秸秆蒸汽爆破技术在畜牧生产中的应用研究进展

蒸汽爆破技术是一种物理化学相结合的纤维处理工艺,通过蒸汽蒸煮和爆破作用达到改变纤维化学组成和结构的目的。采用蒸汽爆破技术处理农作物秸秆,具有能够提高动物采食量和秸秆消化率的作用,有利于中国秸秆资源开发。作者介绍了蒸汽爆破技术的原理及加工工艺,综述了蒸汽爆破技术对秸秆营养价值的影响及其在秸秆饲料开发领域存在的问题,并对其在畜牧生产中的应用前景作出展望,旨在对秸秆蒸汽爆破技术在畜牧业中应用奠定理论基础。     

蒸汽爆破技术在玉米秸秆饲料化利用中的研究进展

玉米秸秆是作物残余物中最丰富的木质纤维素生物质之一,主要由纤维素、半纤维素和木质素通过氢键及其他化学键、分子键结合而成,是具有复杂聚合结构的高分子化合物,作为动物饲料的可利用率较低。蒸汽爆破即汽爆,是应用蒸汽弹射原理实现爆炸过程中对生物质预处理的技术。将蒸汽爆破技术应用于玉米秸秆处理,可高效分离纤维素,对玉米秸秆具有明显的解聚作用,有利于提高玉米秸秆的饲料化利用程度。作者介绍了蒸汽爆破工艺原理与参数,综述了蒸汽爆破处理对玉米秸秆纤维结构、化学成分和酶解产糖的影响,以及对玉米秸秆的营养成分消化率和瘤胃微生物附着的影响。已有研究表明,蒸汽爆破可使蒸汽分子渗入植物组织,经过瞬时释放将内能转化为机械能,作用于生物质组织细胞层间,达到原料分解的目的;蒸汽爆破可改变玉米秸秆的纤维结构,降低半纤维素和木质素含量,提高纤维素含量(随着蒸汽爆破的压强和维压时间的增加,半纤维素含量显著降低,而物料含水率的增加会导致纤维素含量升高);蒸汽爆破可提高玉米秸秆体外发酵酶解产糖率,随着蒸汽爆破压强和维压时间的增加,玉米秸秆体外培养酶解还原糖产量增加;蒸汽爆破可使玉米秸秆的体外发酵产气量、产气速率、干物质和酸性洗涤纤维含量显著提高,可提高反刍动物对玉米秸秆的消化利用率,充分利用玉米秸秆的纤维素,提高玉米秸秆的营养价值;蒸汽爆破通过破坏玉米秸秆的表面结构,可促进瘤胃微生物在玉米秸秆上的附着,从而促进玉米秸秆的降解。综上,蒸汽爆破技术处理玉米秸秆可提高其作为饲料的利用率。     

蒸汽压片技术及其在畜禽生产中的应用

蒸汽压片技术起源于美国,最初应用于反刍动物养殖中.蒸汽压片技术是一种谷物加工方法,谷物经过蒸汽调质、辊式压轧和干燥冷却等过程制成片状谷物,通过加工过程中的各种物理、化学作用,提高谷物中淀粉和其他化学成分的可消化性,增加营养物质与消化道消化液的接触面积,并在一定程度上改变其消化位点,从而增加动物对谷物的消化和吸收率.因此,蒸汽压片技术可以改善谷物的营养价值,提高动物对谷物的利用效率,减少饲料浪费和环境污染.作者综述了蒸汽压片技术的工艺流程、参数和评价指标,以及蒸汽压片处理对谷物营养成分的影响及其在畜禽生产中的应用.     

秸秆饲料化预处理方式及其发酵抑制化合物的作用机理

农作物秸秆作为一种资源丰富、来源广泛的生物质资源,在畜牧业和生物能源产业应用潜力巨大。但由于其复杂的化学组成以及抗性结构,使其不能直接高效地通过生物转化所利用。通过预处理可以降低秸秆纤维素的结晶度,提高秸秆的利用率。然而预处理过程不可避免地使秸秆在高温或化学催化作用下过度降解,并伴随着副产物的产生,对后续微生物发酵有抑制作用。本文综述了秸秆的稀酸、碱、蒸汽爆破以及生物预处理技术的研究进展,并对预处理副产物呋喃类衍生物、弱酸类和酚类化合物的产生与抑制机理作一综述。     

临夏州玉米秸秆饲料开发利用现状及技术集成推广探析

饲草料是畜牧业的基础,是确保畜产品优质安全的源头。玉米秸秆是养殖牛羊的主要粗饲料来源。玉米秸秆在自然条件下由于质地粗硬是一种劣质的饲料,适口性差,营养价值较低,加上秸秆利用方式落后和产业化水平低等因素制约,秸秆饲料的科学利用率低,造成有限的秸秆资源浪费严重。针对临夏州畜牧产业快速发展的新形势和饲草料生产现状,提出积极推广玉米秸秆饲料的开发加工与应用,为助农增收、现代畜牧产业的发展提供物质保障和参考依据。     

Effect of steam explosion on solid‐state fermentation of maize stalk by Penicillium decumbens and Phanerochaete chrysosporium for animal feed production

Pre‐treated maize stalk could be used for animal feed due to the improved digestibility. Steam explosion (SE) and solid‐state fermentation (SSF) are two methods in maize stalk pre‐treatment. To evaluate the effect of combination of SE and SSF on the maize stalk pre‐treatment, the maize stalk was treated with steam explosion and microbial fermentation with Penicillium decumbens and Phanerochate chrysporium in this study. The steam explosion severity (logR₀) affected component of the corn stover and then affected the SSF. The highest weight loss of substrate (23.20%), protein (12.71%) and cellulase filter paper activity (FPA) (7.42IU/g) could be obtained at logR₀ = 3.64 and the IVDMD of SE‐SSF‐treated straw could reach 75.8%. The SE‐SSF pre‐treatment method could improve the utilization of straw as animal feed and overcome the shortage of feed source in animal husbandry.     

蒸汽压片玉米在奶牛生产中的应用研究进展

玉米是奶牛舍饲的主要能量饲料来源之一,而蒸汽压片技术是一项目前较为成熟的日粮加工技术,主要通过机械的湿热加工方法改变原料物理形态和营养物质的化学结构,广泛应用于反刍动物日粮中。蒸汽压片处理工艺中的蒸汽压力、温度和处理时间会影响压片产品的容重和淀粉糊化度,进而影响其饲喂效果。研究发现,经蒸汽压片处理的玉米可有效提高其淀粉消化率,加快瘤胃内的发酵速度,改变瘤胃发酵模式,促进瘤胃微生物蛋白合成,有利于维持瘤胃pH及瘤胃内环境的稳定。也有研究表明,蒸汽压片玉米饲喂奶牛后,对其采食量没有明显影响,但可以提高产奶量,改善乳成分,从而提高奶牛的产奶性能。作者对蒸汽压片玉米技术及其在奶牛生产中的应用研究进展进行综述,以期为蒸汽压片玉米在中国奶牛生产中的合理使用提供参考。     

菌糠饲料化在畜禽养殖应用中的研究进展

菌糠中含有丰富的纤维素、脂肪、蛋白质和多糖等营养物质,经过加工处理可作为畜禽良好的饲料来源。文章将菌糠的营养价值、加工方法及其在畜禽养殖中的应用研究进行综述,旨在为菌糠饲料化利用提供参考。     

调质对饲料营养价值影响的研究进展

调质是饲料加工过程中的重要工段,饲料调质效果直接影响饲料产品加工质量,进而影响畜禽对营养物质的消化吸收及生长性能。调质温度、蒸汽类型等是影响调质效果的主要因素,但调质过程中原料特性及结构变化同样对调质效果有较大程度影响。了解调质过程中饲料原料成分结构的变化对提高颗粒饲料加工质量及畜禽生长性能具有十分重要的意义;控制好调质参数将提高饲料配方中热敏性饲料原料的保留率,为热敏性抗生素替代产品在日粮中的应用提供技术支撑。本文综述了饲料调质过程中淀粉及蛋白质的变化对颗粒饲料加工质量的影响,以期为调质过程中的自动化控制提供思路。     

不同汽爆处理下玉米秸秆品质综合评价

为缓解农牧交错地因天然草原破坏引起的饲草短缺、草畜平衡等问题，保证牛羊粗饲料的充足供给及畜牧业健康发展，本试验以玉米秸秆为原料，采用蒸汽爆破技术，通过调控汽爆腔压力和原料水分，对玉米秸秆进行汽爆处理。结果表明：蒸汽爆破处理后玉米秸秆粗蛋白质（Crude protein，CP）、粗脂肪（Crude fat，EE）和单糖（Monosaccharide）等养分相对含量与未汽爆秸秆相比均明显增加；中性洗涤纤维（Neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗涤纤维（Acid detergent fiber，ADF）和酸性洗涤木质素（Acid detergent lignin，ADL）相对含量显著下降（P<0.05），康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系（Cornell Net Carbohydrate and Protein System，CNCPS）评价结果表明，蒸汽爆破处理能将玉米秸秆中慢速降解成分转化为快速降解成分；聚类分析结果表明，汽爆处理秸秆与原样营养相对含量之间差异显著，汽爆腔压力1.25 MPa，原料水分50%~60%最优；且与CNCPS体系评价基本一致。在汽爆腔压力1.25 MPa和原料水分50%~60%条件下，营养成分相对含量增加最为显著，为汽爆玉米秸秆预处理最佳条件。     

蒸汽爆破、复合菌剂及其联合处理对不同收获期柠条纤维降解的影响

旨在研究蒸汽爆破、复合菌发酵及其联合处理对柠条纤维组分降解的影响。在开花期（4月）、结实期（7月）及落叶期（11月）采集全株柠条,测定其常规营养成分;按照试验内容分为3个部分：1）研究3个不同压强（0.8、1.1和1.4 MPa）下蒸汽爆破处理对柠条粉纤维组分的降解作用;2）研究复合菌剂发酵对柠条纤维组分降解的影响;3）研究蒸汽爆破+复合菌剂发酵对柠条纤维组分降解的影响。每项试验内容中柠条的3个生育期均作为固定因素,所有处理仅与同期未处理柠条做比较,每个处理3个重复。测定每个处理柠条的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、木质素、半纤维素和纤维素含量及发酵底物中羧甲基纤维素酶和木聚糖酶活性。结果表明：1）从主要营养成分含量方面综合判断,结实期柠条饲用价值较高。2）与未爆破组相比,随着蒸汽爆破压强的增大,开花期与结实期柠条中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、木质素（仅开花期）及纤维素含量先升高后降低（P<0.05）,半纤维素线性降低（P<0.01）,中性洗涤可溶物先降低后升高（P<0.05）。3）与同期发酵前相比,复合菌发酵后柠条中性洗涤纤维（P<0.01）、酸性洗涤纤维（P<0.01）及纤维素（P<0.01）含量显著下降,其中开花期与落叶期半纤维素显著降低（P<0.05）,中性洗涤可溶物含量显著增加（P<0.01）。4）与同期未爆破发酵组相比,经蒸汽爆破预处理后进行复合菌剂发酵的开花期和落叶期柠条,随着爆破压强的增大,其中开花期与结实期纤维素（P<0.01）含量显著降低,中性洗涤纤维（P<0.001）、酸性洗涤纤维（P<0.05）、半纤维素（P<0.001）含量显著下降,中性洗涤可溶物含量显著升高（P<0.001）,开花期及结实期柠条木质素含量先降低后升高（P<0.05）,落叶期柠条木质素含量显著下降（P<0.01）。5）与同期未爆破发酵组相比,蒸汽爆破预处理后发酵的开花期和落叶期柠条,随着蒸汽压强增大,羧甲基纤维素酶活性先降低后升高（P<0.001）,而结实期羧甲基纤维素酶活性显著升高（P<0.001）;开花期、结实期及落叶期柠条发酵基质中木聚糖酶活性随着蒸汽压强增大呈线性升高趋势（P<0.001）。结果表明,通过蒸汽爆破、复合菌剂及其联合处理能够显著降低不同收获期柠条的纤维组分含量,其中蒸汽爆破和复合菌剂联合处理的效果最佳。本研究为有效评估不同处理对柠条的营养价值及其在畜牧养殖过程中的应用提供科学依据和数据支撑。     

响应面法优化蒸汽爆破小麦秸秆工艺

试验旨在利用Box-Behnken响应面法优化蒸汽爆破预处理小麦秸秆最佳条件，从而解决小麦秸秆营养成分利用率较低的问题。选取蒸汽压强（1.5~2.5 MPa）、水分含量（10%~50%）和维压时间（90~210 s）为自变量，瘤胃体外发酵产气速率为响应值，利用响应面建立回归模型并进行回归方程拟合，预测最佳工艺参数。结果显示：维压时间对瘤胃体外发酵产气速率的影响极显著（P<0.01），蒸汽压强和水分含量对瘤胃体外发酵产气速率无显著影响（P>0.05）。由F值可知：3个自变量对瘤胃体外发酵产气速率的影响大小依次为维压时间、蒸汽压强和水分含量。Box-Behnken响应面法优化蒸汽爆破预处理小麦秸秆的最优工艺参数为蒸汽压强1.77 MPa、水分含量49.91%和维压时间209.98 s。此条件下瘤胃体外发酵产气速率可达0.0794 mL/h。3次平行试验验证的体外发酵产气速率为0.0786 mL/h，与理论预测值误差仅为1.02%。将小麦秸秆在最佳爆破条件下重新爆破并进行体外发酵试验，与未蒸汽爆破的小麦秸秆相比，蒸汽爆破极显著降低了小麦秸秆中中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）和半纤维素的含量（P<0.01），同时极显著提高了体外发酵液中挥发性脂肪酸（VFA）和NH₃-N的含量（P<0.01）。综上，采用响应面法优化蒸汽爆破小麦秸秆的条件合理可行，优化的蒸汽爆破参数可用于提高小麦秸秆营养价值的蒸汽爆破工艺中。     

微生物技术在秸秆饲料中的应用

作物秸秆是农业生产系统中一项重要的生物资源,由于秸秆本身的难降解性和当前处理秸秆的技术水平有限,目前存在秸秆过剩问题。如何合理利用好秸秆资源是现代农业面临的难题。本文从农作物秸秆成分及其化学结构,降解秸秆的微生物种类,微生物降解秸秆的过程,利用微生物处理秸秆的方法,微生物发酵秸秆类饲料的应用效果,微生物发酵农作物秸秆生...     

金荞麦的化学成分、生理功能及在畜禽养殖中的应用研究进展

金荞麦化学成分复杂,含有黄酮类、萜类、甾体、有机酸等化学成分;具有抗氧化、免疫、抗菌、抗癌等生理功能;粗蛋白含量高,粗纤维含量低,氨基酸种类丰富,有较高的营养价值;金荞麦易繁殖,产量高,是一种适应性强、高产的牧草资源;作为添加剂用于畜禽饲料中有其特殊作用。文章对金荞麦的化学成分、生理功能、营养价值、繁育种植及在畜禽养殖中的应用进行了综述。     

木薯及其副产品的营养价值及在动物生产中的应用

木薯耐干旱、耐贫瘠且易管理，其茎叶、块根及工业副产物营养物质含量较高，是一种优质的非常规饲料。木薯叶粗蛋白质、粗脂肪、灰分含量较高，含有丰富的钙、铁、锌、锰。木薯块根是很好的能量来源，其粗蛋白质、粗脂肪、矿物质、维生素含量低于木薯叶。木薯渣主要由木薯的外皮、破碎细胞壁等组成，粗蛋白质含量很低，粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量较高，矿物质、氨基酸丰富，但钙、磷、氨基酸不平衡。木薯品种、生长条件、收割方式、收获时间、加工工艺等均会影响木薯及其副产品营养物质的含量。木薯中含有氰化物、单宁及植酸等抗营养因子，其中氰化物是限制木薯应用的最主要因素，其可结合细胞色素C氧化酶，阻断线粒体电子传递链，抑制有氧呼吸，导致中枢神经系统抑制和死亡。单宁、植酸与蛋白质结合生成络合物，阻碍营养物质的消化吸收，可通过水煮、烘烤、干燥等物理化学方法，以及发酵、育种等手段对木薯进行脱毒。研究表明，木薯及其副产品可广泛应用于动物生产中，对动物生长性能、肉品质无不良影响。开发与利用非常规饲料有利于缓解饲料资源紧张，降低养殖成本。作者详细介绍了木薯及其副产品的营养价值、抗营养因子及其脱毒方法以及其在动物生产上的应用，以期为木薯在畜禽养殖中的综合利用提供一定的参考。     

万寿菊秸秆在肉羊养殖中饲料化利用技术的探讨

万寿菊秸秆大量闲置造成秸秆资源浪费,同时也是人居环境整治中农业面环境污染的主要问题,对全面推进人居环境整治造成严重影响,本文旨在通过开展万寿菊秸秆加工调制、饲喂方法等一系列对比试验,探索出适合肉羊养殖的饲料化利用技术,全面推广使用,如果将万寿菊秸秆资源在养殖业中广泛利用,逐步探索建立“万寿菊－饲料－肉羊饲养－有机肥－万寿菊”的良性循环模式,实现万寿菊和草牧业两大产业融合发展,实现农业生产和养殖户收入持续稳定增长,达到生态、经济和社会效益的有机统一,在推进人居环境整治农业面源污染、草牧业高质量追赶发展和万寿菊产业发展方面具有重要意义,为此,本人通过调查研究、查阅资料,对万寿菊秸秆在养殖业中利用价值、秸秆调制加工和饲喂技术方面进行探讨,总结出适宜适合肉羊养殖的万寿菊秸秆饲料化利用技术。     

育肥肉牛的饲料加工工艺和饲料品质评定指标与方法

饲料是动物赖以生存及生产畜产品的物质基础,是畜禽生产上开支最大的一项,而影响饲料产品质量的因素却是多方面的。以育肥肉牛为例,总结了育肥肉牛饲料的加工工艺,并探讨了饲料品质评定的指标和方法,以期在提升饲料质量的前提下促进畜禽业的发展。     

玉米胚芽粕在动物营养中的研究进展

玉米胚芽粕是玉米深加工的重要副产品,我国年产玉米1.39亿吨,每年都生产出大量的玉米胚芽粕[l-2]。因其营养成分较为全面、适口性好、价格低廉且蛋白质含量高、氨基酸组成合理,因此,研究它在畜禽日粮中的饲用效果有一定的实际意义。近年来,国内外用玉米胚芽粕作为蛋白质补充饲料饲喂畜禽已作过一些研究,但研究不够系统深人[3-5]。本文主要从玉米胚芽粕的营养成分、实际应用及对畜禽生产的影响等方面进行介绍,旨在为研究畜禽的营养需要及科学配制日粮提供依据。     

不同添加剂发酵处理对汽爆玉米秸秆发酵品质及微生物数量的影响

为研究不同添加剂对汽爆玉米秸秆发酵品质与微生物数量的影响,本研究以干黄玉米秸秆为原料,经蒸汽爆破处理后,添加Sila-Max、Sila-Mix、纤维活性菌(活性菌)进行密封发酵,以不添加任何添加剂为对照(CK),发酵60 d后取样分析不同处理秸秆营养成分、发酵品质以及微生物数量变化.结果表明:1)不同添加剂处理下汽爆玉米秸秆粗蛋白(crude protein,CP)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)和粗灰分(crude ash,Ash)含量无显著差异(P>0.05),但与汽爆前干黄玉米秸秆相比,青贮后的汽爆玉米秸秆CP含量提高了2.01～2.05倍,NDF和ADF含量则分别降低了18.16％～20.17％和2.38％～3.94％,淀粉含量活性菌组最高,与Sila-Max、Sila-Mix组无显著差异(P>0.05).2)发酵过程中,活性菌组、CK组出现霉变情况,霉变量分别达5.07％和7.75％,而其余处理组未出现霉变现象.3)活性菌组乳酸含量显著高于其他处理(P<0.05);Sila-Max组汽爆玉米秸秆的乙酸、丙酸、丁酸含量显著高于其他处理(P<0.05).4)不同添加剂处理下,发酵后汽爆玉米秸秆中微生物数量出现不同变化,乳酸菌数量Sila-Max组显著高于其他处理组(P<0.05);好氧细菌和梭菌数CK组显著高于其他处理(P<0.05),但与Sila-Max组无显著差异(P>0.05);霉菌在Sila-Max、Sila-Mix组均未检测到,在CK组和活性菌组中分别达3.17和3.47 lg cfu·g-1.5)主成分与隶属函数综合分析得出,Sila-Max(0.55)>Sila-Mix(0.42)>活性菌(0.41)>CK(0.20).综上,不同添加剂发酵处理对汽爆玉米秸秆发酵品质及微生物数量有一定影响,活性菌虽能增加乳酸含量,但在抑制有害微生物,防止霉变方面有所欠缺;Sila-Max可以提高乳酸菌、乙酸、丙酸含量,抑制有害微生物活动,防止霉变,并具有抑制二次发酵的潜力;Sila-Mix能够提高汽爆玉米秸秆乳酸菌数量,抑制有害微生物的活动,防止霉变.综合主成分与隶属函数得分,汽爆玉米秸秆青贮时添加Sila-Max综合表现最优,可以推广使用.     

Study on Application of Candida utilis CU-3 in Cotton Straw Feed Fermentation

This experiment was conducted to study the effects of cotton straw fermentated by Candida utilis CU-3,in order to obtain a compound preparation with high efficiency to improve the quality of cotton straw feed.The gossypol tolerance of the strain was tested through the plate tolerance with gossypol acetate as the sole carbon source,and the optimal detoxification conditions of CU-3 were optimized by the solid fermentation.CU-3 mixed fermentation with other preparations were applied to the realistic production,the chemical substances such as crude protein,crude fiber and crude fat in the cotton straw were detected to verify the fermentation effect.The results showed that CU-3 could be grown in 1 000 mg/kg gossypol acetate medium,which was the sole carbon source.The increase of fermentation time and inoculation amount,the detoxification rate of CU-3 on cotton straw increased significantly (P<0.05),and the detoxification rate was the best when the water content was 60% in single-factor cotton straw solid fermentation.The variance analysis of response surface model showed that the equation regression was significant (P<0.01),the maximum degradation rate was 70%,when the conditions were 60% water content of cotton straw,10% inoculation amount and 30 days fermentation time.CU-3 mixed with other preparations,the sensory evaluation scores were all excellent,cotton straw had golden color,clear structure and mellow smell.The free gossypol content of cotton straw was significantly reduced (P<0.05),the minimum content of free gossypol was 62.00 mg/kg.The crude protein content was significantly increased (P<0.05),the highest reached 9.41%.The crude fat content was up to 14.50 g/kg.The crude fiber content was significantly reduced (P<0.05).The cadmium,lead and chromium contents of each treatment group reached the standard.The best compound preparation was CU-3 with 2% corn flour.The application effect tests were carried out in the three farms of 142 Regiment,Manas and Beiwucha.The pH of the cotton straw were between 5.05 and 5.20 after fermentation,the detoxification rates were all above 70% and the highest reached 78.5%,the crude protein contents were 7.97%,8.24% and 9.89%,the crude fiber content were 35.4%,34.5% and 31.2%,respectively,the crude fat content was up to 10%.In this experiment,CU-3 and its compound preparation could effectively improve the detoxification efficiency and feed quality of cotton straw under optimized fermentation conditions,and provide experimental basis for the application of cotton straw feed in Xinjiang.