非蛋白氮饲料添加剂

./第十三章

非蛋白氮饲料添加剂第一节

概

述一、非蛋白氮<NPN>饲用研究与开发的国外进展对于动物养殖业来说,蛋白质饲料的质与量往往是成功与失败的关键因素,又就地球陆地作物看,—蛋白质高的作物又相当少,因而蛋白质营养倍受动物营养学家和牧场主的高度重视。人们发现并利用NPN作为反刍动物的蛋白替代物,是对畜牧业发展的重大贡献。反刍动物NPN饲料资源的开发利用研究工作远在19世纪就已经开始,1880年德国科学家在绵羊的基本饲料中首次加入了NPN化合物中的天门冬酰胺,结果提高了绵羊体N的保留量,不久后指出,羊可利用NPN转化蛋白质。特别是诺贝尔奖获得者A.L.Virtanen

1963年用不含天然蛋白质的合成日粮对高产奶牛所作的试验中,用尿素和铵盐作为日粮中氮的唯一来源,使高产奶牛仍能长时期维持高产水平。这一研究结果报道之后,震惊了畜牧科技界,很快使NPN的研究步入养牛业生产实用阶段。据报道,不久就使美国养牛业每年以尿素为主的NPN使用量达200kt以上,1970年达250kt,90年代猛增到每年1000kt之巨。前联和东欧各国在80年代末期,养牛业中NPN化合物的年使用量也大约有60多万吨。西欧和澳洲诸国NPN年养牛使用量也大约有500～600kt。非洲、日本、印度等国,供养牛业使用的NPN也有一定量的生产应用。NPN饲料资源被开发利用的途径和形式已日趋多样化、规模化和商品化。特别应指出的是,近几十年来除了研制出大量水解速度较慢的NPN化合物外,在尿素的缓解技术上作了大量工作,推出了诸如欧美的"Starea"、"Golden

Pro"、"Tripl-F"、"GreenPro"、独联体的"ΑΚД"和"ΚΚ",法国的"Uralpa"、南斯拉夫的"Skrobamid"等糊化淀粉尿素浓缩饲料。我国NPN的饲用研究开始于60年代,但作为国家攻关项目进行大规模系统研究还是90年代初才开始的,即国家"八五"科技攻关"85-16-03"号课题,笔者也是参与本课题的主要成员。本课题重点研究了以尿素为主要对象的NPN的降解缓解技术,秸秆为主的粗饲料的氨化处理技术,以及NPN饲料舔砖的加工制作技术。长期以来,我国在NPN饲料资源的开发利用方面,主要是用于秸秆的氨化处理。经氨化处理的秸秆,其粗蛋白质含量可提高1～2倍,有机物的消化率可提高20%～30%,动物采食量可提高15%～20%。所利用的氨源有农用氨水、碳铵、硫铵和尿素。农业工程大学还为了粗饲料氨化处理设计研制出了氨化炉。但目前各种氨化处理法的共同缺点是氮的损耗量较大,贮运和使用较为麻烦,因而应着力开发新的氨化处理法及相应的工艺设备。近十年来,我国在尿素饲料制品方面作了大量工作。但仍都处于研究试验阶段。虽然吉林、、、、、、、等省市已先后研制出磷酸尿素、异亚丁基二脲、硬脂酸尿素、糖蜜尿素、玉米尿素等产品,但由于工艺路线落后、生产成本高、效益低等原因而未能投入批量生产和大规模应用阶段。二、反刍动物的瘤胃生态系统及其功能牛、羊、鹿、驼等反刍动物具有独特的以瘤胃为主的单细胞蛋白生产系统。瘤胃中寄宿着原虫与细菌等数量巨大、种类繁多、功能特殊的微生物。正是这些微生物,不仅能协助动物消化各种精粗饲料,合成蛋白质、氨基酸,多醣、维生素等,而且更重要的是,它还可以利用NPN<即非蛋白氮>合成饲料中容易缺乏而对动物生长和生产极为重要的蛋白质,人们称这种蛋白为SCP<即菌体蛋白或微生物蛋白>。SCP可以作为宿主的蛋白质饲料,保证反刍动物的生存、生长、繁殖和生产,为人类提供宝贵的肉、奶、皮、毛等畜产品。据报道,SCP这种蛋白的品质是相当高的,在动物体的消化率达90%以上,其生物学价值达80%以上,尤其是第一限制性氨基酸——赖氨酸的含量高达8%～12%。在反刍动物瘤胃这种SCP生产系统中的微生物可分为细菌类和原虫类两大类群。细菌按其生理功能又分为10大类,即纤维分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、糖分解菌、蛋白分解菌、脂肪分解菌、有机酸利用菌、维生素合成菌、产氨细菌和产甲烷细菌。原虫约有30余种,主要属纤毛虫纲<Ciliata>,少数种为鞭毛虫纲<Flagellata>,均为专性厌氧微生物。值得指出的是,这些微生物中35%以上具有氨解能力,但原虫类除外。这对反刍动物利用NPN<尤其是对在NPN中居于首位的尿素>具有特殊意义,这类细菌能够形成脲酶,由脲酶再进一步把尿素分解成氨,进而被其他微生物同化利用,合成菌体蛋白。被人们已发现的能形成脲酶的细菌有Probionobacteriums、Bacteroides

Spec.、Ruminococcus

Spec.、StreptococcusSpec.、Lactobacillus、Selemonas

ruminantium等。不同细菌所形成的尿酶,其活性也不尽相同。有的微生物脲酶活性还受环境中NH3和尿素的浓度所左右。例如：Selemonas

ruminantium脲酶当环境中NH3和尿素浓度过大时明显受到抑制。但总的说,瘤胃中氨解能力是很强的。瘤胃微生物的氮代特点是,既可把饲料中的蛋白质分解为NPN,也能够利用饲料的NPN合成蛋白质,就这种蛋白质的分解和合成来说,在瘤胃中是可逆的,而且总趋势是合成大于分解。据Satter和Roffles<1976年>研究,反刍动物瘤胃氮代定量模式如图13-1所示。由图13-1可以看出,反刍动物食人的日粮粗蛋白中只有30%直接变成了可代蛋白,70%在瘤胃中经瘤胃微生物的降解和代,通过NPN形式其中80%最后变成单细胞蛋白,单细胞蛋白中又有80%变成可代蛋白,占可代蛋白形成总量的60%。由此可见,反刍动物对日粮蛋白的需要量中,可以用一定量的NPN满足。三、NPN的概念及其分类

广义地说,NPN<英文名称为Nonprotein

Nitrogen．NPN即其缩写,俄语缩写名为CAB,即人工合成含氮物质>应包括所有非蛋白质状态的含氮化合物。从化学角度看,既包括含氮的杂环化合物之类的有机化合物,也包括含氮的金属氮化物之类的无机化合物；从动物营养学角度看,既包括对所有动物具有营养学价值的肽类和氨基酸类含氮化合物,也包括只对反刍动物有一定营养学价值,但对其他动物没有营养学价值的含氮化合物。本文所指NPN的概念即那些只对反刍动物有一定营养学价值,而对其他动物投有营养学价值的各种含氮化合物。这些含氮化合物有着共同的特性,就是在反刍动物的瘤胃可以被一些瘤胃微生物分解成NH3,又被动物瘤胃的另一些微生物同化利用合成菌体蛋白,再进一步变成可代蛋白,在真胃<也叫皱胃>和肠道中被动物消化吸收利用,用于维持动物的生命、生长和生产。

这类非蛋白氮物质被用来进行反刍动物饲料添加剂<或补充物>的应用研究已大约有120多年历史。从50年代起已进人实用阶段。迄今为止,凡研究所使用过的这类NPN物质大体有三大类30余种化合物,即：

1.尿素及其衍生物。如：尿素、缩二脲、缩三脲、亚异丁基二脲、硬脂酸尿素、甲醛尿素、糠醛尿素、葡糖基尿素、羟甲基尿素、磷酸尿素、硝酸尿素、叶酸尿素、碳铵尿素、棕榈酸尿素、硫铵尿素、双糖基尿素等。

2.氨及铵盐。如：液氨、农用氨水、磷酸铵,硫酸铵、氯化铵、过氯酸铵、甲酸铵、乙酸铵、丙酸铵、硝酸铵、聚磷酸铵、乳酸铵、氰酸铵、氨基甲酸铵、碳酸氢铵、木质素磺酸铵等。

3.酰胺化合物。此处系指尿素<也叫碳酰胺>以外的酰胺类化合物,如：谷酰胺、天门冬酰胺、双氰胺、蜜胺<三聚氰酰胺>等。

不难看出,这些化合物<特别是前两类>水解后都可产生氨或离子铵。因而可作为反刍动物的NPN饲料资源,充作反刍动物蛋白质饲料的替代物。但就其有效性和经济可行性看,排到首位的是尿素。因而,目前在世界围,作为反刍动物NPN饲料资源开发利用的主要对象是尿素。以美国为例,作为饲料资源所利用的1000kt的NPN化合物中,大约80%以上为尿素。

尿素具有很高的蛋白当量,其纯品的理论蛋白当量高达292％<尿素含氮量46.6%×蛋白换算系数6.25而得>,而天然蛋白饲料中含蛋白最高的鱼粉也不过含蛋白质60%左右,豆饼的蛋白含量45%～50%。也即1份尿素的蛋白当量相当于5份鱼粉或6～7份豆粕的蛋白含量。又据报道,1份尿素加入7份玉米,其蛋白和能量的价值约等于8份豆饼的蛋白和能量。由此可见尿素作为NPN饲料资源是非常有前途的。四、尿素的某些理化特性及其应用

由以上所述,可以看出,尿素为反刍动物NPN饲料资源中的代表,对其理化特性的深刻认识将助于人们在反刍动物NPN饲料资源开发中对尿素进行更好的利用。

尿素,又叫碳酰二胺,分子式为<NH2>2CO,相对分子质量60.06,1828年就被德国人首先合成。其生产过程为,在合成氨的基础上,进一步在高温高压条件下与CO2作用生成氨基甲酸铵,然后脱水即成尿素。其反应式为:

2NH3+CO2→NH2COONH4<氨基甲酸铵>

NH2COONH4→<NH2>2CO+H2O美国和前联等饲用尿素数量很大的国家,生产的尿素均分为饲料级尿素和肥料级尿素。两种尿素不同之处主要是饲用者要求颗粒较小。尿素具有很强的吸湿性和水溶性。尿素颗粒在100%的相对湿度的空气中24h即可完全吸湿潮解为水溶液。散装尿素在生产出厂半月后即发生粘结,潮湿地方生产出厂一个月后,粘结率即达40%～50%,一年可达90%～95%。因而在尿素用于饲料生产时,首先要解决保存期的粘结问题。为此,我们研究发明了一种JHP抗粘结剂,已有效地解决了这个问题。尿素在水中的溶解度是很高的,且随着温度的提高而提高。据测定,在20℃以下,尿素的饱和溶液中可溶解尿素52%,50℃时,升高为72%,120℃时达到95%。利用这一理论,可使用普通挤压机生产出合格的含尿素淀粉糊化产品。随着潮解的发生,尿素水解即发生,水解后产生NH3和CO2。在反刍动物饲养中,为了提高尿素氮的有效利用和防止动物NH3中毒,就要千方百计地延缓尿素的水解过程,即所谓的尿素降解缓释技术。这些技术大致有：<1>利用疏水性物质对尿素进行包衣化处理；<2>利用某些能抑制脲酶活性的物质；<3>尿素糊化缓释技术。

尿素可以和某些矿物酸或有机酸物质发生络合反应形成新的物质——尿素络合物。这些新形成的尿素络合物一般较难溶于水。利用这一特性可以使尿素解降过程延缓。例如尿素与硝酸、磷酸、叶酸等均可发生此反应。尤其是磷酸尿素,含有动物营养所需要的氮和磷两种元素,我国生产的"牛羊乐"、芬兰Somex公司生产的Somex盐就是这种产品。尿素还可以同碳铵发生络合反应生成碳铵尿素,既可作肥料,也可作湿饲料的保存剂,或用来加工和氮化粗饲料。尿素也可同高级脂肪酸,高级醇和酯作用生成管状络合物饲料添加剂。尿素同醛类可发生缩合反应。这一反应中尿素分子中的氨基与醛类分子中的醛基可互相结合并脱水而形成新产物,可作饲料添加剂。如：在碱性环境下尿素同甲醛作用生成羟甲基尿素<或称甲醇尿素>,进一步作用则产生二羟甲基尿素<或称二甲醇尿素>。后者比前者具有更高的缩聚性。前者含氮36%,蛋白当量为225%,可作为反刍动物的饲料添加剂。我国吴县已有生产。在酸性环境下,尿素和异丁醛发生反应生成亚异丁基二脲,这种物质由于吸湿性差,难溶于水,故可长期保存并能作为重要的NPN饲料添加剂。我国已能生产。糠醛<C4H3O·CHO>同尿素共热生成糠醛尿素聚合物,其聚合度取决于反应条件、加热温度和成分配比。低聚合度糠醛尿素可作为动物的蛋白代用品或饲料添加剂。尿素同糖类<尤其是单糖和双糖>的聚合反应可生成糖基尿素。糖基尿素中在饲料生产上最有应用价值的是葡萄糖基尿素,因为它不仅有效地延缓了尿素在瘤胃中的氨解速度<据测定,如果把尿素和葡萄糖简单地混合后饲喂动物,尿素在瘤胃中只需60min就可100%水解,而含同样量尿素的葡萄糖尿素,则在48h才能完全水解吸收>,而且更有意义的是绝大多数禾谷类饲料及茎秆枝叶均可加酸水解为葡萄糖。在此基础上,再加入尿素进行恒温反应,即可生产出具有很高饲用价值的粗制葡萄糖尿素。尿素在密封高温下加热可以缩合成缩二脲和缩三脲,此物质不仅较难溶于水,而且脲酶也难于分解,但可被部分瘤胃微生物分解和吸收利用。因而比尿素要安全得多。当尿素与植物有机物混合并在160℃下加热可形成一种酯类,即氨基甲酸纤维素。该物质较稳定,较难溶于水,因而作为NPN添加剂时动物也比较安全。根据这一理论可以获得新型氨化粗饲料。五、NPN饲料资源开发利用途径与主要产品

人们在对NPN饲料资源进行长期研究试验的基础上,已开发出不少技术,研制出大量NPN饲料产品,按其用途和产品种类归纳起来,可以分为以下十大类：

<1>各种NPN化学品

这类产品可少量直接加入反刍动物的日粮饲料,如尿素、缩二脲、亚异丁基二脲、各种无机酸或有机酸的铵盐等。

<2>含尿素生长刺激剂

这类产品不仅可增加反刍动物的氮营养,而且可刺激和促进动物的生长或肥育,提高日粮饲料总效益,如甲基脲和磷酸石膏的合成制品——尿磷制剂。

<3>尿素和磷酸或有机物的络合物产品

此类产品中最典型的为磷酸尿素。尿素和有机物的络合物产品有葡糖基尿素、甲醛尿素、糠醛尿素。其粗制品如前联的奥特伊系列产品。

<4>液体复合尿素

这种产品为尿素和液体糖蜜、矿物盐等所配制的含尿素的液体复合物。饲喂时放在特制的饲槽利用可旋转的滚筒让牛羊舔食,或在临放牧前喷洒在草地上供放牧动物自由采食。

<5>包衣尿素

这种产品为工业制成品,常使用硬脂酸等疏水基物质作为包衣剂,对颗粒尿素进行包覆。据报道,也有用甲基纤维素、乙酸纤维素钠等有机聚合物作为包衣剂的。经过包衣处理的尿素,可以在动物瘤胃中延长氨解过程。

<6>尿素强化饲料

此类饲料又可依尿素含量水平分为3种。即：

①向以草粉和秸秆粉为主的牛羊的全价混合<或配合>日粮饲料中简单地加入1%～2%的尿素,从而使日粮中粗蛋白含量提高3%～5%。

②向淀粉质精料为主<60%>、草粉和秸秆粉为辅的动物混合料中均匀地加入8%～10%的尿素,可配制成尿素强化高蛋白颗粒补饲料,对动物的补饲量为每头牛每天1kg。

③向淀粉质精饲料中均匀加入15%～25%的尿素,经过高温高压糊化处理,可压制出粗蛋白含量高达50％～75％以上的尿素强化高蛋白预混合浓缩料,一般用作动物的全价日粮饲料的蛋白平衡料。欧美的Starea、Golden

Pro、前联的KK和AKⅡ等产品即属此类。

<7>尿素氨化甜菜糖渣

前联大量生产此种产品,含干甜菜渣为77％,尿素6％,过磷酸钙6％,糖蜜9.5％,芒硝1.5％。该产品主要用于牛羊育肥。

<8>NPN复合矿物质饲料添加剂

此种产品也是由前联大量生产。其组成除磷酸二铵和尿素等NPN外还含有食盐、食碱、磷、氯、硫等常量元素和锰、锌、钴等微量元素。主要产品型号有MП-15和MП-30两种。

<9>粗饲料氨化处理

有青粗饲料加尿素青贮和秸秆饲料的NPN氨化处理。

①按设备不同又分为窖式青贮或氨化、袋式青贮或氨化、氨化炉氨化。

②按NPN使用种类分为液氨或氨水处理、尿素处理、碳氨处理。

<10>含尿素营养舔砖

含有尿素、糖蜜、矿物质的舔砖,这种甜砖有压机加压成形和浇铸成形两种,国外均已被广泛生产应用,是NPN饲料资源利用的最早形式。

此外,也有在调制青贮饲料的过程中直接把尿素加入青贮饲料的。但由于很难掌握添加尿素的均匀度,而容易引起动物氨中毒,因而不主采用这种利用方法。

六、反刍动物的氨中毒及其解毒方法

NPN饲料资源的合理利用,对大力发展牛羊鹿驼等反刍动物具有重大意义。但是,如果对动物饲用过量或使用方法不当,则可引起动物氨中毒。

动物发生氨中毒的时间,一般是发生于动物食入尿素或易氨解的NPN

0.5h后到1h期间。氨中毒的典型症状是,轻则食欲减退、精神不振。重者则运动失调,四肢抽搐,全身颤抖,呼吸加速,口吐白沫,瘤胃停止运动。如果治疗不及时,中毒重者即可能在2～3h死亡,中毒较轻者过2～3h后症状开始减轻,一般情况下8h左右可恢复正常状况。因此,在发现动物有尿素氨中毒症状后,必须争取时间,尽快采取急救措施。由于氨是一种碱性物质,遇酸则发生中和反应。因而急救动物氨中毒的措施中,最简单易行而且行之有效的办法是给中毒动物灌服5％的乙酸溶液,或干脆给中毒动物灌服几碗食用醋。因为乙酸不仅可以中和动物瘤胃中过多的氨,而且还可卓有成效地分解和破坏氨基甲酸铵。据<1955年>报道,动物氨中毒的病理机制是,瘤胃中过多的氨与CO2相结合形成氨基甲酸铵。本来氨被动物血液吸收过多就可引起中毒,而进一步所形成的氨基甲酸铵对动物的毒性更大。因此,乙酸和醋是解救动物尿素氨中毒的最好的解毒剂。向中毒动物瘤胃中灌注1～1.5L

10%的甲醛水溶液也是最好的解毒办法。因为理论上180g甲醛可以结合68g的氨,生成140g乌洛托品,如此剂量的乌洛托品对一头牛不会有多大影响。为了彻底解决动物尿素中毒的问题,仍然要坚持以防为主的原则。也就是说,在利用尿素或易氨解的NPN物质饲喂动物之前,就要采用多种理化工艺措施使尿素等易氨解的NPN物质在进入瘤胃之后氨解速度得到缓解。不仅可以防止动物氨中毒,而且还要使动物食入的尿素氮得到更充分的利用。这就是本章的主要宗旨,也是以后各节所要阐述的主要容。第二节

若干主要NPN化合物及其技术质量标准一、饲料级尿素及其衍生物1.尿素如上节所述,目前全世界用于畜牧业饲用NPN化合物总量达2000kt,其中尿素至少占80％以上。从各个国家使用量来看,又以美国和独联体为主。因而,美国和独联体对饲料级尿素都制定有专门的标准。如前联的尿素国家标准<FOCT

2081—71>中对饲料级尿素的质量指标要求如下：外观呈白色或粉红色颗粒；含氮≥46.2％；缩二脲含量≤3％；游离氨≤0.03％；硫酸盐总量≤0.01％；水中不溶物≤0.01％；含水量≤0.3％；分散度100％。美国也有类似的饲料级尿素标准,其不同之处是要求颗粒要细小,直径要求≤1mm。因此,据了解美国在生产肥料级尿素时,对结晶后或造粒塔所形成的颗粒进行一次筛分,把筛下的1mm以下的小粒尿素用作饲料尿素,大颗粒者作为肥料尿素,在成分和杂质的要求上饲料尿素与肥料尿素并无实质性太大差别。另外,美国饲料用尿素还有一种液状产品,该液状饲料尿素中又依尿素含有量分为50％、60％、70％溶液三种产品。其供应围为方圆200km之。我国有化工部颁发的部颁尿素标准<也即HG

2—793—15>和国家标准总局颁发的尿素国家标准<即GB

2440—81>,都是为化肥和工业使用为目的,而作为饲料添加剂或补充物的饲料用尿素的标准尚未制定颁布。据专家建议,所要制定饲料级尿素标准中,要求纯度≥97％,水分≤0.5％,缩二脲≥1.0％,重金属≤1mg/kg。2.尿素缩合物此类物质包括尿素本身的加热脱氨缩合,如缩二脲、缩三脲等。也包括尿素与其他醇醛类有机物共热脱水缩合,如亚异丁基二脲、羟甲基尿素、糠醛尿素、糖基尿素等。这几种缩合物中有的品种我国已能生产,以下分别作一介绍。<1>缩二脲

又称双缩脲,学名为氨基甲酰脲,分子式为NH<CONH2>,是尿素在密封条件下进一步被高温加热的产物。其反应式如下：缩二脲的相对分子质量为103,含氮量为40.7％,蛋白当量225％。外观为白色粉状结晶,稍带咸苦味。但一般工业品很少有纯品,含水约10％,含尿素10％和其他杂质,故仅含缩二脲60％～70％,含氮35％～38％。因其水溶性较差,氨解较慢,故不引起动物中毒,安全性较好。但因其生产成本高,含氮量低,动物对其利用率也低,而且牛奶中常有一定残留量,要饲喂动物时还需要20～40天的适应期。因而近年来在反刍动物的日粮饲料中已很少使用。缩二脲在我国化肥厂、吴泾化工厂、湘江氮肥厂等均有生产,但尚无饲料专用产品,更无饲料级缩二脲产品标准。据资料,美国有作为饲料添加剂的缩二脲产品标准。其技术要,缩二脲净含量≥55％,氮含量≥35％,蛋白当量218.7％,矿物油≤0.5％。缩二脲进一步加热可形成缩三脲,因含氮量更低,生产成本更高,故无饲用价值。<2>羟甲基尿素

也称脲基甲醇或甲醇尿素,分子式为C2H6O2N2,相对分子质量90。它是由尿素和甲醛在碱性环境下脱水缩合而成。若进一步作用,还可生成双羟甲基尿素或称双脲基甲醇。羟甲基尿素含氮36％、蛋白当量为225％。在动物瘤胃中不仅氨解速度较慢,而且可以在瘤中降解后形成甲醛。因甲醛可抑制微生物发育和酶的活力,因而可保护过瘤胃蛋白,提高饲料蛋白的有效利用率。该产品我国市吴县已能生产。产品标准：外观为白色粉状或粒状,总氮量<36±2>％,pH值7～8,重金属≤20mg/kg。还有一种缓释氮肥,实际上也是以尿素和甲醛为主要原料所生成的尿素甲醛缩合物,也可用来作饲料添加剂。其生产过程为：用40％～43％的尿素加入57％～60％浓度为37％的甲醛水溶液,用NaOH将pH值调至8,在95℃下反应1h,再用磷酸将pH值调至3～5,蒸发脱水,固化成形即得产品。<3>亚异丁基二脲

<CH3>2<CH>2<NHCONH2>2,相对分子质量为174.06。本品为以尿素和异丁醛为原料,在酸性环境下相互作用而合成。其合成反应式为：亚异丁基二脲为无色、无味、散在性很强的小颗粒粉状物,难溶于水,不太吸湿,含氟32.18％。由于吸湿性低,化学稳定性强,虽也能氨解,但水解和放氨过程很慢,因而是一种很安全的NPN饲料添加剂。但其含氮量能否充分被动物消化吸收,则有待于作更进一步的消化代试验才可获得确切答案。我国已初步制定出饲料级亚异丁基二脲的技术标准。主要指标；纯度≥93％,水分≤2.0％,游离尿素≤3.0％,重金属≤10mg/kg。我国已有试验性产品,但由于饲喂效果不确定和成本较高尚未大批量投入生产。<4>糠醛尿素

为糠醛同尿素共同加热和脱水缩合而成的一种缩合物产品。其成分和分子量取决于反应条件、加热温度和反应配比等。反应式为：为了生产糠醛尿素,可以利用水解酵母厂里水解木质素及半纤维素所得的副产物提取糠醛,便可大大降低产品成本。据报道,糠醛尿素不仅可用作反刍动物的NPN饲料添加剂,而且作为产蛋鸡的饲料添加剂时,也获得了良好效果,活重平均可提高14.2％,产蛋率提高5.6％,蛋重提高10.6％。<5>糖基尿素

或称脲基糖。系尿素同单糖或二糖共同加热缩合的一类产物。尿素同单糖加热缩合的产物叫单糖基尿素,或称脲基单糖。尿素同二糖加热缩合的产物叫二糖基尿素,或称脲基二糖。单糖基尿素又依单糖的种类不同分为木糖基尿素、阿拉伯糖基尿素、葡萄糖基尿素、果糖基尿素、半乳糖基尿素等。二糖基尿素有乳糖基尿素、蔗糖基尿素、麦芽糖基尿素和纤维二糖基尿素。尿素与糖类反应生成糖基尿素的化学过程为,尿素的氨基上跑出一个氢原子,糖的化学键上跑出一个羟基,两相结合发生脱水缩合,即得新的物质糖基尿素,并放出一分子水。加热或加H+<通常是无机酸>可催化该反应过程,较长时间的连续反应则生成双糖基尿素,或称脲基双糖。反应式如下：反应式中的n,因糖种类不同而异,如果为木糖或阿拉伯糖时n=2；如果为葡萄糖,半乳糖或甘露糖时n=3。前联科学家用人工瘤胃技术研究证明,使用这种糖基尿素,在瘤胃大延长了尿素氨解过程,对动物相当安全。当用葡萄糖同尿素简单混合时,在瘤胃中1h之,尿素即可全部<100％>氨解,而使用葡萄糖基尿素时,在两天才可氨解和吸收利用86.9％。几种单糖基尿素在瘤胃中被降解利用的速度依次为：葡萄糖尿素>半乳糖尿素>阿拉伯糖尿素>木糖尿素。根据上述理论,可以利用植物枝叶和作物秸秆通过加酸水解,再与尿素共热、脱水缩合,大量生产含糖基尿素的粗制品。例如：前联奥德萨食品工业研究所研制开发的大量含糖基尿素的奥特伊<OTN>系列产品,具有广阔的推广应用价值,以后章节将开辟专题进行详细介绍。3.尿素络合物这类物质是尿素与各种矿物酸或有机酸及碳铵等相互作用所形成的含尿素的新物质—尿素络合物。诸如磷酸尿素、硝酸尿素、叶酸尿素、硬脂酸尿素、棕榈酸尿素、碳铵尿素等。但迄今用作动物饲料添加剂者主要是磷酸尿素和脂肪酸尿素。为此,下面仅对磷酸尿素作一重点介绍。磷酸尿素,也称磷酸脲或磷酸酰胺。分子式为<NH2>2CO·H3PO4,相对分子质量为59.06,是尿素和磷酸相互作用发生络合反应所形成的尿素络合物。外观为非结晶态白色粉末,密度0.65～0.76g/cm3,熔点123℃,含氮量17.6％,蛋白当量为110％。磷酸尿素的熔点为123℃,是一种较安全的而且既含氮又含磷的功能较好的NPN饲料添加剂。国的、等省区虽有生产<商品名为"牛羊乐">,但尚无技术标准。前联对饲料级磷酸尿素的品质指标要求如表13-1,可供参考。表13-1

前联饲料级磷酸尿素的品质指标

产品质量指标Aφ牌磷酸尿素Aφ-M牌磷酸尿素

产品质量指标Aφ牌磷酸尿素Aφ-M牌磷酸尿素总氮含量/%

≥

尿素氮含量/%

≥

总磷含量/%

≥

含水量<湿度>/%≤

含硫量/%

32

24

9

1

30

22.5

8

1

1.5～1.8硫酸铜/%

硫酸锌/%

硫酸钴/%

φ1～3mm颗粒/%≥

φ3mm以上颗粒/%≤

80

20

0.04～0.06

0.04～0.06

0.009～0.012

80

20二、氨及其盐类<1>氨

这里系指液氨和氨水。分子式为NH3,相对分子质量为17.03。生产方法有两种,一种为以煤为原料生成煤气,再与含N2和O2的空气按比例混合,在高温高压下合成液氨,另一种方法是天然气或沼气为原料生成氢气再与空气中的氮按比例混合加压合成液氨。我国工业级液氨的国家标准,即GB

536—65指标见表13-2。表13-2

中国工业级液氨的国家标准GB

536—65表13-3

氨水中国化工部部颁标准

指标名称

一级品

二级品纯NH3含量/%

≥

水分和油含量/%

≤99.8

0.299.5

0.5

指标项目

工业用

农业用外观纯氨含量/%

≥

残物含量/g/L≤

无色透明或稍带黄色的液体

25

2020

18

15

0.3

0.3

-

-

-氨水,或叫氢氧化铵,NH4OH,相对分子质量为35.05。生产方法为：在一定设备条件下用水吸收气态氨而成。根据化工部部颁标准,分工业用和农用两种,其技术标准要求如表13-3所示。由于液氨和氨水具有较强的挥发性,为便于农牧业生产中应用,通常向农用氨水入一定量的二氧化碳,即形成碳化氨水,使原来的挥发性大为降低。要求碳化氨水的含氨量不低于15％,也即化工部标准对农用氨水含氨量的最低要求。液氨或农用氨水在动物养殖业中,主要用于饲草饲料的氨化处理,以提高粗纤维的消化利用率和粗蛋白的含量。目前在我国反刍动物养殖业中,使用氨水或碳铵尿素进行粗饲料氨化处理是使用NPN的主要途径和形式。氨是一种无机剧毒气体,而且当空气中含量达16％以上时还可能发生爆炸。因此,在氨的贮运和使用中,要十分注意安全问题。贮运的容器应符合耐压30～35kg/cm2的要求,操作压力也应在20kg/cm2以上。容器上应涂有黄底黑字作标记。<2>碳酸铵和碳酸氢铵

这是相互接近的两种铵盐,分子式分别为<NH4>2CO3·H2O和NH4HCO3<也叫酸式碳酸铵或重碳酸铵>,相对分子质量分别为114和79。两者外观均为易溶于水的白色结晶。性质均不稳定,碳酸铵在空气中存放一定时间便可因失去部分氨而变成碳酸氢铵。在58℃以上温度下可分解为氨、二氧化碳和水,而碳酸氢铵甚至在35℃时即可分解为氨、二氧化碳和水。因而,不宜长期贮存,包装必须用双层聚丙乙烯薄膜或沥清纸袋。两者的生产方法也小异。前者为氨与二氧化碳通入水中即得,后者将CO2通人氨水中即得。按规格质量要求、纯碳酸铵含氮量应为24.56％,碳酸氢铵应含氮17.75％。对工业用碳酸氢铵有三种规格要求,即：干碳酸氢铵含氮量不低于17.5％,湿碳酸氢铵一级品含氮不低于16.8％,二级品含氮不低于16.5％。这两种铵盐当作动物NPN饲料资源利用时,主要是用作粗饲料氨化处理。<3>磷酸铵

又可分为磷酸一铵、磷酸二铵和磷酸三铵。作为化肥批量生产的主要是磷酸二铵。磷酸二铵还可作为反刍动物的NPN饲料添加剂,故在此作一重点介绍。磷酸二铵,也叫磷酸氢二铵,其分子式为<NH4>2HPO4,相对分子质量为132.05,含氮量21.88％,含磷24.2％,相对密度为1.62。外观为无色或白色结晶状粉末,易溶于水,不溶于醇,虽加热至100℃时开始分解,但在空气中长期存放时,可逐渐挥发一部分氨而变成磷酸一铵,即磷酸二氢铵。故包装贮存时要用衬聚氯乙烯塑料袋的木桶或聚丙烯编织袋包装。并避免与碱性物质混贮、混放、混运。对磷酸二铵的质量规格要求为；按含氮量分为三个等级,一级品要求含氮不低于18％,二级品含氮不低于17％,三级品含氮不低于16％。磷酸二铵不仅含有反刍动物可以消化利用的NPN,而且还可满足动物的磷营养。但一般很少单独使用,而是和其他矿物盐类共同制成复合矿物添加剂使用。<4>硫酸铵

一般叫硫铵,分子式为<NH4>2SO4,相对分子质量132.14,易溶于水,在20℃下其饱和溶液可达75.4％,在干燥贮存条件下比较稳定。由于其分子结构中既含氮,又含硫,N∶S＝1∶1.15,因而作为NPN饲料添加剂使用时,不仅为动物提供粗蛋白营养,还可满足动物在饲喂NPN时对硫营养的特殊需要。通常用硫铵与尿素以1∶0.5～0.6的比例组成的混合物作为青贮饲料的添加剂。这种青贮添加剂的使用量为青贮料的0.75％～1％。然而请注意,不要用焦炭化学硫铵,这种硫铵含有大量致癌物质——苯并芘。硫酸铵的生产方法是氨与硫酸进行中和反应而生成,再经离心分离和蒸发干燥即得成品硫酸铵。反应式为：硫酸铵的国家标准号为GB

535—85,表13-4

硫酸铵国家标准GB

535-85

项

目

一级品

二级品

三级品外观含氮量/%

≥

含水量/%

≤

游离酸含量/%≤

砷含量/%

≤

白色

21

0.1

0.05

0.0001

结晶

20.8

1.0

0.2

0.0001

颗粒

20.6

2.0

0.3

0.0001主要指标要求如表13-4。<5>其他铵盐

除上述铵盐外,对反刍动物作饲喂试验的还有硝酸铵、氯化铵、过氯酸铵、甲酸铵<即蚁酸铵>、乙酸铵<即乙酸铵>、丙酸铵、乳酸铵、氰酸铵、氨基甲酸铵等,其详情如表13-5。表13-5

某些铵盐的含氮量及建议使用量

铵盐名称

含氮量/%

蛋白当量/%

每千克活重每天建议使用量／g

牛

羊

乙酸铵

乳酸铵

丙酸铵

甲酸铵

异丁酸铵

柠檬酸铵

18

13

15

22

13.3

12.4

112

81

93

137.5

81

77

0.5

0.6

0.4

0.3

0.6

0.6

0.6

0.6

0.3

0.3

0.5

0.5值得指出的是,有机酸铵盐这种NPN,除含有一定的氮之外,还含有一定的可消化能。例如,每千克乙酸铵中含有1.5Mcal可消化能,每千克丙酸铵中含可消化能2.27Mcal,每千克异丁酸铵中含有可消化能2.8Mcal,每千克甲酸铵中含可消化能0.54Mcal。因而,有机酸的铵盐这种NPN添加到反刍动物饲料日粮后,其N的利用效果都是比较好的。但由于成本价格高等原因而尚未批量生产和大面积推广应用。三、酰胺类化合物

此类物质成本高昂,合成困难,效果不确定。故仅用于动物试验,而未能批量生产和大量推广应用,不作详细介绍。NPN的使用原则、使用量及计算方法如前所述,只要动物日粮中除蛋白以外的其他营养成分能够满足,特别是含有丰富的可消化能源物质时,用NPN作为唯一氮源是可以满足动物生长发育和生产需要的。但在生产实践中是不可能的。天然饲料中总会有一定量的粗蛋白质的,而其他营养成分也总会是多这个少那个的。—因此,要正确利用NPN作为反刍动物的蛋白补充物,必须有正确的理论指导和科学的计算方法。一、以尿素为代表的NPN对动物的使用原则<1>只能使用于牛、羊、驼、鹿等反刍动物,不能使用于非反刍类畜禽及幼龄反刍动物。也不能使用于奶牛和奶山羊等奶用动物,因为NPN会进入奶中。<2>动物日粮中粗蛋白含量能够满足动物需要者不必使用,而当动物日粮中含粗蛋白不能满足动物需要时,例如粗蛋白含量低于13％时方可使用,使用量计算方法下面有详细介绍。<3>要提高NPN对动物的使用效果,必须使日粮中具有适当数量的可消化能源物质。一般说日粮饲料中TDN<可消化养分含量>按干物质计应在75％以上。<4>对动物日粮中使用NPN时,要注意矿物质和微量元素的供给,特别应补充必要的硫元素和钠元素,以满足动物合成含硫氨基酸的需要和瘤胃钠离子平衡。含NPN日粮中的N∶S应为10～15∶1。以尿素为例,日粮中每添加100g尿素,应同时添加13g无水硫酸钠。<5>对反刍动物饲喂NPN添加剂时,应使动物有一定时间的适应期,由少到多逐渐增加饲用量,通过5～10日增加到标准饲喂量。如果由于某种原因,停止补饲尿素2～3天以上者,当重新补饲尿素或含尿素饲用时,必须重新由少到多地使动物适应,绝不可以用全量尿素立即恢复尿素补饲量。<6>NPN向饲料中添加时,一定要力求搅拌均匀。饲喂时也要按每日饲喂次数分多次饲喂。例如含尿素的日粮饲料每日应分三次饲喂。一次喂量达100g以上就会引起牛中毒。<7>对动物饲喂含NPN日粮时,要注意维生素的供给,为此应向日粮中加入苜蓿草粉,由于苜蓿不仅提供给动物部分真蛋白和维生素,而且苜蓿还有一定的可促进瘤胃微生物蛋白合成的一种未知生物因子。<8>配制含尿素的动物日粮时,绝不能使用生的大豆、蚕豆、胡枝子和苜蓿种子,因为这些种子都含有一定量的脲酶,脲酶会把饲料中的尿素分解为氨和CO2的。<9>切忌NPN在动物饲料日粮中的过量使用。尿素对牛羊的绝对致死量为1.0～1.5g/kg活重,或每100kg活重100～150g。一般认为,尿素氮在动物日粮中不宜超过蛋白氮需要总量的1/3。在动物精饲料中不能超过3％,按总日粮干物质量算不能超过1％。因为如果按总日粮干物质重量计算加入1％的尿素,就可提高日粮粗蛋白含量2.87个百分点。同时,如尿素使用过量,不仅会造成浪费,还会引起动物中毒。二、UFP-MP理论体系UFP-MP理论体系是解决反刍动物饲料日粮中尿素最佳添加量问题的理论基础。该理论为美国伊阿华州立大学的W·Burroughs等人于1973～1975年研究提出的。在这里UFP系Urea-Fermentation

Potential<可译为尿素发酵潜量或尿素发酵势>的缩写。MP即可代蛋白。这一理论体系包括两个主要概念,一是了解动物对MP的需要量和日粮饲料中MP的实际含有量；二是计算日粮饲料中总的UFP值和向此种日粮中尿素的可添加量。<1>动物对MP的需要量

动物对MP的需要量决定于反刍动物的种类、生理状态、生产性能等,可根据饲养标准中CP和RDP计算而得。<2>日粮饲料中MP的含有量

可根据下述公式计算得出。MP<g/kg>＝<P1×0.90>+[<P2-15.0>×0.80]式中P1为每千克饲料干物质中过瘤胃蛋白量,该P1值来源于每千克饲料干物质中粗蛋白质量再乘以过瘤胃蛋白的百分率；P2为每千克饲料干物质的TDN值乘以0.104而得。这里的0.104来源于：一般说饲料中的TDN在瘤胃中的消化率为52％,被消化的TDN中25％转化为SCP<单细胞蛋白或菌体蛋白>,而SCP在消化道中的消化率为80％。因而52％×25％×80％=10.4％,也即0.104；0.90为瘤胃中未降解蛋白在真胃中的消化率；15.0为粪便中氮的消耗；0.80为SCP的消化率。<3>饲料中的UFP值

可按下列公式求出。UFP<g/kg>＝[TDN×0.104-<CP×RDP>]/2.80式中RDP为粗蛋白的CP在瘤胃中未降解百分率；分母2.80为每克尿素的蛋白当量<克>。可以看出,TDN和UFP呈正相关,而RDP与UFP则呈负相关。因而,饲料日粮中在含同一水平的粗蛋白时,应尽量设法降低RDP,也即提高过瘤胃蛋白量,从而就可以提高UFP值。UFP值越大,向饲料中加入以尿素为代表的NPN的量就越大；UFP=0时,也即粗蛋白平衡的饲料日粮不必再向日粮饲料中添加NPN；UFP<0时,则需向日粮饲料中加入一定量的能量饲料。为了应用方便,W·Burroughs等人<1975年>已测定和计算出了90种常见的饲草料的UFP值,见表13-6。表13-6

90种饲草饲料的MP和UFP值饲草料名称TDN

%

CP

％RDP

％MP

g/kg

UFP

±g/kg

饲草料名称TDN

％

CP

％RDP

％MP

g/kg

UFP

±g/kg苜蓿干草A

苜蓿干草N

动物废肉肉骨料大麦籽实大麦干草大麦稿杆风干甜菜叶甜菜糖蜜甜莱渣狗牙根干草早熟禾干草A

早熟禾干草B

蓝茎冰草干草A

蓝茎冰草干草B

雀麦草干草A

61

57

76

72

83

57

41

54

89

72

44

72

69

64

62

6819.3

16.3

57.1

53.8

13.0

8.9

4.1

12.7

8.7

10.0

9.5

17.3

14.8

11.0

4.5

20.395

95

75

75

70

85

75

80

95

80

85

95

95

85

75

9547.6

43.0

180.0

169.2

92.4

47.7

21.8

56.0

58.0

66.2

37.5

55.9

52.3

56.3

25.1

54.0-42.8

-34.0

-124.6

-117.3

-1.6

-5.8

+4.3

-16.1

+3.7

-1.7

-12.4

-31.9

-24.5

-9.5

+11.0

-43.5雀麦草干草B

野牛草干草全脂牛奶粉脱脂牛奶粉柑橘渣柑橘蜜糖杂三叶青干草绛三叶青干草白三叶青干草红三叶青干草A

红三叶青干草B

椰子油粕粉青贮玉米玉米芯胡枝子干草A

胡枝子干草B65

59

130

93

88

77

60

60

61

64

59

74

70

47

63

556.4

9.2

25.8

28.5

7.1

10.9

14.7

16.9

11.5

8.6

7.4

23.1

8.1

2.8

17.8

13.475

85

85

85

75

90

90

90

95

95

95

75

68

75

95

9540.8

49.7

131.4

104.2

46.6

62.2

51.3

53.3

49.3

49.2

43.9

101.9

55.4

11.1

48.6

40.O+7.1

-5.9

-29.8

-51.8

+13.8

-6.3

-24.9

-32.0

-55.3

-34.8

-28.6

-34.3

+6.4

+10.0

-36.9

-25.0

狼尾草干草

燕麦千萆

燕麦稿杆

燕麦籽实

高燕麦草干草

鸭茅干草A

鸭茅干草B

花生饼粕粉北美雀麦草干草A

北美雀麦草干草B

油菜籽粕粉

小糠草干草

碾好大米

黑麦稿杆

黑麦籽实

黑麦酒糟意大利黑麦草干草

向日葵油粕粉A

向日葵油粕粉B

高梁籽实

高粱酒糟

高粱米

丹草干草A

丹草干草B

大豆植株青干草

大豆荚

大豆稿杆

大豆粕粉52

61

52

76

57

66

57

77

50

54

69

62

84

31

85

46

62

55

65

83

82

80

59

63

52

45

38

817.8

9.2

4.4

13.2

8.2

13.1

9.7

51.5

8.1

4.6

43.6

8.1

8.2

3.0

13.4

24.1

16.3

23.3

50.3

12.5

33.3

12.4

12.7

8.7

16.3

13.7

5.5

51.585

85

75

70

85

90

85

75

85

75

75

85

70

75

70

75

95

75

75

52

75

52

90

85

95

95

75

75

42.0

51.4

24.3

87.1

46.7

54.9

48.7

168.2

40.6

26.0

143.7

50.7

56.1

12.8

95.1

80.6

47.2

86.3

155.5

94.0

131.2

93.2

48.7

52.3

38.8

31.7

32.2

171.6-4.3

-5.2

+7.6

-4.7

-3.6

-17.5

-8.2

-109.2

-6.0

+7.8

-91.1

-1.4

+10.8

+3.5

-1.8

-47.4

-32.2

-41.9

-110.5

+7.7

-58.4

+6.8

-18.8

-2.9

-35.9

-29.7

-0.6

-107.7无水蔗糖蜜黑色蔗糖蜜玉米棒包叶玉米酒糟水溶性残留物玉米面筋麸皮黄玉米籽实玉米稿杆罐藏甜玉米棉籽壳棉籽粕豇豆草地狐茅鲱鱼鱼粉步鱼鱼粉亚麻籽筛出物亚麻籽饼粉大麦啤酒糟猫尾草干草A

猫尾草干草B

百脉根干草A

百脉根干草B

尿素小麦麸皮小麦籽实小麦筛出物冰草干草酵母劣等小麦68

91

89

88

82

91

59

70

41

75

63

62

76

75

64

81

66

62

59

75

61

0

70

88

77

6l

78

8110.7

4.3

9.3

29.8

28.1

10.0

5.9

8.8

4.3

44.8

18.4

10.5

76.7

66.6

17.4

38.8

28.1

12.3

8.7

28.0

15.6

280

18.0

14.3

16.9

5.3

47.9

17.0

85

90

65

75

79

62

75

80

75

75

95

85

75

75

70

75

75

85

85

95

95

-

70

70

70

75

75

7059.2

22.8

65.8

128.6

119.6

71.8

38.7

60.2

23.5

151.4

48.5

54.0

224.1

200.5

88.3

143.0

106.3

56.3

49.0

63.2

46.0

2225.0

95.1

100.1

98.0

31.7

160.9

101.6-7.2

+20.1

+11.

6

-47.0

-44.7

+11.8

+6.2

+1.0

+3.8

-92.0

-38.9

-8.7

-177.1

-150.4

-19.6

-150.4

-50.7

-14.2

-4.1

-67.0

-30.2

-

-18.9

-2.9

-13.5

+8.5

-99.2

-12.3注：TDN为可消化营养份总量；CP为且粗蛋白含量;RDP为粗蛋白瘤胃降解率;MP为可代蛋白<g/kg>;UFP为尿素发酵潜量<±g/kg>。三、Satter和ROffler研究成果Satter和Roffler

70年代对NPN的瘤胃代作了大量研究。对去势公牛所作的测定证明,每100mL瘤胃液中氨的含量水平达到5mg时,就可满足动物瘤胃微生物生长繁殖的最佳环境需要,也就是说当动物的日粮饲料中使每100mL瘤胃液中氨浓度超过5mg时,就有必要再添加更多的蛋白质饲料或NPN添加剂。在利用含粗蛋白8％～24％和TDN

53％～85％围不同水平的35种日粮进行了比较研究后发现,随日粮中粗蛋白的增加,在每100mL瘤胃液中氨的浓度水平由0.8mg增加到56.1mg,而且瘤胃氨浓度和日粮中粗蛋白含量<百分率>存在以下关系：又因TDN水平也强烈地影响着氨氮向蛋白质转化和瘤胃中的氨浓度,Satter和Roffler又研究提出如下关系式,即：动物瘤胃氨浓度<mg/100mL>利用此关系式,计算结果见表13-7。表13-7

TDN对瘤胃氨浓度和NPN利用的影响

日粮干

物质中

TDN或可消化干物质含量／％

NPN

利用

粗蛋白

含量/%

TDN

55

60

65

70

75

80

85

DDM

59

63

68

72

76

81

85

百分

率/%

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

每100mL瘤胃液中氨含量/mg

6

5

4

3

2

2

l┐

6

5

4

3

2

2

1│-

6

5

4

3

2

2

1┘

6

5

4

3

3

2

2┐

7

6

5

4

4

3

3│-

8

7

6

6

5

4

4┘

10

9

8

7

6

6

5┐

12

11

10

9

8

8

7│

14

13

12

11

10

10

10│

17

16

15

14

13

13

12│-

20

19

18

17

16

16

15│

23

22

21

20

19

19

18│

27

26

25

24

23

23

22┘

90

0～90

0

由表中数据可以看出：<1>日粮粗蛋白含量达13％以上时,即令TDN达85％,添加NPN没有效果,10％以下时,效果最好；<2>日粮粗蛋白含量在同一水平下,TDN和DDM水平越高,瘤胃氨浓度越低,添加和利用NPN的余地就越大；<3>因此,利用NPN向秸秆类为主的日粮饲料添加时,也要同时添加精饲料,以提高TDN水平。四、肉牛日粮饲料中尿素使用量简易计算法美国动物营养学家曾就尿素在肉牛日粮饲料中的合理使用量推荐使用下述经验公式：X＝<26.4×M/100-NCP>×

2.17式中26.4——瘤胃含氮限度；M——肉用动物活重,kg；NCP——每千克日粮中的粗蛋白氮,g；2.17——尿素氮折合系数<即100÷46％=2.17>。[例1]

对体重500kg的肉牛,在其含粗蛋白10％的基础日粮中,应加人多少尿素?解：按上述公式,应加入尿素量为：<26.4×500/100-100>×

2.17=69.44<g>[例2]

对体重400kg的肉牛,在其含粗蛋白5％的基础日粮中,应加入多少尿素?解：按上述公式,应加入尿素量为：<26.4×400/100-50>×2.17=120.65<g>可以看出,基础日粮粗蛋白仅为5％时,必定主要为低品质粗饲料<稿杆类>所组成,因而不仅要加入较多的尿素以满足粗蛋白不足,而且应同时加入相当量的淀粉类能源物质。以保证日粮饲料中TDN水平应至少在75％以上。这种日粮应加入一定的硫酸钠,以解决硫元素的不足和钠离子的不平衡。第四节

液状糖蜜尿素的生产技术一、液状糖蜜尿素的概念及产品特点液状糖蜜尿素是以糖蜜为介质把以尿素为主的其他成分溶混其中而成的一种液状尿素混合饲料或预混合浓缩饲料,是人们长期以来使用较为广泛的一种利用NPN作为反刍动物饲料添加剂的形式和方式,最少已有半个世纪的历史。在欧美、南非、南亚及独联体各国均有生产。然而作为产糖大国和蛋白质饲料极为匮乏的我国,却没有进行糖蜜尿素的工业生产,应尽早填补这个空白,并大力发展这一领域的工业化生产。液状糖蜜尿素的生产,在NPN的饲料资源的开发利用当中发展较早,这与其具有不可比拟的优点分不开。这些优点主要是制造工艺简单易行,生产成本较低,生产过程不发生粉尘污染和损失,与混合饲料中其他干成分容易均匀混合,从而保证饲料中尿素含量比较精确。同时,还可改善饲料的适口性,使质地粗硬的饲料变得质地较为柔软适口。这种液状尿素浓缩饲料除了以多种废糖蜜<如蔗糖废糖蜜、甜菜废糖蜜、玉米糖蜜、高粱糖蜜、柑橘废糖蜜等>为主要介质外,往往还加入了矿物质、微量元素和维生素。因而,其饲养价值更高、更全面,使用的效果也更好。据报道,独联体生产的一种液状尿素浓缩饲料中含有：粗蛋白32％<其中27.5％为NPN>、钙0.5％～1.0％、磷0.7％～1.0％、镁0.25％、钴0.0002％、铜0.02％、碘0.0004％、铁0.02％、锰0.004％、锌0.0075％。每千克中还含有维生素A5.5万IU,维生素D1.1万IU,维生素E2.2万IU。作为该产品的标准,要求含尿素不少于10％,磷酸不少于4％,微量元素1％,糖蜜85％。在这种液状尿素浓缩饲料中,由于尿素分子被糖蜜所包覆保护,部分变成糖基尿素,因而在动物采食后在瘤胃中有一定缓释作用,氨解速度被延长,又由于糖蜜提高了匹配的易利用能源,从而既提高了尿素氮的利用率,又降低了动物中毒的危险性。液状糖蜜尿素一般不直接用来饲喂反刍动物。它的主要用途是,在饲料厂为反刍动物生产全价日粮配合饲料时,作为一种尿素强化高蛋白预混合浓缩饲料,按配方需要适量加入,以生产出蛋白质和矿物质平衡的全价日粮饲料。二、原料的选购和贮存生产液状糖蜜尿素的主要原料为糖蜜和尿素,选购合格的原料是生产合格产品的基础。<1>糖蜜的选购与贮存

随着气候条件的不同和农业生态环境的各异,农业上生产着各种糖料作物,最主要的是南方的甘蔗和北方的糖用甜菜。将洗净的甘蔗或甜菜进行机榨,将榨出并提纯的甘蔗汁或甜菜汁进行蒸发浓缩,再用离心机分离出结晶糖,所剩余的母液就是糖蜜,再离心分离1～2次,所剩余的最后母液就是废糖蜜。饲料工业上所用的糖蜜就是这种废糖蜜,也就是本文所指的糖蜜。糖蜜的产量约为糖产量的20％～25％,因而我国的糖蜜年产量约4000～5000kt,目前主要用于酿造业。国外则主要用于畜牧业。如：美国每年用于饲料生产者达4000kt。随着我国畜牧业的产业化发展,将会有更多的糖蜜用于未来的饲料生产。废糖蜜虽是糖厂的副产品,但毕竟也是一种产量很大的产品,产品就应有它的质量标准。应根据标准采购或选购糖蜜。可国尚无此标准。现将俄罗斯和糖蜜标准分别介绍如下,仅供参考。按俄罗斯的标准,对化学成分的要求：含水≤20％,含糖≥50％,含氮物质≤14％,灰分≤11％,其他有机物质5％,粗蛋白9.4％。营养价值要求：每100kg中含饲料单位不少于87,可消化蛋白不低于4.8％,每100g中含代能217.5大卡,钙2.9％、磷0.2％。的饲用蔗糖糖蜜标准<CNS

3709>要求,锤度<Brix>≥80°<相当于干物质含量不低于80％>,粗灰分≤15％,盐酸不溶物≤2％,总糖分≥45％。据对我国糖厂废糖蜜的测定分析,各种指标的实测值为：锤度81.4°<相当于干物质含量81.4％>,含糖量50.8％,pH=7.72,总氮0.829％,总灰分10.84％,水分18.6％。基本上符合俄罗斯和的糖蜜标准。糖蜜用于饲料生产有以下好处：糖蜜是一种健胃剂,不仅可刺激瘤胃细菌活性,而且还可提高日粮中粗饲料的消化利用率；加糖蜜后可使饲料压粒或压块成形,从而减少了损失和灰尘；对于反刍动物来说由于它是一种高能量物质,而且含有较高的矿物质和微量元素,因而可提高NPN的有效利用率,解决了动物的蛋白营养不足问题。糖蜜应贮存于不锈钢贮罐里,或环氧树酯衬砌的普通钢贮罐里。贮罐及管道要求密封良好,要注意防雨、防水、防火、防尘、防真菌污染。长途运输时,要求购置专门槽车,严禁用油罐车或其他化工原料槽车运送糖蜜。以保证糖蜜的卫生要求。糖蜜的种类很多,除了上述的甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜两种产量最大的糖蜜之外,尚有从柑橘汁废液中生产出来的柑橘糖蜜；从木材和造纸水解废液中生产出来的木制糖蜜；从玉米和高粱等谷类产品生产完淀粉后副产品中生产的淀粉糖蜜。此处不再详加介绍。<2>尿素的采购和贮运

在液状糖蜜尿素生产中,糖蜜是介质,尿素是溶质,是产品的核心和精髓。不是为了尿素作为蛋白资源的利用,糖蜜的应用就无多大必要了。作为NPN饲料资源向反刍动物饲料中添加的尿素,应首选符合标准的饲料用或饲料级尿素,包括颗粒尿素和液状尿素。在没有饲料用或饲料级尿素的情况下,也可以使用肥料用尿素,二者除在含氮量和颗粒大小稍有差别外,有本质上没有太大差别。饲料级尿素由于加入了流动剂或防粘结剂,含氮量比肥料级尿素稍低1～2或3～4个百分点<但含氮量最低不能在42％以下>,颗粒直径要求1mm以下。尿素要随用随选购,不宜选购来长时期压库贮存,以防因氨解而损失或粘结而不能使用。据资料,尿素生产出厂后如散装保存,可在15～20天就开始失去流动性,有1个多月之后45％～50％就会发生粘结,到1年时,粘结率即可达90％～95％。为了克服这一过程,笔者曾研制出了一种JHP防粘结剂,只要向要保存的尿素中添加1％～2％,就可获得理想效果。尿素由于吸湿性很强,因而应该用塑料袋密封贮运,应存放在干净、通风、干燥的库房中,保存时间以不超过3个月为宜。三、糖蜜尿素的生产原理糖蜜尿素是要把固体的尿素颗粒溶混入液状的尿素之中。试验表明,尿素溶入糖蜜和溶入水溶液时的情况一样,如果不是过度饱和,是不会析出结晶的。但由于糖蜜具有很高粘度,因而尿素溶于糖蜜的过程为时较长,同时因尿素溶化是个吸热过程,因而为了加速尿素在糖蜜中的溶化过程,就需要适当加温。尿素在不同情况下<颗粒状、粉状和块状>在水和糖蜜中的溶解度和温度的关系见图13-2。由上图可以看出,随温度的升高,尿素溶解的速度就加快,而且粉状尿素溶解得最快。在溶质和介质比相同的情况下,水和糖蜜相比,尿素在水中溶解更快,在糖蜜中溶解较慢。在适当加热的情况下,可明显提高尿素在介质中的溶解速度。在一般生产工艺条件下,为了加速尿素溶解速度,要把糖蜜温度加热并保持到55～60℃,这种情况下6～20min即可使加入的尿素完全溶解。如单纯为了加速尿素溶解速度,也可以适当向糖蜜中加水或干脆使用液体尿素,以提高溶质在介质中的不饱和度。但这种办法却使成品中的干物质含量降低,从而限制了向配合饲料中的添加量。因而,这种办法并不可取。四、液状糖蜜尿素复合添加物典型系列产品配方及其营养质量指标<1>典型系列配方

为了进行液状糖蜜尿素的工业化生产,独联体制定出了这种复合液状添加物的系列配方及与之相应的产品质量标准,见表13-8。表13-8

糖蜜尿素复合液状添加物配方/％

配方号组成

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10糖蜜尿素磷铵氨水磷酸动物油脂食品厂压滤液食品厂压滤泥皂化物酒糟芒硝微量元素复合物总计83.6

8.0

6.0

2

0.4

10084.0

8.5

5.4

2

0.1

10074

8.5

5.4

10

2

0.1

100

78

10.5

5.4

4

2

0.1

100

64

8.5

5.4

20

2

0.1

100

54

8.5

5.4

30

2

0.1

100

54

8.5

5.4

20

10

2

0.1

100

54

10.5

5.4

20

10

2

0.1

10042.5

5.4

20.5

20

10

2

0.1

100

37

25.5

5.4

20

10

2

0.1

100注：1.使用本制剂时不宜加入荷尔蒙、抗生素和维生素。2.不宜加入碘化钾等碘化物,以防与硫酸盐结合,补碘应以舔砖形式或加碘食盐形式喂给。<2>系列配方产品的营养指标

上述配方的营养指标如表13-9。表13-9

糖蜜尿素复合液状添加物营养指标

配方号营养指标

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10有机物/<g/Kg>

能量饲料单位/kg

能量蛋白比/<kcal/g>

粗蛋白/<g/kg>

真蛋白/<g/kg>

粗脂肪/<g/kg>

Ca<g/kg>

P/<g/kg>523

0.69

5.32

257

17

-

5.03

8.74543

0.71

5.54

256

13

-

4.71

11.43513

0.85

6.71

252

13

105

5.15

12.17503

0.8

5.62

286

14

40

4.25

12.67476

0.8

5.95

269

14

107

4.23

12.62483

0.81

5.91

272

12

104

3.84

13.38529

0.96

7.58

258

15

160

6.17

11.74506

0.89

6.89

252

11

157

4.75

11.43411

0.82

5.57

249

10

161

6.46

12.6373

0.75

6.09

244

13

156

4.18

12.6笔者认为值得指出的是,在这种液状添加物中有许多食品工业的副产物<如：皂化物、泥等>是否符合饲料卫生指标,如重金属,应该质疑。五、生产技术和典型工艺液状糖蜜尿素的生产过程比较简单,主要是以糖蜜为介质,适当加热降粘后加入尿素及其他成分,在保持一定温度的情况下充分搅拌均匀即可。为了提高产品的均匀度和稳定性,在混合搅拌前可加入1.5％的膨润土,膨润土在消化道还可改善食糜的离子交换性能。所使用的主要设备为混合搅拌机。前联在液状糖蜜尿素生产中使用的主要设备为CM-1.7糖蜜尿素混合机,附属设备有3m3的糖蜜贮罐、糖蜜泵、计量器、尿素贮筒等。现今俄罗斯在液状糖蜜尿素生产中使用了沃罗湟日技术研究所设计的液状糖蜜尿素的生产工艺及设备。现作一典型介绍,仅供参考。<1>新的工艺设备系统

包括两套糖蜜尿素混合搅拌机。该混合搅拌机由搅拌机主体、尿素接收器、循环管和蒸气盘管等部分组成。接收器安装一垂直旋转轴,轴上固定着分配盘。在接收器底部有通进糖蜜的进料孔和为了均匀加入尿素的沟型槽。搅拌混合机主体装有向下的三片螺旋桨,以保证糖蜜不停地循环流动。为了搅拌时消除泡沫和改善尿素溶解过程,在混合机主体的顶部安有格子板,以每分钟50次的频率作左右摇摆运动。为了向混合机主体供给糖蜜、蒸气、水等和溶解过程完成后卸料,都分别安装有管道系统。生产过程的温度控制由微机通过阻抗温度计进行自动控制。<2>新的生产工艺流程

尿素先行粉碎过筛,再提升进入尿素贮筒。与此同时,糖蜜由大贮罐泵送配料小罐,这里将糖蜜预热60℃后,按配方比例与尿素一起加入糖蜜尿素混合器中进行混合搅拌,并保持55～60℃恒温,视尿素颗粒大小和尿素与糖蜜的配比不同,反应6～20min即可完成。此过程完成后,再通过孔径为3mm的筛板进行过滤,过滤后要作为一个含尿素的NPN饲料添加剂产品来说,即可卸料贮存或出厂。但一般情况下,液状糖蜜尿素的生产常常是和全价牛羊配合饲料的生产相衔接的。六、液状糖蜜尿素的应用和NPN配合料的生产液状糖蜜尿素主要应用于牛羊配合饲料的生产。牛羊饲草料中常常缺乏蛋白质成分,液状糖蜜尿素就可解决这一问题。通过添加液状糖蜜尿素,就可使缺乏蛋白质成分的混合饲料变成蛋白质含量平衡的牛羊全价日粮饲料。向混合饲料中添加液状糖蜜尿素和生产含NPN的全价配合饲料的方法有两种：一是在生产液状糖蜜尿素饲料的厂里,也就常常具有生产牛羊全价配合饲料的车间,并通过管道把它们连成一体。待液状糖蜜尿素刚一生产出来,就趁热用蒸气喷雾器把液状糖蜜尿素按比例喷洒到干散的混合饲料上,并使其与混合饲料充分均匀的混合。为完成这一生产过程,独联体通常是利用Б6-ДАΚ型和Б6-ДАБ型联合机进行的,这种联合机系由混合机、计量器、进料管、搅拌器、加热管和电机等设备组成。近来又开始使用原来用于添加脂肪的Б6-ДСЖ联合机把液状糖蜜尿素添加进混合饲料。如果是颗粒饲料厂,还可以通过管道系统把炽热的液状糖蜜尿素直接通人颗粒饲料机的压缩混合室里与即将压粒的配合饲料压缩混合,压入颗粒饲料之中。加入剂量依原有配合饲料中粗蛋白含量为基础并考虑到家畜的种类和年龄,个体和性别,同时还应考虑添加物的成分等情况综合计算。二是没有上述那样的条件,就只好由生产液状糖蜜尿素的饲料厂,购置这种添加剂用于生产含NPN的颗粒饲料。其生产流程和所用机器设备则大体与上述情况一样,为了使喷洒的液状糖蜜尿素更好地浸透入配合饲料,可加入适当的表面活性剂,例如应用木质素磺酸盐,就可把渗透性提高20％。根据俄罗斯资料,要是向配合饲料中的液状糖蜜尿素加入量过大,则会使配合饲料的物理特性恶化。为此一般建议向配合饲料中加入10％的液状糖蜜尿素<含3％的尿素>即可。如果是自行使用该液状添加物向家畜日粮中添加,建议按以下标准:成年奶牛每头每天500～700g,6月龄以上到周岁的青年牛每头每天1000～1200g,3～6月龄小牛每头每天200～300g。每天分2～3次加入,间隔应在5h以上。液状糖蜜尿素也用于舔砖生产,后面辟有专门章节介绍,此处不再详细介绍。液状糖蜜尿素矿物质饲料还可以在放牧场放在横卧的大铁桶中,靠铁桶中可以转动和舔轮,让牛羊自行舔食。以满足动物对牧草中粗蛋白赤字的补充供给,同时也满足了动物对矿物质微量元素的需求。还有一种补饲形式就是喷洒到草地牧草枝叶上,让动物采食牧草时一起采食。七、其他含NPN的液状补充饲料除了最常见的糖蜜尿素溶液之外,造纸工业、食品加工业还可提供其他形形色色的可作为匹配能源物质的液状碳水化合物,加入尿素和矿物质微量元素之后,也可补饲牛羊等反刍动物。这些液体能源物质主要有造纸厂的半纤维素水解提取物、木质素磺酸盐溶液、淀粉与食品工业的谷物水解物、乳清类、蒸馏残液、抗生素提取残留物、工业脂肪、丙烯乙二醇提取物等,均可作为NPN添加剂的液体能源匹配物。第五节

尿素舔砖的生产和应用技术上节介绍了液体糖蜜尿素的生产技术,本节所要论述的尿素舔砖,实际上是固体糖蜜尿素产品。是将尿素作为NPN饲料资源利用最早最广泛的形式之一,对科技文化不太高的发展中国家的农村和牧区具有重要意义。一、尿素舔砖的沿革及发展农牧民用食盐作的砖块,放在草地上或厩舍里让家畜自由舔食,以满足动物对食盐和矿物质的需要,是大家所熟悉的。畜牧科技工作者在50年代为了给牛羊补饲NPN,又在盐砖的基础上添加了一定量的尿素,让动物舔食,也获得了一定效果。随着反刍动物氮代理论的深入研究和生产力的发展,使人们认识到,要提高NPN对反刍动物的利用效果,必须在动物日粮中有足够的可消化能量物质。南非的R.L.Davidson和H.S.Purchase首先研究试验了含尿素40％、糖蜜10％和添加了少量硫酸钠、硫酸钴和硫酸铜的盐砖。后来陆续又有人向舔砖的成分中增加了过磷酸钙和谷物类精饲料,增加了糖蜜的比例,大大减少了食盐含量,最后发展为今日市场上出售的尿素舔砖。今日的尿素舔砖,在配方上不断推出新,在形式上五花八门,在生产方法上也各有千秋。二、典型配方与产品介绍

1．澳大利亚昆士兰农业部推荐的两种配方

见表13-10。表13-10饲料配方

组成/Kg

配方A

配方B

组成/kg

配方A

配方B压碎谷粒粗盐甘蔗糖蜜尿素

40

20

20

10

32

32

15

10骨粉或过磷酸钙肉粉共计

5

5

100

6

5

100生产方法：先将尿素完全溶解于15kg热水中与甘蔗糖蜜混合,再将粗盐和其他成分充分混合均匀,最后将糖蜜尿素和其他固形物混合,并充分搅拌均匀后用模具制成砖块。成年牛的每日舔食量控制在500g以下,如果动物舔食量超过控制量,可向舔砖成分中加入2％～3％的或更多秸秆粉、玉米芯粉等,即可减少舔食量。2.西澳对绵羊的糖蜜尿素舔砖配方尿素25％、糖蜜40％、小麦麸10％、过磷酸钙10％、石灰石粉10％、水5％。配制方法是先将糖蜜和水加热后溶解入尿素,再混入其他成分,充分搅拌均匀后制成各种形状的舔砖。该配方的缺点是未加入食盐和微量元素。3.FAO在埃及所推广的糖蜜尿素舔砖配方糖蜜50％、尿素10％、小麦麸25