粗饲料的加工与调制.ppt
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1、粗饲料的加工与调制粗饲料的加工与调制青贮、氨化和微贮临洮县畜牧局草原站序序 言言n我国是粮食生产大国,也是秸秆生产大国,每年可生产秸秆6 亿多吨,但目前尚有2 亿吨左右未被利用,已经利用的也多是粗放的低水平利用。n如通过秸秆青贮、氨化、机械加工和发展全混合日粮等技术,将这2 亿吨秸秆充分利用,生产草食动物饲料,可节约饲料用粮6000 万吨。n据统计,截至2005 年底,全国农作物秸秆处理利用率由2000 年的15.8%提高到2005 年的17.7%。n2005 年,全国青贮秸秆1.75 亿吨(鲜重),氨化(含微贮)秸秆5300 万吨,两项折算节约饲料粮4700 多万吨,为缓解我国粮食供需矛盾做
2、出了巨大贡献。青贮饲料需求量的不断增加,使青贮技术得到空前发展。青贮饲料概况青贮饲料概况n n 青贮(silage)系指在密封条件下,使青绿饲料在相当长的时间内保持其质量相对不变的一种保鲜技术。使用的容器称青贮窖(Silo),青贮窖一词来自希腊语Siros,意指埋藏鲜玉米的地窖之意。青贮饲料在世界各地,有悠久的发展历史。n nMcDonald CMcDonald C(19811981)在其青贮饲料的生物化学)在其青贮饲料的生物化学一书中曾考证,在埃及发现的公元前一书中曾考证,在埃及发现的公元前1000-1000-15001500年前的油画中便有迹象表明古埃及人已掌握年前的油画中便有迹象表明古埃
3、及人已掌握青贮技术,该书又引证青贮技术,该书又引证Kirstein CKirstein C(19631963))的报道,的报道,在公元前在公元前12001200年的年的CarthageCarthage遗址中也发现有青贮窖。遗址中也发现有青贮窖。McDonaldMcDonald认为,在意大利至少有认为,在意大利至少有700700年的青贮史。年的青贮史。在罗马帝国时代己经有青贮饲料的记载,但实际在罗马帝国时代己经有青贮饲料的记载,但实际应用于生产是应用于生产是1818世纪初期。世纪初期。18421842年年GriesualdGriesuald在波在波罗地海农业进展协会学报罗地海农业进展协会学报(T
4、ransactions of the(Transactions of the Batic Association forthe Advancement ofAgriculture)Batic Association forthe Advancement ofAgriculture)上最先记述了青贮制作工艺。上最先记述了青贮制作工艺。n n1862年德国斯图加特市的Reihleu在Wurttemberg Wochenblatt发表了他的一篇青贮生产工艺的报道,后翻译成法文并发表在1870年的法国农业杂志上。1877年法国人Goffart在实践经验的基础上出版一本青贮技术的专著,以后被译成英文,在
5、英国发行后迅速传至美国。1886年在纽约举行了第五届青贮会议。嗣后,青贮技术在美国逐渐普及,但在英国普及则较晚。1883年在英国只有6个青贮窖,到1886年才逐渐普及,达到1605个窖。真正在欧洲普及是二战之后,由于粮食涨价以及机械化畜牧业发展,才有了长足的发展。n n及至20世纪80年代,全世界在青贮技术方面的研究,每年都有近百篇论文发表,所涉及的间题从微生物学到生物化学,围绕着二次发酵问题secondary fermentation or deterioration)、低水分青贮(haylage)问题、青贮添加剂问题、豆科牧草青贮技术问题、谷物湿贮问题等均有深入的研究。n n 在我国,据史
6、料记载,远在南北时期(距今约有1500年)就具有很完备的粗饲料的调制和贮存方法,早在600多年的元代(王祯农书)和清代(幽风广义)中记载首楷、马齿觉等青贮饲料的发酵方法,其实就是青贮原理的应用。我国最早关于青贮饲料的试验研究报导是在1944年发表于西北农林的“玉米窖贮藏青贮料调制试验”。1943年西北农学院王栋、卢得仁首次进行全株玉米的青贮研究,并将这一方法向陕西及全国推广。n n青贮技术在中国正式列入科研计划项目是在50年代初期,华北农业科学研究所(1953)曾将收获后玉米秸的青贮技术列入科研规划,并与山东省农业科学研究所、浙江省农业科学研究所合作,就玉米秸的收获适期、营养价值评定、青贮技术
7、品质鉴定等进行了研究。n n翌年在晋、冀、鲁等省推广,但限于当时的机械化水平、饲料饲养管理水平以及三秋抢收抢种季节主要忙于粮食,致使这项技术长期未能得到全面推广。n n80年代以后,随着收贮机械化程度的不断提高,目前青贮饲料己在全国范围内成为养牛业中常规技术。青贮饲料的意义青贮饲料的意义n n青贮饲料是北方牛羊最重要的粗饲料,不仅气味芳香,适口性好,还可集约化生产,长期保存。饲喂青贮饲料可以有效提高奶牛产奶量,增强奶牛体质,减少疾病的发生,特别是能有效解决北方寒冷地区奶牛冬、春两季缺少青绿多汁饲料的问题,在奶牛生产中具有举足轻重的作用。玉米青贮玉米青贮n n 玉米素有能量之王的美誉,在主要家
8、畜的日粮结玉米素有能量之王的美誉,在主要家畜的日粮结构中,玉米所占比例高达构中,玉米所占比例高达50%70%50%70%。在奶牛生产。在奶牛生产中,玉米籽实不仅是重要的精饲料,其秸秆还是中,玉米籽实不仅是重要的精饲料,其秸秆还是最重要的粗饲料。因此,玉米青贮在全国的农业最重要的粗饲料。因此,玉米青贮在全国的农业生产中占有举足轻重的地位。生产中占有举足轻重的地位。n n近年来随着我国人民的生活水平不断提高,对肉、近年来随着我国人民的生活水平不断提高,对肉、蛋、奶的需求不断增加,农业生产开始由数量型蛋、奶的需求不断增加,农业生产开始由数量型向质量型转变。全株玉米青贮以其能值高、易消向质量型转变。全
9、株玉米青贮以其能值高、易消化、柔软芳香、适口性好、保存期长、成本低等化、柔软芳香、适口性好、保存期长、成本低等许多优点,己成为反当动物的理想粗饲料日粮。许多优点,己成为反当动物的理想粗饲料日粮。青贮饲料发酵过程青贮饲料发酵过程n n 二十世纪三十年代芬兰学者、诺贝尔奖获得者A.I.Virtanen曾对青贮发酵过程菌群的生长演变和生化反应过程进行过大量的研究,基本揭示了青贮的发酵生化过程。青贮饲料的发酵过程大体可分为植物呼吸期、微生物竞争期、乳酸发酵期、稳定期等4个阶段。优质青贮料的植物呼吸期不到5d,微生物竞争期及乳酸发酵期一般为515d,1个月以后就转入稳定期,可长达10年以上。植物呼吸期植
10、物呼吸期 刚收割下来的青绿植株中的细胞并未立即死亡。刚收割下来的青绿植株中的细胞并未立即死亡。切碎的青贮原料被装窖后虽然密封,但仍有空气,切碎的青贮原料被装窖后虽然密封,但仍有空气,植株中的活细胞大约在植株中的活细胞大约在3d3d左右仍然进行着呼吸作左右仍然进行着呼吸作用用(呼出呼出CO2CO2,消耗,消耗02)02),一直到窖内氧气被耗尽,一直到窖内氧气被耗尽形成厌氧状态。形成厌氧状态。此后植物细胞开始窒息,好氧性细菌活动减弱,而此后植物细胞开始窒息,好氧性细菌活动减弱,而厌氧性细菌厌氧性细菌(主要是乳酸菌主要是乳酸菌)迅速增殖。植物细胞迅速增殖。植物细胞的呼吸作用消耗青贮原料中的糖类而生成
11、热,的呼吸作用消耗青贮原料中的糖类而生成热,反应反应:C6H1206+602-6CO2+6H2O:C6H1206+602-6CO2+6H2O十热十热(2.82MJ)(2.82MJ)适量的热有利于乳酸发酵,但如窖内残氧量过多时,植物细胞呼吸期延长,不仅会引起糖原的浪费,窖温过高,也不利于各种营养成分的保存。为此,在制作青贮饲料时,排除青贮料中的间隙中空气,减少氧化损失有着十分重要意义。n n 植物细胞呼吸阶段的后期转化为氧化酶作用下的分子内呼吸期。n n此期间垂死的细胞继续分解一部分碳水化合物,与此同时一部分蛋白质则在细菌与真菌的作用下也被部分地降解,进一步脱经基后产生氨化物与二氧化碳,有些则经
12、过脱氨基产生挥发性脂肪酸。酵母的活动也会将碳水化合物转化为醇及有机酸类。此时细菌的作用逐渐突出,进入微生物竞争期。微生物竞争期微生物竞争期 微生物竞争期是好氧菌和厌氧菌、其它菌与乳酸菌进行竞争优势菌群的时期,实际上就是微生物相互生态关系的一种体现。根据各种优势菌群的不同,大致分以下几种情况:乳酸发酵乳酸发酵:n n青贮原料经切碎装入青贮窖中后,经过3天左右的呼吸作用,将氧耗尽,窖内变成厌氧状态,厌氧的乳酸菌迅速增殖。乳酸菌利用原料中的糖及水溶性碳水化合物(water soluble carbahydrates,简称WSC)产生乳酸,乳酸菌逐渐成为优势菌群,进入乳酸积累期.这样就使pH急剧下降,
13、起到防腐保鲜作用。n n乳酸发酵分同型乳酸发酵(homolactic fermentation)和异型乳酸发酵Cheterolactic fermentation)两大类。n n前者将葡萄糖和果糖主要分解为乳酸。n n而后者将葡萄糖分解为乳酸、醇、二氧化碳,将果糖分解为乳酸、甘露醇、醋酸、二氧化碳;将五碳糖分解为乳酸、醋酸。n n所以同型发酵的产物主要是乳酸,而异型发酵的产物除了乳酸外,还生成二氧化碳、乙醇、醋酸等。可见,同型乳酸发酵养分消耗少,较为理想。丁酸发酵丁酸发酵n n丁酸发酵主要是由丁酸菌引起的。丁酸菌又名酪丁酸发酵主要是由丁酸菌引起的。丁酸菌又名酪酸菌酸菌(Clostriclium
14、 sp.)(Clostriclium sp.),是一种梭状芽胞杆菌,是一种梭状芽胞杆菌,在完全厌氧条件下和高水分条件下生长繁殖。它在完全厌氧条件下和高水分条件下生长繁殖。它不耐酸,在乳酸生成量不足和不耐酸,在乳酸生成量不足和pHpH高时更易增殖。高时更易增殖。丁酸菌增殖时可将己生成的乳酸或原料中的糖分丁酸菌增殖时可将己生成的乳酸或原料中的糖分解生成丁酸,还可将蛋白质分解生成大量的胺或解生成丁酸,还可将蛋白质分解生成大量的胺或氨,使青贮饲料具有恶臭,降低了青贮品质,影氨,使青贮饲料具有恶臭,降低了青贮品质,影响了饲料采食量。丁酸菌在生成丁酸的过程中,响了饲料采食量。丁酸菌在生成丁酸的过程中,还造
15、成能量的损失,利用糖和乳酸作为能源,经还造成能量的损失,利用糖和乳酸作为能源,经过相同的中间产物丙酮酸和丁烯酞辅酶过相同的中间产物丙酮酸和丁烯酞辅酶A A途径,途径,产生最终产物丁酸、产生最终产物丁酸、CO2CO2和氢。和氢。腐生菌的破坏作用腐生菌的破坏作用n n腐生菌种类颇多,它们几乎不受温度、有氧或缺腐生菌种类颇多,它们几乎不受温度、有氧或缺氧等条件的限制,主要有无芽胞杆菌中的假单胞氧等条件的限制,主要有无芽胞杆菌中的假单胞菌属(菌属(PsaudomonasPsaudomonas)、荧光菌属)、荧光菌属(FluorenscensFluorenscens)、单生杆菌()、单生杆菌(P.her
16、bicolaP.herbicola)及有)及有芽胞杆菌中的马铃薯菌(芽胞杆菌中的马铃薯菌(B.mesentericus B.mesentericus)、枯)、枯草杆菌(草杆菌(B.SubtilisB.Subtilis)等。)等。n n 腐生菌主要是破坏青贮饲料中的蛋白质及氨基酸。腐生菌主要是破坏青贮饲料中的蛋白质及氨基酸。第一种破坏方式是促使氨基酸脱按。例如丙氨酸第一种破坏方式是促使氨基酸脱按。例如丙氨酸脱狡后可变为乙基胺,赖氨酸可变为戊二胺脱狡后可变为乙基胺,赖氨酸可变为戊二胺(尸胺尸胺)。n n第二种破坏方式是促使氨基酸水解,例如各氨基酸经水解后变为丙酸、醋酸、氨气、氢气与碳酸气。这些气体
17、的逸出,说明蛋白质的损失。乳酸积累期乳酸积累期n n 乳酸菌迅速繁殖成为青贮饲料中的优势菌,在适宜的温度、酸度、湿度环境中大量繁殖经过糖酵解作用产生大量乳酸,乳酸可部分转化为醋酸、丙酸及丁酸,使pH值进一步下降,以至于遏制了乳酸菌的生长,逐渐形成一个稳定的状态,即相对稳定期。相对稳定期相对稳定期n n由于存在大量的乳酸菌和乳酸,形成了一个相对稳定的平衡状态,乳酸菌分泌乳酸可以保持饲料不受其它微生物影响而变质,同时又限制了乳酸菌的过量繁殖,乳酸菌在乳酸不足时又继续生长分泌乳酸,微生态如此循环,能够使饲料保持近十年的时间。国内外青贮技术的研究现状与发展国内外青贮技术的研究现状与发展趋势趋势 国内外
18、青贮技术的研究进程,经历了一个从高水国内外青贮技术的研究进程,经历了一个从高水分青贮到低水分青贮再到添加剂青贮的发展阶段。分青贮到低水分青贮再到添加剂青贮的发展阶段。8080年代以来的近年代以来的近2020年中,国外在青贮技术方面有年中,国外在青贮技术方面有了很大的革新,对过去青贮技术的了很大的革新,对过去青贮技术的“禁区禁区”也有也有重大突破。如围绕着二次发酵问题、半干青贮、重大突破。如围绕着二次发酵问题、半干青贮、玉米青贮专用添加剂、收割时期、养分损失规律、玉米青贮专用添加剂、收割时期、养分损失规律、青贮窖塔及填装、挖取机械等进行了不少研究,青贮窖塔及填装、挖取机械等进行了不少研究,现己发
19、展到通过化学添加剂调控青贮质量的较完现己发展到通过化学添加剂调控青贮质量的较完善的阶段,使生产水平不断提高。善的阶段,使生产水平不断提高。目前常用的青贮设备目前常用的青贮设备n n 青贮技术中的青贮设备目前主要有壕、窖、塔及青贮技术中的青贮设备目前主要有壕、窖、塔及塑料袋贮。塑料袋贮。n n我国多采用地下或半地下红砖水泥窖为主,还有我国多采用地下或半地下红砖水泥窖为主,还有部分青贮塔,农户以地下土窖多见。青贮窖的主部分青贮塔,农户以地下土窖多见。青贮窖的主要优点是造价低,作业方便,青贮窖可大可小,要优点是造价低,作业方便,青贮窖可大可小,能适应不同生产规模,但其贮存损失较大。能适应不同生产规模
20、但其贮存损失较大。n n青贮壕的优缺点与青贮窖略同,但青贮壕更便于青贮壕的优缺点与青贮窖略同,但青贮壕更便于机械化作业。此外还有袋装青贮和堆式青贮。机械化作业。此外还有袋装青贮和堆式青贮。袋装青贮袋装青贮n n袋装青贮是在青贮物料切碎后,加入非蛋白氮,压实装袋,扎口,保证不透气,然后堆积存放在避光阴凉处。切碎长度小于2cm,破节率在78%以上。袋装青贮的优点是青贮饲料质量好,营养可保存在85%以上,物料损失小,便于人力搬运和取饲,可以进行商品生产;缺点是塑料袋成本高,大量青贮还需要配备压实装填机。袋装式草捆青贮袋装式草捆青贮n n袋装式草捆青贮是把收割的青贮原料用拣拾压捆机压制成密实的大圆捆
21、把每个圆捆单装入塑料袋中,然后将袋装草抠在硬薄膜上码成垛,系紧每个袋口,再用塑料布覆盖,边缘用土压实埋严,其优点是可商品性青贮,缺点是需一台圆捆机。大圆草捆青贮大圆草捆青贮n n大圆草捆青贮是将大圆草捆在塑料薄膜上密排堆放成垛,再用塑料布盖严,使之不透气,顶部用土或砂压实。主要机械设备是大圆捆机。缠裹式草捆青贮缠裹式草捆青贮n n缠裹式草捆青贮是新发展的一种贮存工艺,方法是用厚度0.023mm高拉力塑料薄膜缠裹在圆草捆上,于是草捆于外界空气隔绝。设备除需打捆外,还需备有缠裹机。n n美、日等国主要采用青贮塔,塔内用均布机输送,压实取料等全部实现机械化。青贮塔的优点是经久耐用、占地小、贮存损失
22、小以及机械化程度高。n n日本还有真空青贮塔,原料贮入后抽出塔内的空气,使塔内迅速达到厌氧条件,减少由呼吸作用以引起的能量损失青贮质量的影响因素青贮质量的影响因素 目前国内外的研究认为,青贮原料的水分、糖分、缓冲能力、收获期、密封程度、粉碎程度、青贮的温度及添加剂的施加均匀性等诸多因素都会影响青贮饲料的质量。青贮的水分青贮的水分n n青贮原料的含水量一般以青贮原料的含水量一般以60%75%60%75%为宜,水分过为宜,水分过低或过高都不利。水分过高使渗出液增加,可溶低或过高都不利。水分过高使渗出液增加,可溶性营养物质损失,并导致梭菌发酵,污染环境。性营养物质损失,并导致梭菌发酵,污染环境。若窖
23、底不渗水,则底部水分过多引起酸度太低若窖底不渗水,则底部水分过多引起酸度太低(多多半是醋酸半是醋酸),影响青贮料的品质。若原料中水分不,影响青贮料的品质。若原料中水分不足,则不易压实,藏有空气,引起发霉变质足,则不易压实,藏有空气,引起发霉变质;若原若原料比较柔软,水分少些还可以压实料比较柔软,水分少些还可以压实;原料粗硬,则原料粗硬,则极难压实。再者水分少将导致收获损失和过度产极难压实。再者水分少将导致收获损失和过度产热减少可发酵物的数量,引起热减少可发酵物的数量,引起pHpH值升高和水溶性值升高和水溶性碳水化合物碳水化合物(WSC)(WSC)增加,乳酸和其它发酵物减少。增加,乳酸和其它发酵
24、物减少。此外低水分青贮将减少乳酸菌的生长率和酸的产此外低水分青贮将减少乳酸菌的生长率和酸的产生率。生率。糖分糖分n n糖是乳酸菌形成乳酸的原料,只有足够数量的糖,糖是乳酸菌形成乳酸的原料,只有足够数量的糖,才有可能使乳酸菌形成足够数量的乳酸。发酵过才有可能使乳酸菌形成足够数量的乳酸。发酵过程与水溶性碳水化合物程与水溶性碳水化合物(WSC)(WSC)占饲料鲜重的百分率占饲料鲜重的百分率存在相关性,原料中至少要含存在相关性,原料中至少要含3%(3%(占鲜样占鲜样)的的 WSC WSC,若原料中,若原料中WSCWSC很少,即使其它条件都具备,也很少,即使其它条件都具备,也不能制得优质青贮料。在生产上
25、为了将不易青贮不能制得优质青贮料。在生产上为了将不易青贮或难青贮的原料也能制成优质青贮料,可以采取或难青贮的原料也能制成优质青贮料,可以采取措施加以改变原料中含糖量。一般采用添加含糖措施加以改变原料中含糖量。一般采用添加含糖或含淀粉多的饲料,如用甘薯、马铃薯、禾本科或含淀粉多的饲料,如用甘薯、马铃薯、禾本科谷实粉等来提高青贮原料中的含糖量。谷实粉等来提高青贮原料中的含糖量。青贮原料的缓冲能力青贮原料的缓冲能力n n植物原料的缓冲能力或抗植物原料的缓冲能力或抗pHpH值变化的能力是影响值变化的能力是影响青贮的重要因素。常用的测定缓冲力的方法是由青贮的重要因素。常用的测定缓冲力的方法是由layne
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