全球飼料工業科技動態分析

007畜牧

　　
1、飼料原料
　　在農作物方面，傳統的育種技術加上作為高科技生長點的基因標記與基因轉移技術的發展與應用，將給飼料工業和飼養業帶來更多的高產優質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點。耐除草劑大豆具備高產優質大豆品種的各種優點，不同之處在于可耐受高效低毒廣譜除草劑，從而提高單產。今年在美國推廣面積已達種植面積的三分之一。正在研究開發中的新品種有：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/豆粕的穩定性);高OMEGA-3大豆。應當提到的是國內學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先地位。
　　2、飼料添加劑
　　禁止把抗生素作為促進生長的添加劑在飼料中使用的趨勢似更為明顯。非抗生素類促進生長或保健用添加劑的應用將相應擴大。近來在酶制劑及有關產品的開發與應用方進展較大。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。旨在提高蛋白質消化率的蛋白酶也已進入了市場。植酸酶可有效地提高飼料中有機磷的利用率。隨著對環境污染控制的加強和植酸酶生產成本的降低，該酶制劑有可能得到廣泛應用。酵母培養物(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。有機微量元素(Organic Trace Minerals)指的是微量元素與有機物結合的一類產品。由于結合的方式與程度不同，其效力可以有相當的差別。近來的研究表明，有機微量元素除生物效價較高外，還可提高動物免疫力。此外，與普通的無機微量元素相比，有機微量元素在預混料中可顯著提高維生素的穩定性。目前配合飼料中應用的工業生產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，尚不能用于商業生產，但看來只是時間問題。屆時配合飼料中的蛋白質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，有利于保護環境保健營養品(Nutraceuticals)是近年來食品工業中流行的一個新詞。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品進行了初步研究。一些中草藥具有增進動物健康的作用，應屬此類。對保健營養品在飼料工業方面的影響進行估測，似為時尚早。
　　3、飼料配方
　　應用營養學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展。最低成本配方，也就是目前國內普遍使用的配方技術，是以滿足一定生產水平的動物營養需要為基礎，設定適當的約束條件，以每公斤(或每噸)飼料成本最低為目標函數，用電腦篩選的最優配方。但每公斤飼料成本最低并不必然意味著畜禽生產體系的收益最大。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，還應當包括動物品種的遺傳潛力，飼養環境，不同營養水平下動物的生產表現，人工、設備、管理費用及畜產品價格等參數。美國最新版的肉牛和豬的飼養標準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各自的配方模型。由于飼料成本是畜禽飼養成本的主要構成部分，飼料轉化隨飼料配方的營養濃度而改變，國內學者在八十年代曾提出以飼料轉化與單位飼料成本的乘積為目標函數的優化模型，并以產蛋雞和肉牛為例，進行了計算機模擬及飼養試驗或小范圍的生產應用。應用該模型的前提條件是，營養師要能夠準確地預測給定營養濃度的飼料配方的飼料轉化。參數配方是在將有效能量如ME與其他營養成分的濃度如蛋白質、必需氨基酸按比例掛鉤的前提下，以單位有效能量(的配方)價格最低為目標函數的優化模型。該模型的假設條件是：在一定的飼料能量濃度范圍內動物的有效能量日進食量不變(當采用ME時還要假定熱增耗HI可忽略不計)，從而動物的生產水平(日增重、產蛋量、產奶量)等也保持在同一水平。因此營養師在設定可供電腦篩選的能量濃度范圍時，必須有充分的根據滿足上述假定條件。此外，參數配方不能篩選能量濃度低于上述范圍、動物生產水平較低但單位畜產品飼料成本最低的最優配方。最大收益配方模型最適合于“飼料-飼養-屠宰-加工”的一條龍經營系統。但國外較為先進的商品飼料公司也在推行這一技術體系。飼料公司的技術服務專家運用這類模型，將畜產品的預期價格、畜禽品種特征、飼養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方案。現代化飼料企業目前還利用飼料配方優化技術包括影子價格，指導飼料原料的采購和飼料原料在企業內的合理使用，指導新技術、新工藝的開發利用，從而提高企業的效益與競爭力。現代化技術與現代化經營管理相結合，這也是飼料工業發展的總趨勢。
　　4、加工工藝與設備
　　飼料加工工藝與設備總是在不斷革新，很難逐一評述。為了進一步提高飼料產品質量，也由于在衛生防疫方面的要求愈來愈嚴格，飼料工業中更多地采用“濕熱加工 ”或“濕熱-機械加工”，或進一步提高其強度。例如提高蒸汽調制時間和溫度，采用擠壓機(Extruder，俗稱膨化機)，膨脹機(Expander)及 “壓縮機”(Compactor)等。就加工強度而言，以淀粉糊化度為指標，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(Universal Pellet Cooker)，可以制作從硬顆粒到浮性魚飼料等多種產品，估計其加工強度也橫跨上述范圍。蒸汽壓片(Steam Flaking)是一種加工整粒谷物的濕熱-機械加工法，廣泛地用于肉牛業，近來在美國的奶牛業中也得到了相當大的推廣應用。蒸汽壓片可使淀粉糊化度達到 60%-80%，加工成本不超過制粒。 “濕熱加工”或“濕熱-機械加工”可以提高淀粉或其他營養成分的消化利用率，破壞某些對營養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“用統計學方法控制生產過程”(Statistical Process Control)亦稱“全面質量管理”，已開始被引進到飼料工業，今后將得到廣泛應用。這一工業管理系統的基本點是:“將產品質量控制在生產過程中”，從而降低成本，提高效益。以下舉兩個例子對此作進一步說明：例1. 建立一個快速分析飼料營養成分，及時調整飼料配方的體系。盡管電腦配方的計算十分準確，由于飼料原料的營養成分尤其是有效營養成分(例如豆粕中有效賴氨酸)的變異往往相當大，輸入電腦的營養成分與飼料廠所用的飼料原料的實際營養成分特別是有效營養成分往往有相當的差異，由此導致生產出的配合飼料的營養成分與電腦計算的飼料配方的營養成分的差異。為了保證產品的營養成分，營養師不得不采取對某些營養成分如蛋白質，氨基酸超加的辦法，也就是用增加成本來保證質量。一些公司或研究單位正試圖研究開發一套系統，該系統可快速而準確地分析營養成分，并將分析結果迅速輸入電腦，及時調整配方。這一系統將有效地提高配合飼料產品的質量穩定性，降低飼料成本。例2. 擠壓(膨化)飼料產品水分控制。這是一家飼料公司技術開發的實例。該公司在研究產品質量過程中發現:實驗室分析報告統計結果，水分的變異最大。客戶投訴統計結果，發霉變質是最嚴重的問題。霉變的直接原因是水分過高。而水分過低將增加重量損耗，降低產品適口性。水分變異還擴大了其他營養成分的變異。據此，該公司的有關領導與研究人員決定將擠壓(膨化)飼料產品水分控制列為重點課題，開展了一系列的研究與技術開發。首先通過平衡水分實驗發現該公司產品系列水分超過11.5%(或水活度>0.7)時霉菌開始生長。據此將產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20小時取樣分析，結果發現生產過程中產品水分的變異系數(CV%)為14.7%。根據統計學原理，計算出為保證97.5%產品不超過安全水分(11.0%)所需設定的目標水分為8.5%。為了減少生產過程中的產品水分變異，該公司的科研人員通過多學科合作建立了一個反饋自動控制系統。該系統包括一個以電容為基礎的傳感器，連續測定產品水分并以每秒20個讀數的速度將信息輸送到電腦反饋控制系統，相應調節烘干機的熱風溫度。換言之，該自控系統的受控(被測定的)因變量(Measured and Controlled Dependent Variable)為產品水分，而受控自變量(Controlled Independent Variable)為熱風溫度。安裝調試后，該系統控制下產品水分的變異系數經20小時連續區域測定，由14.7%降至2.5%。據此，目標水分重新設定為10.5%，從而減少了2%的重量損耗(10.5%—8.5%)。產品水分變異的另一方面的原因是包裝后的水分變化。經研究發現，由于溫差造成的水分轉移和環境濕度高而導致產品吸收水分，可能使產品發生霉變。此外，環境濕度低，產品水分散發，會導致“減斤”。
　　為了避免顧客的減斤投訴，該廠規定在每包飼料中超加0.5%重量。解決包裝后產品水分變化的關鍵是選用適宜的包裝材料。經反復試驗，新選用的包裝材料可將由溫差造成的水分轉移控制到安全限度以內，可保證產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，防止了產品霉變，提高了產品的適口性和質量穩定性。以上實例還給人們以啟示：飼料科技的研究開發，需要跨學科的合作;面對二十一世紀的挑戰，需要跨世紀的人才。


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