苎麻及其副产物加工贮藏技术
(一)青贮制作加工技术
苎麻产区主要在我国南方地区,其生长期基本上是高温高湿季节,饲料苎麻收获后不易干燥,即是干燥,也因容易吸湿返潮和霉变而难以保存。特别是在我国地区雨水和热量同期,苎麻收获季节遭雨淋的损失率高。青贮是苎麻长期贮存的重要方法,苎麻青贮不仅可以减少养分损失,而且可以保持青绿饲料的营养特性,改善适口性,提高消化率。优质苎麻青贮饲料粗蛋白质含量在l8%以上,苎麻副产物青贮饲料粗蛋白质含量在11%左右。
近年来通过采用萎蔫、半干和青贮添加剂或通过更先进的机械加工和贮藏设备等措施,改进加工工艺,提高青贮技术,从而使青贮调制真正成为饲草加工贮存的主要方法。对于苎麻等饲草因其干物质含量低、糖类物质含量少、具有较高的缓冲性等特性,是难以单独直接鲜贮的饲料原料,采用常规青贮技术很难调制优质青贮饲料。为了抑制青贮过程中不良微生物的生存和繁殖,在实践中常常采用凋萎青贮法或半干青贮法,以调制出品质和适口性更好的苎麻青贮饲料。由于气候原因,大部分苎麻产区每年7月以前刈割后很难顺利进行晾晒工作,难于保证青贮饲料的发酵品质和稳定性。为此,近年来除传统的各种酸类添加剂外,还不断研制开发出新的乳酸菌制剂和纤维素酶制剂等生物添加剂,显著提高了青贮效果和品质。青贮方式也由原来的大型密闭式青贮窖、青贮塔、青贮堆和青贮袋,向作业效率高、发酵速度快、青贮效果好、易于运输、低成本的拉伸膜裹包青贮方向发展,青贮过程和取用也日趋机械化和自动化。
1.青贮方法
(1)半干(低水分)青贮
半干(低水分)青贮主要是靠提高原料中干物质含量,造成微生物的生理干燥及厌氧状态而抑制其发酵活动,以使青贮原料的营养价值更好地得以保存。与一般青贮相比,它保存了大量的水溶性糖类,粗蛋白含量无明显变化,蛋白质被分解产生的非蛋白质化合物较少,饲喂反刍家畜的价值较高,是近年来在一些畜牧业发达国家中广泛采用的牧草青贮技术之一,我国的一些地区也在推广应用。
苎麻适时刈割时干物质含量低,水分含量高,糖分含量低,其发酵底物少,直接用于调制青贮,不仅容易产生大量的渗出液,造成养分损失,而且高水分原料容易引起酪酸发酵而产生劣质青贮料,散发出恶臭。采用半干(低水分)青贮方法,通过萎蔫含水量降至65%左右,能促进乳酸发酵而形成优质青贮料。加大萎蔫强度使其含水量降到60%时,就能阻止酪酸发酵。对于苎麻副产物青贮来说,水分含量过低(低于60%),碎茎秆变硬,用塑料袋式灌装青贮时,易捅破塑料袋造成空气渗入,造成青贮失败。另外,含水量过低不易压实,降低了有益微生物发酵的厌氧条件的形成速度,pH值不能迅速下降,容易发生酪酸菌发酵,酪酸菌把乳酸和糖变为酪酸、CO2和水,造成干物质和能量损失,还通过脱氨作用、脱羧反应、氧化-还原反应等途径使蛋白质发酵分解,严重影响青贮料品质。
(2)添加剂青贮
青贮时加入添加剂目的是影响微生物作用,控制青贮发酵,进而获得优质苎麻青贮料。青贮添加剂的使用至今已有上百年的历史,使用的种类从无机酸发展至今已有数百种。Wilkinson和StarkL8 曾报道了欧共体12国市场上添加剂种类调查结果,确定的共有203种,其中87种为接种剂,83种为酸或酸的盐制剂。无论何种添加剂,它必须对家畜是无毒的,尤其是对家畜瘤胃发酵不能有副作用。酸类添加剂主要有盐酸、硫酸、丙酸、甲酸等,加酸有利于饲料的保存,但酸类能腐蚀人的皮肤,腐蚀机械设备。接种剂主要是接种某些有益菌种(乳酸杆菌等),有时也添加某些有益的酶以及糖类。这些接种剂可用于各种青贮作物,如苎麻、苜蓿、玉米、大麦、野豌豆等。加入接种剂,使青贮料中充满有益细菌、有益的酶,发酵过程向快速、低温和低损失转变,发酵时间由通常的21 d缩短为10 d,发酵温度降低,减少了蛋白质分解,增加了乳酸含量,提高了青贮品质和适口性。
乳酸菌是附着在饲草作物表面的有利于青贮发酵的主要微生物种群,当其数量高于青贮原料鲜重的105 cfu/g(cfu/g表示每克原料中活菌的数量单位)时,才利于青贮发酵。当原料表面附着的乳酸菌数量少时,添加乳酸菌制剂就可以保证青贮初期发酵所需的足够的乳酸菌数量,使之尽快尽早进入乳酸发酵阶段,pH值迅速下降,蛋白水解作用受抑,青贮料中氨态氮浓度减少,乙酸和丁酸浓度降低,乳酸浓度增加。近年来研究开发的发酵制剂除含有乳酸菌之外,还添加有酶、糖类物质、矿物质等促进发酵的物质,其效果优于单一制剂。纤维素酶和半纤维素酶可降解细胞壁成分,增加WSC(可溶性糖)含量以供乳酸菌利用,且可提高青贮料中有机物质的消化率。另外,纤维素酶中含有氧化还原酶成分,其中葡萄糖氧化酶可以消耗青贮的氧气,提高青贮内的缺氧程度,有利于厌氧性乳酸菌的增殖,加快乳酸菌的发酵过程。苎麻青贮原料没有足够的乳酸菌,其有害细菌与有益细菌之比可达10∶1,不添加乳酸菌等接种剂的青贮过程会产生较差的、缓慢的、不可控制的发酵,并伴有过多的呼吸、发热和渗液,造成养分损失过多,质量下降。因此,苎麻青贮时应添加乳酸菌、酶、糖类等接种剂。
添加甲酸青贮是目前国内外广泛使用的一种加酸青贮法。经甲酸处理的青贮料干物质(DM)和蛋白氮、乳酸含量升高,而乙酸、氨态氮含量降低。随着甲酸浓度的升高,乙酸和乳酸降低,可溶性糖和蛋白氮增加。糖类丰富的物质如糖蜜、玉米等可用于青贮,其目的是提供乳酸菌生长所需能量,通过旺盛的乳酸发酵,产生1.0%~1.5%的乳酸,pH值降至4.2以下时,就能调制出优质青贮料,且不含酪酸。苎麻添加甲酸青贮时,甲酸用量4~6kg/t效果最佳,也可用甲酸的铵盐(四甲酸铵)代替甲酸。
另外,与固态添加剂处理效果相比,使用液态添加剂能加快乳酸菌的生长,产生更多乳酸,使青贮过程的pH值下降更快。干物质浓度高的苎麻原料,液态的处理效果要比固态的更有效。
(3)混合青贮
苎麻中可溶性糖类(WSC)含量低,蛋白质含量高,缓冲能力高,通过青贮发酵不易形成低pH值状态,对蛋白质和糖类有强分解作用的梭菌活动旺盛,将氨基酸通过脱氨或脱羧作用形成氨,降解乳酸生成具有腐臭味的丁酸。适宜水平的WSC含量是克服高缓冲度,确保青贮发酵品质,获得优质青贮的前提条件。为了满足乳酸菌的繁殖需要和创造养分均衡条件,青贮时通常添加一些富含糖类的物质,包括一些糖分含量高的禾本科牧草、饲料作物,如苎麻+玉米秸秆、苎麻+燕麦草等混合青贮,此外,也可将甘蔗渣、干稻草、糖蜜、米糖、酒糟等副产品混入原料中,进行混合青贮,其中添加糖蜜的青贮效果最好。
常用混合青贮方法:
①添加玉米粉混合青贮。苎麻青贮过程中加玉米粉,可促进乳酸菌发酵,提高青贮料的品质。在添加玉米粉混合青贮中,当苎麻(或苎麻副产物)原料含水量为65%左右时,玉米粉的添加比例为5% ~8%,添加比例根据苎麻青贮原料糖类含量确定。糖类含量较高的原料添加5%即可。一般来说,随着老化程度的增加,苎麻茎叶糖类含量会降低,玉米粉的添加量需适当增加。
②添加玉米秸秆混合青贮(图3-24)。蜡熟期玉米秸秆糖分含量较高,与苎麻混合青贮的效果最好。收集切割好的苎麻原料或经剥麻机剥制后剩余的麻叶、麻骨等苎麻副产物,将其干燥至含水量60%~65%,按质量比例加入50%经揉搓的玉米秸秆,搅拌均匀,压实密封。
图3-24 苎麻与玉米秸秆打捆
2.青贮方式
(1)窖藏青贮
用于制作青贮饲料的苎麻副产物原料应把含水量降低至65%左右,机械化剥麻的苎麻副产物无需再行切割或粉碎,与其混合青贮的玉米秸秆最好是在蜡熟期收割,切短至2~3cm长度,混合均匀。
快速装填:在加工制作过程中,必须抓紧时间,集中人力、机具,缩短原料在空气中暴露的时间,装窖越快越好。一旦装窖时间延长,除受植物细胞呼吸作用的影响损失营养物质外,还因呼吸作用而使温度上升,引起杂菌繁殖,致使青贮料品质下降。
撒料装窖:一般情况下,5t原料添加青贮发酵剂1kg。将发酵剂用米糠(麦麸皮或玉米粉)按1∶10左右的比例稀释,喷水,物料水分调至60%~70%。一边装原料,一边撒发酵剂,每装30cm左右踩实1次, 尤其是边缘踩得越实越好,尽量一次加工装满全窖。
压实、密封:压实密封的作用主要是减少青贮饲料之间的空气,也为了防止外来空气的进入,压实和密封不好,青贮饲料就因好氧菌的繁殖生长而腐败变味。因此压实密封是青贮成功与否的主要因素。每装填一层青贮料(20~30cm),应反复进行踩压。如果青贮窖尺寸适合,可以开拖拉机进行碾压。青料的装填量需高于窖顶边缘50cm以上,以满足青贮料下沉。周围用木板或专业器具围好,下沉稳定后除去木板,盖上一层切短至5~10cm,厚度约20cm的青草或稻草,用塑料薄膜密封,上面用重物压顶,也可用细沙、土覆盖。在窖的周围挖排水沟,最初几天应注意检查,防止密封不严而漏气。
适宜的青贮温度:料温在25~35℃时,乳酸菌会大量繁殖,超过50℃会导致青贮料腐败变质。已开窖的青贮饲料要合理取用,妥善保管,每次取用后应该随时密封,尽量减少其与空气接触。
(2)塑料袋青贮
青贮塑料袋只能用聚乙稀塑料袋,严禁用装化肥和农药的塑料袋,也不能用聚苯乙稀等有毒的塑料袋。青贮原料装袋后,应整齐摆放在地面平坦光洁的地方,或分层存放在棚架上,最上层袋的封口处用重物压上。在夏秋季青贮30d,冬春低温季节青贮60d,可开封饲喂。注意防鼠,老鼠喜食青贮料中的玉米籽粒,咬破塑料袋会导致青贮失败。
(3)拉伸膜裹包青贮(图3-25)
应用拉伸膜裹包技术青贮苎麻,须有充足的发酵糖分。为了达到最高含糖量水平,获得最高营养物质收获量,饲料用苎麻最佳收获期为生长高度80~100cm,植株未开始落叶,全株叶片颜色浓绿,刈割后通过萎蔫将其含水量控制在50%~65%范围之内。
图3-25 苎麻青贮饲料制作主要流程
(二)苎麻草块加工技术
常见的苎麻产品有草捆、干草粉、草颗粒和草块等。草捆加工一般采用压缩的方式处理饲草,主要以减少干物质的损失、节省空间、便于运输等为目的,没有改变饲草的性质。干草粉可用于畜禽的配合饲料并可为草颗粒的加工提供原料,但其粉碎需要含水量较低,往往需要采取烘干的方式,造成加工成本偏高。草块压制与草捆相比,具有不需扎捆、容重更高、损失低、运储方便等特点,与草粉、草颗粒相比,节约粉碎能耗,且能保持一定的纤维长度,更适合反刍动物的生理需求。同时,草块还具有与精饲料配合更灵活、营养成分更稳定、更容易实现全程机械化等特点,成为苎麻饲料商品化、产业化的重要组成部分。
1.原料收集与准备
收集苎麻剥制纤维后剩余的麻叶、麻骨等副产物,挑除成团或明显未剥制干净的韧皮纤维,晾晒至含水量25%~30%,或者收集按照常规方法刈割得到的饲用苎麻全株,经秸秆粉碎机,粉碎长度≤3.5cm,晾晒至含水量25%~30%。饲用苎麻的收获高度一般为60~80cm,过高或植株基部黑秆大于全株1/4,则需要截除黑秆部分。
2.草块压制
苎麻原料含水量达到要求后,按照重量占比为90%~95%的苎麻原料,2%~3%的淀粉,1%~3%的酒糟,0.25%~0.5%的丙酸,0.1%~0.2%的食盐和1%~5%的苜蓿粉,充分混合均匀后,利用压草机压制成密度为500~600 kg/m3的草块。将含水量控制在25%~30%不仅可以降低干燥成本,还可以提高苎麻原料比重促进与其他原料混合,增加原料颗粒间的摩擦力提高草块密度,增加淀粉的溶解量,避免压制时因原料太干不易黏合。添加淀粉和苜蓿粉,主要利用了其在较高含水量下,压制时产生高温环境,促进淀粉和苜蓿果胶类物质溶解,对原料颗粒进行粘合,压制完成后,草块温度降低,淀粉和果胶等物质固化,增强了草块的黏合度。若将淀粉替换为预糊化淀粉,则粘合效果更加显著,均可有效解决苎麻草块易碎的问题。淀粉、酒糟、丙酸、食盐和苜蓿粉还就有调节苎麻草块适口性、均衡营养的作用,尤其是酒糟具有较强烈的酒香味,能增进牲畜的食欲,避免因纯苎麻干草造成适口性差、牲畜采食量下降的问题。丙酸还是一种常用的草块防腐剂,保障了苎麻草块较长期的贮存性能。
3.苎麻草块使用
用洒壶或喷雾器按照清水与苎麻草块重量比1~2∶10的量将清水均匀喷洒在草块表面,静置10~15 min后,可人工用木棒等器具敲打,或用机械揉搓、拍打等方法,使大部分草块散开,即可饲喂。一般情况下,草块压制过程中,表层原料在机械挤压、传送摩擦等作用下,产生高温,形成一层光滑的表皮,在泡发时难以吸水,草块难以充分破碎,因而要借助较多的人力或机械能才可达到饲喂的要求。加入适量淀粉、酒糟、食盐和苜蓿粉等加工而成的苎麻草块在泡发过程中,可促进其迅速吸收水分、膨大、变松,因而可有效泡发过程的劳动强度。
(三)苎麻草粉生产技术
1.适时收割
最适刈割期:株高65~80cm,生长日数30~40d,留茬高度2~3cm。此时期收割的原料,粗蛋白质含量在18~25%,粗纤维在20%以下。
2.晾晒、打捆
刈割后晾晒至水分30%左右进行打捆。
3.烘干
晾晒后的苎麻嫩茎叶铡碎成2~3cm长度,放入烘干机中,在800℃~1000℃温度下脱水,含水量降到15%以下。
4.粉碎
苎麻嫩茎叶烘干后冷却至环境温度,添加油脂1%~2%,加入适量添加抗氧化添加剂,采用锤式粉碎机粉碎,粉碎后过1.2 mm~8 mm筛孔的筛,制成干草粉。草粉直径为1mm~4mm。
5.检测
对不同批次加工的草粉取样检测。检测指标主要包括:粗蛋白质、粗纤维、矿物质(钙、磷)及维生素含量。
6.包装与标示
加工好的苎麻草粉用带塑料膜内衬的编织袋进行分装。依据检测结果,印制编织袋上营养成分标示。为减少粉尘飞扬,可掺加0.5%~1%的植物油,同时要注意避免因光线照射造成营养损失。
7.饲用苎麻草粉的贮存
草粉贮存环境要求低温、干燥、避光、通风良好、无鼠害,草粉安全贮存的含水量应≤13%。