熊易強(qiáng)

本文以筆者多年的研發(fā)工作為基礎(chǔ)，全面介紹了液體飼料的生產(chǎn)制作原理與技術(shù)，希望對有志于開發(fā)這類產(chǎn)品的同行有所幫助。

引 言

液體飼料廣義上可以包括任何形式的液態(tài)飼料原料和產(chǎn)品，例如廢糖蜜(molasses)、液態(tài)油脂、液體蛋氨酸類似物（liquid methionine analog)以及用于養(yǎng)豬的全價液體飼料。本文討論只限于主要用于反芻動物生產(chǎn)體系中的液體飼料補(bǔ)充料（Liquid Feed Supplement,LFS)。這是由于其制作工藝原理與技術(shù)比較成熟，而且基本上可以涵蓋全價液體飼料及單一液體飼料原料。除非專門注明，本文中液體飼料與LFS交互使用，可視為同義語。

商業(yè)規(guī)模的液體飼料生產(chǎn)在美國始于1951年，是一個發(fā)展較快的領(lǐng)域(Williams，2003)。當(dāng)前年產(chǎn)量約200萬噸 (AFIA,2002、2008)。美國飼料工業(yè)協(xié)會(American Feed industry Association)所屬液體飼料委員會(Liquid Feed Committee)每年召開一次行業(yè)會議。

傳統(tǒng)的LFS是用于牧草質(zhì)量差的冬季或旱季草場的液體補(bǔ)充飼料，置于舔槽中供放牧家畜自由采食。其基本原料為廢糖蜜、尿素與食鹽。廢糖蜜作為載體，提供一定能量，提高適口性。尿素提供非蛋白氮。食鹽的作用一是提供養(yǎng)分，一是控制尿素采食量，防止氨中毒。但食鹽控制采食量的效果不理想。其它的化學(xué)和物理機(jī)械控制采食量方法有不同程度的改進(jìn)(Davis，2003)。LFS中還可加入維生素、微量元素及某些藥物添加劑。舍飼條件下，可與粗飼料混合飼喂，也可混入TMR。

上世紀(jì)70年代末至80年代初，專供圍欄育肥體系用的LFS發(fā)展迅速，制作技術(shù)也有了提高。LFS可以是包含全部所需常量元素（鈣、磷、納、鉀）、微量元素、維生素、NPN以及藥物和非藥物添加劑的“全價補(bǔ)充料”。有時LFS中還加入一定量的油脂和非降解蛋白。固體顆粒如石粉相對穩(wěn)定地懸浮于LFS中，油脂則乳化于LFS內(nèi)。在圍欄育肥場內(nèi)設(shè)有液體飼料貯存罐，LFS從罐內(nèi)定量（一般占TMR 3%～7%)泵入TMR攪拌車內(nèi)，混勻后飼喂。90年代中，隨著TMR在奶牛飼養(yǎng)上的廣泛應(yīng)用及飼養(yǎng)規(guī)模的擴(kuò)展，全價LFS推廣到了奶牛場。在豬和家禽飼料中也有人使用LFS。

除全價LFS外，還有一些專用產(chǎn)品。

用于緩解因長途運(yùn)輸造成架子牛應(yīng)激的Stress Care，其特點(diǎn)是高鉀而不強(qiáng)調(diào)“全價”，往往還加入酵母培養(yǎng)物(Yeast Culture)。

“結(jié)構(gòu)飼料”（Texturen Feeds)是一種養(yǎng)馬專用飼料，由整粒大麥、輥壓過有破裂的整粒玉米和顆粒補(bǔ)充料按1：1：1混合，再用含5%～8%油脂的專用乳化液飼料體飼料包被。包被的“結(jié)構(gòu)飼料”呈現(xiàn)金黃光澤，這是由于液體飼料中使用了一種特殊的油脂原料(Xiong,1992)。

不久前市場上出現(xiàn)了通用LFS，指的是可以用于不同類型的動物(包括肉牛、奶牛、豬和家禽)的液體飼料。例如Power Mix4-20，是一種含脂肪20%、蛋白4%的通用液體飼料。為了顧全“通用性”，該產(chǎn)品不含微量元素和維生素，當(dāng)然更不含尿素等非蛋白氮。

1 液體飼料的優(yōu)點(diǎn)

1.1 節(jié)省勞力

LFS用于TMR飼養(yǎng)體系是高度機(jī)械化的。這是發(fā)達(dá)國家集約化肉牛育肥與奶牛飼養(yǎng)廣泛使用LFS的直接推動力。

1.2 混合均勻度極高

筆者通過直接分析維生素含量對兩個不同供應(yīng)商提供的維生素E及維生素A、D、E在液體飼料中的混合均勻度，發(fā)現(xiàn)攪拌（混合）試驗(yàn)得到的變異系數(shù)CV%竟低于實(shí)驗(yàn)室分析的平均變異系數(shù)(見表1)。換言之，可以認(rèn)定其混合均勻度為100%(Xiong,1995)。

1.3 減少動物對TMR挑食

TMR引入奶牛飼養(yǎng)后，動物挑食，在食槽中剩留適口性差的飼料成了一個相當(dāng)嚴(yán)重的問題（Amentano and Leonaordi,1999;Martin,1999)。將LFS與干飼料混合，液體飼料將干飼料的粗細(xì)顆粒包被并相互粘附，從而防止了動物對TMR的挑食。此外，用LFS與干飼料混合TMR，避免了各微量組分如維生素、微量元素的二次分離問題。

表1 維生素在液體飼料(LFS)中的混合均勻度

1.4 有效地控制粉塵

干補(bǔ)充料與谷物及粗飼料混合形成粉塵，不利于飼養(yǎng)員和畜禽健康。使用LFS尤其是含有油脂的LFS，粉塵問題可以避免。

1.5 節(jié)省液體飼料原料的干燥能耗

飼料原料中許多是濕加工副產(chǎn)品，例如淀粉提取的玉米浸提液(steep liquor)和酒精發(fā)酵蒸餾殘液(distiller solubles)，含水量非常高。用做干原料，必須從初始水分（75%～95%）脫水干燥到不超過13%。作為液體飼料的原料一般只要求不低于40%的含水量。在特定的情況下，含水量70%的副產(chǎn)品，經(jīng)過適當(dāng)處理，也成功地用于LFS制作(Xiong,1996b)。需要特別指出的是，從高水分范圍脫水(例如由90%降至40%)的噸能耗，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于低水分范圍脫水(例如由40%降至13%)的噸能耗。

1.6 有些報導(dǎo)提出，LFS調(diào)制TMR可提高進(jìn)食量，改進(jìn)動物的生產(chǎn)表現(xiàn) (Shaver，2001；Emanuele，2003)。對此作出結(jié)論之前，似乎還需要更多的試驗(yàn)資料。

2 液體飼料制作的膠體化學(xué)原理

液體飼料屬膠體系統(tǒng)，可以是懸膠，可以是乳膠，也可以是懸膠與乳膠的結(jié)合體，即固態(tài)顆粒懸浮于乳膠中。懸膠指固態(tài)顆粒懸浮于液相中。乳膠指親水與親脂(疏水)兩個相互排斥的液相之間形成的一個致密的分散體系。該體系可以是親脂相油滴分散到親水相(水)中，即所謂“水包油”；也可以是水(親水相)滴分散到親脂相中，即所謂“油包水”。含油脂的液體飼料屬于水包油體系。

不論懸膠還是乳膠系統(tǒng)，在熱力學(xué)上都是不穩(wěn)定的。也就是說，隨著時間的延續(xù)，懸膠的固態(tài)顆粒將從液相中沉淀出來。乳膠的油滴將聚集起來（指“水包油”體系，對于“水包油”體系來說，則是”水滴“集聚），導(dǎo)致從親水相和疏水相（親脂相）的分離。實(shí)際應(yīng)用上，我們尋求的是一種相對穩(wěn)定的懸膠或乳膠系統(tǒng)。對液體飼料(LFS)，只要求維持1～2個月或稍長一點(diǎn)的穩(wěn)定性。至于藥品、化妝品、油漆等，則要求高得多的穩(wěn)定性。

2.1 懸膠系統(tǒng)特性

固態(tài)顆粒在液相中的沉降速度可以用斯托克斯定律(Stokes Law)的以下公式直觀描述：

式中：vt——沉降速度；

g——重力加速度常數(shù)；

dp——顆粒直徑；

ρs——固相密度；

ρ——液相密度；

μ——液相黏度。

需要指出的是，斯托克斯定律的以上公式表達(dá)數(shù)量關(guān)系只適用于理想條件，即一個“孤立的惰性球體”在“無限大的柱狀液體”中的沉降。對于一個懸膠體系來說，這一理想條件是不存在的。例如液體飼料的固相與液相間，液相不同組分間都有電荷及其它相互作用，因而以上公式并不絕對適用；但它定性地表明：固體顆粒愈小，液體黏度愈高，固相顆粒的密度與液相密度之間的差別愈小，懸膠系統(tǒng)愈穩(wěn)定。

液體飼料屬非牛頓流體 (Non－Newtonian fluid)中的假塑性流體(pseudoplastic fluid)，具有黏度隨剪切速度增加而減小的特性，或剪切稀化效應(yīng)(shear－thinning effect)。這一特性可用以下公式表述：

式中：ηapp——表觀黏度；

ν——剪切速度；

m——稠度系數(shù)：

n—— 流動特性指數(shù)，0＜n＜1。

剪切速度與液體飼料制作過程及對運(yùn)輸使用中的攪拌速度直接有關(guān)。也就是說，液體飼料的黏度隨剪切速度或攪拌速度增加而降低；而在靜置過程中液體飼料黏度提高。液體飼料儲存-靜置過程中黏度高，有利于保持的懸膠系統(tǒng)穩(wěn)定(斯托克斯定律)；經(jīng)攪拌后黏度降低，流動性改進(jìn)，有利于泵送。

2.2 乳膠系統(tǒng)及乳化劑

乳膠只有在乳化劑(emulsifier)存在的條件下方能形成。乳化劑又稱表面活性劑(surfactant)，具有既親水(hydrophilic)又親脂 (lipophilic)的“雙親”特性，其分子有親水基團(tuán)也有親脂或疏水(hydrophobic)基團(tuán)。親水基團(tuán)與水相結(jié)合，親脂基團(tuán)與脂(油)相結(jié)合。于是，乳化劑在相互排斥的“油”－“水”之間形成一層界面交織膜。乳化劑的親水或親脂程度取決于親水基團(tuán)與疏水基團(tuán)的相對數(shù)量及親合程度，通常用親水－親脂平衡值 (hydrophilic-lipophilic balance value，HLB)表示。HLB變動范圍是0～20。HLB為0，完全親脂；HLB為20，完全親水。用于“水包油”系統(tǒng)的乳化劑的HLB在8～18范圍。

液體飼料普遍使用的乳化劑是卵磷脂(lecithin)。市場上供應(yīng)的卵磷脂多是植物油提取的副產(chǎn)物如大豆卵磷脂（soy lecithin)。粗制卵磷脂是油脂與磷脂的復(fù)合物。市場上提供經(jīng)加工處理后得到純度和HLB值符合要求的磷脂。圖1為未經(jīng)處理的天然大豆磷脂的主要分子結(jié)構(gòu)。圖中R1、R2代表連接在甘油骨架上的兩個脂肪酸，為非極性的親脂基團(tuán)；而具極性的親水組分是磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine，PC)、磷脂酰肌醇 (phosphatidylinosito，PI)、磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine，PE) 及磷脂酸 (phosphatic acid，PA)。用親水組分取代一個脂肪酸即可增加HLB，提高磷脂的親水性。

液體飼料磷脂添加量一般為油脂的1%，可先與油脂預(yù)混合，再與主體液體飼料原料混合。

基于熱力學(xué)的不穩(wěn)定性，乳膠液體飼料體系中的油滴總會逐漸集聚而導(dǎo)致系統(tǒng)解體。乳化劑的作用是減緩這一過程。乳化劑的功能特性包括乳化力(emulsion capacity)、乳膠穩(wěn)定性(emulsion stability)。乳化力指乳膠形成時初始油滴大小。初始油滴愈小，乳化力愈高。乳膠穩(wěn)定性表示油滴大小隨時間的變化情況。以上兩方面的功能特性均受液相的pH值、黏度、系統(tǒng)內(nèi)各組分的理化性質(zhì)與相互作用，以及乳膠制作技術(shù)等多種因素的影響。

2.3 膠(gum)與黏土(clay)

膠，例如生物膠或黃原膠(Xanthan Gum)，對于液體飼料的懸膠和乳膠體系都起穩(wěn)定作用。膠的親水性非常強(qiáng)，可以顯著增加液相的黏度，從而提高懸膠的穩(wěn)定度。另一方面，膠的大分子被吸附于油滴和液相的交織界面，也有效地提高了乳膠的穩(wěn)定性。液體飼料使用食品級生物膠比較普遍。用量范圍0.05%～0.15%。據(jù)報道，還有一些其它用于液體飼料的膠(Hodge D.,1990)。為了降低成本，筆者對工業(yè)級生物膠進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)室研究。結(jié)果表明在與食品級生物膠添加量相同的情況下，工業(yè)級生物膠可以符合大多數(shù)生產(chǎn)條件下對液體飼料穩(wěn)定性的要求(Xiong,1996a)。

圖1 大豆卵磷脂之主要磷脂組分(Meyers，1990)

黏土也是懸膠的穩(wěn)定劑。液體飼料一般使用的是凹凸棒粘土(Attapulgite clay)。將黏土與水預(yù)混合后，以液體形式添加比較方便；直接以干粉形式添加也是可以的。黏土在液體飼料中的添加量，按液體添加計，一般為3%～5%。按每噸液體飼料的成本計算，使用黏土比生物膠便宜，但液體飼料的穩(wěn)定性較差。放置一個月后，液體飼料往往出現(xiàn)一分離層。因此黏土主要用于周轉(zhuǎn)快，放置時間不超過一個月的大型肉牛圍欄育肥場。黏土與少量(正常使用量的1/3)的生物膠合用，可達(dá)到單獨(dú)使用正常量生物膠相同的穩(wěn)定作用(Xiong,1993a)。

3 液體飼料的主要原料

以下列舉的是一些液體飼料制作中通常使用的原料，當(dāng)然，不能說是很全面的。

3.1 廢甘蔗糖蜜(cane molasses)

廢甘蔗糖蜜是甘蔗糖制作的副產(chǎn)品，是精煉工藝過程中不能結(jié)晶的組分。含水量不超過27%，*Brix讀數(shù)不低于75.9（*Brix讀數(shù)：對于純蔗糖溶液，表示蔗糖的重量百分?jǐn)?shù)；對于廢糖蜜，除蔗糖外，還包括某些不純物）。pH值5左右。廢甘蔗糖蜜按干物質(zhì)折算，其能值接近玉米，是使用最早也是最普遍的LFS載體原料。

3.2 廢甜菜糖蜜(beet mollasses)

廢甜菜糖蜜是甜菜制糖工藝的副產(chǎn)品。其粗蛋白含量較廢甘蔗糖蜜高，pH值7或稍高，其它指標(biāo)與廢甘蔗糖蜜相近。廢甜菜糖蜜對反芻動物的適口性似優(yōu)于廢甘蔗糖蜜(與Larson的私人交談，1995)。

3.3 脫糖廢甜菜糖蜜(de-sugared beet molasses，DBM)

甜菜制糖業(yè)引入了離子排除(ion exclusion)技術(shù)，從廢糖蜜中進(jìn)一步提取蔗糖。脫糖廢甜菜糖蜜即離子排除脫糖后的副產(chǎn)品(DBM)。DBM的含糖量約為廢甜菜糖蜜的一半，干物質(zhì)含量較低(65%)，粗蛋白較高；pH值為9～10。作為一種新原料，筆者對DBM在液體飼料中的應(yīng)用進(jìn)行了開發(fā)性研究(Xiong,1991)。

3.4 廢糖蜜發(fā)酵液濃縮物 (condensed molasses fermentation solubles，CMS)

廣義上說，這類產(chǎn)品可包括任何以廢糖蜜作底物的發(fā)酵廢液的濃縮物。其中數(shù)量大、資料較多的是生產(chǎn)賴氨酸的發(fā)酵液濃縮物(CMS-Lys)。根據(jù)美國一家供應(yīng)商提供的產(chǎn)品保證值是：干物質(zhì)不低于40%，非蛋白氮(NPN)不低于40%，粗脂肪不低于5%。根據(jù)Iowa州立大學(xué)的研究，CMS作為唯一的液體成分飼喂，在日糧中的添加量超過2.5%，牛的采食量可能下降，這可能是由于CMS含硫量高(4.67%)所致(Hannon and Trenkle;Endres and Trenkle,1990;Endres and Trenkle,1991)。根據(jù)Nebraska大學(xué)的飼養(yǎng)試驗(yàn) (Rush，1986)，用CMS取代25%普通的尿素－廢糖蜜液體飼料，不影響日增重、進(jìn)食量及飼料效率。在CMS剛剛進(jìn)入市場時，筆者對其在液體飼料中的制作特性進(jìn)行了研究，并對其相對影子價格做了評估 (Xiong,1993a)。

3.5 玉米浸漬液發(fā)酵濃縮物 (condensed fermented corn extractives,或 corn steep liquor，STL)

玉米浸漬液發(fā)酵濃縮物(STL)是淀粉提取工業(yè)的副產(chǎn)物。玉米籽粒首先用稀亞硫酸長時間浸漬方能進(jìn)行濕磨。浸漬過程中，子粒膨脹，可溶性成分淋出并進(jìn)行乳酸發(fā)酵。這一過程使子粒的細(xì)胞結(jié)構(gòu)松弛，從而便于淀粉粒從細(xì)胞內(nèi)釋放。發(fā)酵浸漬液經(jīng)過濃縮即STL。STL含干物質(zhì)50%～55%，pH值3.8～4.0。按干物質(zhì)計，蛋白含量45%～50%，且主要為可溶性真蛋白。飼養(yǎng)試驗(yàn)表明，STL較廢糖蜜適口性為佳 (與Larson的私人交談，1995)。

3.6 啤酒發(fā)酵濃縮液 (Brewers Condensed Solubles，BCS)

啤酒發(fā)酵濃縮液質(zhì)(BCS)是啤酒工業(yè)中麥芽汁提出后的副產(chǎn)品。其干物質(zhì)含量變動在20%～50%，蛋白(主要是可溶性真蛋白)含量也變化較大，可達(dá)25%(干基)。

3.7 可溶性酒精發(fā)酵液(Distiller Solubles，DS)

可溶性酒精發(fā)酵液是酒精發(fā)酵的副產(chǎn)物——酒精蒸餾后的上層殘液。其干物質(zhì)含量不超過30%。蛋白含量30%～35%(干基)，以可溶性真蛋白為主。將可溶性酒精發(fā)酵液與液體尿素混合，較二者單獨(dú)存放穩(wěn)定 (Xiong，1996b)。

3.8 液體尿素(Liquid Urea)

尿素是液體飼料NPN的主要來源，通常以液體形式(含尿素70%)由供應(yīng)商運(yùn)到液體飼料廠后，再進(jìn)一步稀釋到含50%的液體尿素。當(dāng)然，也可以用不含水的固態(tài)尿素在廠內(nèi)加水。因尿素在水中溶解時吸熱，加水溶解速度較慢，這可能是多數(shù)液體飼料廠使用液體尿素的原因。

3.9 油脂

液體飼料中加入豬油或植物油，一方面是可以提高能量濃度；另一方面是包被固體飼料的效果較好。含油的液體飼料比不含油的液體飼料粘性低，所包被的全日糧的流散性與外觀結(jié)構(gòu)較好。

3.10 碳酸鈣細(xì)粉末

用于液體飼料的碳酸鈣必須經(jīng)過細(xì)粉碎以保證液體飼料的穩(wěn)定性。一家供應(yīng)商提供的用于液體飼料的“325目”石粉的產(chǎn)品規(guī)格如下：97.5%通過325目(美式)篩，99.9%通過 200 目(美式)篩,95.5%通過 400目(美式)篩。

3.11 聚磷酸銨(Ammonia Polyphosphate)

飼料級的聚磷酸銨呈液態(tài)，是液體飼料中磷的主要來源。該產(chǎn)品磷與氮的比例因磷酸聚合程度而異，應(yīng)具體標(biāo)明。例如，產(chǎn)品聚磷酸銨10-40-0,含磷10%、氮40%、鉀0%。

3.12 微量元素

用于液體飼料的微量元素是經(jīng)過特殊處理的。用于干飼料的微量元素如果粉碎粒度足夠細(xì)的話，根據(jù)筆者的實(shí)驗(yàn)室測定，也可用于液體飼料制作并維持一定的穩(wěn)定性。

3.13 維生素

用于液體飼料制作的維生素都是經(jīng)過特殊處理由供應(yīng)商專門提供的。未見關(guān)于普通畜禽用維生素在液體飼料中的穩(wěn)定性的報導(dǎo)。

3.14 膠與粘土

見上節(jié)。

4 制作液體飼料的設(shè)備

與干飼料比較，制作液體飼料的設(shè)備相對簡單，投資較少，生產(chǎn)每噸產(chǎn)品的勞動力消耗也較低。需要指出的是所有加工運(yùn)輸和原料與產(chǎn)品儲存設(shè)備，都必須是抗腐蝕的。以下介紹的是液體飼料制作通常所用的設(shè)備。

4.1 液體原料儲存罐

液體儲存罐基本上有兩種類型：平底和錐形底。對于容易分離或沉積的原料，例如動物脂肪，宜采用錐形底儲存罐，以便于清洗。建廠時，對儲存罐的尺寸和數(shù)量均應(yīng)考慮既滿足當(dāng)前需要也要考慮今后擴(kuò)展的可能。

4.2 固體原料倉

為了便于貯藏和施用，可以設(shè)置固體原料倉；有的液體飼料廠則采用袋裝固體原料，估計與生產(chǎn)規(guī)模大小有關(guān)。

4.3 液體飼料攪拌罐

液體攪拌罐由罐體和液體攪拌器(liquid mixer)組成，是液體飼料生產(chǎn)的核心設(shè)備。液體攪拌器在食品、藥品、化妝品、油漆等工業(yè)部門有廣泛的應(yīng)用。液體攪拌器可分為低速(低剪切)和高速(高剪切)液體攪拌器，也可分為單軸和多(兩個以上)軸液體攪拌器。液體飼料制作一般使用低－中速攪拌器。這可能是由于液體飼料的黏度相對較低，同時和對其穩(wěn)定性的要求也較低。液體飼料一般用單軸螺旋槳式變速攪拌器。近來也有液體飼料廠采用了雙軸攪拌器，以提高效率。罐內(nèi)液體隨攪拌器葉片旋轉(zhuǎn)形成漩渦，固體粉末或與磷脂預(yù)混合過的油脂逐漸加進(jìn)漩渦，形成懸浮或乳化液體飼料。攪拌罐體容量為數(shù)噸至20 t不等。制作周期(包括泵入液體原料和泵出成品)取決于攪拌速度，原料成品裝卸量與速度，一般為0.5～2 h。攪拌罐自身也是磅秤，計量泵入的液體原料的重量。也就是說，液體飼料制作是集計量與攪拌為一體的。攪拌好的液體飼料(LFS)泵入液體罐車，運(yùn)至飼養(yǎng)場的液體飼料儲存罐。

4.4 液體泵和輸送管道

液體飼料有相當(dāng)黏度，一般采用齒輪泵，泵與輸送管道的選擇與規(guī)格配套，直接影響生產(chǎn)運(yùn)營效率，應(yīng)當(dāng)與設(shè)備供應(yīng)商的工程技術(shù)人員認(rèn)真研討。

4.5 粉料喂料器

粉狀干飼料原料，如細(xì)石粉，最好通過流量控制良好的喂料器，喂入到攪拌器運(yùn)行時形成的漩渦的外沿，以利于穩(wěn)定的懸膠形成。

5 液體飼料制作技術(shù)要點(diǎn)

5.1 配方與原料

制定液體飼料配方，除達(dá)到營養(yǎng)平衡外，要特別注重成品的物理－化學(xué)穩(wěn)定性。而成品的穩(wěn)定性又很大程度上受配方中選用的原料左右。因此，制定一個優(yōu)良配方，必須對所有原料特性及它們之間的相互作用有深刻的認(rèn)識。就傳統(tǒng)液體飼料原料的廢甘蔗糖蜜和廢甜菜糖蜜而言，它們之間不僅在營養(yǎng)成分和適口性方面有所差別，而且pH值和其它理化特性也不同。至于其它液體飼料原料如 DBM、CMS、STL、BCS、DS等，均具有各自的理化特性。它們在配方中的配比可能有一定限制，制作液體飼料時在添加順序上往往也有要求(Xiong,1991、1992、1993b)。此外，它們之間的相互作用會導(dǎo)致對產(chǎn)品或原料穩(wěn)定性的影響。對穩(wěn)定性的影響可能是正面的，也可能是負(fù)面。在液體飼料的配方，產(chǎn)品制作以及原料運(yùn)輸與貯藏過程中我們應(yīng)當(dāng)充分利用他們之間的正互作效應(yīng)，避免負(fù)互作效應(yīng)。例如，在一家液體飼料廠附近，有一酒精廠，其副產(chǎn)品DS價格很低，但由于含水量高(72%)，冬季容易結(jié)冰，夏季容易霉變。而高濃度的(70%)尿素溶液，有時會因pH值稍高而釋放出氨氣。將DS與高濃度尿素溶液按適當(dāng)比例混合，就“開發(fā)”出了一個即含非蛋白氮又含真蛋白氮和有效能量的新原料。由于加入了高濃度尿素，新原料滲透壓大大提高了，避免了冬季結(jié)冰，也杜絕了夏季霉變。另一方面，DS的酸度使新產(chǎn)品pH值降低，避免了氨氣釋放(Xiong,1996 b)。至于奶牛飼料常用的緩沖劑，則決不能與尿素混合，否則必將導(dǎo)致氨氣釋放(Xiong,1997a)。

5.2 原料添加順序

在攪拌過程中，原料的添加順序是液體飼料制作工藝的另一個關(guān)鍵點(diǎn)。原料的添加順序?qū)χ谱鬟^程和成品質(zhì)量均有很大影響。因此，液體飼料的營養(yǎng)配方師應(yīng)當(dāng)在提供配方的同時，向工廠提供一份關(guān)于原料添加順序的書面材料。原料添加順序的重要性在以后的討論中還要提到。

5.3 關(guān)于液體飼料(LFS)中一些添加成分的思考

根據(jù)Nebraska大學(xué)的一些試驗(yàn)，按適當(dāng)比例配合使用非蛋白氮和過瘤胃蛋白 (非降解蛋白)飼料如血粉、羽毛粉等可取得良好飼養(yǎng)效果。其過瘤胃蛋白飼料是以液體飼料的方式提供的。在液體飼料中加入過瘤胃蛋白飼料的一個問題是飼料顆粒過粗，難以形成穩(wěn)定的懸膠。筆者曾在實(shí)驗(yàn)室條件下使用均化器(ho－mogenizer，一種高剪切力攪拌器)成功地制成羽毛粉懸膠液體飼料。問題是所增加的設(shè)備成本與能耗在經(jīng)濟(jì)上是否過關(guān)。此外，配方中所需添加的過瘤胃蛋白飼料常常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般LFS的承載能力?？赡艿慕鉀Q辦法，一是只將適口性最差的過瘤胃蛋白原料加到LFS中；一是用不含過瘤胃蛋白的LFS先包被過瘤胃蛋白，再與其它飼料原料混合成TMR。另一方面，將過瘤胃蛋氨酸或其它過瘤胃限制氨基酸加到LFS中，則看來是可行的(Moore,1999)。

如欲研發(fā)專用產(chǎn)蛋雞液體飼料，日糧中的鈣似不宜加入到LFS中。這不僅是石粉使用比例高，而且過細(xì)的石粉可能影響蛋殼強(qiáng)度。

5.4 泡沫控制

在液體飼料的制作過程及成品放置過程均可能出現(xiàn)泡沫。泡沫不僅影響外觀，而且泡沫嚴(yán)重溢出會影響產(chǎn)品制作、運(yùn)輸與儲存，達(dá)到不可收拾的地步。泡沫的發(fā)生可以出于生物學(xué)因素，也可以是純化學(xué)因素。

由于發(fā)酵形成的泡沫常見于富含乳酸菌的STL。廢甘蔗糖蜜也可能發(fā)酵。發(fā)酵產(chǎn)生的氣體，主要是CO2，聚集于液相形成泡沫。加入5%食鹽或0.4%DMX-7(一種丙酸類產(chǎn)品)，或者2.5%食鹽＋0.2%DMX-7可以有效控制發(fā)酵，終止泡沫(Xiong，1993c)。

酸堿反應(yīng)導(dǎo)致的泡沫常見于含STL的石粉懸膠液體飼料的制作或運(yùn)輸過程。STL中的乳酸與碳酸鈣反應(yīng)生成CO2聚集于液相，形成泡沫。氨化處理STL可有效防止此類泡沫的發(fā)生。用氫氧化銨溶液進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室滴定試驗(yàn)及無水液氨滴定試驗(yàn)表明，向STL加入1.5%～2.0%氨(NH3)足以中和STL的酸性，終止泡沫。隨后，在一家液體飼料廠進(jìn)行了向攪拌罐直接注入無水液氨的中間試驗(yàn)并取得成功。在攪拌罐頂部抽取的空氣樣本最高氨濃度為8～10 mg/kg。美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)規(guī)定的空氣中氨安全標(biāo)準(zhǔn)是不得超過35 mg/kg。經(jīng)氨化處理中和過的STL，經(jīng)5周觀察，未見任何發(fā)霉跡象(Xiong，1993c)。氨化處理增加了非蛋白氮，應(yīng)當(dāng)相應(yīng)減少配方中尿素的添加量。氨化處理STL的另一優(yōu)勢是顯著提高黏度。分析其原因，可能是未處理的STL的pH值接近其蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(4～4.5)。蛋白質(zhì)處于等電點(diǎn)時，膠體系統(tǒng)最不穩(wěn)定。氨化處理使STL pH值偏于堿性，遠(yuǎn)離蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，導(dǎo)致黏度提高(Xiong，1997c；見圖2)。筆者在2006年的現(xiàn)場訪問以及與廠家的電話咨詢中得知，這一研究成果，已被美國中西部的一些液體飼料廠采用。

如果生成CO2的化學(xué)反應(yīng)不能終止，唯一的辦法是在液體飼料制作的初步混合階段，讓反應(yīng)繼續(xù)下去，等到CO2釋放到空氣中后，再加入高黏度的原料。例如，若出現(xiàn)配方中不得不使用磷酸二鈣或磷酸提供磷的情況，應(yīng)在只加水的條件下另其先與石粉在攪拌罐中反應(yīng)，等CO2充分釋放后，再添加其它液體飼料原料。

圖2 玉米浸漬液發(fā)酵濃縮物(STL)黏度隨pH值變化情況

如果液體尿素在堿性條件下(不合格)，氨將以惡性循環(huán)的方式不斷釋放出來。將這種質(zhì)量不合格的液體尿素與黏度高的中性液體原料混合，也將發(fā)生泡沫。解決辦法是調(diào)整添加順序，令液體尿素與酸性原料例如STL先行混合，氨與酸反應(yīng)生成相應(yīng)的銨鹽，從而避免了泡沫生成(Xiong,1993c)。

6 液體飼料的穩(wěn)定性

液體飼料的化學(xué)和物理穩(wěn)定性是液體飼料廠家和飼養(yǎng)戶共同關(guān)注的問題?；瘜W(xué)穩(wěn)定性關(guān)系到液體飼料中添加的藥物、維生素及其它營養(yǎng)成分在制作、運(yùn)輸及儲存過程中的有效性。前文討論過的泡沫生成、氨釋放的問題也屬于化學(xué)穩(wěn)定性范疇。物理穩(wěn)定性主要指固態(tài)顆?；蛴偷卧贚FS懸膠或乳膠體系中保持的時間長短。

6.1 藥物及維生素在液體飼料中的穩(wěn)定性

美國液體飼料中所用的藥物均必須經(jīng)食品藥物管理局(FDA)專門批準(zhǔn)。FDA對審批液體飼料藥物穩(wěn)定性的試驗(yàn)程序也提出了具體要求 (Klink，2003)。筆者曾參與一家公司為向FDA報批的一項(xiàng)藥物性添加劑在液體飼料中的穩(wěn)定性試驗(yàn)。用于液體飼料的維生素均由供應(yīng)商專門制作并對其穩(wěn)定性做出保證。筆者曾對兩家供應(yīng)商提供的維生素A和維生素E在液體飼料中的化學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行了評定實(shí)驗(yàn)。按兩種維生素產(chǎn)品供液體飼料用的維生素A與A、D、E產(chǎn)品，兩個供應(yīng)商，兩種液體飼料的2×2×2試驗(yàn)安排，共制作了8批實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的液體飼料(8個試驗(yàn)處理)，于300℃下放置56 d。在液體飼料制作后的當(dāng)天(0 d)，第14 d、第28 d、第42 d和第56 d分別取樣分析維生素A與維生素E含量，結(jié)果見表2。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析表明，8個處理中僅有2個的斜率不等于零。這兩個不等于零的斜率表示：處理1的維生素A“日增”105 IU/kg(P=0.066)，處理7維生素E日減0.55 IU/kg(P=0.051)。需要指出的是，所有數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室測定的平均標(biāo)準(zhǔn)差分別是：維生素A3307IU/kg，維生素E13.86IU/kg；變異系數(shù)分別是：維生素A 3.79%，維生素E 6.78%。根據(jù)以上統(tǒng)計分析，處理1與處理7的斜率數(shù)值應(yīng)視為可忽略不計。因此，可以得出結(jié)論：兩家廠商提供產(chǎn)品的維生素A與維生素E可在300℃條件下貯存56 d，保持成分不變。

6.2 液體飼料物理穩(wěn)定性的表達(dá)與度量

如前所述，液體飼料的物理穩(wěn)定性指固態(tài)顆粒或油滴在LFS懸膠或乳膠體系中保持的時間長短。LSF的物理穩(wěn)定性也可稱為位置穩(wěn)定性(positional stability)。在食品、化妝品和醫(yī)藥界，有各種表達(dá)懸膠和乳膠穩(wěn)定性的方法。液體飼料度量位置穩(wěn)定性的方法通常都很簡單。例如將液體飼料在柱形容器內(nèi)靜置一定時間(例如2或3個月)后，測定上層及底層鈣(懸膠)或脂肪(乳膠)的濃度。筆者參與的一次FDA審批一種藥物在液體飼料中的位置穩(wěn)定性的試驗(yàn)時，采用的方法是，將液體飼料在實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)條件下靜置8周后，直接分析該藥物在上層和底部的含量。

表2 液體飼料中的維生素在30℃條件下貯存不同時間的成分分析

在從事液體飼料研發(fā)工作中，筆者建立了一個測定和表達(dá)物理穩(wěn)定性的快速實(shí)驗(yàn)室方法(Xiong，1993d)。該方法定量測量并以位置穩(wěn)定性指數(shù)(positional stability index,PSI)表示，1 kg實(shí)驗(yàn)室批量LFS得到的PSI結(jié)果可直接外推到20 t攪拌罐的生產(chǎn)批量。此測定方法顯著加速了液體飼料的原料評定，配方篩選及產(chǎn)品與技術(shù)開發(fā)。PSI的測定程序有二：PSI－15，PSI－53。PSI－53 模擬一般肉牛育肥場的生產(chǎn)條件，即液體飼料儲存罐帶泵送設(shè)備，可以至少每天將罐內(nèi)LFS循環(huán)一次，LFS儲存時間約2～4周。PSI－15模擬較差的儲存條件，包括飼養(yǎng)場的液體飼料儲存罐不帶泵送設(shè)施，儲存時間超過一個月等。兩種測定程序均以PSI＞95%定為合格標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)定這一標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)如下。

①生產(chǎn)條件下取得的以黏土為穩(wěn)定劑的液體飼料(圍欄育肥用)樣品中，PSI－53的最低值是88%。

②從2批液體飼料廠生產(chǎn)的圍欄育肥用懸膠LFS中，各轉(zhuǎn)移出1000 kg LFS，分別置入容量約1000 L的中試液體飼料貯存罐內(nèi)。在每日泵送循環(huán)條件下放置3周后，于上層距表面約20 cm處取樣，測定其鈣濃度。測定結(jié)果分別是初始濃度(即轉(zhuǎn)移到中試罐當(dāng)天濃度)的96.2%和98.0%；而轉(zhuǎn)移到中試罐當(dāng)天實(shí)驗(yàn)室測定的PSI－53值分別是96.0%與100.0%。

③對一個酵母培養(yǎng)液——羽毛粉的懸膠液體飼料測定的 PSI－53和 PSI－15值分別是 98.3%與96.9%。該產(chǎn)品在沒有泵送循環(huán)條件下靜置60 d后的“PSI”(PSId60W/O)是 96.6%(Xiong,1997b)。

根據(jù)美國飼料工業(yè)管理協(xié)會(AAFCO)的規(guī)定，含鈣量在0.5%～25%范圍的飼料樣品，鈣的平均變異系數(shù)CV%為：(14x+6)100%。式中，x=保證值%。對于大多數(shù)懸膠LFS，鈣的保證值是7%。PSI值＝95%，表示LFS上層液面鈣含量低于保證值5%，意味著其含鈣量仍在分析變異系數(shù)[AV%=(14/7+6)%=8%]范圍內(nèi)。

7 LFS的位置穩(wěn)定性(Positional Stability Index PSI)的測定

7.1 懸膠穩(wěn)定指數(shù) (Suspension Stability Index，SSI)的測定

懸膠穩(wěn)定指數(shù)的定義和表達(dá)是：在一定的引力作用下，經(jīng)一定時間后，保留在容器上層的懸膠的固體顆粒，占初始狀態(tài)懸膠中固體顆粒的百分?jǐn)?shù)。

測定SSI采用2個離心條件：①給定離心機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定在300 r/min，時間 5 min(SSI－35)。用以測定用于肉牛圍欄育肥的液體飼料(有泵送循環(huán)，儲存期2～4周)的懸膠穩(wěn)定性。②給定離心機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定在500 r/min，時間10 min(SSI－15)。用以測定儲存條件較差(無泵送循環(huán)條件，儲存時間超過1個月)液體飼料的懸膠穩(wěn)定性。

測定SSI的離心過程如下：

儀器：IEC CENTRA8離心機(jī)，型號 (model)2476

操作：①用實(shí)驗(yàn)室攪拌器制作1000 ml LFS(或在液體飼料廠自攪拌罐泵出LFS時取樣)，在高速下攪拌3 min，已保證固體顆粒充分分散。

②從中移出40～50 ml樣品于100 ml樣品瓶中。封存，供鈣*（*或其它固體顆粒標(biāo)注成分，以下同。）分析用。此分析結(jié)果為離心前鈣*含量。

③取4支40 ml帶刻度離心試管。在20 ml刻度處畫一長久標(biāo)記。

④向以上4支離心管分別移入4份40 ml LFS樣品。

⑤在300 r/min(18.1 g)下離心5 min（測定SSI-53)。

⑥用移液管從2支離心后的離心管分別吸取上部1/2(長久標(biāo)記以上)液體，移入一個100 ml樣品瓶內(nèi)(瓶內(nèi)樣品量=20×2=40 ml)，供鈣*分析用。注意，只吸取上半部的液體。用同樣方法從另外2支離心后的離心管取得樣品，作為重復(fù)樣品。

⑦實(shí)驗(yàn)室分析鈣*以前，一定要充分?jǐn)嚢杌靹驑悠菲績?nèi)的LFS樣品。

⑧按離心后樣品鈣*含量被離心前鈣*含量除，計算SSI:

SSI＝(離心前鈣*含量/離心后鈣*含量)×100%

測定 SSI-15，在 500 r/min(50.3 g)條件下離心10 min，其它重復(fù)步驟③～⑧。

7.2 液體飼料乳膠位置穩(wěn)定指數(shù)(P Emulsion Stability Index，ESI)的測定

以上方法做如下改變，可用來測定乳膠穩(wěn)定指數(shù)ESI。

①以測定粗脂肪取代測定鈣，并以此作為計算ESI的基礎(chǔ)。

②ESI的計算公式如下：

ESI=[1-(離心后粗脂肪含量-離心前粗脂肪含量)/離心前粗脂肪含量]×100%

還有一種更為簡單粗略的觀測方法：用離心后的乳脂層占離心管全液層高度的百分?jǐn)?shù)表示。如果離心管全液層高度為50 mm，離心后的乳脂層高度為48 mm(2 mm水相層被分離出)，其ESI為96%(48/50)。如果沒有水相分出，ESI為100%。

需要指出的是，實(shí)驗(yàn)室測得的ESI未曾與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室靜置方法及生產(chǎn)條件下的乳膠液體飼料的分離情況做過全面比較與評估。

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