饲料结构(颗粒粒度)和饲料形态(粉料对制粒)在猪营养中的重要性(综述)

来源 :国外畜牧学·猪与禽 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lhy_287229489
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  摘 要:猪是单胃动物,其胃的结构简单,为单室结构,所以猪需要易消化、高品质的饲料。决定猪饲料利用率最重要的因素之一是饲料中各颗粒粒度的分布情况。饲料的颗粒粒度减小可提高猪的生产性能,因为粒度减小增加了颗粒的比表面(specific surface),使其能够更好地与消化酶接触。如果从这方面来说,生产猪的饲料建议用细小的饲料颗粒。此外,在现代猪生产中,干料主要以颗粒料的形式使用,这主要是由于饲喂颗粒料的猪有较好的饲料转化率(Feed Conversion Ratio,FCR),但是也有颗粒料优于粉料的其他原因。
  饲料的颗粒大小在制粒过程中会显著减小,因此饲料中的营养物质消化率可能会提高。另一方面,猪饲料(粉状和颗粒状)中含有的大量细小颗粒会对胃肠道(Gastro-Intestinal Tract,GIT)的健康产生不利的影响,导致胃溃疡发病率的提高和胃黏膜的其他不良改变(角化、糜烂)。胃溃疡是导致农场中猪猝死的最重要原因之一,可以对养猪生产造成重大的经济损失。考虑到动物的治疗成本高、劳动强度大以及由于对溃疡的确诊过晚而使治疗大多无效,因此这种疾病建议注重预防。根据文献资料,减少猪饲料中细小颗粒的比例是强烈推荐的预防方法。
  猪饲料中各类大小的粒度分布对胃肠道中致病菌的存在有明显的影响。与饲喂细小粉碎的粉状饲料和饲喂颗粒料的猪相比,饲喂粗糙粉碎的粉状饲料的猪胃食糜的pH较低。这可能是采食粗糙粉碎的粉状饲料的猪,饲料在胃肠道中的流通速率较低、干物质含量增加,胃内食糜密度更大的缘故。因此,饲料在胃中的酸化作用更佳,乳酸菌和有机酸的浓度较高,胃内食糜的pH更低。这种条件为抵抗致病菌的入侵构建了额外的“壁垒”。
  现有的数据显示,猪日粮颗粒的适宜大小为500 μm~1 600 μm,饲料粒度小于400 μm被认为不可取,具有高度的致溃疡性。适宜的粒度可以在饲料粉碎过程中进行设置,研究发现,大多数常规的粉碎方法采用滚筒式粉碎机和锤片式粉碎机相结合的方式进行。考虑到现代猪主要饲喂颗粒饲料,同时制粒会对饲料颗粒产生更进一步的粉碎,因此经此粉碎后获得的粒度分布(Particle Size Distribution,PSD)会在制粒过程中发生显著的改变。由于制粒过程中参数的变化,降低制粒过程中颗粒粉碎强度的可能性极低。文献资料建议,改进压铸工艺(即使用膨化机进行加工)然后指定成形元件,作为制粒的另一种选择,以便获得所需PSD的成形猪饲料,但是这种工艺目前尚未得到广泛的研究。
  关键词:猪饲料;粒度;粉料;粉碎;制粒;溃疡;沙门氏菌
  中图分类号:S816 文献标志码:C 文章编号:1001-0769(2017)08-0081-04
  猪是单胃动物,其胃部结构简单,为单室的胃,大部分消化作用都是在胃中通过内源性酶的作用完成的。因此,猪需要高质量的饲料,这些饲料的营养成分很容易被酶利用(Kersten等,2005)。除了日粮组成之外,作为决定猪饲料利用率最重要的因素——饲料结构(颗粒大小)和饲料形态(粉料、颗粒料)对优化猪对饲料的利用同样重要((Wondra等,1995a;Choct等,2004;Thorsten,2011;Ball等,2015)。
  粉碎是饲料加工过程中必不可少的部分,单种饲料成分的颗粒大小会减小。日粮中最适的颗粒大小分布(Particle Size Distribution,PSD)应适应动物的生理需求,能够使营养物质的利用达到最佳,提高动物的生产性能。另外,粉碎过程适当减少会刺激进一步的加工步骤,即混合、运输、制粒、挤压/膨化步骤(Kersten等,2005)。很多研究结果发现,作为日粮的主要组成部分的谷物,其颗粒粒度的减小会提高猪的生产性能(Owsley等,1981;Ohh等,1983;Hedde等,1985;Goodband和Hines,1988;Healy等,1994;Wondra等,1995a;Callan等,2007;Lahaye等,2008;Ball等,2015;Rojas和Stein,2015;Al-Rabadi等,2016;Bao等,2016)。另一方面,日粮中饲料颗粒过细会对猪胃肠道健康产生不良影响(Healy等,1994;Goodband等,2002)。由于这个原因,猪饲料颗粒的最佳粒度在文献中有推荐,同时根据现有的数据,由于饲料颗粒大小会对猪的肠道健康产生负面影响,日粮中粒度最小(粒度<400 μm)的饲料比例应尽可能小(Cappai等,2013);粗糙粉碎的饲料(粒度>1 600 μm)比例也应较小,这是由于粗糙粉碎会降低饲料中营养物质的消化率,而中等颗粒大小的饲料(粒度大约在 500 μm~1 600 μm范围内)含量尽可能地大,它们被认为最符合猪消化系统的生理要求(Healy等,1994;Wondra等,1995a,b;Lucht,2011;Cappai等,2013)。PSD直接受到粉碎工艺和粉碎机类型的影响。锤片式粉碎机中合适的锤片在粉碎过程中会直接生产有最合适PSD的猪饲料。在锤片磨损的情况下,会影响饲料的PSD,增加粗糙粉碎饲料的比例,这对饲喂粉料的刚断奶仔猪的生产性能有不良影响[平均日采食量(Average Daily Feed Intake,ADFI)和平均日增重(Average Daily Gain,ADG)](Solà-Oriol等,2015)。通常來说,幼龄仔猪大多饲喂粉料,而生长猪大多饲喂颗粒料。在制粒过程中,制定饲料的PSD很难,也就是说大颗粒饲料会受到激烈的粉碎,细小颗粒饲料的含量会大幅增加(Svihus等,2004;Grosse Liesner等,2009;Vukmirovi?,2015)。
  本文旨在根据现有的文献数据,就猪饲料PSD对饲料在猪消化系统中利用率的影响、对饲料进一步加工的影响和对胃肠道健康的影响进行综述。此外,本文也将对粉碎过程中获得理想的饲料PSD及后续加工工艺对猪饲料PSD的影响进行探讨。   1 饲料颗粒大小和饲料形态在猪营养中的重要性
  1.1 粉状饲料
  配合饲料是由多种组分混合而成的饲料,其包含了多达40种必须均匀混合以保证质量和对动物安全的常量和微量组分(Kirchner等,2013)。谷物是猪日粮中重要的能量来源,在与其他日粮组分混合前或后均需进行加工处理。饲料的加工工艺通常包括粉碎,以便于后续加工(混合、制粒、挤压、膨化),同时还可以通过增加与消化酶的接触面积来提高饲料的营养价值(表1) (Behnke,1996;Goodband等,2002;Blasel等,2006)。这可提高饲料干物质的消化率,改善饲料转化率(Feed Conversion Ratio,FCR)(Ohh等,1983;Healy等,1994;Oryschak和Zijlstra,2002;Millet等,2012;Ball等,2015;Liermann等,2015;Rojas和Stein,2015)。Owsley等(1981)研究发现,当高粱颗粒的几何直径从平均1 262 μm降到平均471 μm时,生长猪对其的干物质、淀粉、总能和氮的回肠消化率提高。Hedde等(1985)发现,当用颗粒细小的日粮(80%以上的饲料颗粒粒度小于1 200 μm)替换颗粒粗大的日粮(20%不足的饲料颗粒粒度小于1 200 μm)饲喂肥育猪时,猪的日增重提高了8%。大麦的颗粒大小从789 μm降至676 μm后,保育猪的ADG提高了5%(Goodband和Hines,1988)。Giesemann等(1990)发现,玉米型日粮的颗粒大小从1 500 μm降至641 μm后,肥育猪的氮、总能和干物质肠道总消化率提高。此外,Healy等(1994)的研究发现,当玉米和高粱的颗粒几何直径从平均900 μm降至平均300 μm后,保育仔猪的能量消化率提高,并且作者的结论是随着猪日龄的增加,其最适的饲料颗粒大小随之增大。Wondra等(1995a)发现,日粮中的玉米颗粒大小从1 000 μm降至400 μm后,肥育猪的FCR降低了8%(P<0.001),总能消化率提高了7%(P<0.03),粪便中每日干物质排泄量减少了26%,氮排泄量减少27%。他们的试验结论是玉米颗粒大小每减少100 μm,饲料转化率相应提高1.3%。Oryschak等(2002)发现,当大麦和紫花豌豆(大约占日粮的80%)的平均颗粒大小从900 μm降至600 μm后,能量消化率和氮的表观全肠消化率提高。Callan等(2007)发现,饲料经细磨(锤片式粉碎机的筛孔大小为3 mm,与6 mm的筛孔相比)后,猪生长、肥育和生长-肥育阶段的饲料效率分别提高8%、5%和7%。Lahaye等(2008)称,饲料的平均颗粒大小从1 000 μm降至500 μm后,日粮能量、有机物和干物质的消化率提高。对粗糙粉碎的高粱型日粮和大麦型日粮进行二次粉碎,生长猪的饲料利用效率提高,FCR分别降低10%和7.8%(Al-Rabadi等,2016)。Bao等(2016)发现,随着小麦颗粒大小的减小,干物质和粗蛋白的体外消化率几乎呈线性提高,分别从17%提高到26%和从55%提高到66%。在这个试验中,粉碎后的小麦平均直径分别为330 μm、430 μm、450 μm、470 μm、580 μm和670 μm,日粮中小麦含量为70.85%。
  猪对淀粉的消化受到许多因素的影响,日粮谷物组分的颗粒大小是其中一个因素。这与α-淀粉酶可以接触的颗粒比表面有关。Blasel等(2006)研究发现,谷物颗粒大小每减小100 μm,每千克淀粉中会多出26.8 g的淀粉与α-淀粉酶发生接触。在Owsley等(1981)的研究中,与使用滚筒式粉碎机进行粗糙粉碎的高粱相比,使用筛孔为3.2 mm的锤片式粉碎机进行细小粉碎的高粱,其淀粉消化率能够提高19%。根据Al-Rabadi等(2009)的研究,大麦和高粱的颗粒大小加倍后,其淀粉消化率降低了4倍。在Amaral等(2014)的研究中,当饲料的颗粒大小从平均850 μm降至平均550 μm后,小肠中淀粉的消化率提高。Rojas Martinez (2015)的试验表明,玉米的颗粒大小从平均865 μm降至平均339 μm,淀粉和总能的消化率线性提高,代谢能浓度提高,因此可以减少猪日粮中脂肪的添加量而不会影响猪的生长性能和胴体组成。因此,如果玉米粉碎成较小的颗粒,可以用更低的成本配制猪日粮;然而,饲料粉碎得更细,能耗会更大,这也是需要考虑的问题。Al-Rabadi等(2016)发现,生长猪FCR显著降低(P<0.001)与日粮含更多的能量相关,这是因为大麦和高粱的颗粒粒度减小,淀粉在小肠中的消化率提高所致。Rojas和Stein(2015)研究发现,当玉米颗粒粒度从865 μm降至339 μm后,淀粉消化率呈线性提高,但是氨基酸和粗蛋白的消化率未受影响。另一方面,Fastinger和Mahan(2003)发现,豆粕颗粒粒度减小,氨基酸的消化率小幅提高。同样,Lahaye等(2008)得出,小麦颗粒大小降至500 μm后,氮的消化率提高,但进一步减小并未使氮的消化率显著提高。与淀粉相似,随着日粮颗粒粒度减小蛋白质消化率的提高,也可归功于由于饲料颗粒比表面的增加使得蛋白质与消化酶有更多的接触(Wondra等,1995a;Behnke,1996;Goodband等,2002;Barneveld和Hewitt,2003)。高强度粉碎可提高高纤维型谷物的饲料价值,例如大麦和燕麦,这是因为由于粒度更小,日粮中的纤维更易消化。
  另一方面,饲料颗粒粒度过细会降低猪的ADFI,这是因为含细小颗粒的粉状日粮适口性会降低。这在Wondra等(1995a)的研究中得到证实,他们将玉米颗粒大小从800 μm降至400 μm时观察到了相似的结果。同样,ADFI减少在De Jong等(2013)和Nemechek等(2016)的试验中观察到,前者将日粮颗粒大小从596 μm降至360 μm,后者将日粮颗粒大小从650 μm降至350 μm。此外,增加粉碎强度(粉碎得更细)会增加能耗,降低粉碎設备的性能和饲料的流动性,增加粉尘问题;最重要的是,结构过细的猪饲料会对动物胃肠道的健康产生不良作用(Healy等,1994;Goodband等,2002)。未完,待续。
  原题名:Importance of feed structure (particle size) and feed form (mash vs. pellets) in pig nutrition - A review(英文)
  原作者:?uro Vukmirovi?、Radmilo ?olovi?和Sla?ana Rakita等(诺维萨德大学食品技术研究所食品技术和动物产品研究中心)
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