飼料預(yù)消化技術(shù)的研究進(jìn)展

張 勇，陳 業(yè)，朱宇旌，李方方，權(quán)志忠

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，沈陽 110866； 2.沈陽康普利德生物技術(shù)公司，沈陽 110866）

飼料預(yù)消化技術(shù)的研究進(jìn)展

張 勇1，陳 業(yè)1，朱宇旌1，李方方1，權(quán)志忠2

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，沈陽 110866； 2.沈陽康普利德生物技術(shù)公司，沈陽 110866）

闡述了飼料的預(yù)消化技術(shù)的研究現(xiàn)狀，現(xiàn)階段飼料預(yù)消化技術(shù)應(yīng)用的主要方向。飼料經(jīng)過預(yù)消化，可最大限度地提高飼料營養(yǎng)成分的可消化狀況，減少抗?fàn)I養(yǎng)因子和有害雜質(zhì)，以達(dá)到提高動(dòng)物對(duì)原料營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收利用率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)物營養(yǎng)保健的目的。

飼料預(yù)消化；酶制劑；膨化；微生物發(fā)酵

飼料預(yù)消化技術(shù)是在動(dòng)物機(jī)體外，預(yù)先進(jìn)行飼料輔助消化，減少飼料在動(dòng)物體內(nèi)消化的壓力，使原料中不能消化的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成能被動(dòng)物消化的營養(yǎng)物質(zhì)，難消化吸收的營養(yǎng)成分轉(zhuǎn)變成動(dòng)物更易于消化吸收的營養(yǎng)成分，且降低原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子和有毒有害雜質(zhì)含量，增加飼料中的有益因子，以達(dá)到提高畜禽對(duì)原料營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收利用率和畜禽營養(yǎng)保健的新型飼料加工技術(shù)，這是在傳統(tǒng)營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域之外開辟了一個(gè)新的營養(yǎng)領(lǐng)域。本文對(duì)飼料預(yù)消化技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1??研究現(xiàn)狀

為了提高畜禽日糧的消化吸收率，人們已經(jīng)做了許多相關(guān)的研究，以前大多數(shù)都集中于對(duì)現(xiàn)有的飼料配方、加工工藝進(jìn)行改進(jìn)、在飼料中添加劑和酶制劑的應(yīng)用。飼料預(yù)消化技術(shù)現(xiàn)已受到越來越多的關(guān)注，但現(xiàn)在飼料預(yù)消化技術(shù)還沒有形成一個(gè)完整的理論體系。

1.1 現(xiàn)階段應(yīng)用的主要方向

目前預(yù)消化的底物主要有2種，一種是全價(jià)飼料，另一種是某種或幾種單一原料。因底物的不同主要發(fā)展為2個(gè)方向，前者預(yù)消化完畢直接飼喂畜禽，而后者預(yù)消化完后再與其他原料配合成飼料，或者進(jìn)行下一步預(yù)消化。現(xiàn)行的發(fā)酵預(yù)消化也分成這2個(gè)研究方向，針對(duì)這2種發(fā)酵底物的比較研究也比較多[1-2]，結(jié)果卻是不盡相同；而酶制劑預(yù)消化主要用于全價(jià)飼料的預(yù)消化。

表1 飼糧中主要營養(yǎng)成分的表觀代謝率測(cè)定結(jié)果 %

1.2 酶制劑預(yù)消化對(duì)飼料可利用養(yǎng)分的影響

無機(jī)磷、酸性洗滌纖維和還原糖含量是反映加酶飼料體外預(yù)消化效果的重要指標(biāo)[3]。無機(jī)磷是飼料中可以利用磷的主要形式，植酸酶則可將難以被動(dòng)物利用的植酸磷分解為無機(jī)磷。酸性洗滌纖維主要包括纖維素和木質(zhì)素等， 其含量過高會(huì)影響動(dòng)物對(duì)其他營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率， 纖維素酶類可將其降解。還原糖則是多糖類被酶分解后的主要產(chǎn)物， 其含量高表明飼料可利用養(yǎng)分增加。

酶制劑預(yù)消化中使用的飼用復(fù)合酶制劑一般都含有纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶等，這些酶相互之間協(xié)同作用后可以破壞植物的細(xì)胞壁，使被包裹在其中的淀粉和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分得以釋放出來，從而有利于動(dòng)物機(jī)體對(duì)其進(jìn)行消化與吸收；纖維素酶系還可以消除植物性飼料中存在的果膠、半纖維素、戊聚糖等成分所引起的抗?fàn)I養(yǎng)作用。這是由于當(dāng)這些成分未被相關(guān)的酶分解時(shí)，即會(huì)被游離在消化道(主要指腸道)的內(nèi)容液中，使腸道內(nèi)容物的黏度增加，導(dǎo)致飼料養(yǎng)分的消化率降低。而人工加入的這些外源酶即能對(duì)植物性飼料中的果膠、半纖維素、戊聚糖等成分發(fā)生分解作用，達(dá)到了降低腸道內(nèi)容物黏度，提高飼料養(yǎng)分吸收利用率的效果。因此飼用酶制劑添加有利于提高各類動(dòng)物飼糧中有效養(yǎng)分的含量。常規(guī)直接添加飼用酶制劑的方法效果不明顯，而飼料中加酶并且經(jīng)過預(yù)消化處理后則能顯著提高雞對(duì)飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。

1）在加酶預(yù)消化飼料對(duì)蛋雞代謝的影響試驗(yàn)中證明，加酶預(yù)消化飼料與不加酶飼料在能量、粗蛋白、鈣、磷代謝中差異極顯著；加酶預(yù)消化飼料與加酶飼料在粗蛋白、磷代謝差異極顯著，能量、鈣代謝差異顯著。結(jié)果表明加酶飼料經(jīng)預(yù)消化處理后，均提高了雞對(duì)飼料中蛋白質(zhì)、能量、鈣和磷的代謝利用率，且對(duì)蛋白質(zhì)、能量和磷代謝率的影響最明顯，如表1所示[4]。

2）飼料中加酶并在正常含水量（14.5%）、較高溫度（45 ℃）條件下預(yù)消化30 min可取得較顯著的預(yù)消化處理效果，與加酶未處理飼料和不加酶飼料的對(duì)照組相比，酸性洗滌纖維含量降低了9.64%，還原糖含量升高了2.937倍，水溶性磷含量提高了80.00%，差異極顯著，如表2所示[5]。

圖1為根據(jù)飼料預(yù)消化原理設(shè)計(jì)的工藝流程圖。首先對(duì)飼料混合機(jī)進(jìn)行適當(dāng)改造，在混合機(jī)機(jī)身偏上2/3處兩側(cè)錯(cuò)位鉆4孔，接通蒸汽管道，然后于機(jī)身偏下1/3 處鉆1孔以安裝電子感應(yīng)測(cè)溫裝置，并在混合機(jī)上方的備用進(jìn)料口安裝1料斗，以便加入酶制劑。飼料進(jìn)入混合機(jī)前部分飼料進(jìn)行先進(jìn)行分步預(yù)消化處理，如圖：A、B、C分別先進(jìn)行膨化預(yù)消化、加酸預(yù)消化、發(fā)酵脫毒預(yù)消化，D進(jìn)行膨化預(yù)消化和發(fā)酵脫毒預(yù)消化。物料經(jīng)粉碎后進(jìn)入混合機(jī)，充分混勻的同時(shí)通入熱蒸汽使物料升溫，通過電子感應(yīng)測(cè)溫計(jì)控制物料溫度，達(dá)到酶預(yù)消化處理最適溫度時(shí)蒸汽自動(dòng)停止通入，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)物料水分，調(diào)節(jié)混合機(jī)內(nèi)含水量。隨后經(jīng)過混合機(jī)上方的料斗加入酶制劑，并攪拌混勻后放料進(jìn)預(yù)消化倉進(jìn)行酶制劑預(yù)消化或者生物預(yù)消化。完成預(yù)消化處理后，物料通入后段工序進(jìn)行調(diào)質(zhì)制粒。

表2 加酶飼料體外預(yù)消化處理效果 %

圖1 飼料預(yù)消化生產(chǎn)工藝流程圖

2??飼料預(yù)消化生產(chǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 充分了解動(dòng)物自身的消化道特點(diǎn)

針對(duì)不同動(dòng)物消化道特點(diǎn)，雞的消化道短，飼料在消化道停留的時(shí)間短，雛雞和仔豬的消化道發(fā)育不完全，預(yù)消化處理的關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)集中降低消化負(fù)擔(dān)，將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦菀妆幌缸饔煤涂晌盏男》肿游镔|(zhì)，直接被動(dòng)物利用。反芻動(dòng)物因瘤胃的存在，所以反芻飼料預(yù)消化還需要關(guān)注粗料和精料的平衡。

2.2 特殊處理以減少抗?fàn)I養(yǎng)因子和有毒害的雜質(zhì)

很多飼料中均含有大量的抗?fàn)I養(yǎng)因子和有害物質(zhì)，進(jìn)行體外預(yù)消化處理，可以消除大部分抗?fàn)I養(yǎng)因子，但部分有害物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子需要對(duì)其進(jìn)行單一的處理，才能達(dá)到預(yù)期的效果，并有效控制飼料成本。

2.3 改善適口性，提高采食量

飼料經(jīng)預(yù)消化處理可以明顯改善適口性和消化率，而養(yǎng)分消化率的提高是提升采食量的關(guān)鍵，但如果經(jīng)過預(yù)消化后，同時(shí)再能采用采食量調(diào)控技術(shù)，進(jìn)一步提高動(dòng)物的采食量，將更有利于預(yù)消化飼料的價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

2.4 關(guān)注動(dòng)物的營養(yǎng)與保健

為了使動(dòng)物長(zhǎng)期保持較高的生產(chǎn)性能，動(dòng)物機(jī)體處于高度的啟動(dòng)狀態(tài)，特別是長(zhǎng)期高度應(yīng)激必然會(huì)造成機(jī)體過度消耗，使機(jī)體抵抗力下降，對(duì)某些營養(yǎng)素的需求量增加，造成疾病或損傷發(fā)生，在應(yīng)激不可改變的情況下，動(dòng)物防御應(yīng)激最有效的辦法是通過補(bǔ)充營養(yǎng)提高自身抵抗應(yīng)激的能力。調(diào)控飼料預(yù)消化過程使其產(chǎn)生可對(duì)抗動(dòng)物應(yīng)激比較有效的維生素、有益微生物、小肽、氨基酸、活性蛋白、易消化糖類等物質(zhì)，是預(yù)消化飼料生產(chǎn)的關(guān)鍵。

3??需要解決的問題

1)飼料預(yù)消化技術(shù)還沒有一個(gè)成熟完整的飼料加工體系，加工工藝比較復(fù)雜，各種預(yù)消化處理之間既需要獨(dú)立還需要相互的協(xié)作才能完成整個(gè)飼料的預(yù)消化，生產(chǎn)效率較低，成本較高。

2)不同生理階段的動(dòng)物對(duì)預(yù)消化產(chǎn)物的需求有所不同，需要生產(chǎn)針對(duì)不同動(dòng)物生理階段設(shè)計(jì)不同預(yù)消化工藝反應(yīng)條件，工藝仍需進(jìn)一步完善和提高。

3)如何降低預(yù)消化處理對(duì)飼料中營養(yǎng)成分的損耗，比如氨基酸，維生素的損耗；同時(shí)預(yù)消化也產(chǎn)生了很多的未知促生長(zhǎng)因子，但作用機(jī)理并不明確，有待進(jìn)一步研究。

4??飼料預(yù)消化技術(shù)的前景

飼料預(yù)消化技術(shù)是一項(xiàng)全新的飼料加工技術(shù)體系，其研究范圍涉及動(dòng)物生理學(xué)、生物化學(xué)、酶工程、生物工程、飼料學(xué)、動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)及食品加工工藝學(xué)，是一個(gè)交叉學(xué)科技術(shù)。當(dāng)前原料價(jià)格飆升，飼料行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，采用何種加工方式才能更有效地提升飼料原料的消化率仍然是飼料行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，飼料預(yù)消化技術(shù)通過對(duì)飼料進(jìn)行體外預(yù)消化處理，可以為動(dòng)物提供更容易吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，提高消化吸收率，還可以節(jié)約大量的飼料原料，最終提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著技術(shù)體系不斷成熟，預(yù)消化飼料將推動(dòng)飼料業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)不斷向前發(fā)展。

[1] Scholten R H J， C M C Vander Peet-Schwering， L.A. den Hartog，et a1. Fermented wheat in liquid diets：Effects on gastrointestinal aracteristics in weaning piglets[J]. J. Anim. Sci，2002(80)：1179-1186.

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[3] 章世元，朱沛霽，張小軍，等. 加酶飼料預(yù)消化處理工藝參數(shù)探討[J].中國飼料，2001(24)：22-23.

[4] 徐煒. 加酶飼料預(yù)消化技術(shù)及生產(chǎn)工藝研究[D].無錫：江南大學(xué)，2009：18.

[5] 章世元，李海濱，朱沛霽，等.加酶飼料預(yù)消化處理工藝研究[J].中國飼料，2002(4)：8-9.

2015-03-19)

國家自然科學(xué)基金（31440082；31101253）

張勇，教授，碩士生導(dǎo)師。E-mail：syndzhy@126.com