大学课件第五章 配合饲料产品设计原理和方法

动物营养学,第五章配合饲料产品设计原理和方法,目的要求,掌握配合饲料基本概念和类型,了解配合饲料设计的基本原则和配方计算方法,掌握配合饲料设计的基本步骤,第一节配合饲料产品设计程序与方法,配合饲料：以动物的不同生长阶段、不同生理要求、不同生产用途的营养需要，以及以饲料营养价值评定的实验和研究为基础，按科学配方把多种不同来源的饲料，依一定比例均匀混合，并按规定的加工工艺流程生产的复合饲料,一、配合饲料产品设计的原则,营养性生理性：适口性和饲料容积动物消化生理相适应卫生性动物常量饲用对自身安全无毒动物产品中残留及排泄对人与环境没有致害作用或构成潜在威胁经济性,二、配合饲料产品设计程序,明确方案试制产品：市场调研、查阅文献、配方计算、原料与新产品检测、动物试验报批使用根据用后信息反馈改进产品质量,1.确定设计方案时考虑的因素,配合饲料的种类和用途要兼顾产品价格和生产性能的平衡“最大经济效益”目标规划“最低价格”目标规划“多目标”规划,饲养标准的应用以饲养标准为基础灵活应用查阅最新文献：因饲养标准是以前科研成果的总结根据实际情况进行调整：动物健康状况、生产目的等,2.配方设计（确定产品目标值）考虑的因素,掌握原料的特性参考中国饲料数据库和原料采购网络确定使用原料的种类和数量原料种类多易于营养平衡过多质量难于控制、带来新的不平衡饲料添加剂的选择遵守国家法律、法规安全、高效原则注意含量和效价,3.选择饲料原料应考虑的因素,产品某成分含量的平均值产品中某种成分含量标准差产品成分的变异系数变幅系数保证概率在95%或99%以上,4.对产品成分保证值的预测,第二节配合饲料配方,依据营养需要量所确定的饲粮中各饲料原料组成的百分比构成，就称为饲料配方,一、设计饲料配方的意义,动物营养需要及生理特点,饲料资源营养价值,技术和实践经验,饲料配方,最低成本,最佳饲养效果,最佳经济效益,最佳社会效益,二、饲料配方的类型,地区性典型饲料配方高效转用饲料配方通用型饲料配方,三、饲料配方的共性及特殊要求,1.饲料配方的共同性饲喂对象的营养需要量饲料原料的营养成分含量相应的校正参数、管理方式和环境条件,2.饲料配方的特殊要求营养指标的特殊要求强化动物生长和产品生产的特殊要求改善畜产品品质和性状的特殊要求动物保健和防病方面的特殊要求生物安全和环境保护的特殊要求与配合饲料产品性状有关的附加要求,四、配合饲料设计原则,科学性原则能量是饲粮的基本营养指标能量与其它养分之间比例应符合饲养标准的要求控制饲粮中粗纤维的含量原料选择：品质、体积、适口性经济性原则：在提高产品设计质量基础上降低成本可操作性原则：原材料选用与市场情况及企业条件相配套、产品的种类与阶段划分应符合养殖业的生产要求、加工工艺的可行性,市场性原则明确产品的定位，应明确产品的档次、客户范围、现在与未来市场对本产品可能的认可与接受前景注意同类竞争产品的特点安全性与合法性原则严格符合国家法律法规及条例注意产品对环境生态及其他生物的影响逐级预混原则成品中的用量少于1%的原料，均首先进行预混合处理,动物的品种、生产阶段及相应的营养需要量（饲养标准）饲料原料种类、质量规格、营养物质含量（饲料成分及营养价值表）及其用量限制饲料的价格与成本，在满足动物营养需要的前提下，应选择质优价廉的饲料以降低成本饲喂方式、日粮的类型和预期采食量,五、配合饲料设计的依据,明确目标单位面积收益最大每头上市动物收益最大使动物达到最佳生产性能使整个集团收益最大对环境的影响最小生产特定品质的畜产品,六、饲料配方设计的基本步骤,确定动物的营养需要量对有明确的市场、动物种类、生理阶段，又有相应品种的推荐(建议)量标准时，尽量以这一标准为参考对于广泛而零散的市场，用户较多，品种不一，可进行大致的分类，分析最常见的动物种类及生产用途，制定相应的营养标准饲养标准的制定都是以一个近似的采食量为基础给出的，而环境条件尤其是温度对采食量影响很大针对饲料生产中的变异，必须依据几百次化验结果去找出变异，在配方设计时加大保险系数，提高设计时使用标准水平，以保证产品中养分含量不低于标准,需了解有关数学模型的权威性和建立公式的基础条件，并与经验值进行比较能量蛋白质比在确定蛋白质含量中有重要作用使动物达到最佳生产性能其他因素如动物的运动量、添加消化酶、鸡的被毛脱落、客户的直接要求等对标准值的影响理论的配方优化应同时考虑到动物所需的所有营养成分甚至还要考虑有害成分,选择饲料原料饲料配方主原料配方优化时营养指标的选用：DE、ME、CP、DCP配方质量评定,手工计算法计算机规划法优化设计,交叉法,方程组法,试差法,七、饲料配方设计的方法,(一)交叉法(方形法、对角线法、图解法),1.优缺点和适用情况优点：在饲料种类少、营养指标要求低的情况下可以用缺点：在饲料种类和营养指标较多时，需要反复进行两两组合计算，比较烦琐，且不能使日粮同时满足多项营养指标,2.计算方法一：两种饲料配合玉米和豆饼为04周龄肉仔鸡配混合饲料,方法和步骤如下：(1)查“鸡的饲养标准（ZBB43005-86）”得知，04周龄肉仔鸡的粗蛋白质水平为21.0；经化验或查“饲料成分表”得知，玉米含粗蛋白质8.4%，豆饼含粗蛋白质43.0%。(2)作十字交叉图，即把要求的粗蛋白质含量21.0放在交叉中心，把玉米和豆饼的粗蛋白质含量分别放在左上角和左下角。即：,以左方上下角为出发点，各向对角通过交叉中心，大数减小数，所得的数值分别记在右上角和右下角，即：,上图表示的意思就是用玉米22.0份（或斤）和豆饼12.6份（斤）配合比例，应用不方便，所以要转换成百分数,要把上面的配比算成百分数，就是将每种饲料份数除以两者之和，如：玉米、豆饼份粉之和是22.0+12.6=34.6玉米应占=22.0/34.6100%=63.6%豆饼应占12.6/34.6100%=36.4%计算配方中能量水平。玉米含代谢能13.56MJ/kg，豆粕含代谢能9.62MJ/kg，则含代谢能(MJ/kg)=13.5634.6%+9.6236.4%=4.69+3.50=8.19MJ/kg。此配方能量不足；因此，仅用2种原料来满足动物营养需要是不现实的,3.计算方法二：两种以上饲料可以分成两组饲料作交叉法配合例如1:用玉米、高梁、小麦麸、豆饼、棉仁饼、菜籽饼和矿物质料，配制产蛋鸡后期饲粮，其粗蛋白质含量为5，能量为11.50MJ/kg或2.75Mcal/kg计算这种配方的基本思路：首先，根据饲料类别和经验，把上述种原料分成确定比例的组饲料，即混合能量料、混合蛋白质料和混合矿物质料。然后，把能量料和蛋白质料当作两种饲料作交叉配合。具体计算方法如下：,先按类别确定组饲料配比，计算出粗蛋白质平均含量,混合矿物质料：确定用量占混合料2。其成分为食盐、磷酸氢钙及微量元素等。按照饲养标准规定，食盐宜占混合料0.3%，则食盐在矿物质料中占15即(0.3/2100%)；磷酸氢钙及微量元素等则占100%-15%=85,算出未加矿物质料以前混合中粗蛋白质的应含量。因为配好的混合料再掺入矿物质料，等于变稀了。其中粗蛋白质含量就不足5了，所以需要算出减去矿物质料用量时混合料中粗蛋白质量，以便在按加入矿物质料后的混合料中粗蛋白质含量为15。即：1002980.98，那么，未加矿物质料以前混合料中粗蛋白质含量()则应是：15/0.9815.3%,把混合能量料当作一种饲料，混合蛋白质料当作另一种饲料，同上例1一样作图和计算。即：,用混合能量饲料25.5份和混合蛋白质饲料6份即可配成含粗蛋白质为15.3%混合料。也就是：混合能量料占%=25.5/(25.5+6.0)100%=80.95%同理，混合蛋白质料占19.05%,算出混合料中各种饲料百分数，据以列出饲料配方：玉米(%)=650.80950.98=51.57，其它饲料按照同样算法，其分别是：高梁(%)=150.80950.98=11.90麸皮(%)=200.80950.98=15.86大豆粕(%)=600.19050.98=11.20棉仁粕(%)=250.19050.98=4.67菜籽粕(%)=150.19050.98=2.80磷酸氢钙等(%)=20.85=1.7食盐（%）=20.15=0.3合计100.0,例2：蛋白质混合料配方连续交叉法计算例如，要求配制一种粗蛋白质含量为40%的蛋白质混合料，所用原料为血粉、棉仁粕、大豆粕和菜籽粕，其粗蛋白质含量分别为：78%、38.0%、43.0%和36.5%。各种饲料的配合比例，计算如下：,二、联立方程法(代数法),饲料种类多时，计算也较复杂。例如，用玉米（含粗蛋白质8.2%）和豆粕(含蛋白质43.0%)配制一个含粗蛋白质为15.0%的混合料，即将两种(或两组)饲料列成二元一次方程求解。假设：玉米占%为X，豆饼占%为YX+Y=1000.082X+0.43Y=15其中，0.082和0.43分别是玉米和豆粕的蛋白质%含量。由式得X=100-Y，代入式中，整理得：0.348X=6.8则，X=19.54将X=19.54代入，即X=100-19.54=80.46因此，配方应为：玉米80.46%，豆粕19.54%。,如果用两种以上饲料，可分为能量混合料和蛋白质混合料，建立联立方程计算。最后再根据混合料中的比例求出各种饲料应占的百分比。如上例，X代表能量混合料，占80.46%，Y代表蛋白质混合料，占19.54%。如果能量混合料包括玉米、大麦、高梁和麸皮，其比例可以拟定，也可根据营养需要达到要求的能量水平，然后算出它们的搭配比例即可。现在根据使用经验，分别确定玉米占50%、高梁20%和麸皮30%。在混合料中的应占比例计算结果是：玉米：80.46%0.5=40.23%高梁：80.46%0.2=16.09%麸皮：80.46%0.3=24.14%蛋白质混合料中各种饲料的比例确定和百分数的计算，按上法计算,三、试差法,这是在计算机配方技术普及之前，普遍采用一种计算饲料配方的方法，人们又称之为“凑数法”。其具体做法和思路为：根据实际经验初步拟出各种饲料的大致比例用各自的配比乘以该原料所含的各种养分的百分比含量将各种原料所能提供的同种养分之积相加，即可得到该配方的每项养分的总量将所得的结果与营养需要对照，若有一营养成分超过或不足时，可通过增加或减少相应的原料比例进行调整和重新计算，直至所有的营养指标都有基本满足要求为止优点：简单易学缺点：计算量大、烦琐，不易得到最佳配方，与目标值(营养需要)有一定误差，有可能得不到最低成本配方,例1，以玉米、小麦麸、豆粕、棉籽粕、进口鱼粉、骨粉、石粉及维生素添加剂和微量元素添加剂，配合06周龄蛋雏鸡日粮或配合饲料为例，将试差法的配方过程介绍如下：第一步确定选用的营养需要，从蛋鸡营养需要表中查得06周龄蛋雏鸡饲粮的营养水平。列表3-1,表3-106周龄蛋雏鸡饲粮的营养需要(MJ/kg,%)营养素名代谢能粗蛋白钙总磷赖氨酸蛋氨酸胱氨酸营养含量11.92180.800.700.850.300.30,第二步根据营养成分表查出所用各种饲料的营养成分含量。见表3-2,第三步按能量和蛋白质需要量初拟经验配方根据生产经验，雏鸡饲粮中各饲料的比例一般为：能量饲料6770%，蛋白质饲料2527%，矿物质饲料33.5%(通常情况下维生素和微量元素添加剂各占0.5%)据此先拟定蛋白饲料用量(现按占饲粮总量的百分比计算)；棉籽粕适口性差并含有棉酚等有毒成分，日粮中用量有一定限制，一般定为5%；鱼粉价格昂贵，若定为3%，则豆粕可拟定为19%(27%-3%-5%)；矿物质饲料拟为3%；能量饲料若小麦麸为10%，则玉米为60%(100%-3%-27%-10%)。详见表3-3,第四步调整配方，使能量和粗蛋白符合营养需要规定量采用方法是降低配方中某一饲料的配比，同时增加另一饲料的配比，二者的增减数相同，即用一定比例的某一种饲料代替另一种饲料。计算时，可先求出每代替1%时，饲粮能量和蛋白改变的程度，然后结合第三步中求出的与营养需要的差值，计算出应该代替的百分数上述配方经计算得知，饲粮中代谢能比营养需要高0.05MJ/kg，粗蛋白质高0.32%。用能量和蛋白都较低的小麦麸代替豆粕，每代替1%可使能量降低0.04MJ/kg即(11.056.57)1%，粗蛋白质降低0.29即(43-14.4)1%。可见，只要代替1%则饲粮能量和粗蛋白与营养需要就接近了(分别为11.93MJ/kg和18.0%)，而且蛋能比与营养需要相符合。则配方中豆粕改为18%，小麦麸改为11%,第五步计算矿物质饲料和氨基酸用量根据上述配方计算知，饲粮中钙比营养需要低0.57%，磷低0.28%(见表3-4)。因骨粉中含有钙和磷，所以先用骨粉来满足钙或磷，需骨粉0.57/36100%=1.58%。1.58%骨粉可分为饲粮提供磷16%1.58%=0.25%，还差0.03%可用含磷25.8%NaH2PO4补充，约需要0.03%/25.8%=0.1%，也可不予补充，因为无机磷占饲粮总磷比例较高,赖氨酸含量与营养需要非常接近，可以不于考虑；蛋氨酸和胱氨酸比营养需要低0.06%，用商用蛋氨酸来补充原估计矿物质饲料和添加剂约占饲粮的3%，现计算结果骨粉为1.58%，食盐应占0.37%，补加蛋氨酸0.06%，维生素和微量元素添加剂各为0.5%，总加起来为3.01%，比估计值高0.01%。象这样的结果不必再算，也可从玉米或小麦麸中扣除0.1%即可。一般情况下，在能量饲料调整不大于1%时，对饲粮中能量、蛋白等指标引起的变化不大，可忽略不计,第六步列出配方及主要营养指标。最后配成的混合料见表3-5,与营养需要对比，主要营养指标与要求相同或极为接近，本配方可用于生产。以后可以根据在生产实践的使用效果，确定适当调整或不调整。,四、计算机配方,1.计算机配方技术：是应用线性规划或多目标规划，借助计算机计算最低成本配方的一项新技术。2.主要任务：根据饲料原料的特点、价格、养分以及动物的营养需要或饲养标准，计算出配方中各种原料的用量(配比，%)。3.配方软件工作原理：(1)假定饲料配方中各种饲料原料的待求配比为xj(j=1,2,3,m),xj在线性规划中称决策变量，要求为非负变量，即xj0。(2)各种饲料原料的养分含量是变量xj的系数aij(i=1,2,3,n),即能量、粗蛋白、钙、；(3)动物的营养需要量构成了线性方程中的常数项bi(i=1,2,3,n),bi称为约束值。,对于，=这三种关系符号，只能取其一。由于在满足上述各约束条件的同时，还要求饲料配方的成本最低，即：c1x1+c2x2+cmxm最小值，且x1+x2+xm1(100%).cj(j=1,2,3,m)为各饲料原料的单价，或称为原料价格系数，由上述可导出饲料配方的线性规划的数学模型的表达式：,a11x1+a21x2+am1xm，=b1a12x1+a22x2+am2xm，=b2a1nx1+a2nx2+amnxm，=bn,m,n,AX=B,在线性规划的实际运算中，约束条件的数学模型需要转换成标准型，即将约束条件中的不等式全化为等式才能运算或运行。这就要把约束条件中所有不等式的关系符号左侧增加一项非负变量xm+i(i=1,2,3,n)，也就是当关系符号为“”的不等式，应在左侧加一个xm+i，在线性规划中称之为松驰变量；关系符号为“”的不等式，应在左侧减一个xm+i，在线性规划中称之为剩余变量,4.几个概念(1)影子价格(shadowprice，SP)：从经济意义上讲，是每单位“约束值(配料比、营养需要和用量限制值)”对目标函数值(配方成本价)的影响程度。从数学上讲，是线性规划的对偶问题。例如，玉米的影子价格是10.0，即说明在其它条件不变时，玉米的约束值(用料比)每增加(减少)一个单位(1)时，目标函数就相应增加(或减少)10.0个单位。SP配方成本营养成分。意义：为调整约束值(配料比)提供决策参考，从而实现降低成本的目的。当SP0约束值，正相关，目标值(配合饲料成本价)当SP0约束值，无关，目标