秸稈飼料加工技術(shù)研究進展

張玲　高飛虎　李雪　張雪梅　梁葉星　張歡歡

摘 要 對西南地區(qū)常見的幾種作物秸稈的營養(yǎng)成分及可飼性進行了介紹，從物理加工方法、化學加工方法、生物加工方法和復合加工方法等方面，綜述作物秸稈飼料加工技術(shù)研究進展，分析現(xiàn)有秸稈飼料加工方法存在的問題，展望秸稈飼料加工未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞 作物秸稈；飼料；加工；應(yīng)用

中圖分類號：S816.9 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.25.026

作物秸稈是指農(nóng)作物收獲籽實后剩余的莖葉，如玉米秸稈、豆類秸稈、甘薯藤蔓等，其產(chǎn)量約為籽實的1.0～1.2倍[1-2]。作為農(nóng)業(yè)大國，我國有著豐富的秸稈資源。農(nóng)業(yè)部新聞辦公室在全國農(nóng)作物秸稈資源調(diào)查與評價報告中指出，2009年，我國農(nóng)作物秸稈資源量為8.2億噸，可收集利用量為6.87億噸，而作為飼料使用量僅為2.11億噸[3]。作物秸稈利用率低下，造成了秸稈資源的巨大浪費。2015年，國家發(fā)展改革委、財政部、農(nóng)業(yè)部、環(huán)境保護部聯(lián)合發(fā)布通知，要求到2020年，全國秸稈資源綜合利用率達到85%以上[4]。政府鼓勵對秸稈資源進行“五化”綜合利用，其中秸稈資源飼料化應(yīng)用對發(fā)展節(jié)糧畜牧業(yè)、保障糧食安全具有重要意義[5]。

1 作物秸稈營養(yǎng)成分及可飼性評價

作物秸稈的主要成分為粗纖維，含有少量礦物質(zhì)、脂肪和蛋白質(zhì)等。不同作物種類或同種作物不同部位的秸稈，營養(yǎng)成分各有不同，可飼性也不盡相同。水稻秸稈、玉米秸稈、豆類秸稈、甘薯秸稈是西南地區(qū)常見的幾類秸稈，其營養(yǎng)成分差異較大。水稻秸稈主要包括稻草和稻殼，稻草中粗纖維、粗蛋白、粗脂肪和可溶性碳水化合物含量分別為42.7%、2.9%、1.2%和29.5%，稻殼中則分別為32.9%、3.8%、0.8%和41.8%；稻草適宜直接飼喂和加工飼喂，稻殼即使加工后也不適宜飼喂動物。玉米秸稈主要分為玉米莖稈、玉米芯和玉米苞葉，其粗纖維含量分別為39.2%、32%和25.1%，粗蛋白含量分別為5.0%、3.4%和2.5%，粗脂肪含量分別為1.5%、1.4%、2.2%，可溶性碳水化合物含量分別為34.5%、48.4%、53.8%；玉米芯加工后可以作為飼用原料，玉米莖稈和苞葉均可直接作為飼料使用。豆類秸稈的粗纖維含量從17.50%～42.08%不等，粗蛋白含量7.1%～15.0%，粗脂肪含量1.05%～4.50%；豆類秸稈均可直接作為飼用原料使用。2008年統(tǒng)計結(jié)果表明，在我國可收集利用的秸稈中，約57.14%的秸稈可直接飼喂，22.11%的秸稈不適宜直接飼喂，需要加工飼喂或作為工業(yè)化生產(chǎn)使用[6-7]。

2 秸稈飼料的加工方法

作物秸稈普遍存在原料粗硬、營養(yǎng)效價低、適口性差和消化率低等問題，但進行合理加工后，不僅可改善秸稈的營養(yǎng)成分和適口性，還可提升秸稈的飼用價值和轉(zhuǎn)化效率。秸稈飼料加工方法分為物理方法、化學方法和生物方法等。

2.1 物理加工方法

通過改變作物秸稈的物理性狀，以提升秸稈飼料的適口性和干物質(zhì)的消化率。主要處理方式有切斷、粉碎、搓揉、壓塊、蒸煮及顆粒飼料加工等。

2.1.1 切斷

切斷是將秸稈飼料依據(jù)不同的飼喂對象切短，一般切成2～3 cm長度，以利于采食，改善適口性[2]。切斷常與蒸煮等措施結(jié)合使用，是傳統(tǒng)使用的飼料初級加工方法。

2.1.2 粉碎

粉碎是將秸稈加工成粉末狀，可加快飼料通過動物瘤胃的速度，此法可將玉米秸稈飼料的利用率由20%提升到75%，但對反芻動物飼料不適宜[8]。粉碎處理一般同顆粒飼料生產(chǎn)結(jié)合應(yīng)用。適宜的粉碎粒度可提高飼料的加工質(zhì)量和飼料利用率，節(jié)能，提高生產(chǎn)效率。綜合顆粒飼料的加工品質(zhì)等因素，生長豬初期最佳的粉碎粒度為2.0 mm，隨著其生長發(fā)育，可適當增大粉碎粒度[9]。

2.1.3 揉搓絲化

揉搓絲化是使用機械對秸稈進行揉搓加工，使秸稈變成柔軟的絲狀物。通過揉搓絲化，可分離纖維素、半纖維素及木質(zhì)素，不僅可提高動物的采食量，較長的秸稈絲狀物還可延長飼料在動物瘤胃中的停留時間，利于反芻動物的消化吸收。

2.1.4 顆粒加工

顆粒飼料是將粉碎后的作物秸稈按不同的精粗比混合后制得的飼料顆粒，可通過配方的調(diào)整確保營養(yǎng)均衡，滿足對不同動物、不同時期的飼喂需求。楊宏波等研究不同精粗比顆粒飼料對中國荷斯坦斷奶公犢牛瘤胃微生物蛋白、發(fā)酵參數(shù)和微生物數(shù)量的影響，認為高精料全價顆粒飼料雖然能提高犢牛瘤胃總揮發(fā)性脂肪酸和乙酸水平，但會抑制瘤胃纖維降解菌和厭氧真菌的生長[10]。顆粒飼料不僅營養(yǎng)搭配合理，而且采食性、適口性良好，利于貯藏運輸，對環(huán)境有較好的影響[11]。

2.1.5 膨化加工

膨化加工是利用熱效應(yīng)和機械效應(yīng)處理作物秸稈。在高溫高壓的蒸汽作用下，秸稈細胞壁內(nèi)的木質(zhì)素融化、水解，氫鍵斷裂吸水，同時機械效應(yīng)使膨化口處產(chǎn)生極大的摩擦力，將物料撕碎，細胞壁疏松，木質(zhì)素的分布狀態(tài)改變，從而使飼料的顆粒變小，總面積增大，提升了飼料的消化率和采食率[12]。膨化加工后的玉米秸稈和豆類秸稈中的粗纖維和酸性洗滌纖維均有下降，無氮浸出物有大幅增加，特別是豆類秸稈中的無氮浸出物增加了31.54%[13]。

2.2 化學加工方法

2.2.1 堿處理

作物秸稈在一定濃度的堿液作用下，細胞壁會出現(xiàn)松軟膨脹狀態(tài)，同時，秸稈中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素間的醚鍵或酯鍵被打斷，木質(zhì)素被溶解，纖維之間的空隙增大，纖維素的降解率提高[2]。李雅麗等將小麥秸稈、棉花秸稈和玉米秸稈經(jīng)堿處理后，木質(zhì)素分別減少了50%、20%、90%，堿處理對玉米秸稈木質(zhì)素降解作用最為明顯[14]。何士成等認為，氫氧化鈉溶液堿處理能有效去除木質(zhì)纖維素的木質(zhì)素成分，破壞致密的物理結(jié)構(gòu)；堿處理能破壞木質(zhì)纖維素原料中的結(jié)晶區(qū)，增大原料的孔隙率和內(nèi)表面積，從而增加纖維素酶的可及性和酶解轉(zhuǎn)化率[15]。

2.2.2 氨化處理

采用氫氧化氨處理作物秸稈，在堿與氨的作用下發(fā)生堿解和氨解反應(yīng)，氨化處理可破壞多糖與木質(zhì)素之間的醚鍵，纖維素和半纖維素被分解，氮元素增加，從而促進微生物在反芻動物瘤胃內(nèi)的繁殖，提高秸稈飼料的可消化性[16]。

2.3 生物加工方法

2.3.1 青貯加工

青貯加工是以青綠飼料為原料，在厭氧環(huán)境下，利用植株中原有微生物的厭氧發(fā)酵，使植株中的可溶性碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸、乙酸等有機酸，pH值迅速下降，從而抑制飼料腐敗，保持飼料營養(yǎng)成分[17]。

2.3.2 黃貯加工

黃貯加工是以干秸稈為原料，通過添加一定比例的微生物菌劑、水等，有效分解秸稈，將木質(zhì)素等轉(zhuǎn)化為糖類，再經(jīng)發(fā)酵形成乳酸和其他一些揮發(fā)性脂肪酸，提高微生物對秸稈的利用率[18]。

2.3.3 酶解加工

在秸稈中加入一定比例的酶類，如纖維素酶、果膠酶、木聚糖酶等，對秸稈中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素之間的化學鍵進行催化作用，將難以消化的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于消化的小分子物質(zhì)。通過酶解處理作物秸稈，可改善秸稈的適口性和利用率[1]。

2.4 復合加工方法

顧擁建等在青貯蠶豆秸稈的同時，采用單一或復合添加麥麩、乳酸菌和纖維素酶等處理方式，研究其對青貯蠶豆秸稈發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)成分的影響，發(fā)現(xiàn)添加20%麩皮+40 g·t-1乳酸菌+400 g·t-1纖維素酶能夠改善發(fā)酵品質(zhì)[19]。何士成等以小麥秸稈為原料，采用蒸汽爆破預(yù)處理、堿法預(yù)處理及二者協(xié)同處理的方式預(yù)處理原料，研究其對麥稈成分及后續(xù)酶解的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，先蒸汽爆破后堿法預(yù)處理方式對麥稈的物理結(jié)構(gòu)破壞程度更大，對木質(zhì)素的去除效果更顯著，纖維素的酶解轉(zhuǎn)化率也明顯優(yōu)于其他預(yù)處理樣品[20]。

3 秸稈飼料加工存在的問題及展望

當前秸稈飼料的加工方法各有優(yōu)缺點，一些方法速度快、周期短，但存在營養(yǎng)價值不高的缺點，而一些方法又存在營養(yǎng)價值雖高，但加工方式復雜、成效慢等問題。飼喂不同的動物需要采用不同的飼料加工方式。因此，有針對性地采取合適的加工方式是秸稈飼料加工中應(yīng)重視的問題。

秸稈飼料的加工涉及到農(nóng)業(yè)資源的綜合利用、動植物營養(yǎng)、微生物、機械等多學科多領(lǐng)域，需要展開多學科聯(lián)合攻關(guān)方式，提升秸稈飼料加工技術(shù)水平。雖然作物秸稈飼料加工的方法很多，但歸結(jié)其目的主要有：改善適口性；分解或分離木質(zhì)素、纖維素等物質(zhì)，提高動物的采食率和消化性；轉(zhuǎn)化或復合營養(yǎng)素，提升飼料的營養(yǎng)品質(zhì)。采用綜合加工方式，將現(xiàn)有的加工技術(shù)改進提升后，科學地組合使用，形成配套技術(shù)是作物秸稈飼料加工的可行方式，有待于進一步深入研究。

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（助理編輯：易 婧；責任編輯：丁志祥）