全球飼料工業(yè)科技動態(tài)分析

007畜牧

　　
1、飼料原料
　　在農(nóng)作物方面，傳統(tǒng)的育種技術(shù)加上作為高科技生長點的基因標(biāo)記與基因轉(zhuǎn)移技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，將給飼料工業(yè)和飼養(yǎng)業(yè)帶來更多的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)或有特殊用途的作物品種和飼料添加劑。已成功的例子如高油玉米和耐除草劑大豆品種的培育。高油玉米具備高能量，高蛋白和高賴氨酸的優(yōu)點。耐除草劑大豆具備高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大豆品種的各種優(yōu)點，不同之處在于可耐受高效低毒廣譜除草劑，從而提高單產(chǎn)。今年在美國推廣面積已達(dá)種植面積的三分之一。正在研究開發(fā)中的新品種有：低植酸玉米(可提高玉米中磷的利用率，減少糞便中磷的排出所造成的環(huán)境污染);低水蘇糖(Stachyose)、低棉籽糖(Raffinose)大豆(可消除氣脹，提高豆粕對家禽和魚的代謝能);低氧合酶大豆(可提高豆油/豆粕的穩(wěn)定性);低抗胰蛋白酶因子大豆(提高大豆蛋白的利用率);低亞麻油酸大豆(可提高豆油/豆粕的穩(wěn)定性);高OMEGA-3大豆。應(yīng)當(dāng)提到的是國內(nèi)學(xué)者在培育高油玉米方面也取得了顯著成果，育成的高油玉米在含油量方面居領(lǐng)先地位。
　　2、飼料添加劑
　　禁止把抗生素作為促進(jìn)生長的添加劑在飼料中使用的趨勢似更為明顯。非抗生素類促進(jìn)生長或保健用添加劑的應(yīng)用將相應(yīng)擴(kuò)大。近來在酶制劑及有關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用方進(jìn)展較大。其中旨在提高碳水化合物的利用率的有葡聚糖酶(Glucanase)，纖維素酶，半纖維素酶，淀粉酶等。旨在提高蛋白質(zhì)消化率的蛋白酶也已進(jìn)入了市場。植酸酶可有效地提高飼料中有機(jī)磷的利用率。隨著對環(huán)境污染控制的加強(qiáng)和植酸酶生產(chǎn)成本的降低，該酶制劑有可能得到廣泛應(yīng)用。酵母培養(yǎng)物(Yeast Culture)的有效成分尚不十分清楚，但對反芻動物及豬似有良好效果。有機(jī)微量元素(Organic Trace Minerals)指的是微量元素與有機(jī)物結(jié)合的一類產(chǎn)品。由于結(jié)合的方式與程度不同，其效力可以有相當(dāng)?shù)牟顒e。近來的研究表明，有機(jī)微量元素除生物效價較高外，還可提高動物免疫力。此外，與普通的無機(jī)微量元素相比，有機(jī)微量元素在預(yù)混料中可顯著提高維生素的穩(wěn)定性。目前配合飼料中應(yīng)用的工業(yè)生產(chǎn)的氨基酸有賴氨酸和蛋氨酸兩種。其他限制氨基酸因成本太高，尚不能用于商業(yè)生產(chǎn)，但看來只是時間問題。屆時配合飼料中的蛋白質(zhì)的氨基酸將更加平衡，總蛋白含量可望近一步降低，既有利于蛋白資源的利用，又減少了糞便中的氮排出量，有利于保護(hù)環(huán)境保健營養(yǎng)品(Nutraceuticals)是近年來食品工業(yè)中流行的一個新詞。該詞一般說來指的是一些來源于天然的，對人體健康，防老與防病有特殊作用的添加劑或食品。膳食纖維，Omega-3不飽和脂肪酸，具備抗氧化作用的維生素C，維生素E以及單寧等均屬此類。最近在飼料工業(yè)中這一詞匯也開始流行起來。美國食品藥物管理局(FDA)不久前就如何管理這類產(chǎn)品進(jìn)行了初步研究。一些中草藥具有增進(jìn)動物健康的作用，應(yīng)屬此類。對保健營養(yǎng)品在飼料工業(yè)方面的影響進(jìn)行估測，似為時尚早。
　　3、飼料配方
　　應(yīng)用營養(yǎng)學(xué)方面的一個重要趨向是從最低成本配方向最大收益模型的發(fā)展。最低成本配方，也就是目前國內(nèi)普遍使用的配方技術(shù)，是以滿足一定生產(chǎn)水平的動物營養(yǎng)需要為基礎(chǔ)，設(shè)定適當(dāng)?shù)募s束條件，以每公斤(或每噸)飼料成本最低為目標(biāo)函數(shù)，用電腦篩選的最優(yōu)配方。但每公斤飼料成本最低并不必然意味著畜禽生產(chǎn)體系的收益最大。建立一個較為完整的最大收益模型，除上述最低成本配方所需信息外，還應(yīng)當(dāng)包括動物品種的遺傳潛力，飼養(yǎng)環(huán)境，不同營養(yǎng)水平下動物的生產(chǎn)表現(xiàn)，人工、設(shè)備、管理費用及畜產(chǎn)品價格等參數(shù)。美國最新版的肉牛和豬的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中包含有基本的生長模型。國外不少公司和研究單位都在研究開發(fā)各自的配方模型。由于飼料成本是畜禽飼養(yǎng)成本的主要構(gòu)成部分，飼料轉(zhuǎn)化隨飼料配方的營養(yǎng)濃度而改變，國內(nèi)學(xué)者在八十年代曾提出以飼料轉(zhuǎn)化與單位飼料成本的乘積為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，并以產(chǎn)蛋雞和肉牛為例，進(jìn)行了計算機(jī)模擬及飼養(yǎng)試驗或小范圍的生產(chǎn)應(yīng)用。應(yīng)用該模型的前提條件是，營養(yǎng)師要能夠準(zhǔn)確地預(yù)測給定營養(yǎng)濃度的飼料配方的飼料轉(zhuǎn)化。參數(shù)配方是在將有效能量如ME與其他營養(yǎng)成分的濃度如蛋白質(zhì)、必需氨基酸按比例掛鉤的前提下，以單位有效能量(的配方)價格最低為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型。該模型的假設(shè)條件是：在一定的飼料能量濃度范圍內(nèi)動物的有效能量日進(jìn)食量不變(當(dāng)采用ME時還要假定熱增耗HI可忽略不計)，從而動物的生產(chǎn)水平(日增重、產(chǎn)蛋量、產(chǎn)奶量)等也保持在同一水平。因此營養(yǎng)師在設(shè)定可供電腦篩選的能量濃度范圍時，必須有充分的根據(jù)滿足上述假定條件。此外，參數(shù)配方不能篩選能量濃度低于上述范圍、動物生產(chǎn)水平較低但單位畜產(chǎn)品飼料成本最低的最優(yōu)配方。最大收益配方模型最適合于“飼料-飼養(yǎng)-屠宰-加工”的一條龍經(jīng)營系統(tǒng)。但國外較為先進(jìn)的商品飼料公司也在推行這一技術(shù)體系。飼料公司的技術(shù)服務(wù)專家運用這類模型，將畜產(chǎn)品的預(yù)期價格、畜禽品種特征、飼養(yǎng)條件等方面的信息輸入電腦，即可向客戶提出最佳的飼料配方和飼養(yǎng)方案。現(xiàn)代化飼料企業(yè)目前還利用飼料配方優(yōu)化技術(shù)包括影子價格，指導(dǎo)飼料原料的采購和飼料原料在企業(yè)內(nèi)的合理使用，指導(dǎo)新技術(shù)、新工藝的開發(fā)利用，從而提高企業(yè)的效益與競爭力。現(xiàn)代化技術(shù)與現(xiàn)代化經(jīng)營管理相結(jié)合，這也是飼料工業(yè)發(fā)展的總趨勢。
　　4、加工工藝與設(shè)備
　　飼料加工工藝與設(shè)備總是在不斷革新，很難逐一評述。為了進(jìn)一步提高飼料產(chǎn)品質(zhì)量，也由于在衛(wèi)生防疫方面的要求愈來愈嚴(yán)格，飼料工業(yè)中更多地采用“濕熱加工 ”或“濕熱-機(jī)械加工”，或進(jìn)一步提高其強(qiáng)度。例如提高蒸汽調(diào)制時間和溫度，采用擠壓機(jī)(Extruder，俗稱膨化機(jī))，膨脹機(jī)(Expander)及 “壓縮機(jī)”(Compactor)等。就加工強(qiáng)度而言，以淀粉糊化度為指標(biāo)，依次為：擠壓(糊化度80%-95%以上)，膨脹(估計糊化度為80%左右)，壓縮(估計糊化度為60%-70%)，制粒(糊化度25%-40%)。加工成本的排列順序則相反。最近推出了一種通用制粒熟化機(jī)(Universal Pellet Cooker)，可以制作從硬顆粒到浮性魚飼料等多種產(chǎn)品，估計其加工強(qiáng)度也橫跨上述范圍。蒸汽壓片(Steam Flaking)是一種加工整粒谷物的濕熱-機(jī)械加工法，廣泛地用于肉牛業(yè)，近來在美國的奶牛業(yè)中也得到了相當(dāng)大的推廣應(yīng)用。蒸汽壓片可使淀粉糊化度達(dá)到 60%-80%，加工成本不超過制粒。 “濕熱加工”或“濕熱-機(jī)械加工”可以提高淀粉或其他營養(yǎng)成分的消化利用率，破壞某些對營養(yǎng)成分利用不利的因素(例如抗胰蛋白酶因子)，從而提高一些飼料原料如玉米大豆等的營養(yǎng)價值。另一方面，熱加工對維生素、酶制劑等添加劑有破壞作用。為了解決這一矛盾，一些公司研究將需熱組分與熱敏感組分分別加工處理的工藝與設(shè)備，并取得了專利。
　　5、加工工藝過程控制
　　“工藝過程控制”(Process Control)或“用統(tǒng)計學(xué)方法控制生產(chǎn)過程”(Statistical Process Control)亦稱“全面質(zhì)量管理”，已開始被引進(jìn)到飼料工業(yè)，今后將得到廣泛應(yīng)用。這一工業(yè)管理系統(tǒng)的基本點是:“將產(chǎn)品質(zhì)量控制在生產(chǎn)過程中”，從而降低成本，提高效益。以下舉兩個例子對此作進(jìn)一步說明：例1. 建立一個快速分析飼料營養(yǎng)成分，及時調(diào)整飼料配方的體系。盡管電腦配方的計算十分準(zhǔn)確，由于飼料原料的營養(yǎng)成分尤其是有效營養(yǎng)成分(例如豆粕中有效賴氨酸)的變異往往相當(dāng)大，輸入電腦的營養(yǎng)成分與飼料廠所用的飼料原料的實際營養(yǎng)成分特別是有效營養(yǎng)成分往往有相當(dāng)?shù)牟町悾纱藢?dǎo)致生產(chǎn)出的配合飼料的營養(yǎng)成分與電腦計算的飼料配方的營養(yǎng)成分的差異。為了保證產(chǎn)品的營養(yǎng)成分，營養(yǎng)師不得不采取對某些營養(yǎng)成分如蛋白質(zhì)，氨基酸超加的辦法，也就是用增加成本來保證質(zhì)量。一些公司或研究單位正試圖研究開發(fā)一套系統(tǒng)，該系統(tǒng)可快速而準(zhǔn)確地分析營養(yǎng)成分，并將分析結(jié)果迅速輸入電腦，及時調(diào)整配方。這一系統(tǒng)將有效地提高配合飼料產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，降低飼料成本。例2. 擠壓(膨化)飼料產(chǎn)品水分控制。這是一家飼料公司技術(shù)開發(fā)的實例。該公司在研究產(chǎn)品質(zhì)量過程中發(fā)現(xiàn):實驗室分析報告統(tǒng)計結(jié)果，水分的變異最大。客戶投訴統(tǒng)計結(jié)果，發(fā)霉變質(zhì)是最嚴(yán)重的問題。霉變的直接原因是水分過高。而水分過低將增加重量損耗，降低產(chǎn)品適口性。水分變異還擴(kuò)大了其他營養(yǎng)成分的變異。據(jù)此，該公司的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)與研究人員決定將擠壓(膨化)飼料產(chǎn)品水分控制列為重點課題，開展了一系列的研究與技術(shù)開發(fā)。首先通過平衡水分實驗發(fā)現(xiàn)該公司產(chǎn)品系列水分超過11.5%(或水活度>0.7)時霉菌開始生長。據(jù)此將產(chǎn)品系列長期貯藏的安全水分定為11.0%。
　　其次，在包裝點每隔30分鐘連續(xù)20小時取樣分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)品水分的變異系數(shù)(CV%)為14.7%。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理，計算出為保證97.5%產(chǎn)品不超過安全水分(11.0%)所需設(shè)定的目標(biāo)水分為8.5%。為了減少生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品水分變異，該公司的科研人員通過多學(xué)科合作建立了一個反饋自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個以電容為基礎(chǔ)的傳感器，連續(xù)測定產(chǎn)品水分并以每秒20個讀數(shù)的速度將信息輸送到電腦反饋控制系統(tǒng)，相應(yīng)調(diào)節(jié)烘干機(jī)的熱風(fēng)溫度。換言之，該自控系統(tǒng)的受控(被測定的)因變量(Measured and Controlled Dependent Variable)為產(chǎn)品水分，而受控自變量(Controlled Independent Variable)為熱風(fēng)溫度。安裝調(diào)試后，該系統(tǒng)控制下產(chǎn)品水分的變異系數(shù)經(jīng)20小時連續(xù)區(qū)域測定，由14.7%降至2.5%。據(jù)此，目標(biāo)水分重新設(shè)定為10.5%，從而減少了2%的重量損耗(10.5%—8.5%)。產(chǎn)品水分變異的另一方面的原因是包裝后的水分變化。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于溫差造成的水分轉(zhuǎn)移和環(huán)境濕度高而導(dǎo)致產(chǎn)品吸收水分，可能使產(chǎn)品發(fā)生霉變。此外，環(huán)境濕度低，產(chǎn)品水分散發(fā)，會導(dǎo)致“減斤”。
　　為了避免顧客的減斤投訴，該廠規(guī)定在每包飼料中超加0.5%重量。解決包裝后產(chǎn)品水分變化的關(guān)鍵是選用適宜的包裝材料。經(jīng)反復(fù)試驗，新選用的包裝材料可將由溫差造成的水分轉(zhuǎn)移控制到安全限度以內(nèi)，可保證產(chǎn)品水分在高溫高濕條件下不吸濕，在高溫干燥條件下不丟失水分，從而可免去0.5%的重量超加。這項研究的效益包括:降低了烘干能耗，減少了2.5% 重量損耗。該廠年產(chǎn)擠壓(膨化)飼料5萬噸，每噸平均售價400美元，由此得到的年效益為500,000美元(50,000×400×2.5%)。與此同時，防止了產(chǎn)品霉變，提高了產(chǎn)品的適口性和質(zhì)量穩(wěn)定性。以上實例還給人們以啟示：飼料科技的研究開發(fā)，需要跨學(xué)科的合作;面對二十一世紀(jì)的挑戰(zhàn)，需要跨世紀(jì)的人才。


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