可高效吸收利用的秸稈飼料的加工方法與流程
2024-04-04 22:42:05 1
本發明涉及飼料技術領域，具體涉及可高效吸收利用的秸稈飼料的加工方法。
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可高效吸收利用的秸稈飼料的加工方法，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。
本發明提供了一種可高效吸收利用的秸稈飼料的加工方法，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150～200krad/min的Co-60γ射線輻射0.5～1min，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，進而提高反芻動物採食量。
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150krad/min的Co-60γ射線輻射0.5min，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150krad/min的Co-60γ射線輻射0.5min，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200krad/min的Co-60γ射線輻射1min，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75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180krad/min的Co-60γ射線輻射0.75min，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200krad/min的Co-60γ射線輻射0.5min，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