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飼料生產

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在澳大利亞飼養場人工餵養綿羊

飼料生產是指利用農產品原料生產動物飼料的過程。生產的飼料經過配製可滿足不同種類動物在不同生命階段的特定營養需求。據美國飼料工業協會（AFIA）稱，飼料生產有四個基本步驟：

  1. 原料接收：飼料廠從供應商處接收原料。原料到達後，會被稱重、測試和分析各種營養成分，以確保它們的質量和安全。
  2. 制定配方：營養學家與科學家並肩工作，為牲畜、家禽、水產養殖和寵物制定營養合理和均衡的飲食。這是一個複雜的過程，因為每個物種都有不同的營養需求。
  3. 混合配料：確定配方後，工廠會將原料混合，製成成品。
  4. 包裝和標籤：製造商決定產品的最佳運輸方式。如果產品用於零售，則將其 "裝袋並貼標籤"，或裝入帶有標籤的袋中，標籤上註明產品用途、成分和說明。如果產品用於商業用途，則散裝運輸。

飼料及飼料種類

華盛頓州農業部將飼料定義為所有動物的全穀物或加工穀物、濃縮物和商業飼料的混合物，包括客戶配方飼料和標籤飼料，以及寵物飼料。這些飼料現在被商業化生產，用於家畜、家禽、豬和漁業。飼料的商業化生產受州和國家法律管轄。例如，在德克薩斯州，以飼養野生動物和寵物為目的的整粒或加工穀物、濃縮物和商業飼料應在文字或動畫中進行適當描述，以便銷售商進行分銷。大多數州和聯邦法規都明確規定商業飼料不得摻假。[1][2]

動物飼料大致分為以下幾類：

  • 濃縮飼料：高能量，主要含有穀物及其副產品，或由高蛋白油粕或油餅以及甜菜和甘蔗加工產生的副產品製成。
  • 粗飼料[需要引用]：牧草或植物部分，如乾草、青貯飼料、根莖作物、稻草和秸稈。不同物種的日糧不盡相同。例如，家畜的日糧主要由粗[需要引用]飼料組成，而家禽、豬和魚的日糧則以精飼料為主。飼養場中的牲畜可能會被飼餵能量飼料，這些能量飼料通常來自穀物，單獨供應或作為總混合飼料的一部分供應。

飼料準備和質量

所配制飼料的質量最終取決於所用原料(如穀物或牧草)的質量；原料的質量應該很好。商業飼料生產是一個工業過程，因此應該遵循HACCP程序。美國食品藥品監督管理局(FDA)將HACCP定義為「一種管理體系，通過分析和控制從原材料生產、採購和處理到成品製造、分銷和消費的生物、化學和物理危害來解決食品安全問題」。[3]

FDA監管人類食品以及家禽、牲畜、豬和魚的動物飼料。此外，FDA還監管寵物食品，據估計，美國有超過1.77億隻狗、貓和馬食用寵物食品。與人類食品類似，動物飼料必須無雜質、衛生、在良好的衛生條件下製作，並如實標註，向消費者提供所需的信息。[4]

飼料配方

豬

飼料約占生豬生產總成本的60%至80%。生產的飼料不僅僅是為了飽腹，還必須為動物提供健康生長所需的營養。在配製豬飼料時，要考慮不同生長階段所需的營養成分。配製豬日糧有三種基本方法：皮爾遜方差、代數方程和線性程序（計算機）。近來，微機程序可以平衡日糧中的多種營養物質，並幫助做出經濟決策。[5]

所需的基本營養成分包括粗蛋白、代謝能量、礦物質、維生素和水。配方程序有固定和可變兩種。豬的日糧一般以穀物為碳水化合物來源，豆粕為蛋白質來源，添加鈣、磷等礦物質和維生素。飼料中可添加牛奶副產品、肉類副產品、穀物和 "特殊產品"。還可添加抗生素，以強化飼料並幫助動物健康和生長。[5] [6] [7]

富含能量和蛋白質的帶溶解物蒸餾干穀物（DDGS）已在一些家畜和家禽飼料中用來替代玉米和豆粕，玉米DDGS已成為美國豬日糧中最受歡迎、最經濟和最廣泛使用的替代飼料原料。美國穀物理事會報告說，玉米DDGS主要用作豬日糧中的能量來源，因為它含有與玉米大致相同的可消化能（DE）和代謝能（ME），儘管飼餵減油DDGS時ME含量可能略有降低。[8] [9]

2007年的一項研究強調了近期DDGS的使用趨勢，許多生產商在各類豬日糧中添加20%的DDGS。儘管20%是推薦的添加水平，但一些生產商成功地使用了更高的添加率。在飼餵保育豬和育成豬的日糧中，DDGS的添加率高達35%。[10]

魚

挪威斯托克馬克內斯的商業魚飼料生產

養殖魚類食用專門配製的顆粒飼料，其中含有魚類健康和食用魚類的人類健康所需的營養成分。魚飼料應營養均衡，並提供良好的能量來源，以便更好地生長。商業養殖的魚大致分為草食性魚和肉食性魚，草食性魚主要吃植物蛋白，如大豆或玉米、植物油、礦物質和維生素；肉食性魚吃魚油和蛋白質。肉食性魚飼料含有30-50%的魚粉和魚油，但最近的研究建議在水產養殖日糧中尋找魚粉的替代品。[11]

在調查的各種飼料中，豆粕似乎是魚粉的更好替代品。為養魚業準備的豆粕在很大程度上取決於飼料顆粒所含的粒度。如今加工這些類型飼料的技術是基於魚飼料擠壓機。魚飼料擠壓機對植物蛋白加工至關重要。顆粒大小影響飼料消化率。魚顆粒飼料的粒度受穀物特性和研磨工藝的影響。穀物特性包括硬度和水分含量。研磨過程根據所使用的研磨設備類型和研磨設備的一些特性（如波紋、間隙、速度和能耗）影響粒度。

家禽

正如報告所指出的，飼餵是飼養家禽的主要成本，因為鳥類一般比其他動物需要更多的飼喂，特別是由於其生長速度快，生產率高。飼餵效率反映在家禽的生產性能和產品上。根據國家研究委員會（1994），家禽至少需要38%的飼料成分。每種飼料成分的配比雖然因不同階段的家禽而異，但必須包括碳水化合物、脂肪、蛋白質、礦物質和維生素。碳水化合物通常由玉米、小麥、大麥等穀物提供，是家禽飼料中的主要能量來源。脂肪，通常來自牛油、豬油或植物油，主要用於提供家禽飼料中重要的脂肪酸，以保證膜的完整性和激素的合成。

蛋白質對於提供肌肉、神經、軟骨等身體組織發育所必需的胺基酸非常重要。大豆、油菜籽和玉米麩皮是家禽日糧中植物蛋白的主要來源。通常需要補充礦物質，因為穀物是商業飼料的主要成分，而穀物中的礦物質含量很少。家禽需要大量的鈣、磷、氯、鎂、鉀和鈉。而維生素，如維生素A、B、C、D、E和K，則是家禽需要量較少的成分。[12]

Fanatico（2003）報告說，餵養鳥類最簡單、最流行的方法是使用顆粒飼料。顆粒飼料除了方便養殖戶外，還能使鳥類一次吃得更多。此外，一些研究人員還發現，與飼餵泥狀飼料相比，飼餵顆粒飼料可提高飼料轉化率、減少飼料浪費、改善適口性和消滅病原體。[13]

顆粒飼料的商業化生產通常涉及一系列主要工藝，包括粉碎、混合和制粒。然後對生產的顆粒飼料進行顆粒耐用指數（PDI）測試，以確定質量。為了促進健康和生長，通常會在顆粒飼料中添加抗生素。

研究人員得出結論，較小顆粒尺寸的飼料將提高消化率，因為胃腸道中酸和酶消化的表面積增加了。然而，最近一些研究人員提請我們注意，家禽飼料有必要採用粗顆粒，以補充胃腸道（GIT）的自然設計和功能。Hetland等人（2002年）和Svihus等人（2004年）討論說，由於缺乏胗的功能，胃腸道滯留時間縮短，最終對活體性能產生負面影響。Zanotto和Bellaver（1996）比較了飼餵不同粒徑飼料（0.716毫米和1.196毫米）的21日齡肉雞的生產性能。他們發現，飼餵較大粒徑飼料的肉雞表現更好。Parsons等人（2006）評估了肉雞飼料中不同粒徑的玉米，發現最大粒徑（2.242毫米）的飼料攝入量比其他粒徑（0.781、0.950、1.042和1.109毫米）的飼料攝入量更好。然而，Nir等人（1994年）認為，肉雞的生長發育受粒度變化的影響。然而，粒徑在0.5-1毫米之間的變化通常不會對肉雞產生任何影響。極細顆粒（<0.5 mm）可能會影響肉雞的生產性能，因為其中的灰塵會引起呼吸道問題，增加水的攝入量，飲水器中飼料的存在以及增加糞便的濕度。[14] Chewning等人（2012）在最近的研究中得出結論，儘管細顆粒（0.27毫米）提高了肉雞的活體性能，但顆粒飼料並沒有提高肉雞的活體性能。[15]

所有這些數據表明，細顆粒和粗顆粒在家禽飼料中確實具有不同的功能。必須根據肉雞的活體性能使用這兩種成分的適當比例。Xu等人（2013）比較了非顆粒飼料和含有細顆粒的顆粒飼料的性能，發現粗顆粒的添加提高了飼料轉化率和體重。Auttawong等人（2013）和Lin等人（2013）也獲得了類似的結果。

牲畜

牲畜包括肉牛、奶牛、馬、山羊、綿羊和美洲駝。每隻牲畜的採食量沒有具體要求，因為它們的飼料根據動物的年齡、性別、品種、環境等而不斷變化。牲畜飼料的基本營養需求必須包括蛋白質、碳水化合物、維生素和礦物質。[16]

奶牛比其他類型的牛需要更多的飼料能量。研究表明，飼料提供的能量由各種碳水化合物來源提供，包括非纖維碳水化合物（NFC），如發酵飼料或中性洗滌纖維（NDF），如飼草。高NDF飼料有利於瘤胃健康，但提供的能量較少，反之亦然。在家畜飼料中添加脂肪可提高能量濃度，特別是當NFC含量已經過高時，因為過多的NFC會減少NDF部分，影響瘤胃消化。反芻動物攝入的大部分蛋白質都被微生物分解，微生物隨後被小腸消化。[17]

美國國家研究委員會建議，家畜飼料中的粗蛋白含量應低於7%。泌乳反芻動物，尤其是奶牛，需要的蛋白質量最高，特別是用於合成牛奶。鈣、磷和硒等礦物質是家畜維持生長、繁殖和骨骼健康所必需的。[18]

與其他動物一樣，家畜也需要飼料中適當比例的細顆粒和粗顆粒。從理論上講，較細的顆粒在瘤胃中更容易消化，但粗顆粒的存在可能會增加進入小腸的澱粉量，從而提高能量效率。[19]

牲畜可通過在草地上放牧、與作物生產相結合或不相結合的方式飼養。在棚圈或飼養場生產的牲畜沒有土地，通常使用含有獸藥、生長激素、飼料添加劑或營養保健品的加工飼料餵養，以提高產量。同樣，牲畜將穀物作為主要飼料或飼草飼料的補充。加工穀物飼料的目的是獲得最容易消化的穀物，最大限度地提高澱粉的利用率，從而增加能量供應。[20]

Hutjens (1999) 報告說，用磨碎的玉米飼餵牛時，其產奶量明顯提高。一項研究比較了各種玉米顆粒大小和分布的消化率，得出的結論是，要獲得80%的消化率，應使用0.5毫米的顆粒大小（16小時培養）。[21]

來自馬里蘭大學和美國農業部的一個研究小組研究了奶牛飼餵不同收穫期和不同加工方式的玉米穀物的發育、瘤胃發酵和澱粉消化部位，得出結論：與干玉米相比，高水分玉米的消化、代謝和熱能更高。磨碎玉米提高了DMI，增加了牛奶、蛋白質、乳糖和非脂固形物的產量。

飼料生產工藝

根據飼料類型的不同，生產過程通常從研磨過程開始。圖1說明了一般飼料生產過程的工作流程。對所選原料進行粉碎是為了生產出動物易於接受的最佳粒度。根據配方的不同，飼料可包含多達10種不同的成分，包括碳水化合物、蛋白質、維生素、礦物質和添加劑。飼料可通過按比例均化特定成分製成顆粒。制粒有多種方法，但最常見的方法是擠壓。在飼料生產的整個過程中，配方和飼料生產設備對確保飼料質量非常重要。

用於飼料製備的穀物制粉

玉米、高粱、小麥和大麥是製作家畜、家禽、豬和魚類飼料的最常用穀物。輥磨機和錘磨機是通常用於將穀物研磨成較小顆粒的兩種加工設備。[22] [23]

通過機械作用研磨穀物涉及多種力，如壓縮力、剪切力、粉碎力、切割力、摩擦力和碰撞力。磨碎穀物的粒度在動物飼料生產中非常重要；較小的粒度增加了顆粒數量和單位體積的表面積，從而增加了消化酶的接觸。其他好處還包括更易於處理和混合原料。平均粒度用幾何平均直徑（GMD）表示，單位為毫米或微米（µm），變化範圍用幾何標準偏差（GSD）描述，GSD越大代表均勻度越低。[24]

根據Lucas (2004)，當粒度分布以對數數據表示且呈對數常態分布時，GMD和GSD是粒度分布的精確描述指標。研究表明，在相似的條件下使用相同的磨機研磨不同的穀物會得到不同粒度的產品。穀物樣品的硬度與研磨後獲得的細顆粒百分比有關，硬度較低的穀物獲得的細顆粒百分比較高。[25] [26]

Rose等人（2001）討論了硬胚乳產生形狀不規則的較大顆粒，而軟胚乳產生較小尺寸的顆粒。顆粒大小和能耗之間的關係雖然不是正相關，但獲得非常細的顆粒需要更高的能耗，這降低了生產率。此外，非常精細的穀物研磨對制粒效率和制粒過程中的能耗沒有影響。Amerah等人（2007）討論了更多的數據表明穀物粒度在粉碎日糧中比在制粒日糧中更重要。[27][28]

來源

  1. ^ WSDA 2016.
  2. ^ TAC 2011.
  3. ^ FDA 2015.
  4. ^ FDA 2014.
  5. ^ 5.0 5.1 Rick 1995.
  6. ^ Myer & Brendemuhl 2013.
  7. ^ Luce 2013.
  8. ^ Bregendahl 2008.
  9. ^ U.S. Grains Council 2012.
  10. ^ Stein 2007.
  11. ^ NOAA Fisheries 2015.
  12. ^ Chiba 2014.
  13. ^ Klasing 2015.
  14. ^ Benedetti et al. 2011.
  15. ^ Preston et al. 2000.
  16. ^ Herdt 2014.
  17. ^ Lalman 2020.
  18. ^ Rayburn 2009.
  19. ^ Secrist et al.
  20. ^ Silbergeld et al. 2008.
  21. ^ Hutjens & Dann.
  22. ^ Koch 1996.
  23. ^ Waldroup 1997.
  24. ^ ASAE 1983.
  25. ^ Nir & Ptichi 2001.
  26. ^ Carre et al. 2005.
  27. ^ Martin 1985.
  28. ^ Svihus et al. 2004.
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