加尿素，最后加食盐进行混合，大约8～10 min，然后将预混好的料装入收藏袋中保存。将混合好的料存放一天后开始制粒。

制粒开始前先拌制好油料加入制粒机中，待制粒机充分润滑好后将制粒机中的油料清理干净，并将油料制成的颗粒单独收集好。然后开始向制粒机中加入混合好的原料，注加料时应当均匀加料不可时多时少。收集时最先出来的颗粒不能收集，因为可能混有之前油料成分。

待原料全部制成颗粒后把制作好的颗粒摊在地上，冷却后进行成型率、抗碎性、含水分、混合均匀度的测定。

1.3 加工设备及分析仪器

倍威力BVL固定式 TMR：V－MIX FIX 5－1S搅拌设备，生物燃料成型机JMX－9S－3。电子天平，烘箱，筛网，大烧杯，紫外分光光度计，凯氏定氮仪，粗纤维测定仪。

1.4 加工、取样与实验室检测方法

1.4.1 秸秆加工

秸秆：称重后，先用揉切机铡短、揉搓成3～5 cm，在压成一定大小的块状，压块后再用粉碎机粉成5～8mm的粒度。

玉米粒：用粉碎机粉碎成5～8mm粒度与秸秆粒度一致。

其他精料：按照饲料配方比例加入。注先加量大的。混合：混合时间8～10min。

1.4.2 秸秆加工后的取样

采样点：混合机下方缓冲仓口（上下多点采样，每样500g，5～10个样）装袋，封口。

喂入器：喂料速度540r／min。

干燥冷却：测容重，抗碎性，成型率，水分，粗蛋白，粗纤维。

采样：冷却器下料口接取500g样粒后装袋，封口。

将混合后的饲料制粒，冷却至室温后，在5～10个不同空间位置上取样，在每个空间位置上取样的量约为500g，带回实验室，用“四分法”将每个原始样缩减至约100～150g，粉碎（过40目筛），制得5～10个分析样。用于本次实验的分析检测，用甲基紫法测其混合均匀度，用凯氏定氮仪测其粗蛋白，用烘干法测其水分含量，用粗纤维测定仪测其粗纤维。

1.4.3 测定

1.4.3.1 含水率的测定

首先称取玉米秸秆颗粒饲料的样品2g，然后放入预先干燥并恒重的称量瓶中；在温度（105±2）℃条件下将颗粒饲料置于热风干燥箱中烘2h，最后取出饲料样品置于干燥器中冷却30min后进行称量。

含水率X0按下式计算：

上式中，m为干燥前样品的质量g；m1为干燥后样品的质量g。

结果记录时取平行测定结果的算术平均值作为测定结果；平行测定的结果的差不得超过平均值的5%。

1.4.3.2 成型率的测定

制成块的强化颗粒饲料与从出料口出来的饲料总重的比值×100%

成型率按下式计算：

式中，m1为筛上物质量g；m为饲料总质量g。

1.4.3.3 抗碎率的测定

首先称取100g强化玉米秸秆颗粒成型饲料，将颗粒饲料从30cm高度处自由垂直散落至水泥地面上，重复10次后，收集地面上散落的玉米秸秆颗粒饲料及破碎的粉末，然后过筛（颗粒直径为4.0mm过3.35mm筛，5mm过4.0mm筛，6.0mm过5.6 mm筛）称重；最后再进行抗碎率的计算（即筛上物与100g原样品的百分比）；5组各重复3次。

1.4.3.4 容重的测定

将玉米秸秆颗粒饲料倒入1 000mL烧杯（V）中，将其超出烧杯上边缘的颗粒饲料削平（在装入玉米秸秆颗粒饲料时，要尽量避免烧杯内出现较大空隙）。然后称量烧杯内所装玉米秸秆颗粒饲料质量（M）。M与V之比即为容重。

1.4.3.5 混合均匀度的测定

测定10～12个分析样中水溶性氯化物含量（x1，x2，x3，…）求出变异系数。要求变异系数cv不超过5%为合格。公式如下：

式中S为标准差，X为平均数。

1.4.3.6 粗蛋白的测定

凯氏定氮法是测定饲料中总氮含量。就是在以催化剂为条件，用浓硫酸消化饲料样品将饲料中有机的氮都转变成无机的铵盐，然后在以碱性条件将其中的铵盐转化为氨，从而随着水蒸气蒸馏出来的物质并用过量的硼酸液所吸收，再用标准盐酸进行滴定，最后计算出样品中的氮含量。由于蛋白质含氮含量比较恒定，可由测出的氮含量计算蛋白质含量。

1.4.3.7 粗纤维的测定

将颗粒饲料样品先用预热过的一定容量和一定浓度的硫酸和氢氧化钠溶液煮沸消化一段时间。再用乙醇和乙醚除去其中的醚溶物，经高温灼烧扣除矿物质后剩余物就是粗纤维。用稀酸处理时，淀粉、果胶以及部分半纤维素会被溶解；用稀碱处理时，蛋白质和部分半纤维素、木质素以及脂肪会被除去；当用乙醇和乙醚处理时，饲料中的单宁、色素、脂肪、蜡质以及部分蛋白质和戊糖会被除去。

1.5 实验数据处理

实验数据经过EXCEL处理后，利用SPSS18.0统计软件进行方差分析，差异显著时采用Duncan氏方法进行多重比较，实验结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 强化秸秆颗粒饲料混合均匀度分析

表1 强化秸秆颗粒饲料混合均匀度的数据分析（N＝20）

由表1可以看出，羊饲料的混合均匀度与牛饲料的混合均匀度差异极其显著。

2.2 强化秸秆颗粒饲料加工特性研究

表2 强化秸秆颗粒饲料加工特性测定值的数据分析（N＝10）

由2可以看出，羊饲料的成型率与牛饲料的成型率差异较显著。羊饲料的抗碎性与牛饲料的抗碎性差异极其显著。羊饲料的容重与牛饲料的容重差异不显著。

2.3 强化秸秆颗粒饲料营养成分测定

表3 强化秸秆颗粒饲料营养成分测定值的数据分析（N＝10）

由表3可以看出，羊饲料的含水率与牛饲料的含水率差异极其显著。羊饲料的粗蛋白与牛饲料的粗蛋白差异极其显著。羊饲料的粗纤维与牛饲料的粗纤维差异极其显著。

3 讨论

3.1 强化秸秆颗粒饲料混合均匀度

由表1可以得出羊饲料的混合均匀度为4.17%，牛饲料的混合均匀度为2.7%差异极其显著。并且牛饲料的混合均匀度小于羊饲料的混合均匀度，说明牛饲料比羊饲料较好，这是因为在配方时原料添加的食盐含量不同。

3.2 强化秸秆颗粒饲料加工工艺

由表2可以得出牛饲料的成型率为95.42%，羊饲料的成型率为95.04%差异较显著。牛饲料的抗碎性为98.64%，羊饲料的抗碎性为98.2%差异极其显著。牛饲料的容重为856.8，羊饲料的容重为854差异不显著。牛饲料的含水率为11.5%，说明牛饲料的加工特性比羊饲料的加工特性略好，这是因为原料的不同从而导致了饲料的含水率的不同，而含水率又是影响成型效果的重要因素，如果含水率过高，颗粒变软易堵住模孔，如果含水率过低则不易成型，因此选择适合的水分条件下对颗粒饲料的成型十分重要。

3.3 强化秸秆颗粒饲料营养价值

由表3可以得出羊饲料的含水率为14.28%差异极其显著。牛饲料的粗蛋白为9.04%，羊饲料的粗蛋白为9.64%差异极其显著。牛饲料的粗纤维为22.7%，羊饲料的粗纤维为21.58%差异极其显著。说明牛饲料的营养价值比羊饲料的营养价值有所不同，这是因为饲料在配方时各个原料所加的比例不同造成的营养成分的不同。

4 结论

本次试验将玉米秸秆制成了强化秸秆颗粒饲料，不仅减少了秸秆原料占地空间与资源浪费，充分利用了农作物的副产品，而且降低了养殖成本，运输更加方便；并且饲料的营养成分全面化，能够满足牛羊日常的营养需要，能够替代部分羊草。在玉米主产区可以进行产业化规模化生产。

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