粉碎、制粒工艺对饲料营养成分和单胃动物生产性能的影响

范振港，陈 东，王 祚，闫景彩，仇慧静，宋 阳，朱 媚，刘 康，沈维军

(湖南农业大学动物科学技术学院，湖南 长沙 410000)

20世纪90年代起，我国已基本具备了完整的饲料工业体系，通过20多年的发展，经历了由起步到快速发展再到整合提升一个过程，随着养殖业的迅速发展，集约化、规模化已逐渐成为养殖业的主要形式，饲料成本约占养殖总成本的70%。在起步发展初期，饲料原料加工只包括5个简单的工段，随着科技的日新月异，根据需要，加工流程在简单的粉碎、配料、混合基础上增加了制粒、膨化2个重要的工段[1]。家禽饲料60%～70%的饲料原料需要进行粉碎[2]。饲料原料经粉碎后，扩大了与肠胃消化道的接触面积，提高动物的消化吸收能力，减少污染物如氮废弃物的排放量；但是由于禽类动物生理机能的不同，过度粉碎会对其生产性能和血液生化指标产生影响[3]。同时，过度粉碎导致能耗增加。粉碎的重要指标包括粉碎粒度、均匀度、能耗等，粉碎工艺的动力消耗大，约占饲料厂总动力消耗的30%～70%。因此，粉碎工艺不仅涉及到饲粮的营养水平、动物生产性能、动物排泄物的排放对环境的影响，同时对加工过程中能耗的消耗有重要影响。选择合适的粉碎工艺参数，可以提高经济效益。完整的制粒工艺包括调质和制粒2个过程，在水、热、压力的综合作用下，制粒后的配合饲料主要以下优点：避免动物挑食，减少饲喂损失，饲料营养价值全面，且可以提高饲料适口性；同时，高温高压环境下可杀灭大量有害菌。但是，调质温度过高，时间过长，会导致饲料中热敏性营养元素的损失[4]；颗粒饲料成本明显高于同类粉状饲料。因此，确定适宜的加工方式和加工工艺参数对饲料品质有着重要作用，能为养殖业带来更加可观的经济效益。

1 粉碎

粉碎作为饲料加工中的重要一环对饲料品质有着极其重要影响，确立适宜的粉碎方式及合适的粉碎粒度，对饲料的后续加工如制粒、膨化有着极其重要的作用。同时粉碎粒度直接关系到设备的能耗、饲料加工的成本以及动物的生产性能。饲料经粉碎后表面积增大，与消化液的接触面积增大，有利于饲料营养元素的消化吸收，不同生长时期的动物对饲粮粉碎粒度有着不同的需求。

1．1 粉碎粒度对饲料营养元素的影响

粉碎是利用机械外力克服物体内部凝聚力将其分裂的过程，在此过程中饲料的物理状态发生变化，而饲料的化学性质并没有太大变化，因此，粉碎对饲料的营养成分并无太大影响，但是粒径大小对后续加工阶段如混合、制粒、膨化有重要影响。粉碎粒度过大时，会降低饲料利用率，导致饲料成本升高；粉碎粒度过小，会导致加工过程中能耗的增加，过度粉碎还容易使原料在运输过程中产生结拱[5]。粉碎对饲料营养价值的影响一般取决于原料粉碎后不同部位的过筛能力，如对苜蓿进行不同粒径粉碎后，苜蓿中矿物质元素、钙、磷含量并无显著变化，由于苜蓿叶的过筛能力要高于苜蓿茎秆，因此随粒度减小，饲料成品粗蛋白质、粗脂肪等营养物质含量显著(P<0.05)提高，粗纤维含量极显著(P<0.10)降低[6]。

1.2 粉碎粒度对单胃动物生产性能的影响

1.2.1粉碎粒度对猪生产性能的影响

目前有较多关于不同饲料粒径对动物不同生长阶段生产性能影响的研究报道。如对于26～28日龄的断奶仔猪，粉碎粒度小于30 μm的超微粉碎豆粕能够显著降低断奶仔猪的腹泻率，同时显著(P<0.05)提高断奶仔猪日粮蛋白质消化率，提高其生长性能[7]。在仔猪体重达20 kg左右时，采用1.5 mm孔径的粉碎筛片，仔猪的生长性能最好[8]。当猪只在30 kg左右时，采用2.0 mm孔径的粉碎筛片能够使生长猪的生长性能得到最好发挥，且筛片孔径为2.0 mm时，粗蛋白质体外消化率显著(P<0.05)高于其他粉碎粒度对照组[9]。对于65 kg左右的育肥猪，饲料粗蛋白质体外消化率随粉碎粒度的增加先上升后下降，呈现显著二次曲线形式，且在2.5/2.5 mm孔径的筛片组合下，颗粒饲料粗蛋白质体外消化率最高[10]。因此，与粉料相比，颗粒料对猪只生产性能有相应提高，且随猪只体重增加，可适当增大饲料粉碎粒度，因随动物生长发育，其消化机能也逐渐完善，对于粒径大的饲料有较好的消化吸收能力[11]。

但也有研究指出，饲喂颗粒饲料虽然可降低料肉比，但会增加动物患胃溃疡的几率[12]。Hedemann等试验表明，饲喂粗饲料显著增加猪只结肠中的隐窝深度，隐窝深度增加会导致对营养物质的吸收能力减弱，进而导致肠胃机能的下降[13]。饲料在进入胃肠道之后，主要依靠肠道内多种消化酶与饲料接触，进而对饲料营养成分消化吸收利用。饲料粒度小，表面积大，与消化酶接触面积大，能够提高其消化率；但应考虑动物不同生长阶段及不同消化特点，断奶仔猪因消化功能尚未发育完全，肠道机能尚未完善，对饲料粒径较为敏感，适合用粒径小的饲料饲喂，既有利于其吸收，同时不会对其消化功能造成影响[14]。在育肥阶段，随着消化机能的逐渐完善，较大的颗粒饲料既能减少加工的能耗、降低饲料生产成本，同时又有助于动物肠道健康。

1.2.2粉碎粒度对鸡生产性能的影响

对于1～35日龄的肉用仔鸡，饲料几何平均粒径为319 μm时，日采食量( ADFI )、平均日增重(ADG)显著(P<0.05)高于其他对照组，且料肉比显著(P<0.05)低于其他对照组，说明在生长前期，肉用仔鸡使用几何平均粒径为319 μm的玉米日粮能够有效提高饲料的转化率，促进鸡只的快速生长[15]。21日龄海兰褐鸡饲喂通过4 mm筛片孔径的小麦型日粮，较2.6 mm筛片孔径组其粗蛋白质消化率要高[16]。但由于禽类动物不同的消化生理特点，饲料粉碎粒度并非越小越好，有时粒度越细反而容易导致肠胃机能的下降[17]；Amerah的试验结果也表明，饲喂粗粒玉米日粮的雏鸡内脏质量较重(P<0.05)，消化机能较好[18]。又如1日龄肉用仔鸡，饲喂粗粒径颗粒料可极显著(P<0.10)提高其平均采食量、平均日增重等生长性能，显著(P<0.05)降低料重比，十二指肠绒毛等肠道绒毛极显著(P<0.10)增长，且肠道肠壁厚度极显著(P<0.10)变薄，说明粗粒料对禽类消化道发育及生产性能的发挥有显著促进作用[19]。随着日粮粒度的增大，肉鸡空肠黏膜的抗炎细胞因子的mRNA表达量显著(P<0.05)提高，这可能是由于较大粒度日粮刺激了消化系统生理功能的正常表达，进而影响细胞因子的表达，促进肠道健康[20]。但也有研究指出，当玉米几何平均粒径超过1 042 μm时，肉鸡的生产性能和能量代谢下降，原因是胃肠道的承载能力和维持正常机能的能力有限[21]。

除此之外，加工设备的选择对物料的特性也有一定的影响。在蛋鸡养殖中，玉米日粮采用对辊式滚刀粉碎机破碎玉米饲料要优于锤片粉碎机粉碎，因为锤片式粉碎机容易使饲料粒度过细，不但导致电耗增加，过细还容易使禽类动物消化机能受到影响[22]。

2 制粒

制粒可以防止动物挑食，避免饲料成分自动分收，减少环境污染，提高饲料报酬，杀灭饲料中的沙门氏菌；且水热处理使淀粉糊化，提高适口性，利于畜禽对饲料的吸收利用；但是制粒成本较高。影响制粒的因素包括温度、湿度、压力等，其中原料粉碎粒度和制粒调质温度占影响的40%左右。对饲料进行高温、高压蒸汽的湿热处理，温度过低时，杀菌不彻底，淀粉糊化程度低；过高时，会造成热敏性饲料添加剂活性降低，同时对其他营养元素造成影响[23]。因此，在制粒过程中，严格控制工艺参数，对饲料品质有着重要意义。

2.1 制粒对饲料营养成分的影响

制粒过程中，由于水、热、压力的作用，淀粉糊化，纤维素、脂肪结构有所改变；但是高温会使饲料原料中热敏性饲料添加剂受到影响，实际生产中会过量添加以弥补制粒过程中造成的损失。营养成分的损失大多数发生在调质和制粒阶段，调质约占40%，制粒约占60%，尤其对维生素A、D、E影响较大，其中维生素A最为明显，因其对温度的敏感性最高，维生素A可降低30%～50%；其次为维生素D3、维生素E等[24]。在蛋白质组分方面，同一温度下制粒，经50 s处理的颗粒的可溶性粗蛋白(SCP)和中性洗涤剂不溶粗蛋白(NDICP)含量高于75 s处理的颗粒(分别为SCP :21.7%和20.1%，NDICP:16.0%和16.5%)[25]。目前，为解决制粒过程对饲料原料营养成分造成的损失而研制出的新型高效调质低温制粒设备，对饲料配方中大料混合料进行湿热处理,经湿热处理后的大料混合料与添加剂和其他饲料原料混合后经低温(50、55、60和65℃)调质后制粒，有效解决了调质制粒过程中设备配置成本高的问题，同时解决了在制粒过程中降低饲料热敏性物质活性的问题[26]。高效调质低温制粒工艺中，维生素E保留率显著高于普通畜禽饲料制粒工艺。制粒过程中温度过高除了影响相关酶的活性外，还会形成一些不可消化的淀粉-蛋白质复合物，且高温、高剪切作用还会使物料中蛋白质、游离氨基酸或肽发生美拉德反应[27]，影响动物对营养物质的吸收。

2.2 对动物生产性能的影响

2.2.1对猪生产性能的影响

对70日龄28 kg生长育肥猪分组进行试验发现，饲喂颗粒饲料比饲喂粉状饲料能够显著(P<0.05)提高其日增重，且饲喂二次制粒饲料的猪只日增重比饲喂一次制粒和发酵饲料分别提高2.67%、2.58%[28]。同样有研究表明，21日龄断奶仔猪饲喂二次制粒饲料其体重、饲料转化率、平均日增重显著(P<0.05)优于膨化一次制粒、普通一次制粒、及未膨化二次制粒。由此可知，在选择膨化玉米、膨化豆粕等优质原料基础上再次进行二次制粒，对于改善仔猪培育阶段生长性能有良好效果[29]。这与孙杰等试验结果具有一致性，膨胀低温制粒、二次制粒工艺对断奶仔猪生长性能、养分消化率都有所提升[30]。O'Doherty等同样指出，生长育肥猪饲喂颗粒饲料其有机质(P<0.05)、蛋白质(P<0.01)、能量(P<0.01)的消化利用率均有不同程度提高，且颗粒饲料可以显著(P<0.05)提高饲料转化率(FCR)[31]。同时，制粒可以控制饲料中的沙门氏菌，经过高温制粒之后，所用试验饲料均未检测出沙门氏菌，且大肠杆菌、细菌总数减少，有利于减少仔猪腹泻[32]。调质阶段降低大肠杆菌数量级的最大效应值可达6.62[33]。建议大多数饲料原料制粒过程调质温度100℃，时间20 s，水分最少13.63%；时间20 s，水分为15%时，温度不低于94.65℃。也有研究指出，虽然制粒能提高生长肥育猪的饲料效率，但颗粒饲料产品对胃黏膜完整性具有一定负面影响，并且与猪链球菌定植增加有关[34]。因此，应继续对制粒工艺进行相关探索，在有效减少饲料原料中有害病原微生物数的同时，通过适宜的形式提高动物生产性能，获取更大经济效益。

2.2.2对鸡生产性能的影响

制粒之后可有效避免饲料成分的自动分级，减少环境污染，且在饲料的储存运输过程中更为方便、节约成本、提高饲料消化率。相同日粮营养水平下，颗粒日粮比粉料日粮更能提高肉鸡的采食量、日增重和出栏体重[35]。对1日龄肉仔鸡进行试验后发现，不同粉状饲料粒度会对其日采食量 、日增重、料肉比等指标形成不同的差异，但将粉状饲料制成颗粒饲料后，便不会有以上影响[36]。Chewning等将粒度分别为300、600 μm的粉料同时制成粒径为4.4 mm颗粒料饲喂肉鸡，发现颗粒料饲喂44 d后，FCR优于喂食粉状饲料的肉鸡，但300和600 μm的粉料制成相同粒径颗粒料对肉鸡FCR无显著差异[37]，说明粉料的粉碎粒度对生产性能的影响较大，而在颗粒料中，饲料粉碎粒度对家禽生产性能的影响较小，饲料料型与粒径相互作用才会有明显影响[38]。也有研究指出，肉鸡饲料养分利用率还受料型(颗粒饲料、粉状饲料)和肉鸡日龄的影响[39]。与饲喂粉状饲料的肉鸡相比，饲喂颗粒料显著(P<0.05)降低了肉鸡内脏质量，且内脏和肠道的酸碱度均较高[40]。因此，应综合考虑饲料形式、饲料粒径及不同年龄阶段体重的相互关系，采取适宜的饲料形式。在采用3组温度75、85、90℃且添加益生素进行制粒后发现，85℃制粒温度与75、90℃制粒温度相比会显著(P<0.05)降低肉仔鸡日增重[41]，90℃较85℃制粒能够提高显著提高肉仔鸡日增重，可能原因是在高温条件下充足的蒸汽减少了制粒机环模与益生素营养素之间的摩擦。有试验指出，在60℃调质时，β-葡聚糖酶和纤维素酶活保存率分别高达91.3%和90.4%，但是在85℃时，降低为36.7%和58.2%[42]，由于制粒温度过高导致酶活性降低，进而影响饲料原料的消化利用率，这也与Slominski等关于微生物植酸酶的试验结果一致，酶(蛋白质)的热稳定性是决定蒸汽制粒过程中微生物植酸酶稳定性的主要因素，而不是制粒技术[43]。因此，在制粒过程中应综合考虑相关酶制剂耐受温度以及最适制粒温度，肉鸡颗粒饲料最适宜的制粒温度在70℃到80℃时较好。但也有试验表明，饲喂颗粒饲料是由于改变了鸡的行为模式，导致鸡的采食行为受到影响，减少因为采食行为所消耗的能量，进而提高其生长性能[44]。一些人认为对于35%配方的玉米可以在制粒后期添加，以降低粉碎和制粒的电气成本，提高整体生产速度，且不会对肉鸡的累积生长性能产生不利影响[45]。

3 小结

目前饲料企业数量众多，竞争激烈，存在利润逐渐降低，产能利用不足的共性问题。尤其在饲料加工过程中，对工艺参数的不重视，如对粉碎阶段的粉尘忽视，对制粒过程中蒸汽量的把控不到位等，不仅导致饲料原料的浪费，还对饲料营养成分造成影响，进而影响动物生产性能。虽然很难制定出一套精确的加工工艺参数标准，但企业在实际生产中应针对产品的不足，及时调整加工工艺，如粉碎粒度、调质时间、调质温度等，在保证饲料品质的前提下，提高生产效率。