CN111513198A - 一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于反刍动物饲料技术领域，具体涉及一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素及其制备方法与应用。包括芯材和壁材，芯材为尿素颗粒；壁材为乙基纤维素、聚丙烯酸树脂IV号、壳聚糖或氢化棕榈油中的任意一种或两种的组合；按质量分数计，包括芯材70％～90％，壁材10％～30％；壁材还包括乳化剂、增塑剂、抗粘剂。本发明可有效替代部分蛋白质饲料，节省蛋白源，降低饲料成本，尤其在冬、春季节蛋白质匮乏的饲养环境下提升泌乳奶牛的蛋白利用率。此外，本发明可改善尿素适口性，避免瘤胃氨中毒，有效减缓尿素在反刍动物瘤胃中的释放速率。采用本发明的包被工艺制得的产品与市售产品相比，被膜更均匀，包被效果更好。
Description
技术领域
本发明属于反刍动物饲料技术领域，具体涉及一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素及其制备方法与应用。
背景技术
饲粮以蛋白质、维生素和矿物质的形式为动物的生长、繁殖和哺乳提供能量和必需的营养。能量和蛋白质通常是反刍动物最具限制性的因素，在反刍动物的日粮配方中，为实现平衡瘤胃发酵，获得最大限度的采食量和饲料利用率，优化饲料中能量和蛋白质含量之间的平衡是很重要的。然而，我国蛋白质饲料资源匮乏，多数依赖进口，严重制约了畜牧业的发展；因此，寻求新型蛋白质饲料资源是目前亟需解决的首要问题。
反刍动物有能力利用非蛋白氮化合物作为氮源合成微生物蛋白，为反刍动物提供可降解的蛋白质。尿素因其含氮量高、成本低等特点是目前应用最为广泛的非蛋白氮化合物。然而，由于尿素在瘤胃中被微生物酶快速水解为NH3，过多的氨又通过机体代谢排出体外，大大降低了其在反刍动物中的利用效率，造成环境污染；且瘤胃中氨浓度过高会引起反刍动物氨中毒。因此，有效减缓尿素在瘤胃中的释放速率，延长微生物在瘤胃发酵过程中对额外氮源的利用，对提升其利用价值具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素及其制备方法与应用。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，包括芯材和壁材，所述芯材为尿素颗粒；所述壁材为乙基纤维素、聚丙烯酸树脂IV号、壳聚糖或氢化棕榈油中的任意一种或两种的组合。
上述技术方案中，进一步地，按质量分数计，包括芯材70％～90％，壁材10％～30％。
上述技术方案中，进一步地，所述芯材为含氮量为46％的饲用尿素颗粒。
上述技术方案中，进一步地，所述壁材还包括乳化剂、增塑剂、抗粘剂。
上述技术方案中，进一步地，所述乳化剂为吐温80，所述增塑剂为聚乙二醇或柠檬酸三丁酯；所述抗粘剂为滑石粉。
上述技术方案中，进一步地，按质量分数计，所述乳化剂为所述壁材的10％；所述增塑剂为所述壁材的10％～30％；所述抗粘剂为所述壁材的20％～50％。
上述技术方案中，进一步地，所述壁材为一层或多层。
上述泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素的制备方法：将壁材制成均匀的包衣液，以尿素颗粒为芯材进行包衣，包衣结束后干燥即得；所述包衣液为水分散体或95％的乙醇溶液；包衣液中壁材含量为5％～10％。
上述技术方案中，进一步地，所述制备的过程在包衣机中完成，包衣机的工艺参数为：供液转速6rpm～10rpm，进风温度55℃～90℃，雾化压力0.8bar～1.2bar。
上述泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素在非蛋白氮饲料中的应用。
本发明的有益效果：本发明泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素可有效替代部分蛋白质饲料，节省蛋白源，降低饲料成本，尤其在冬、春季节蛋白质匮乏的饲养环境下提升泌乳奶牛的蛋白利用率。以本发明的壁材成分对饲用尿素颗粒进行包被，可改善尿素适口性，避免瘤胃氨中毒；采用不同壁材的多层包被，缓释时间最长达到60h，可有效减缓尿素在反刍动物瘤胃中的释放速率。且包衣壁材不尽相同，其中，氢化棕榈油可为反刍动物的生长提供能量；壳聚糖还是一种新型绿色饲料添加剂，对反刍动物具有促进生长、提升产奶量、调节瘤胃发酵、改善肠道微生态环境等功效。采用本发明的包被工艺制得的产品与市售产品相比，被膜更均匀，包被效果更好。
附图说明
图1发明产品与市售产品被膜均匀度对比图。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，由芯材和壁材组成，按质量分数计，包括芯材90％，壁材10％。所述芯材为饲用尿素颗粒，总氮含量为46％；所述壁材为一层，由乙基纤维素和聚丙烯酸树脂IV号组成，按质量分数计，包括乙基纤维素65％、聚丙烯酸树脂IV号35％。
具体的，泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素的制备方法，包括以下步骤：
以饲用尿素颗粒为芯材，采用DPL-II型多功能制粒制丸包衣机对其进行包衣。将芯材放入底喷式移动床中，升起移动床，将壁材与增塑剂和抗粘剂按一定比例混合后溶解于95％的乙醇溶液中，配制成壁材含量为10％的包衣液。设定风机频率30Hz、进风温度55℃、雾化压力1.0bar及供液转速10rpm，待进风温度接近设定值时，开启喷雾进行包衣，包衣结束后关闭喷雾，在加热状态下干燥10min，制得成品。其中，增塑剂为聚乙二醇，用量为壁材的10％；抗粘剂为滑石粉，用量为壁材的20％。
实施例2
一种泌乳泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，由芯材和壁材组成，按质量分数计，包括芯材90％，壁材10％。所述芯材为饲用尿素颗粒，总氮含量为46％；所述壁材为一层，由乙基纤维素和聚丙烯酸树脂IV号组成，按质量分数计，包括乙基纤维素65％、聚丙烯酸树脂IV号35％。
具体的，泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素的制备方法，包括以下步骤：
以饲用尿素颗粒为芯材，采用DPL-II型多功能制粒制丸包衣机对其进行包衣。将芯材放入底喷式移动床中，升起移动床，将壁材与增塑剂和抗粘剂按一定比例混合后溶解于95％的乙醇溶液中，配制成壁材含量为10％的包衣液。设定风机频率30Hz、进风温度55℃、雾化压力1.0bar及供液转速10rpm，待进风温度接近设定值时，开启喷雾进行包衣，包衣结束后关闭喷雾，在加热状态下干燥10min，制得成品。其中，增塑剂为柠檬酸三丁酯，用量为壁材的30％；抗粘剂为滑石粉，用量为壁材的20％。
实施例3
一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，由芯材和壁材组成，按质量分数计，包括芯材90％，壁材10％。所述芯材为饲用尿素颗粒，总氮含量为46％；所述壁材为一层，由乙基纤维素组成。
具体的，泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素的制备方法，包括以下步骤：
以饲用尿素颗粒为芯材，采用DPL-II型多功能制粒制丸包衣机对其进行包衣。将芯材放入底喷式移动床中，升起移动床，将壁材与增塑剂和抗粘剂按一定比例混合后溶解于95％的乙醇溶液中，配制成壁材含量为5％的包衣液。设定风机频率30Hz、进风温度55℃、雾化压力0.8bar及供液转速6rpm，待进风温度接近设定值时，开启喷雾进行包衣，包衣结束后关闭喷雾，在加热状态下干燥10min，制得成品。其中，增塑剂为柠檬酸三丁酯，用量为壁材的30％；抗粘剂为滑石粉，用量为壁材的50％。
实施例4
一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，由芯材和壁材组成，按质量分数计，包括芯材80％，壁材20％。所述芯材为饲用尿素颗粒，总氮含量为46％；所述壁材为两层，第一层占10％，由乙基纤维素和聚丙烯酸树脂IV号组成，按质量分数计，包括乙基纤维素65％、聚丙烯酸树脂IV号35％；第二层占10％，由乙基纤维素组成。
具体的，泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素的制备方法，包括以下步骤：
(一)一层包被：以饲用尿素颗粒为芯材，采用DPL-II型多功能制粒制丸包衣机对其进行包衣。将芯材放入底喷式移动床中，升起移动床，将壁材与增塑剂和抗粘剂按一定比例混合后溶解于95％的乙醇溶液中，配制成壁材含量为10％的包衣液。设定风机频率30Hz、进风温度55℃、雾化压力1.0bar及供液转速10rpm，待进风温度接近设定值时，开启喷雾进行包衣，包衣结束后关闭喷雾，在加热状态下干燥10min，制得成品。其中，增塑剂为柠檬酸三丁酯，用量为壁材的30％；抗粘剂为滑石粉，用量为壁材的20％。
(二)二层包被：将芯材放入底喷式移动床中，升起移动床，将壁材与增塑剂和抗粘剂按一定比例混合后溶解于95％的乙醇溶液中，配制成壁材含量为5％的包衣液。设定风机频率30Hz、进风温度55℃、雾化压力0.8bar及供液转速6rpm，待进风温度接近设定值，开启喷雾进行包衣，包衣结束后关闭喷雾，在加热状态下干燥10min，制得成品。其中，增塑剂为柠檬酸三丁酯，用量为壁材的30％；抗粘剂为滑石粉，用量为壁材的50％。
实施例5
一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，由芯材和壁材组成，按质量分数计，包括芯材70％，壁材30％。所述芯材为饲用尿素颗粒，总氮含量为46％；所述壁材为三层，第一层占10％，由乙基纤维素和聚丙烯酸树脂IV号组成，按质量分数计，包括乙基纤维素65％、聚丙烯酸树脂IV号35％；第二层占10％，由乙基纤维素组成；第三层占10％，由氢化棕榈油组成。
具体的，泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素的制备方法，包括以下步骤：
(一)一层包被：以饲用尿素颗粒为芯材，采用DPL-II型多功能制粒制丸包衣机对其进行包衣。将芯材放入底喷式移动床中，升起移动床，将壁材与增塑剂和抗粘剂按一定比例混合后溶解于95％的乙醇溶液中，配制成壁材含量为10％的包衣液。设定风机频率30Hz、进风温度55℃、雾化压力1.0bar及供液转速10rpm，待进风温度接近设定值时，开启喷雾进行包衣，包衣结束后关闭喷雾，在加热状态下干燥10min，制得成品。其中，增塑剂为柠檬酸三丁酯，用量为壁材的30％；抗粘剂为滑石粉，用量为壁材的20％。
(二)二层包被：将芯材放入底喷式移动床中，升起移动床，将壁材与增塑剂和抗粘剂按一定比例混合后溶解于95％的乙醇溶液中，配制成壁材含量为5％的包衣液。设定风机频率30Hz、进风温度55℃、雾化压力0.8bar及供液转速6rpm，待进风温度接近设定值，开启喷雾进行包衣，包衣结束后关闭喷雾，在加热状态下干燥10min，制得成品。其中，增塑剂为柠檬酸三丁酯，用量为壁材的30％；抗粘剂为滑石粉，用量为壁材的50％。
(三)三层包被：将芯材放入底喷式移动床中，升起移动床，将壁材与乳化剂按一定比例混合后加热熔化制成水分散体，配制成壁材含量为10％的包衣液。设定风机频率30Hz、进风温度90℃、雾化压力0.8bar及供液转速6rpm，待进风温度接近设定值，开启喷雾进行包衣，包衣结束后关闭喷雾，在加热状态下干燥10min，制得成品。其中，乳化剂为吐温80，用量为壁材的10％。
实验例
现将上述实施例1～5与未包被的饲用尿素颗粒及市售产品进行对比试验，进一步体现本发明泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素的实际应用效果。
1.泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素的缓释效果评价
1.1试验方法
准确称取上述实施例1～5、未包被的饲用尿素颗粒及市售产品样品25.00g(精确至0.001g)，加入500mL pH为6.6的缓冲溶液，设定温度39℃、浆杆转速80r/min，模拟反刍动物瘤胃内环境，分别于不同时间点取样，测定滤液中的尿素含量，计算尿素的释放率，每个样品3个平行。
各样品在不同时间点释放率的计算公式：
A(％)＝C/B×100％
式中：A—待测样品不同时间点的尿素释放率(％)；
B—泌乳奶牛专用泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素中的尿素含量(g)；
C—不同时间点滤液的尿素含量(g)。
1.2结果与分析
实施例1～5与未包被的饲用尿素颗粒及市售产品(奥优金)不同时间点的缓释率见表1。
表1不同产品体外释放率比较
由表1可以看出，未包被的饲用尿素颗粒极易溶于水，2h接近完全释放。市售产品虽然具有一定的缓释效果，但2h的释放率高达80％以上，8h已接近完全释放，其缓释效果不佳。与市售产品相比，实施例1～5的缓释效果均优于市售产品。实施例1～3之间相互比较可以看出，仅用乙基纤维素作为缓释壁材并将柠檬酸三丁酯作为增塑剂更有利于提升包被尿素的缓释效果。实施例3～5之间相互比较可以看出，包被层数越多，其缓释效果越好，实施例5产品经3层包被后可长达60h缓慢释放。综上所述，本发明泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素能有效降低尿素在瘤胃中的释放速率，提升反刍动物对尿素的利用率。
本发明使尿素颗粒处于均匀的流化状态，增大了芯材与壁材之间的接触面积；壁材中添加了增塑剂和抗粘剂，其中增塑剂可提升被膜的韧性，抗粘剂可防止颗粒间黏连。由图1所示，以实施例1为例，尿素颗粒原为白色，本发明实施例1的包被尿素颜色均匀，包被效果好；而市售产品，包被不均匀，仍肉眼可见白色颗粒。
2.泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素的饲喂效果评价
2.1材料与方法
2.1.1试验设计
本试验选择3头泌乳天数为114±17d，产奶量34.7±3.6kg/d，体重为615±35kg的经产(二胎)、健康无病，处于泌乳中期的中国荷斯坦奶牛为试验动物。采用3×3拉丁方试验设计，每期21天，其中预饲期14d，正式采样期7d。对照组饲喂基础日粮，试验组用尿素产品等比例替代基础日粮中的豆粕，试验1组饲喂饲用尿素颗粒(氮含量46％)，试验2组饲喂实施例5产品(氮含量38％)。
2.1.2试验日粮与饲养管理
试验日粮参照NRC(2001)标准配制，试验饲粮等氮等能量。每日于7:00、12:00、19:00挤奶后饲喂，全天自由饮水。
2.1.3样品采集与分析
2.1.3.1乳样采集与分析
采样期每天记录总产奶量，连续两天采集50mL乳样，每个乳样按早、中、晚加权值进行混合，一份加入重铬酸钾后用于测定乳成分(乳脂肪、乳蛋白、乳糖)，一份-20℃保存用于测定乳中尿素氮。
2.1.3.2瘤胃液采集与分析
在采样期最后一天，分别于饲喂后0、2、4、6h通过胃管采集瘤胃液样本，样品采集后立即测定pH值，然后用四层纱布过滤瘤胃液。取瘤胃液10mL，3 000×g离心10min，取上清液做适当稀释，采用紫外-分光光度计法测定氨态氮浓度。取瘤胃液50mL，于150×g离心15min去除原虫和饲料大颗粒，将上清液于6 000×g离心30min，弃去上清液，用9％的生理盐水重悬菌体，清洗两次，沉淀即为细菌组分，采用凯氏定氮法测定细菌组分的微生物蛋白浓度。取瘤胃液10mL摇匀之后，取样加入2mL水(1:3磷酸水溶液)，涡旋均浆2min，加入2mL乙醚萃取10min，4 000rpm·min-1离心20min(做低温处理，放置于冰水浴中离心)；离心后取出乙醚相，再加入2mL乙醚萃取10min，4 000rpm·min-1离心分离，离心后再次取出乙醚相，将两次萃取液合并挥发定容至2mL，采用气质联用测定挥发性脂肪酸含量。
2.1.4数据处理与分析
数据先经Excel 2016进行初步整理，再用SAS 9.1中的拉丁方设计进行方差分析，采用Duncan氏法对数据进行多重比较，差异显著的判定标准为P<0.05。
2.2结果与分析
2.2.1产奶量及乳成分
表2不同产品对泌乳中期奶牛产奶量及乳成分的影响
产奶量各组间差异不显著(P>0.05)，包被尿素组高于饲用尿素颗粒组；包被尿素对乳脂肪和乳糖含量没有负面影响(P>0.05)；包被尿素产品可有效提升乳蛋白率，降低乳中尿素氮含量(P＜0.05)(表2)。
2.2.2瘤胃发酵参数
表3不同产品对泌乳中期奶牛瘤胃发酵参数的影响
各处理组间pH没有变化，在最适范围内；各处理组间总挥发性脂肪酸浓度差异不显著(P>0.05)，但包被尿素组中各挥发性脂肪酸所占比与对照组间差异显著(P＜0.05)，且与饲用尿素颗粒组间差异不显著(P>0.05)；包被尿素组氨态氮浓度显著低于饲用尿素颗粒组(P＜0.05)，微生物蛋白含量显著高于饲用尿素颗粒组(P＜0.05)，且与对照组差异不显著(P>0.05)(表3)。
本发明的包被尿素与未包被尿素相比，可以有效延长微生物在瘤胃发酵过程中对额外氮源的利用，提高微生物蛋白合成能力，从而提高微生物蛋白的转化效率；且包被尿素与豆粕饲料的功效基本相同，尿素的成本低于豆粕，有效降低了饲料成本。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，包括芯材和壁材，其特征在于，所述芯材为尿素颗粒；所述壁材为乙基纤维素、聚丙烯酸树脂IV号、壳聚糖或氢化棕榈油中的任意一种或两种的组合。
2.根据权利要求1所述的一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，其特征在于，按质量分数计，包括芯材70％～90％，壁材10％～30％。
3.根据权利要求1所述的一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，其特征在于，所述芯材为含氮量为46％的饲用尿素颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，其特征在于，所述壁材还包括乳化剂、增塑剂、抗粘剂。
5.根据权利要求4所述的一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，其特征在于，所述乳化剂为吐温80，所述增塑剂为聚乙二醇或柠檬酸三丁酯；所述抗粘剂为滑石粉。
6.根据权利要求4所述的一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，其特征在于，按质量分数计，所述乳化剂为所述壁材的10％；所述增塑剂为所述壁材的10％～30％；所述抗粘剂为所述壁材的20％～50％。
7.根据权利要求1所述的一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，其特征在于，所述壁材为一层或多层。
8.根据权利要求1所述的一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，其特征在于，其制备方法为：将壁材制成均匀的包衣液，以尿素颗粒为芯材进行包衣，包衣结束后干燥即得；所述包衣液为水分散体或95％的乙醇溶液；包衣液中壁材含量为5％～10％。
9.根据权利要求8所述的一种泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素，其特征在于，所述制备的过程在包衣机中完成，包衣机的工艺参数为：供液转速6rpm～10rpm，进风温度55℃～90℃，雾化压力0.8bar～1.2bar。
10.权利要求1所述的泌乳奶牛专用长效缓释包被尿素在非蛋白氮饲料中的应用。
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