一种以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素及制备方法与流程

本发明属于反刍动物饲料技术领域，尤其涉及一种以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素及制备方法。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术是这样的：

1.我国蛋白质饲料资源紧缺

蛋白质饲料资源紧缺是限制我国畜牧业提质增效发展的瓶颈因素之一。我国蛋白质饲料原料主要包括豆粕、菜粕、棉粕、鱼粉等，其中豆粕占蛋白供应量的约70％。2017年我国进口大豆9554万吨(豆粕的来源)，而当年的国产大豆产量约为1300万吨，即我国的大豆对国际市场的依存度达到了88％。除此之外，我国还进口了豆粕约1.8万吨。蛋白质饲料资源紧缺与人民对高品质畜产品需求量日益增加之间的矛盾将长期存在。

2.尿素可作为反刍动物廉价的蛋白质饲料

反刍动物瘤胃微生物可利用尿素、缩二脲等非蛋白氮合成真蛋白质供宿主动物利用。纯尿素的含氮量为46.7％，其蛋白质当量可达到290％。1kg尿素相当于6kg豆粕的蛋白含量，而尿素的价格约只为豆粕价格的70％。这为在反刍动物饲粮中添加非蛋白氮、降低饲料成本和缓解蛋白质饲料资源紧缺提供了思路。但未经处理的尿素进入瘤胃后在瘤胃内脲酶的作用下会被快速降解为氨。过量的氨不仅不利于反刍动物瘤胃微生物对氨的利用，还会使动物出现氨中毒，甚至死亡现象。因此，科学家们一直致力于降低尿素在瘤胃内降解速度的缓释技术，以提高瘤胃微生物对尿素的利用率和降低饲料成本。

3.生产糊化淀粉尿素的现有技术

将粉碎的高淀粉谷物、尿素以及载体混合均匀后糊化处理是获得缓释尿素(糊化淀粉尿素)的一条主要途径。糊化淀粉尿素主要是使尿素均匀吸附在淀粉组织内，以凝胶化形成物理粘结，部分还原糖和尿素形成化学结合，少量的尿素分子之间产生二缩脲反应，以达到降低尿素在反刍动物瘤胃降解速度的目的。随尿素添加水平的改变，尿素吸附在淀粉组织内的均匀程度有很大差异，影响膨化效果。原料配比，特别是载体的种类和添加量对糊化淀粉尿素的质量具有明显的影响。

现有用含尿素15％、20％、25％和30％的玉米粉尿素混合物在160℃下膨化成糊化淀粉尿素产品，试验结果显示尿素含量为20％时，糊化淀粉尿素产品质量最好。现有实验表明尿素添加量为10％最合适，添加量超过15％时尿素基本没有糊化。现有实验表明糊化淀粉尿素中尿素含量在20％～30％之间，糊化淀粉尿素质量最好。除此之外，载体添加量也对糊化淀粉尿素产品质量有重要影响。现有实验表明糊化淀粉尿素中添加膨润土，可以降低瘤胃液氨态氮浓度，即降低了尿素在瘤胃的降解速度。现有实验表明糊化淀粉尿素中添加5％膨润土，产品质量更好。现有实验表明尿素玉米比为1:3，膨润土的添加量为5％左右时，糊化淀粉尿素产品质量最好。从北京、河北、内蒙古和哈尔滨四省、市采集的8个代表性企业不同批次糊化淀粉尿素产品22个的评价研究表明，这些产品的蛋白质当量为63.15％-176.21％，糊化度为60.38％-83.09％，在30min的尿素释放率为54.90％-88.49％(纯尿素的释放率为93.19％)，在90min的尿素释放率为86.99％-104.18％(纯尿素的释放率为93.25％)，三聚氰酸含量为80-310mg/kg，所有产品都未检出三聚氰胺。

以上结果表明，不同糊化淀粉尿素产品的质量和安全性参数差异较大，而且氨氮释放速度都较快，部分产品的氨氮释放速度已接近未经处理的纯尿素的释放速度，表明其缓释效果较差。存在这些问题的原因与糊化淀粉尿素载体的选择与添加量、尿素的含量以及加工工艺都有密切的关系。

沸石是岩石圈上部分布最广的架状硅酸盐矿物之一，其主要成分是二氧化硅(占60％以上)和三氧化二铝，还包括畜禽所必需的其他常量和微量元素。沸石是呈架状结构的多孔性含水铝硅酸盐晶体，其骨架结构基本单元是由一个硅或铝原子为中心、四个氧为顶点而形成的硅(铝)氧四面体。各四面体连接成环状，形成沸石的次级结构单元。沸石的结构中有时还有其它多面体，可以连接成多元环，它们是沸石结构的三级单元。作为次级和三级单元的各种环以整体形式相互连接，就形成了沸石的骨架。沸石表面粗糙和多孔，在扫描电镜下观察发现沸石骨架结构中存在着空洞和孔道。这种结构使得沸石具有物理吸附和离子交换的能力。沸石的离子交换主要是对溶液中nh4⁺的吸附，是沸石晶体内部阳离子与溶液中nh4⁺交换的化学过程。阳离子在沸石内的流动性很大，其与沸石晶体骨架间并不形成结合紧密的化合物或络合物，因而这种离子交换过程其实是一种特殊的化学吸附，吸附作用力是离子交换作用力，强度远小于化学键。沸石离子交换吸附有高度选择性，膨润土的吸附则没有选择性。现有技术表明沸石具有特有的nh4⁺选择吸附和阳离子交换的作用，可以减少消化液中高氨含量的毒性，在瘤胃中起nh4⁺储备库作用，既允许在反刍动物饲料中添加无机氮素，又保证了不受高氨水平的毒性，为在反刍动物饲料中添加无机氮开辟了新的途径。尿素分子为极性分子，与膨润土相比，沸石粉对尿素的吸附更强。现有分析表明每克沸石具有吸附15.5g氨氮的极限吸附潜力。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术中不同糊化淀粉尿素产品的质量和安全性参数差异较大，而且氨氮释放速度都较快，部分产品的氨氮释放速度已接近未经处理的纯尿素的释放速度，表明其缓释效果较差；

解决上述技术问题的难度和意义：

既要减缓糊化淀粉尿素产品的尿素在瘤胃内的释放速度，又要提高尿素在瘤胃内的利用效率(如果尿素释放速度过慢，将导致糊化淀粉尿素产量进入后段肠道，降低瘤胃微生物对尿素的利用率)，达到降低饲料成本和粪尿中氮排放量，提高肉牛养殖经济效益的目的。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素及制备方法。

本发明是这样实现的，一种以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素按照质量百分比由尿素15％-30％、沸石粉0％-10％、膨润土0％-10％和玉米粉60％-80％组成。

进一步，优选以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素由尿素20％、玉米粉75％、沸石粉5％组成。

本发明的另一目的在于提供一种以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将玉米用1.0-1.4mm筛孔粉碎机粉碎。

步骤二：按照质量百分比玉米粉75％，尿素20％和沸石粉5％的比例将三种原料搅拌均匀。

步骤三：将混匀的饲料原料投入膨化机内，物料含水率调节至15％，挤压温度调节至140℃，使淀粉糊化并包裹尿素，生产出糊化淀粉尿素。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明确定最佳糊化淀粉尿素配方为尿素20％、玉米粉75％、沸石粉5％；

本发明用沸石粉替代其他产品的膨润土作为载体，获得了更好品质的糊化淀粉尿素产量；以5％的沸石粉作为载体，含20％尿素的糊化淀粉尿素产品比国内市场上同类产品具有更高的安全性、更高的缓释度和更高的经济效益。

本发明的糊化淀粉尿素产品未检出三聚氰胺，三聚氰酸的含量为90.2mg/kg，明显低于国内市场上同类产品的三聚氰酸含量(80～310mg/kg)，属于安全产品。

本发明的淀粉糊化度为88.3％，糊化度及其稳定性都要明显高于国内市场上同类产品(60.38％～83.09％)。

本发明在瘤胃液中添加糊化淀粉尿素后30min氨氮浓度为25.6mg/dl，60min为42.6mg/dl，120min为88.7mg/dl，表明本发明的尿素降解量随处理时间逐渐升高，没有出现短时间内快速降解的现象，缓释效果较好。

将本发明用于替代育肥牛饲粮中总氮的15％、20％、25％、30％。与饲粮中未添加尿素的对照组相比，饲粮中糊化淀粉尿素提供氮占饲粮总氮的比例在20％以内时，2个月饲养期的经济效益可提高25.2-52.5元/头；与饲粮中添加占总氮15％的未处理的尿素对照组相比，饲粮中糊化淀粉尿素提供氮占饲粮总氮的比例在20％以内时，平均日增重提高了0.26-0.35kg/d，2个月饲养期的经济效益可提高204.2-231.5元/头。提高了育肥牛的日增重和采食量，降低了料肉比，经济效益明显。

本发明的沸石和膨润土比表面积大，吸附性能好。膨润土的吸附性主要是化学吸附，沸石的吸附性是物理吸附和离子交换的综合过程。尿素分子为极性分子，与膨润土相比，沸石粉对尿素的吸附更强。沸石的离子交换主要是对溶液中nh⁴⁺的吸附，是沸石晶体内部阳离子与溶液中nh⁴⁺交换的化学过程，阳离子在沸石内的流动性很大，其与沸石晶体骨架间并不形成结合紧密的化合物或络合物，因而这种离子交换过程其实是一种特殊的化学吸附，吸附作用力是离子交换作用力，强度远小于化学键。沸石离子交换吸附有高度选择性，膨润土的吸附则没有选择性。沸石具有特有的nh⁴⁺选择吸附和阳离子交换的作用，可以减少消化液中高氨含量的毒性，在瘤胃中起nh⁴⁺储备库作用，既允许在反刍动物饲料中添加无机氮素，又保证了不受高氨水平的毒性；尿素是一种原料。在一定的温湿度条件下，玉米的淀粉会糊化；在有载体存在的情况下，糊化的淀粉会包裹尿素，从而形成糊化淀粉尿素产品。糊化淀粉尿素产品中尿素的降解速度要远低于没有经过处理的尿素。

附图说明

图1是本发明实施例提供的以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素的制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素按照质量百分比由尿素15％-30％、沸石粉0％-10％、膨润土0％-10％和玉米粉60％-80％组成。

进一步，优选以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素由尿素20％、玉米粉75％、沸石粉5％组成。

下面结合附图对本发明的应用原理做详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素的制备方法，具体包括以下步骤：

s101：将玉米用1.0-1.4mm筛孔粉碎机粉碎；

s102：按照质量百分比玉米粉75％，尿素20％和沸石粉5％的比例将三种原料搅拌均匀；

s103：将混匀的饲料原料投入膨化机内，物料含水率调节至15％，挤压温度调节至140℃，使淀粉糊化并包裹尿素，生产出糊化淀粉尿素。

下面结合具体实验对本发明的应用原理进行进一步详细说明；

实验1；

1、本发明实施例提供的以沸石粉为载体的糊化淀粉尿素的制备方法，具体包括以下步骤：

s101：通过载体种类及添加量、尿素和玉米粉的添加量共4个变量设计16个糊化淀粉尿素配方；

s102：经挤压温度为140℃的单螺杆挤压式膨化机加工，即得糊化淀粉尿素；

s103：通过对16种糊化淀粉尿素产品的糊化度和安全性检验筛选出最优且安全的4种产品(配方)；通过氨氮释放速度试验，筛选出品质最优的1种产品(配方)；

s104：在肉牛饲粮中添加不同含量的该种产品，根据对肉牛生产性能和健康状况的影响，筛选出最佳糊化淀粉尿素的配方和在生长育肥肉牛饲粮中的添加量。

2、结果：

(1)通过上述安全性和质量评价试验，从本方案的16个配方产品中筛选出最佳糊化淀粉尿素配方为尿素20％、玉米粉75％、沸石粉5％。

(2)本发明糊化淀粉尿素产品未检出三聚氰胺，三聚氰酸的含量为90.2mg/kg，明显低于国内市场上同类产品的三聚氰酸含量(80～310mg/kg)，属于安全产品；淀粉糊化度为88.3％，糊化度及其稳定性都要明显高于国内市场上同类产品(60.38％～83.09％)。

(3)在瘤胃液中添加糊化淀粉尿素后30min氨氮浓度为25.6mg/dl，60min为42.6mg/dl，120min为88.7mg/dl，表明本发明的尿素降解量随处理时间逐渐升高，没有出现短时间内快速降解的现象，缓释效果较好。

实验2；

1、将筛选出的产品用于替代育肥牛饲粮中总氮的15％、20％、25％、30％；

2、结果：

饲粮中糊化淀粉尿素提供氮占饲粮总氮的比例在20％以内时提高了育肥牛的日增重和采食量，降低了料肉比，经济效益明显；饲粮中糊化淀粉尿素提供氮占饲粮总氮的比例在25％以内时，对育肥牛血液生化指标不会产生不利影响。

综上可知，以5％的沸石粉作为载体，含20％尿素的糊化淀粉尿素产品比国内市场上同类产品具有更高的安全性、更高的缓释度和更高的经济效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。