（应用化学专业论文）莲花味精废弃物—离交干粉在全价配合饲料中的利用研究.pdf

南京理工大学硕士学位论文 摘要谚3 静 本文从环境保护、废物资源利用的角度出发，以味精生产中废水经处理 后产生的离交干粉为研究对象，将其添加到仔猪的饲料中。离交干粉中含 有粗蛋白含量为9 7 2 6 ，粗脂肪为2 9 ，粗纤维为1 9 2 ，灰分5 5 7 。 其中粗蛋白主要以铵态氮形式出现和1 3 5 7 游离氨基酸组成。以动物营养 学、饲料学的原理为基础，根据国家对仔猪饲喂营养需要的标准，设计出 三种分别添加离交干粉93 8 和1 6 5 1 的全价配合饲料配方，将其制成颗 粒状全价饲料，并对4 2 头活体仔猪进行两期各2 8 天的生物活性试验l 添 加9 3 8 离交干粉的3 # 料饲喂结果表明，3 群料安全无不良反应，猪均增重 06 4 9 千克日、头，耗料1 6 1 0 千克日、头，料肉比为2 4 8 。同正大5 5 1 料 饲喂效果接近。而其成本却比正大5 5 1 低5 7 元0 试验证明：离交干粉完全 可以作为饲料的一组成部分添加到全价配合饲料中，使其变废为宝，产生 显著的经济效益和社会效益。 关键词：味精废水、离交干粉、全价配合饲料、配方设计、仔猪、 生物活性 u s eo fm o n o s o d i u mg l u t a m a t ei m s g l w a s t e a b s t r a c t f e e d 砸sp a p e rd e a l tw t ht h et r e a t m e n to fm o n o s o d i u mg l 晚曲疵m s g 】 w a s t ew a t e rf o re n v i r o n m e n t a lp r o t o c t j o na n du t i l i z i n gw a s t em a t e r i a l t h e p o w d e rb y - p r o d u c t f r o mm s gw a s t ew a t e r - c e d pw a st e s t e da sad i e t s u p p l c m a n t t op i g l e t s c e d pc o n t a i n e d9 7 2 6 c r t l d e p r o t e i n 2 ，9 c r u d e f a t , 1 9 2 c r u d ef i b e r , 5 5 7 m i n e r a l c r u d ep r o t e i nw a sm a i n l ym a d eu po f n 也一na n d1 3 5 7 f r e ea m i n oa c i d s o nt h eb a s i so ft h et h e o r i e so f a n i m dn u t r i o l o g ya n df e e d , t h r e ek i n d so ff e e d s 钺l d i 埘9 3 8 a n d1 6 51 o f c e d pw e r e d e s i g n e da c c o r d i n g t ot h e p i g l e t n u t r i t i o ns t a n d a r d i nt w o 2 8 d 8 yf e e d i n gb i o a c t i v i t ye x p e r i m e n t so n4 2p i g l e i s ，t h er e s u l to ft h e3 佯 f e e da d d e d9 3 8 c e d pw a sp r o v e ds a f ea n dn ou n w e l l r e a c t i o n , w e i g h t g a i nw a so 6 4 9k g d h e a d ，f e e dc o n s t l l r l p t i o n w a s1 6 1 0 k g d h e a d , t h er a t i o o ff e e dt om e a tw a s2 4 8 w h i c hw a sc l o s et 0t h a i l a n dc p 5 5 1f e e df o r p i g l e t s ，w h i l et h ec o s to f3 撑f e e dw 豁l o w e rt h a nc p 5 5 1f e e d t h e s er e s u l t s s h o w e dt h a tc e d pm a yb en o t o n l y a d d e dt of o r m u l af e e dt oc r e a t e e c o n o m i cb e n e f i t s , b u ta l s o r e c y c l e d w i d s t em a t e r i a lt oc r e a t es o c i a l b e n e f i t s k e y w o r d s ：m o n o s o d i u mg l u t a m a t e i m s g w a s t ew a t e r , c e d p , c o m p l e t e f o r m u l af e e d , f o r m u l a d e s i g n , p i g l e t , b i o a c t i v i t y ， 塑塞翌三查兰塑主兰垒堡兰一 1 绪言 环境保护、可再生资源利用和能源问题是世界各国都关注的大事。我国 按照蒙特利尔条约和内罗必宣言的有关规定制定了相应的法规。随着我国将 加入w t o ( 世界贸易组织) 、融入世界大家庭，会承担更多环境保护的责任 和义务。下个世纪我国政府在环境保护和提高人民生活质量方面将会有很大 的举措，特别在环境治理方面提出更严格的要求，同时在发展农牧业( 包括 畜牧业) 方面提供更优惠的产业政策。为此科技部在“十五”规划的框架计 划中上述两个研究方向占有相当大的比重。本论文课题的出发点也是基于上 述两方向而设立的。其耳的旨在解决我国工业生产中污染大户之一味精 工业生产中废水经处理后的废弃物再利用闯题，即将废弃物一离交于粉作 为饲料的载体为理念，更高层次研究离交干粉作为饲料的营养价值，探索将 其制成全价营养型配合饲料的可行性，为此既解决了我国最大的味精生产厂 家莲花集团对该废弃物处理的难题，保护了环境，又变废为宝，发现了 其作为饲料的潜在的商业价值，节约了饲料粮食，促进了饲料业、畜牧业的 可持续发展，并向生态农业产业化迈进。 味精作为食品风味增强剂，是食品的一种基础调味成分，也是人体营养 物质之一。味精是我国新兴的发酵工业中规模最大的产品，在食品和生物技 术领域中占有重要地位。随着生活水平的不断提高，人们对味精的需求也日 趋上升，相应的味精厂的数目及产量也有所增加。目前我国味精年产量为4 0 万吨，其产量和质量已跃居世界首位【l l 。 随着味精生产规模的扩大，各企业遇到了污水治理的沉重压力，它直接 制约着企业的可持续发展。味精企业是使用微生物的发酵工厂，环境质量的 优劣不但影响到工厂周边地区人们的生活和健康，而且与生产的稳定性密切 相关。过去工厂往往不经处理或处理不当，就将味精生产过程中的污水直接 排放到附近的江河湖泊中，造成严重的污染，导致鱼类死亡、农作物生长不 良，破坏了当地的生态平衡，人民的正常生存受到了侵害。不但对周围环境 造成不良影响，而且对工厂本身的生产也产生了危害，其危害甚至是灾难性 的。 l 童塞堡三查兰堡主堂生篓兰一 由于每生产1 吨味精，约产生2 5 吨左右c o d e r 高达5 0 0 0 0 m ：的浓废 水t 2 1 。我国味精行业目前全年产囊为4 0 万吨，即约产生1 0 0 0 万吨浓废水， 折合排放c o d e r5 0 万吨。因此，可证明味精生产行业是严重的环境污染大 户。 味精废水中有机物含量高，p h 值低，色浊度高，有特殊臭味，且组成 复杂，水质波动大，虽然无毒，但含有大量发酵菌体和未被耗尽的营养物， 如直接排入江河，会大量消耗水系的溶解氧，使水体变黑发臭，甚至还会造 成水生物的死亡，给环境带来极大的危害，故而防治味精废水的污染已成为 味精行业亟待解决的问题。 同时味精废水富含氮、营养盐和大量的残糖、氨基酸、有机酸、腺 嘌呤、尿嘧啶、菌体蛋自等有机物及k + 、n a + 、n 地+ 、m 酽+ 、c a ”、f e ”、 c l 、s o ? - 、p 0 2 - 、n o ；等无机盐口 。如果综合利用的效果好，也是一种资源， 因此各生产厂家也在积极探索开发该资源，力争变废为宝。 目前味精行业尚没有一套完整的废水治理技术，国内外对味精工业废水 处理仍缺少经济有效的技术。日本、韩国、巴西等国及台湾对此都经历了艰 难的过程。据文献报道，研究的较多的方法主要有木素混凝剂处理法 4 、活 性炭吸附法 ”、废液生产饲料酵母6 、m 巾】、废液制造有机肥料 ”、废液制 造杀菌剂和植物生长剂叭n o 】、废液燃烧法m 1 巾”、好氧处理法和厌氧处理 法，好氧处理法又分为生物膜法( 主要有生物滤池n 3 7 、 “j 、生物转盘、生物 接触氧化、流化床等) 和活性污泥法，厌氧处理法主要有厌氧性稳定池l ，5 1 【l q 【j m 【”】- u 9 ) 、厌氧消化法1 2 0 1 2 1 1 1 2 2 1 、1 2 3 1 1 2 4 嗍等。如：英国早在1 9 7 4 年就采 用了深井曝气生物处理新工艺，日本、法国、韩国等国以糖蜜为原料的味精 企业把高浓度有机废水制成有机肥料，中浓度废水经生物、化学处理后放流， 低浓度废水经生物处理后放流。如日本协和发酵公司的防府工场就是采用了 上述处理技术。这些方法，有的能耗大、成本高，有的过程复杂，难以适应 我国国情。在我国，对味精生产中废水治理尚属实验室研究和工厂初试阶段， 如：南京大学程树培等人采用外循环气升反应器光合细菌处理昧精废水 位7 】【2 8 3 ，南开大学刘庆余等采用藻菌共生法对味精废水进行处理实验室阶段 【1 3 】“】。目前我国味精废水治理进入中试和初运行阶段的方法有：广州味精 堕塞堡三查堂塑主堂堡垒塞 一 食品厂和绍兴味精厂采用了厌氧好氧二段生物处理法，但方案流程长， 处理成本较高。沈阳昧精厂采用废液制造有机肥料，但此种肥料所含p 、k 不高，p h 值又低，制造成本也较高，因肥料市场价格低等因素至今尚未工 业化。武汉大学利用味精废液中的氨基酸( 废液中仅含1 3 左右) 与无机铜 等金属反应得到一种配合物，用于植物营养性杀菌剂，中试已获成功，但费 用大( 其难点在于将氨基酸从废液中提取分离出) 。目前从味精生产谷氨 酸废液中生产饲料酵母技术比较成熟，全国已有苏州、常州等1 0 多家味精 厂采用该技术生产单细胞蛋白( s c p ) ，c o d 去除率达5 0 ，对环境污染大 为减轻，回收有价值资源s c p ( 含蛋白6 0 以上) ，成本为销售价格的7 0 ， 经济效益尚可，但此方法还存在分离酵母后的二次废水处理的严重问题，此 废液c o d 仍高达2 0 0 0 0 m g 尼左右，b o d 5 达1 0 0 0 0 m g l 左右，均达不到国 家制定的排放标准。另外，我国的王东生、谢维采用味精母液与造纸黑液合 成饲料，取得了一定的效果，但还存在困难，暂时未能推广。综上所述， 可知目前我国味精行业废水治理技术和废永经处理后所产生的二次废弃物的 利用仍需进一步深入研究和在开发利用方面有所创新。 挖掘可再生资源的潜能，使其变废为宝，是人们一喜所追求的可持续发 展、保护环境、保持生态平衡的一种途径，也是国际环保组织所提倡的对于 排放量少、有回收价值的废水、废液和废渣要积极开展综合开发利用，逐步 实现专业化、企业化和社会化，以便有效地提高资源的综合利用水平的方向。 为此，美国、芬兰曾就将味精生产中的谷氨酸废液提供给大型牛羊饲养场。 饲养厂将其用在饲料中饲喂牛羊，既解决了味精厂废液污染问题，又促进了 饲料业和畜牧业发展，形成了很好的生态环境。由于我国饲养业属庭院式， 广而分散，没有形成大规模集约式生产，因此在我国此方法不适合。但此思 路值得我国借鉴，因我国并不是一个产粮大国，目前用占世界7 的可种植 面积养活世界l ，4 的人口。人、畜、禽争粮问题十分突出。发展畜牧业，提 高人民生活质量，改善人民的食品结构，也是我国急需解决的问题。国际上 将人均肉、蛋、奶的食入量作为衡量一个国家人民生活水准的尺度。要使肉、 蛋、奶上市量增加，饲料业和畜牧业是基础。饲料业就是美国2 5 种主要产 业之一，也是十大支柱产业之一斟l 。它不但为畜牧业发展提供了保障，也在 ， ， 一 堕塞曼兰查兰堡圭三生j 生j 生二苎一 国家经济建设中起到举足轻重的作用。虽然美国是世界上产粮大国，且粮食 大量出1 2 1 ，但他们并未全部采用粮食作为饲料业的原料来饲喂畜、禽，而在 饲料生产中采用大量的工业、农业生产中的可利用的废弃物和非植物性蛋白 作为原料制成饲料。美国年产饲料高达8 7 2 0 万吨，其中猪饲料和牛饲料占 有重要部分。在欧共体年产7 9 2 0 万吨，饲料工业产值位于工业总产值较前 位置，仅次于乳品和钢铁工业1 3 l 】。目前我国年产饲料仅有1 6 0 0 万吨。随着 我国人民生活水平的提高，饮食结构在逐步改变，对肉、蛋、奶的需求囊也 不断增加，但饲料业滞后于畜牧业的发展，技术含量高、上规模的大型饲料 企业集团偏少，由此可见，在下世纪初，饲料工业是十分有活力的朝阳工业， 并将是我国一个新的经济增长点，现已受到很多企业和企业家的密切关注。 河南莲花味精集团有限公司是我国最大的味精生产基地，也是世界单厂 生产能力最大的味精企业。公司资产总额4 3 亿，9 8 年销售收入2 l 亿，实现 利税2 6 亿元，是国有独资控股上市公司，同时也是国家重点扶持发展的5 0 0 家企业集团之一。该集团年产味精1 4 万吨，占我国味精年产量的l ，3 ，其国 内市场占有率达4 0 以上，并出口到世界2 0 多个国家和地区。 莲花味精集团的味精生产废水治理过程十分艰难。按其年产味精1 4 万吨 计算，每年约产生3 5 0 万吨高浓度废水，折合排放c o d c r1 7 万吨。前些年， 由于环保意识差，生产废水不经过任何处理，直接排入淮河，使河水变黑发 臭，两岸居民苦不堪言怨气冲天，为此曾惊动中央。国家环保法颁布之后， 企业加深了法律责任感和迫切感，并且为了企业和社会的可持续发展，花费 了大量的财力、物力、人力，采用生物技术，三种不同层次的处理，使废水 达到排放标准，改善了环境。对于处理后剩下的废液，采取离心干燥的方法 使废液变成粉体一离交干粉。离交干粉主要由铵态氮盐和少量氨基酸所构 成。以莲花集团年产味精1 4 万吨计，相应产生的离交干粉也约有1 4 万吨， 即每天生产出离交干粉约4 0 0 吨。目前莲花集团每年用作多元化肥的离交千 粉量为4 5 万吨，还剩余9 万吨左右的离交干粉。日积月累，堆积如山， 如此之多的离交干粉无法处理，又给企业增添了沉重的负担。 本论文研究内容主要是莲花味精生产中所产生的废弃物离交干粉再 利用的实际问题，以保护环境、挖掘离交干粉资源的潜能为目的，以生物化 ， 南京理工丈学硕士学位论文 学、动物营养学和饲料学为理论基础，探讨离交干粉在饲料中，特别是在单 胃动物一猪饲料方面的应用为创新点。 塑塞墨三查兰堡主堂垡丝塞一一一 2 离交干粉 离交干粉是味精生产中产生的废弃物。要具体了解离交千粉是如何产生 的，首先要知道味精的生产工艺过程c 1 】。 2 1 味精的生产工艺过程 味精，化学名称是l 珞氨酸单钠一水化物，其商品名称是味精、味素， 英文名称是m o n o s o d i u ml - g l u t a m a t e ( 骼g ) ：g o u r m e tp o w d e r “o 。 味精制造方法分为水解提取法、合成法和发酵法三大类。现在水解提取 法( 蛋白质水解法和从甜菜废糖蜜中提取法) 与合成法都已停用。目前世界 生产味精的厂商都采用发酵法生产味精。发酵法优越的原因是原料来源广 阔，单耗低，设备腐蚀性小，生产成本低，经济效益商。 莲花集团的味精生产过程主要包括淀粉水解糖化、发酵、谷氨酸提取、 谷氨酸中和、浓缩结晶、分离与干燥筛分等过程。其生产工艺流程图如下： 菌种晶种 li 玉米一淀粉一葡萄糖一发酵一等电点沉淀一洗脱 lf 离心分离一母液离子交换 l 真空浓缩一中和、脱色一谷氨酸 结晶 1 分离一干燥一筛分一成品( 味精) 图2 1 味精生产工艺流程图 6 塑塞曼三查兰塑圭生垡建皇一 2 2 离交干粉的生产工艺 将味精生产中的发酵液在等电点提取谷氨酸后的上清液进行离子交换， 产生的尾液加入氨水进行中和，经过真空浓缩，得到浓缩离交液，进入高速 离心喷雾干燥塔中干燥后，再通过冷却器冷却，即得到离交干粉。 离交干粉的生产工艺如图： 琏s 0 4 p h 6 5；p h 3 0 发酵液一等电点一上清液一离子交换 i； 谷氨酸 尾液一氨水 2 2 0 高速离心 l 空气一喷雾干燥塔一浓缩离交液一真空浓缩 ； 冷却器 i 离交干粉 图2 2 离交千粉生产工艺图 2 3 离交干粉的物理性质 离交干粉是呈黄褐色粉末状固体，有轻微刺鼻的味道，易潮解结块，比 重小于水，易溶于水。 2 4 离交干粉的成分分析 从味精的生产过程及离交干粉的制造过程中可知，离交干粉的成分很复 杂，既有残留菌体蛋白、氨基酸、嘧啶、嘌呤、有机酸等有机物。还有大量 的n h + 、n o i 、 s 0 4 2 、 c l 。、c a 2 + 、n a _ 等无机盐。 根据离交干粉所含各物质概况，本论文拟将离交干粉作为全价配合饲料的载 体。一般全价配合饲料常将玉米皮作为具有营养成分的载体，因此将上述两 物质进行分析测示，检验结果如下： 表2 1 离交干粉成分分析检验结果 检验结果 检验项目单位检验结果检验方法 离交千粉玉米皮 天冬氨酸 08 00 6 9g b7 6 4 9 - 8 7 苏氨酸 o 1 60 3 4g b7 6 4 9 8 亨 丝氨酸 o 1 0o 2 4g b7 6 4 9 8 7 谷氨酸 7 7 01 8 6g b7 6 4 9 8 7 甘氨酸 o 3 20 4 9g b7 6 4 9 8 7 丙氨酸 l _ 3 50 6 2g b7 6 4 9 8 7 胱氨酸 o 。0 6o 0 8g b7 6 4 9 8 7 缬氨酸 0 5 4o 5 8g b7 6 4 9 - 8 7 蛋氨酸 o 1 4o 2 0g b7 6 4 9 8 7 异亮氨酸 o 2 4o 3 8g b7 6 4 9 8 7 亮氨酸 o 3 60 9 9g b7 6 4 9 8 7 酪氨酸 o 1 80 4 0g b7 6 4 9 8 7 苯丙氨酸 o 2 6o 6 1g b7 6 4 9 - 8 7 赖氨酸 o 2 3o 5 0g b7 6 4 9 - 8 7 组氨酸 o 0 80 4 0g b7 6 4 9 8 7 精氨酸 o 2 5o 5 6g b7 6 4 9 ；8 7 脯氨酸 0 7 40 9 6g b7 6 4 9 8 7 色氨酸 0 0 6o 0 3g b7 6 5 0 8 7 总和 1 3 5 79 9 2 粗蛋白质 9 7 2 69 8 8 g b 厂r 6 4 3 2 9 4 水分 5 9 59 _ 3 4g b 6 4 3 5 8 6 粗灰分 5 5 7 g b 厂r 6 4 3 8 - 9 2 食盐 3 4 9 g b ，r l ；4 3 9 9 2 钙 o 0 8 o 】80 b ，r 6 4 3 6 9 _ 2 总磷 o 1 30 1 4 g b ，r 6 4 3 7 9 2 测试地点：农业部农产品质量监督检验测试中心( 郑州) 、河南省农业 科学院科学实验中心( 郑州) 。 测试方法：参照国家标准g b 7 6 4 9 8 7 、g b 7 6 5 0 8 7 、g b t 6 4 3 2 - 9 4 、 g b 6 4 3 5 8 6 、g b t 6 4 3 8 - 9 2 、g b t 6 4 3 9 9 2 、g b t 6 4 3 6 9 2 、g b t 6 4 3 7 9 2 。 通过对离交干粉和玉米皮的营养成分的对比，可以看出离交干粉中的总 塞塞里三查堂壁圭堂垫丝塞 一 氨基酸含量( 1 3 5 7 ) 比玉米皮的( 9 9 2 ) 高4 7 ，磷的含囊两者仅差0 0 1 ， 钙的含量约是玉米皮中的1 2 。这些数据表明离交干粉并不是一无用处的废 物。在全价配合饲料生产中，玉米皮不但可作为饲料的载体，还可在饲料中 作为营养成分的一部分，所以推测离交千粉有作为饲料中的一种营养成分或 是作为饲料载体的可能性。 离交干粉中的粗脂肪、粗纤维和灰分的测试结果如下： 表2 2 离交干粉测试结果 检测项目检测结果 粗脂肪( 干基) 2 ：9 粗纤维 1 9 2 灰分 5 测试地点：江苏省农业科学院( 南京) 。 测试方法：参照国家标准g b 6 4 3 3 3 8 6 、g b 6 4 3 4 8 6 、g b 6 4 3 8 8 6 由所测得的数据可知，离交干粉中的粗蛋白含量很高，这主要是因为其 中的含氮量高所致。饲料中粗蛋白的量与含氮量的关系为： 粗蛋白质一含氮量6 2 5 在离交干粉中，n l n 含量很高，占总氮量的7 5 ，其主要以( n h 4 ) 2 s 0 4 、 n h c l 、( n h 。) 2 c 0 3 形式存在，其次为游离氨基酸等。动物营养学和饲料学中 定义粗蛋白质是由纯蛋白质和非蛋白含氮化台物两部分构成1 3 3 ，离交干粉中 的铵赫属后一种类。从饲料构成和动物营养需要原理考虑，离交干粉可作为 动物饲料中粗蛋白质部分，特别是可在反刍动物类饲料中有效应用，对于单 胃动物一猪饲料中的应用，有创新研究价值。 9 妻塞堡三奎兰堡主一兰生堕l 堂l 苎_ - 一 3 配合饲料的制作 3 1 配合饲料概述 饲料是畜牧业存在和发展的重要物质基础，饲料的质量和耗用量直接影 响到饲养业的经济效益。喂多少饲料生产多少动物产品，是畜牧业经济核算 的基础。在正常经营的情况下，饲料费用大约要占到整个成本的7 0 左右， 因而，在保证或提高动物产品数量和质量的同时，科学地利用饲料，降低饲 料费用，是发展畜牧业的重要手段。而配合饲料工业的兴起和发展，则为实 现这一重要手段提供了有利的条件。要想实现少投入多产出的目的，必须使 用营养成分完善而平衡的配合饲料。随着畜牧业生产的发展，配合饲料工业 迅速兴起。 饲料工业与许多科学技术有密切关系，如动物营养学、畜牧学、药物与 药理、病理学、化学、农业机械、工业机械、计算机、经营管理等。但是， 它的最终落脚点，象它的出发点一样，都要落实在有利于提高动物的消化、 吸收和物质转化上。 配合饲料工业通过饲料配方的制作和拥有的技术设备条件，可以集中地 应用动物营养学的研究成果，并能把构成配合饲料的几十种不同组分，包括 计量微小到百万分之一和宏大到百分之几十的各种组分，均匀地混合在一 起，从而保证活性成分的稳定性，提高饲料的营养价值和经济效益。 猪配合饲料，是根据猪的营养需要量和饲养标准要求，按照经过科学论 证的饲料配方，平衡主要营养物质，粉碎到必要程度的各种单一饲料的均匀 混合物。猪用配合饲料是由饲料工厂根据营养需要，拟订科学配方，原料经 过机械加工，所生产和销售的一种商品饲料。把配置猪配合饲料的过程，及 具体地在生产实践中配合饲料的日投喂量，又称口粮配合。日粮是一昼夜一 头猪所采食的饲料量，由若干种饲料按不同的比例构成。配合日粮是猪饲养 实践中的一个主要环节。饲粮，是根据饲料的百分比配制的大量混合饲料， 即配合饲料 3 4 1 。 配合饲料的优越性首先在于可全面提供猪所需要的能量和营养物质，从 而可充分发挥猪潜在的生产性能和提高饲料报酬：其次，可将各种营养组分 不同的饲料，通过科学组合使充分发挥饲料间的营养互补效应，从而提高饲 查塞里三点兰塑圭一生壁堡苎一 料的营养价值和利用效率；第三，可保证添加剂利用的有效性和安全性，因 一般饲料添加剂用量甚微，人工搅拌势难混合均匀，而生产配合饲料则可用 强力搅拌机充分搅拌，使添加剂均匀分布在配合饲料中；第四，商品配合饲 料可直接用以喂猪，节省设备和劳力支出，便于实行集约化养猪生产。 现今技术发达国家，由于高质量配合饲料的推广应用，猪每增重l 千克 所消耗饲料己降低到2 8 3 0 千克。近些年，国内配合饲料工业亦有了较大 发展，根据总结材料表明，配合饲料与单一精料喂猪效果比较，一般饲料报 酬可提高2 0 q o 以上，每养一头商品肉猪( 7 5 - 9 0 千克) 大致可节省粮食 4 0 - 5 0 千克州。 3 1 1 配合饲料的分类 根据动物的消化器官的构造和机能的本质差别，配合饲料可分为两大 类，一类是单胃动物用的，另一类是反刍动物用的配合饲料f 3 3 l 。 配合饲料按其类型和用途，可分为添加剂预混料( 预混料) 、浓缩饲料 ( 平衡用混合料、蛋白平衡料) 、全价配合饲料( 全日粮配合饲料或完全配 合饲料) 、精料混合料等。 3 1 2 添加剂预混料 添加荆预混料是根据猪的营养需要拟定科学配方，由添加剂与稀释剂和 载体等加工制成的匀质混合物。饲料工厂在配制生产预混料时，为保证活性 成分的生物学效能，往往还根据具体条件而附加抗氧化剂、防霉剂、着色剂、 调味剂及工艺性添加剂等。因此，在添加剂预混料中除基本组分外，还可能 包括有附加组分。预混料的具体使用量，随产品类型和用途等不同而有所差 别。一般是按1 嗲扣5 比例添加到全价配合饲料中。 非营养性添加荆是真正的添加剂，它不是饲料内的固有营养成分。菲营 养性添加剂种类很多，它们的共同点是从各自不同的作用提高饲料的利用效 率。根据它们的作用，大致可归纳为四类：生长促进剂、驱虫保健剂、饲料 保存剂和其它添加剂。 生长促进剂的主要作用是刺激畜禽的生长，增进畜禽的健康，改善饲料 、 妻塞望三杰兰堡圭兰堡垒塞 的利用效率，提高生产能力，节省饲料费用的开支。它主要包括抗生素、抗 菌药物、激素、酶制剂等。抗生索是一种抑制微生物生长或破坏微生物生命 活动的物质，它可以抑制肠道有害微生物的繁殖，对腹泻、下痢等有显著疗 效，故可保持动物体健康，提高畜禽生产能力，还可促进肠道吸收能力，合 成氨基酸与维生素。杆菌肽锌是应用最多的一种抗生素，可以说是一种永久 性的生长促进荆，既不会造成体内残留和动物产品中的残留，也不会造成环 境污染。在一定范围内，提高饲料中杆菌肽锌的水平，对肉用猪的增重有良 好作用，如用量为l o o p p m ，猪的生长速度可提高6 ，并降低饲料消耗。经 常用作抗菌药物的添加剂有卡巴多、喹乙醇、硝呋烯腙等，喹乙醇具有抗菌 作用和促进蛋白质合成作用，对肉猪的生长有促进作用。硝呋烯腙可使消化 道内乳酸杆菌增加，改善有机物的消化率，提高氮的留存。现在的酶制剂是 消化酶，使用目的是促进饲料的消化和吸收，主要用于消化机能尚未发育健 全的幼畜。常用的酶制荆有蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等 单一酶制剂或复合酶制剂。如“细胞酶”( c y t o z y m e ) 就是以蛋白酶和淀粉 酶为主，再加上适宜的脂肪酶和纤维素酶的复合酶制剂。 饲料保存剂是指抗氧化劫和防霉剂( 防腐荆) 。饲料中的一些成分，如 维生素a 、维生素d 、维生素e 等，可因空气中的氧、饲料中的过氧化物以 及不饱和脂肪酸等的接触而氧化变质、失效或酸败，为了防止这种氧化作用， 需要加入一定量的抗氧化剂。抗氧化剂应具备下列条件：低浓度即可生效( 一 般剂量为o 0 1 - - 0 0 2 ) ，抗氧化剂本身无毒、无害，与饲料成分作用后的 产物也无毒、无害，不使饲料发生异味和异臭，在饲料中的存在量易于测定。 常用的抗氧化剂为乙氧喹( 全名乙氧基喹啉、商品名山道喹) ，有较好的抗 氧化作用，被作为维生素a 的稳定剂。 其它添加剂中主要包括着色剂、调味剂和饲料加工中常用的流散荆和粘 台剂等。调味剂也可叫增香剂，它可使饲料的味道或气味得到改善，并使之 标准化，使动物更乐于接受，使商品化的特点提高。在传统畜牧业中，天然 饲料的适口性几乎不存在什么问题，可以较好地诱发动物的食欲。可是，在 现代畜牧业中，尤其配合饲料的大批量生产以来，气味和味道已变得更加重 要了。要求调味剂具有标准化的气味和味道，甚至在日粮组分发生变化时， 塑塞墨三查兰堡圭茎一垡丝二生一 气味和味道也能稳定下来。调味剂主要用于猪，仔猪对于喜爱的味道也喜爱 采食。常用的调味剂是乳酸乙酯和乳酸丁酯。流散剂也叫流动剂，它是改善 加工工艺性能和提高饲料耐存性的辅助剂。它对流动缓慢、易粘不散和对湿 度敏感的物料，可提高它们的泻注性和贮存的稳定性，在制作添加剂和预混 料中常常使用。配合饲料中有各式各样的组分，它们有着种种不同的加工性 能，使用流散剂可以调整这些性状，使它们容易流动、散开，表现为泻注性 强。流散剂的使用量为配合饲料的o 5 2 。粘合剂也叫制粒添加剂，用于 颗粒饲料的制作，使用目的是提高成型率，减少粉尘损失，加强颗粒的牢固 程度。 3 1 3 浓缩饲料 浓缩饲料是由添加剂预混料、蛋白质饲料和矿物质饲料( 包括钙、磷饲 料和食盐) 等三类原料配制加工而成。它是一种高蛋白商品饲料，是饲料工 厂生产的一种半成品，不能单一直接用来喂猪。通常是根据猪的生产用途和 生产水平而生产多种规格的浓缩饲料。浓缩饲料与能量饲料按一定配比均匀 混合即可配制成全价配合饲料。浓缩饲料的用量一般是占全价配合饲料的 2 5 q 5 。 3 1 4 全价饲料 全价饲料，是指能量和营养物质含量及比例可全面满足猪营养需要的日 粮( 饲料) ，即能量饲料与浓缩饲料按一定比例配制生产商品饲料。一般全 价配合饲料中能量饲料占6 5 0 , , - - 7 5 ，浓缩饲料则占2 5 - - 3 5 ，其中含有猪 所需的能量和各种营养物质。因此，在饲喂全价配合饲料条件下，可无需再 加喂其它饲料。配合全价饲料需要考虑五个因素；猪的营养需要，单个饲料 的营养价值，混合饲粮内所需的营养浓度，最后配成的饲料所选用的饲料以 及饲粮的数量。全价配合饲料的配方，是根据猪的生理状态和生产用途，从 饲料供应情况进行拟定的。通常根据饲喂对象的不同，猪用全价配合饲料可 分为乳猪、仔猪、生长肥育猪、后备母猪、妊娠母猪、哺乳母猪及种公猪共 七种不同规格的产品。猪用全价配合饲料的形状多为粉状或颗粒状( 圆柱状 妻塞堡兰查兰堡主兰一垒堡壅一 或小饼状) 料。颗粒状可防止猪采食过程中挑食，减少饲料损耗。 3 1 5 混合饲料 混合饲料是由能量饲料、蛋白质饲料和矿物质饲料按一定比例配制加工 而成。它与配合饲料不同之处在于不是严格按照猪的营养需要拟定配方进行 加工生产。因此，单一饲喂混合饲料往往难以充分发挥猪潜在的生产性能。 在实际使用这种饲料时，还需补充适量添加剂预混料或青绿多汁饲料。为保 证混合饲料的基本质量，应使其中所含粗蛋白质茎1 2 9 6 ，粗纤维 1 1 0 9 6 ，钙 0 4 札1 0 0 n , 6 。磷0 3 0 9 6 - - 0 8 0 9 6 ( 摘自国家商业部颁布的质量标准，1 9 8 8 ) 。 3 2 家畜营养原理 3 2 1 家畜动物 3 2 1 1 家畜动物的分类 根据畜牧学，动物分为两大类：单胃动物和反刍动物。单胃动物主要是 指猪，反刍动物以牛、羊为代表，它们也被称为复胃动物，具有瘤胃、蜂巢 胃、重瓣胃和真胃共四个胃 3 3 1 。 猪产品是目前中国人消费的最多的副食品，对我国的养殖业来说，对猪 的研究是相当重要的。 3 2 12 动物的消化体系 猪是单胃动物，单胃动物只有一个真胃，胃内没有微生物区系的消化( 降 解) 作用，饲料的整个消化过程是靠胃、胰和小肠分泌的消化酶来进行的。 牛、羊等动物的前胃内，主要在瘤胃内，存在着活动旺盛的微生物区系，它 们在生长和繁殖过程中，分泌出很多种酶，对于反刍动物的消化和代谢起着 非常重要的作用，有些酶可以把纤维素和半纤维素降解( 消化) ，有些可以 合成维生素b 族和维生素k ，有些可以利用非蛋白含氮化合物合成非必需氨 基酸、必需氨基酸和菌体蛋白。 3 2 1 3 家畜与饲料组成的比较 3 2 1 3 1 饲料组成 南京理工大学硕士学位论文 饲料种类虽然很多，但按近似养分分析法，可分为粗蛋白质、粗脂肪、 碳水化合物、矿物质( 灰分) 、维生素和水分构成，如图所示： 侧 料 r 纯蛋白质 粗蛋白质 l 非蛋白含氮化合物 中性脂肪 粗脂肪 l 类脂肪 r 粗纤维 碳水化合物 【无氮浸出物 ，常量兀素 矿物质( 灰分) l 微量元素 r 水溶性维生素 维生素 l 脂溶性维生素 水分 3 2 1 3 2 猪体组成 猪体的结构，随品种、类型、年龄、性质、营养状况和生产目的不同 而有所差异，但猪体的各个部分，均主要是由水分、蛋白质、脂肪和矿物质 所组成。 3 2 1 3 3 饲料与猪体组成的比较 猪体与饲料的组成存在着一定的差异。 一、化学元素的比较 根据化学分析测定的结果，证明铡料和畜体所含的化学兀素基本相同， 二者除含c 、h 、o 、n 、c a 、p 之外，l 尸时还含有s 、k 、n a 、c i 、m g 、f e 、 塑塞曼三查兰堕圭兰一垡l 兰l 兰l i 、z n 、c o 、c u 、m n 等元素，虽然含量不多，但也是构成饲料与畜体不可 缺少的元素。 二、化学组成的比较 饲料与家畜的化学组成存在着较大差异：首先，植物性饲料中均含粗纤 维，而家畜体内完全不含粗纤维。其次，植物性饲料中的粗蛋白质包括氨化 物，而家畜体内没有氨化物除蛋f l # l - ，只含有游离氨基酸和一些激素。猪 体含有的蛋白质系以球蛋白为主，并含有硬蛋白、角蛋白和胶原等，而植物 性饲料中的蛋白质则主要是谷蛋白和胶蛋白。再次，饲料中不饱和脂肪酸比 例高，猪体中饱和脂肪酸比例高，而且饲料中的粗脂肪含有一些色素、蜡质 和磷质等，而家畜中则不含这些物质。最后，饲料中无氮浸出物以淀粉、纤 维素、半纤维素等多糖形式存在，而在猪体中主要是以糖元形式分布于肌肉 和肝脏中，及以葡萄糖形式分布于血液中嗍1 3 7 。 综上可知，猪体与植物性饲料虽均是由水分、蛋白质、脂肪、碳水化合 物和矿物质等所组成，但其含量和存在形式却有很大差异，因此，作为猪体 营养源的植物饲料，在猪体内必须通过消化代谢，即分解、转化和重组，方 能转变为猪体的组成部分。 3 2 2 蛋白质与氨基酸的营养 3 2 2 1 蛋白质的组成 蛋白质是一种结构复杂的高分子含氮有机化合物，主要由c 、h 、o 和 n 4 种元素构成。氨基酸是构成蛋白质的基本单位。天然存在的氨基酸种类 很多，达2 0 0 种以上，但是参与构成动植物体的氨基酸仅有2 0 - 2 2 种。 3 2 2 2 蛋白质的生理重要性 蛋白质是一切生命物质的基础，对猪的营养生理具有极为重要的作用。 各类猪的日粮必须含有适量的蛋白质，以供猪体组织蛋白的生长和更新。当 日粮中蛋白质不足或缺乏时，将会导致猪体健康恶化、体重减轻、生长缓慢 或停滞不前、泌乳减少、繁殖机能紊乱以及胴体品质降低等。同时猪对饲料 的利用效率亦显著下降。反之，蛋白质过多，不仅造成饲料浪费，而且对猪 堕塞墨三查兰堡圭兰里r _ 兰l 墨一 同样有不利影响。长期饲喂高浓度蛋白质饲料，将引起机体代谢紊乱及蛋白 质中毒。 3 2 2 3 饲料中蛋白质和氨基酸的含量 现今测定蛋白质含量的方法，是基于测出饲料中的含氮量，然后根据含 氮量换算成蛋白质含量。各种饲料蛋白质的含氮量并不相同，其变动范围为 1 3 1 9 ，但一般是按平均含氮量1 6 计算，将含氮量乘以6 2 5 即可计算出 蛋白质的含量。然而，由于饲料中除蛋白质含氮外，尚含有一些非蛋自质含 氮物质，故按上述方法测得的结果，实际并非纯蛋白质含量，因而一般将按 含氮量换算求得的蛋白质称为粗蛋白质。 饲料中非蛋白含氮物的种类颇多，其中包括硝酸盐、铵盐、酰胺、生物 碱和游离氮基酸等。植物性饲料中也有非蛋白含氮物，如青饲料中非蛋白含 氮物的含氮量占总氮量的4 0 ，甜菜占5 0 ，青贮料占3 0 - 6 0 ，麦芽占3 0 ， 成熟籽实中非蛋白含氮物含量较少，仅为总氮量的3 - 1 0 。 3 2 2 4 蛋白质的营养价值 所谓蛋白质的营养价值，是指蛋白质可供动物机体利用形成组织蛋白 和产品蛋白的程度。各种饲料的蛋白质，由于氨基酸组成不同，营养价值差 异颇大。蛋白质中各种氨基酸之间的比例愈接近猪体的需要，则其营养价值 愈高；相反则较低。根据研究，对于生长猪，蛋白质中主要氨基酸的理想比 例( 以赖氨酸为1 0 0 ) 应为：赖氨酸1 0 0 、蛋氨酸+ 胱氨酸5 0 苏氨酸6 0 、色 氨酸1 5 、亮氨酸1 0 0 、异亮氨酸5 5 、苯丙氨酸+ 酪氨酸9 6 、缬氨酸7 0 ，组氨 酸3 3 ，这样的氨基酸比例比较接近猪体的需要，因此可称具有上述氨基酸比 例的蛋白质为“理想蛋白质”。主要氨基酸接近理想比例的蛋白质，可称 为完全蛋白质，反之则可称为非完全蛋白质。由于一般饲料所含蛋白质往往 均非“理想蛋白质”，因此有必要通过添加合成氨基酸，尽可能使猪日粮中 主要氨基酸的含量接近或达到“理想蛋白质”的水平。 饲料蛋白质的质量取决于饲料蛋白质中氨基酸的比例。目前已知组成 蛋白质的氨基酸有2 0 余种，对于仔猪，其中有1 0 种是必需氨基酸，即赖氨 酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、精 氨酸和缬氨酸。这十种必需氨基酸中，缺少任何一种，都会降低饲料蛋白质 的质量，影响蛋白质的利用率。但是对于成年后的猪，体内组氨酸和精氨酸 合成能力有所增强，且相对需要量有所下降，故成年猪的必需氨基酸仅为8 种，组氨酸和精氨酸不再是必需氨基酸。所谓必需氨基酸，是指在家畜体内 不能合成，或能合成但合成的速度及数量不能满足正常生长需要，必需由饲 料来供给的氨基酸。而非必需氨基酸，则是在家畜体内合成较多，或需要量 较少，不必需由饲料提供，也可以保证家畜正常生长的。在猪的1 0 种必需 氨基酸中。赖氨酸和蛋氨酸又具有更高的地位，它们往往能提高饲料蛋白质 的利用率。研究表明，赖氨酸在组织中不能合成，脱氨基后不能重新复原， 也不能被任何一种类似的氨基酸所替代。因此，赖氨酸被看作营养中的第一 限制性氨基酸，而蛋氨酸则被认为是第二限制性氨基酸。但配合饲料日粮中 何种必需氨基酸是限制性氨基酸取决于构成日粮的饲料种类。研究表明，当 饲料中赖氨酸水平从o 4 3 增至0 6 3 和o ，8 5 时，可使早期断奶仔猪日增 重从8 2 克增重至1 4 5 克和2 0 9 克；每增重l 千克的饲料消耗从3 3 千克降到 2 2 千克；氮的吸收率则从4 7 4 增到5 2 6 和5 7 o 。一般说来，猪的年龄 和体重不同，对必需氨基酸的需要亦不一样。表现为随年龄和体重的增长和 增加，必需氨基酸的相对需要量有下降的趋势。如仔猪开食料中需含赖氨酸 0 9 r v l ，o ，生长猪则需o 7 5 ，而育肥料则从初期o 6 5 逐步降到0 5 0 。 除了某些必需氨基酸的缺乏外，日粮中所提供的非必需氨基酸数量和 比例，亦可影响必需氨基酸的需要。倘若非必需氨基酸含量和比例不能满足 体蛋白或乳蛋白的需要时，将会加重猪体对某些必需氨基酸的需要。额外需 要的这部分必需氨基酸将供转化为非必需氨基酸之用。因此，非必需氨基酸 在日粮中含量充足，就可在一定程度上减少必需氨基酸的需要量。现今认为， 猪日粮中必需氨基酸总量与非必需氨基酸总量二者之间的比例应保持在0 辱：1 至1 ：1 。各种必需氨基酸之间的比例越接近“理想蛋白质”的比例，则必需 氨基酸在总蛋白中所占的比例可越小，即必需氨基酸总量与非必需氨基酸总 量之间的比例可越低。 1 8 南京理工大学硕士学位论立 3 2 2 5 非蛋白质含氨物质的利用 猪对饲料中各种非蛋白质含氮物质( 氨基酸、铵盐和硝酸盐等) 的利用 效率并不相同。游离氨基酸如同蛋白质降解产生的氨基酸同样被猪体所利 用，而铵盐的利用效率则很低。实验证明，只有当饲料中含有的蛋自质不足， 而必需氨基酸的含量又很丰富的条件下，猪体才能利用一些铵盐等非蛋白质 含氮物质作为合成非必需氨基酸的原料。非蛋白质含氮物质的利用效率在很 大程度上取决于饲料中必需氨基酸与非必需氨基酸的含量。必需氨基酸含量 高，而非必需氨基酸含量低，则非蛋臼质含氮物质的利用效率较高，反之则 较低 3 0 l ，f 3 s ， 3 9 j 。 3 2 3 能量物质 通常的能量物质包括碳水化合物、脂肪和蛋白质。它们作为饲料组成中 最重要的部分，是整个动物界赖以生存的物质基础。能量是机体生命活动的 动力源泉，机体获得能量首先满足机体的代谢活动，同时产热散热以维持机 体体温的相对恒定。碳水化合物中的葡萄糖，脂肪中的脂肪酸在机体的新陈 代谢过程中所提供的能量，占机体所需能量的绝大部分。 3 2 3 1 碳水化合物的营养 植物性饲料中的碳水化合物，主要是淀粉、纤维素和半纤维素等，低聚 糖甚少，单糖更少。动物性饲料中碳水化合物的含量极少，仅含有少量的糖 原或葡萄糖。传统的饲料成分分析方法，系将碳水化合物分为无氮浸出物与 粗纤维两大类。无氮浸出物包括淀粉、低聚糖和单糖；粗纤维则包括纤维素、 半纤维素、果胶、木质素等。必需指出，木质素并非是碳水化合物，只是由 于它在植物饲料中与纤维素和半纤维素伴随存在，共同构成植物细胞壁，故 而将其包含于碳水化合物中。由此可见，粗纤维只是数种性质不同物质的混