秸稈飼料的製備方法與流程
2024-04-04 23:01:05
本發明涉及飼料技術領域，具體涉及秸稈飼料的製備方法。
背景技術：
農作物秸稈具有低能量、高纖維和少蛋白特性，纖維物質包括纖維素、半纖維素和木質素組成。纖維素分子是由β-D-葡萄糖通過β-1,4-糖苷鍵結合而成的葡萄線性同質多聚體。半纖維素是由兩種或兩種以上的糖基(D-木聚糖、D-甘露糖基、D-葡萄糖基和L-阿拉伯糖基等)與其他碳水化合物所組成的分子量較小的聚合物，它通過複合氫鍵與纖維素，通過共價鍵與木質素相結合。纖維素相鄰兩個葡萄糖單體間的糖苷鍵可以通過水解被打開，形成葡萄糖。半纖維素在生物質中與纖維素交織在一起，只有纖維部分水解時纖維素才能完全水解。反芻動物具有發達的瘤胃微生物區系和酶系統，從理論上講纖維素和半纖維素完全可以被反芻動物消化代謝。木質素是一類酚酸多聚體混合物，結構複雜，由苯丙烷及其衍生物形成的三維網狀結構，佔秸稈乾重5％以上。木質素結構中存在許多羥基等極性基團，具有很強的分子內能和分子間的氫鍵，木質素不能被水解為單糖，並且在纖維素周圍形成保護層，影響纖維素水解。收穫籽粒後的秸稈，隨著水分的喪失，細胞逐漸死亡，秸稈內營養成分和含量發生一系列的變化，維生素部分如胡蘿蔔的含量大幅降低，細胞壁變厚老化，木質化程度加深，秸稈質地堅硬，適口性差，營養價值降低，導致反芻動物對秸稈消化和利用率降低，飼餵價值不高。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種秸稈飼料的製備方法，該方法製得的秸稈飼料適口性好，容易被反芻動物消化吸收。
本發明提供了一種秸稈飼料的製備方法，包括以下步驟：
1)將秸稈粉碎，得到秸稈粉末；
2)向秸稈粉末中加入體積比為3～10:1～3:1～2的乙醇、丙酮和水的混合溶劑，攪勻，採用劑量率為14～20krad/min的Co-60γ射線輻射5～10min，減壓回收乙醇和丙酮，即得秸稈飼料。
Co-60γ射線輻射時，水、乙醇、丙酮吸收輻射能量後，會在秸稈纖維細胞內不停的運動，由於水分子極性最大，受熱運動速率最快，乙醇極性次之，受熱運動較快，丙酮極性最低，受熱運動較慢，三股不同流速的分子對秸稈反覆碰撞、摩擦、剪切，使得木質素、半纖維素和纖維素的化學鍵斷裂。我們知道，水潤脹纖維素時，纖維素分子鏈間已經斷開的氫鍵在乾燥過程中，還可以重新鍵和在一起，形成更加規整的結構，被水打開的微孔也趨於關閉，纖維素非晶區的取向鏈段形成新的晶區，稱為角質化作用。但是Co-60γ射線輻射時，水、乙醇、丙酮三股分子運動對秸稈纖維的破壞程度極大，呈現不可逆破壞，即便在後續乾燥中，也不會發生角質化作用。
眾所周知，纖維素分為結晶區和不定向區，結晶區緻密度高，平行排列，定向良好，大分子間的氫鍵作用力最大；無定形區域緻密度較小，大分子彼此之間的結合程度較弱，有較大的孔隙，分布也不完全平行。當乙醇、丙酮和水的體積比為3～10:1～3:1～2時，可以快速浸潤纖維素結晶區，在吸收Co-60γ射線輻射能下猛烈撞擊纖維素結晶區，可快速將平行排列、定向良好的纖維素結晶態結構破壞，一旦纖維素結晶區被撞裂了，水、乙醇、丙酮分子在撞擊秸稈其他區域也將變得更加容易，因此可以在很短的輻射時間和輻射劑量下完成秸稈木質素、半纖維素和纖維素的化學鍵斷裂，使得秸稈蓬鬆、比表面積大大提高，適口性和消化率也大大提高。
秸稈粉末與混合溶劑的料液比為1g：3～5ml。優選的，乙醇、丙酮和水的體積比為5～10:1～3:1～2。進一步優選地，乙醇、丙酮和水的體積比為8～10:1～3:1～2。
將秸稈粉碎至20～100目。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
1)本發明採用Co-60γ射線輻射和乙醇、丙酮和水的混合溶劑共同作用，可在極小的輻射劑量下完成秸稈纖維結構的快速破壞，有效提高秸稈飼料的適口性和消化率。
2)本發明的秸稈飼料在後續乾燥過程中不會發生角質化作用。
具體實施方式
以下具體實施例對本發明作進一步闡述，但不作為對本發明的限定。
實施例1
1)將秸稈粉碎至20目，得到秸稈粉末；
2)向秸稈粉末中加入乙醇、丙酮和水的混合溶劑，乙醇、丙酮和水的體積比為10:1:1，秸稈粉末與混合溶劑的料液比為1g：3ml，攪勻，採用劑量率為14krad/min的Co-60γ射線輻射5min，減壓回收乙醇和丙酮，乾燥，即得秸稈飼料。
對照例1
1)將秸稈粉碎至20目，得到秸稈粉末；
2)將秸稈粉末採用劑量率為14krad/min的Co-60γ射線輻射5min，乾燥，即得秸稈飼料。
實施例2
1)將秸稈粉碎至100目，得到秸稈粉末；
2)向秸稈粉末中加入乙醇、丙酮和水的混合溶劑，乙醇、丙酮和水的體積比為3:1:1，秸稈粉末與混合溶劑的料液比為1g：5ml，攪勻，採用劑量率為20krad/min的Co-60γ射線輻射10min，減壓回收乙醇和丙酮，乾燥，即得秸稈飼料。
實施例3
1)將秸稈粉碎至80目，得到秸稈粉末；
2)向秸稈粉末中加入乙醇、丙酮和水的混合溶劑，乙醇、丙酮和水的體積比為5:2:1.5，秸稈粉末與混合溶劑的料液比為1g：4ml，攪勻，採用劑量率為18krad/min的Co-60γ射線輻射8min，減壓回收乙醇和丙酮，乾燥，即得秸稈飼料。
實施例4
1)將秸稈粉碎至20目，得到秸稈粉末；
2)向秸稈粉末中加入乙醇、丙酮和水的混合溶劑，乙醇、丙酮和水的體積比為8:3:2，秸稈粉末與混合溶劑的料液比為1g：5ml，攪勻，採用劑量率為20krad/min的Co-60γ射線輻射5min，減壓回收乙醇和丙酮，乾燥，即得秸稈飼料。
實驗例1
將2頭裝有永久性瘤胃瘻管的中國荷斯坦牛，平均體重560±12kg，舍飼栓系，處於幹奶末期，一頭為實驗組，另一頭為對照組。選用孔徑為40～45μm尼龍布，經裁剪後縫製成12×8cm的尼龍袋，袋的三邊用細滌綸線作雙道縫合，針孔以防水耐溫膠密封。每個尼龍袋中裝入3g乾燥玉米秸稈，袋口用細線縫合。每三個尼龍袋用尼龍繩縫在直徑6mm和15cm的塑料軟管的一頭上，將塑料軟管另一端系上25cm長的粗尼龍繩上，尼龍繩固定在瘤胃瘻管外端的鐵環上，防止滑落。實驗組的尼龍袋中裝入3g實施例1的秸稈飼料。對照組的尼龍袋中裝入3g對照例1的秸稈飼料。
在試驗期的第1天於5:30通過瘻管投入瘤胃腹囊，每頭牛放入5根繩，即每頭牛一次投放15個尼龍袋。在投樣後第4、8、12、24、48和72h各取一根繩(3個袋)。將取出的尼龍袋用冷水緩慢衝洗至澄清，一般10～15min。衝洗乾淨後放入55～60℃烘箱中烘乾，取出回潮48h後稱重，測定殘渣中乾物質(DM)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的消化率，結果見表1。
表1
未加工前，玉米秸稈為黃綠色，質地粗硬，散發糊香味。乾物質、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維72h的瘤胃降解率分別為39.39％、30.59％、22.91％。實驗組的玉米秸稈經處理後秸稈呈黃褐色，鬆散柔軟，散發氨味，乾物質、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維瘤胃降解率均有極大提高。對照組輻射時間短，輻射劑量小，飼料質地依然粗硬，乾物質、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維瘤胃降解率幾乎沒有提高。
實驗例2
選擇生長發育、營養狀況、食慾和體質均正常，且年齡、體重(400kg±10kg)及發育階段基本一致的南陽黃牛12頭，隨機分為3組，每組4頭，單槽飼喂，分別為實驗組、陽性對照組和陰性對照組。三組混合精料水平完全相同，實驗組飼餵實施例1的玉米秸稈，陽性對照組飼餵對照例1的玉米秸稈，陰性對照組飼餵僅經粉碎的乾燥玉米秸稈，日糧組成及營養物質含量見表2。
試驗期為30天，每天早上7:00和下午5:30分2次餵料，每天每頭牛餵精飼料4.5kg，粗飼料自由採食，自由飲水。每日統計每頭牛玉米秸稈採食量，結果見表3。
表2基礎日糧組成及營養成分表
每kg預混料中含有Fe 25000mg、Cu 3230mg、Mn 3010mg、Zn 2100mg、Se 100mg、Co 30mg、VA 1000000IU、VD3 32000IU、VE 3000IU。
表3肉牛對秸稈乾物質的採食量