秸秆饲料加工技术研究进展

张玲　高飞虎　李雪　张雪梅　梁叶星　张欢欢

摘 要 对西南地区常见的几种作物秸秆的营养成分及可饲性进行了介绍，从物理加工方法、化学加工方法、生物加工方法和复合加工方法等方面，综述作物秸秆饲料加工技术研究進展，分析现有秸秆饲料加工方法存在的问题，展望秸秆饲料加工未来发展方向。

关键词 作物秸秆；饲料；加工；应用

中图分类号：S816.9 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.25.026

作物秸秆是指农作物收获籽实后剩余的茎叶，如玉米秸秆、豆类秸秆、甘薯藤蔓等，其产量约为籽实的1.0～1.2倍[1-2]。作为农业大国，我国有着丰富的秸秆资源。农业部新闻办公室在全国农作物秸秆资源调查与评价报告中指出，2009年，我国农作物秸秆资源量为8.2亿吨，可收集利用量为6.87亿吨，而作为饲料使用量仅为2.11亿吨[3]。作物秸秆利用率低下，造成了秸秆资源的巨大浪费。2015年，国家发展改革委、财政部、农业部、环境保护部联合发布通知，要求到2020年，全国秸秆资源综合利用率达到85%以上[4]。政府鼓励对秸秆资源进行“五化”综合利用，其中秸秆资源饲料化应用对发展节粮畜牧业、保障粮食安全具有重要意义[5]。

1 作物秸秆营养成分及可饲性评价

作物秸秆的主要成分为粗纤维，含有少量矿物质、脂肪和蛋白质等。不同作物种类或同种作物不同部位的秸秆，营养成分各有不同，可饲性也不尽相同。水稻秸秆、玉米秸秆、豆类秸秆、甘薯秸秆是西南地区常见的几类秸秆，其营养成分差异较大。水稻秸秆主要包括稻草和稻壳，稻草中粗纤维、粗蛋白、粗脂肪和可溶性碳水化合物含量分别为42.7%、2.9%、1.2%和29.5%，稻壳中则分别为32.9%、3.8%、0.8%和41.8%；稻草适宜直接饲喂和加工饲喂，稻壳即使加工后也不适宜饲喂动物。玉米秸秆主要分为玉米茎秆、玉米芯和玉米苞叶，其粗纤维含量分别为39.2%、32%和25.1%，粗蛋白含量分别为5.0%、3.4%和2.5%，粗脂肪含量分别为1.5%、1.4%、2.2%，可溶性碳水化合物含量分别为34.5%、48.4%、53.8%；玉米芯加工后可以作为饲用原料，玉米茎秆和苞叶均可直接作为饲料使用。豆类秸秆的粗纤维含量从17.50%～42.08%不等，粗蛋白含量7.1%～15.0%，粗脂肪含量1.05%～4.50%；豆类秸秆均可直接作为饲用原料使用。2008年统计结果表明，在我国可收集利用的秸秆中，约57.14%的秸秆可直接饲喂，22.11%的秸秆不适宜直接饲喂，需要加工饲喂或作为工业化生产使用[6-7]。

2 秸秆饲料的加工方法

作物秸秆普遍存在原料粗硬、营养效价低、适口性差和消化率低等问题，但进行合理加工后，不仅可改善秸秆的营养成分和适口性，还可提升秸秆的饲用价值和转化效率。秸秆饲料加工方法分为物理方法、化学方法和生物方法等。

2.1 物理加工方法

通过改变作物秸秆的物理性状，以提升秸秆饲料的适口性和干物质的消化率。主要处理方式有切断、粉碎、搓揉、压块、蒸煮及颗粒饲料加工等。

2.1.1 切断

切断是将秸秆饲料依据不同的饲喂对象切短，一般切成2～3 cm长度，以利于采食，改善适口性[2]。切断常与蒸煮等措施结合使用，是传统使用的饲料初级加工方法。

2.1.2 粉碎

粉碎是将秸秆加工成粉末状，可加快饲料通过动物瘤胃的速度，此法可将玉米秸秆饲料的利用率由20%提升到75%，但对反刍动物饲料不适宜[8]。粉碎处理一般同颗粒饲料生产结合应用。适宜的粉碎粒度可提高饲料的加工质量和饲料利用率，节能，提高生产效率。综合颗粒饲料的加工品质等因素，生长猪初期最佳的粉碎粒度为2.0 mm，随着其生长发育，可适当增大粉碎粒度[9]。

2.1.3 揉搓丝化

揉搓丝化是使用机械对秸秆进行揉搓加工，使秸秆变成柔软的丝状物。通过揉搓丝化，可分离纤维素、半纤维素及木质素，不仅可提高动物的采食量，较长的秸秆丝状物还可延长饲料在动物瘤胃中的停留时间，利于反刍动物的消化吸收。

2.1.4 颗粒加工

颗粒饲料是将粉碎后的作物秸秆按不同的精粗比混合后制得的饲料颗粒，可通过配方的调整确保营养均衡，满足对不同动物、不同时期的饲喂需求。杨宏波等研究不同精粗比颗粒饲料对中国荷斯坦断奶公犊牛瘤胃微生物蛋白、发酵参数和微生物数量的影响，认为高精料全价颗粒饲料虽然能提高犊牛瘤胃总挥发性脂肪酸和乙酸水平，但会抑制瘤胃纤维降解菌和厌氧真菌的生长[10]。颗粒饲料不仅营养搭配合理，而且采食性、适口性良好，利于贮藏运输，对环境有较好的影响[11]。

2.1.5 膨化加工

膨化加工是利用热效应和机械效应处理作物秸秆。在高温高压的蒸汽作用下，秸秆细胞壁内的木质素融化、水解，氢键断裂吸水，同时机械效应使膨化口处产生极大的摩擦力，将物料撕碎，细胞壁疏松，木质素的分布状态改变，从而使饲料的颗粒变小，总面积增大，提升了饲料的消化率和采食率[12]。膨化加工后的玉米秸秆和豆类秸秆中的粗纤维和酸性洗涤纤维均有下降，无氮浸出物有大幅增加，特别是豆类秸秆中的无氮浸出物增加了31.54%[13]。

2.2 化学加工方法

2.2.1 碱处理

作物秸秆在一定浓度的碱液作用下，细胞壁会出现松软膨胀状态，同时，秸秆中的木质素、纤维素和半纤维素间的醚键或酯键被打断，木质素被溶解，纤维之间的空隙增大，纤维素的降解率提高[2]。李雅丽等将小麦秸秆、棉花秸秆和玉米秸秆经碱处理后，木质素分别减少了50%、20%、90%，碱处理对玉米秸秆木质素降解作用最为明显[14]。何士成等认为，氢氧化钠溶液碱处理能有效去除木质纤维素的木质素成分，破坏致密的物理结构；碱处理能破坏木质纤维素原料中的结晶区，增大原料的孔隙率和内表面积，从而增加纤维素酶的可及性和酶解转化率[15]。

2.2.2 氨化处理

采用氢氧化氨处理作物秸秆，在碱与氨的作用下发生碱解和氨解反应，氨化处理可破坏多糖与木质素之间的醚键，纤维素和半纤维素被分解，氮元素增加，從而促进微生物在反刍动物瘤胃内的繁殖，提高秸秆饲料的可消化性[16]。

2.3 生物加工方法

2.3.1 青贮加工

青贮加工是以青绿饲料为原料，在厌氧环境下，利用植株中原有微生物的厌氧发酵，使植株中的可溶性碳水化合物转化为乳酸、乙酸等有机酸，pH值迅速下降，从而抑制饲料腐败，保持饲料营养成分[17]。

2.3.2 黄贮加工

黄贮加工是以干秸秆为原料，通过添加一定比例的微生物菌剂、水等，有效分解秸秆，将木质素等转化为糖类，再经发酵形成乳酸和其他一些挥发性脂肪酸，提高微生物对秸秆的利用率[18]。

2.3.3 酶解加工

在秸秆中加入一定比例的酶类，如纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶等，对秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素之间的化学键进行催化作用，将难以消化的大分子物质转化为易于消化的小分子物质。通过酶解处理作物秸秆，可改善秸秆的适口性和利用率[1]。

2.4 复合加工方法

顾拥建等在青贮蚕豆秸秆的同时，采用单一或复合添加麦麸、乳酸菌和纤维素酶等处理方式，研究其对青贮蚕豆秸秆发酵品质和营养成分的影响，发现添加20%麸皮+40 g·t-1乳酸菌+400 g·t-1纤维素酶能够改善发酵品质[19]。何士成等以小麦秸秆为原料，采用蒸汽爆破预处理、碱法预处理及二者协同处理的方式预处理原料，研究其对麦秆成分及后续酶解的影响，结果发现，先蒸汽爆破后碱法预处理方式对麦秆的物理结构破坏程度更大，对木质素的去除效果更显著，纤维素的酶解转化率也明显优于其他预处理样品[20]。

3 秸秆饲料加工存在的问题及展望

当前秸秆饲料的加工方法各有优缺点，一些方法速度快、周期短，但存在营养价值不高的缺点，而一些方法又存在营养价值虽高，但加工方式复杂、成效慢等问题。饲喂不同的动物需要采用不同的饲料加工方式。因此，有针对性地采取合适的加工方式是秸秆饲料加工中应重视的问题。

秸秆饲料的加工涉及到农业资源的综合利用、动植物营养、微生物、机械等多学科多领域，需要展开多学科联合攻关方式，提升秸秆饲料加工技术水平。虽然作物秸秆饲料加工的方法很多，但归结其目的主要有：改善适口性；分解或分离木质素、纤维素等物质，提高动物的采食率和消化性；转化或复合营养素，提升饲料的营养品质。采用综合加工方式，将现有的加工技术改进提升后，科学地组合使用，形成配套技术是作物秸秆饲料加工的可行方式，有待于进一步深入研究。

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（助理编辑：易 婧；责任编辑：丁志祥）