畜牧人

擠壓膨化與后添加技術(shù)在飼料工業(yè)中的應(yīng)用（1）

金征宇

      *表列擠壓條件分別為擠壓機螺桿轉(zhuǎn)速、出模料溫及出模物料水分。
      **同一列上標有不同字母的表示其差異顯著（P<0.05)。

    1.1.1.3 親水膠體
    膠體主要用于水產(chǎn)飼料的生產(chǎn)，通常有阿拉伯膠、果膠、瓊脂、卡拉膠和海藻酸鈉等親水膠體，它們經(jīng)擠壓后其成膠能力將普遍下降。在擠壓過程中其親水特性還將影響常規(guī)的擠壓條件，降低擠壓產(chǎn)品的水分蒸發(fā)速率及冷凍速率，提高產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)性能。對于一個特定的產(chǎn)品，在選擇親水膠體時膠體的粘稠性、成膠性、乳化性、水化速率、分散性、口感、操作條件、粒徑大小及原料來源等因素均得慎重考慮。
    1.1.1.4 糖
    糖具有親水性，在擠壓過程中將調(diào)控物料的水分活度，從而影響淀粉糊化。擠壓的高溫、高剪切作用使糖分解產(chǎn)生羰基化合物，從而同物料中的蛋白質(zhì)、游離氨基酸或肽發(fā)生美拉德反應(yīng)，影響擠壓飼料的顏色。另外，在擠壓過程中添加一定量的糖能有效地降低物料的粘度，從而提高物料在?？诔隹跁r的膨化效果，這一點對控制水產(chǎn)飼料的沉浮性有一定的幫助。因此，在擠壓飼料中糖除了起提供能量作用外，主要是作為一種風(fēng)味劑、甜味劑、質(zhì)構(gòu)調(diào)節(jié)劑、水分活度與產(chǎn)品顏色調(diào)控劑而被應(yīng)用，通常使用的糖有蔗糖、糊精、果糖、玉米糖漿、糖蜜、木糖和糖醇。
    1.1.2 擠壓過程中蛋白質(zhì)的變化
    蛋白質(zhì)受擠壓機腔內(nèi)高溫、高壓及強機械剪切力作用，導(dǎo)致蛋白質(zhì)最終變性。這種變性使蛋白酶更易進入蛋白質(zhì)內(nèi)部，從而提高消化率。但就蛋白質(zhì)品質(zhì)而言，不同的擠壓條件對其影響不一，這主要取決于擠壓過程中有效賴氨酸的損失?？偟内厔菔窃谠纤值陀?5%，擠壓溫度高于180℃的條件下，擠壓時水分愈低，溫度愈高，賴氨酸損失越大，蛋白質(zhì)的生物學(xué)效價就愈低（Maclean，W.C.，1983；Noguchi，A.，1982；Bjorck，I.1983）。適當改變擠壓工藝條件，如降低飼料中葡萄糖、乳糖等還原糖含量，提高原料水分含量（Tossavainen，O.S.，1986）等可有效減少美拉德反應(yīng)的發(fā)生。K.Dahlin（1993）等通過不同條件下對玉米、小麥、黑麥和高粱等8種谷物的處理結(jié)果表明：在原料水分為15%，擠壓溫度為150℃，轉(zhuǎn)速為100rpm的條件下擠壓，產(chǎn)品蛋白質(zhì)的生物學(xué)效價與未處理原料相比得到顯著提高（Dahlin，K.，1993）。
    1.1.3 擠壓過程中脂肪的變化
    擠壓作用會使甘油三脂部分水解，產(chǎn)生單甘油脂和游離脂肪酸，因此從單純處理來看，擠壓過程將降低油脂的穩(wěn)定性，但就整個產(chǎn)品而言，擠壓產(chǎn)品在貯藏過程中游離脂肪酸含量的升高顯著低于未擠壓樣品，這主要歸結(jié)于擠壓使飼料中的脂肪水解酶、脂肪氧化酶等促進脂肪水解的因子失活。
    脂肪及其水解產(chǎn)物在擠壓過程中能同糊化的淀粉形成絡(luò)合物，從而使脂肪不能被石油醚萃取。這種絡(luò)合物的形成使脂肪不易從產(chǎn)品中滲出而給產(chǎn)品一個很好的外觀。這種絡(luò)合物在酸性的消化道中能解離，因此也不影響脂肪的消化率。
    脂肪對飼料的質(zhì)構(gòu)、成型和適口性等作用較大，但從總體看脂肪的存在不僅影響最終擠壓產(chǎn)品的質(zhì)量(主要是膨化度)，甚至可能影響整個擠壓過程的順利進行。例如對脫脂大豆粉的擠壓，其脂肪的含量不應(yīng)超過1%；在飼料工業(yè)的膨化料生產(chǎn)中，單螺桿擠壓機油脂添加量在0%～12%時，對擠壓效果無影響，當添加量在12%～17%范圍時，添加量每增加1%產(chǎn)品的容重就增加16g/L，添加量繼續(xù)增大則效果更差，當超過22%時則產(chǎn)品就失去了一般擠壓的特性。因此擠壓應(yīng)以含油量低的原料為好。
    1.1.4 擠壓過程中維生素、礦物質(zhì)及風(fēng)味物質(zhì)的變化
    維生素在加工過程中能否保留下來，很大程度上取決于加工條件。擠壓過程中，熱敏性維生素如VB1、葉酸、VC、VA等是最容易受到破壞的幾種，而其他維生素如煙酸、VH、VB12比較穩(wěn)定。從生產(chǎn)方便性看，擠壓之前添加維生素優(yōu)于擠壓后添加，但必須超量添加以克服擠壓過程維生素部分損失對動物營養(yǎng)的影響。有資料報道，在擠壓之前添加維生素，不僅擠壓過程中會對維生素產(chǎn)生破壞，而且擠壓之后，產(chǎn)品在儲藏過程中維生素的損失會加快。所以擠壓物料的維生素可能在擠壓之后添加更為經(jīng)濟。
    擠壓過程中，礦物質(zhì)一般不會被破壞，但是具有凝固特性的新聚合物的形成可能會降低某些礦物質(zhì)的生物效價，例如植酸可能同Zn、Mn等絡(luò)合，形成不為動物消化的化合物。
    由于擠壓時的高溫、高水分將分解風(fēng)味物質(zhì)，且具有揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì)在模頭口將隨水蒸汽一起蒸發(fā)而大部分散失。因此，加工過程中風(fēng)味劑的添加都采用擠壓后添加。

    2 擠壓技術(shù)與飼料加工
    2.1 擠壓技術(shù)與飼料產(chǎn)品
    隨著飼料工業(yè)的發(fā)展及對擠壓技術(shù)的進一步認識，目前，擠壓技術(shù)被廣泛用于生產(chǎn)浮性、半浮性及沉性的水產(chǎn)飼料，甚至用于生產(chǎn)斷奶仔豬的補料及用于斷奶仔豬的幼畜飼料。
    對于水產(chǎn)飼料的生產(chǎn)，同傳統(tǒng)的蒸汽調(diào)質(zhì)與環(huán)模制粒相比，擠壓不僅能精密有效地控制飼料的漂浮性及沉降速率，而且還能使飼料具有更好的水穩(wěn)定性、顆粒完整性及更強的吸收油脂能力。這些優(yōu)點有助于提高飼料的消化率、延長飼料的保質(zhì)期、提高飼料的轉(zhuǎn)換率和降低水質(zhì)污染。至于仔豬飼料的生產(chǎn)，則擠壓不僅能使飼料具有良好的適口性和易消化性，而且與傳統(tǒng)顆粒飼料相比，動物飼用這些飼料腹瀉的發(fā)生率相對較少。
    擠壓技術(shù)在飼料產(chǎn)品生產(chǎn)中的另一個應(yīng)用就是制備反芻動物尿素淀粉飼料。將高淀粉谷物和尿素等混合經(jīng)擠壓使淀粉接近于凝膠化程度，并與非結(jié)晶狀的尿素緊密結(jié)合。反芻動物食用這種產(chǎn)品后不僅能降低尿素在動物瘤胃中的釋氨速度，而且還能提高淀粉的發(fā)酵速度，從而保持同氨的同步釋放，提高菌體蛋白的合成速率，使得尿素的使用更為安全有效。
    2.2 擠壓技術(shù)與飼料資源開發(fā)
    2.2.1 全脂大豆擠壓
一定操作條件下的擠壓不僅能有效地使大豆中的抗營養(yǎng)因子如抗胰蛋白酶、脲酶等失活，而且其高溫、高壓和高剪切的瞬時作用有利于蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化和大豆油細胞破裂，從而使3者的消化率提高。許多研究表明擠壓可顯著提高大豆的飼養(yǎng)價值。擠壓全脂大豆與傳統(tǒng)的豆餅(粕)加油脂的飼料相比，不僅在飼養(yǎng)效果上具有優(yōu)越性，在飼料加工中也克服了添加油脂對生產(chǎn)設(shè)備的要求及產(chǎn)品質(zhì)量的影響，更為可取的是全脂大豆通過擠壓能有效消除其中一些使動物、特別是早期斷奶仔豬過敏的因子，從而克服了飼喂豆粕加油脂型飼料引起的仔豬消化紊亂、腸粘膜出現(xiàn)炎癥、導(dǎo)致仔豬下痢的癥狀。這使擠壓全脂大豆應(yīng)用于仔豬飼料具有豆粕加油脂型飼料無可比擬的優(yōu)越性，從而越來越受到飼料加工者的歡迎。
    2.2.2 羽毛類角蛋白擠壓
    羽毛類角蛋白資源豐富，價格低廉。它不僅粗蛋白質(zhì)含量高達80%以上，是一種潛在的蛋白質(zhì)飼料，而且其胱氨酸含量也較高(6%～7%)，用于飼料可降低價格昂貴的蛋氨酸添加，因此，開發(fā)羽毛角蛋白資源，使之成為飼料原料意義重大。
    金征宇等（1996e，f）以擠壓機作為反應(yīng)處理器，利用擠壓機腔高溫、高壓和高剪切的環(huán)境及擠壓過程中外加添加劑的方法進行羽毛擠壓，使羽毛在消化率達到飼用要求（胃蛋白酶的消化率>75%）的同時，各種氨基酸生物學(xué)效價與高壓水解羽毛粉無差異，從而不僅克服了傳統(tǒng)高壓水解或酸堿水解所需設(shè)備投資大、能耗高、勞動強度大和環(huán)境污染嚴重等缺點，而且初步實現(xiàn)了羽毛加工連續(xù)化的生產(chǎn)工藝，為資源的合理利用提供了新的開發(fā)途徑。
    2.2.3 油料餅粕的擠壓脫毒
    油料餅粕是飼料工業(yè)最主要的蛋白質(zhì)原料，但由于它們大多含有干擾蛋白質(zhì)消化或影響畜禽健康的抗營養(yǎng)因子或有毒物質(zhì)，因此在使用中受到一定的限制。資料表明，擠壓機的高溫高壓環(huán)境或以擠壓機作為反應(yīng)器，在擠壓過程中添加適當?shù)奶砑觿苡行蚪档惋炂芍械挠泻σ蜃印?br />     例如，擠壓過程中添加石灰，能顯著減少蓖麻籽餅粕的蓖麻毒和CB-IA過敏素的含量；添加5%強堿和1%硫酸亞鐵，在150℃條件下擠壓，可使油菜籽與大豆混合物的芥子甙總量減少80%（但腈可能升高），花生粕中添加0%～2.5%NH4OH，在175～180℃條件下擠壓，則黃曲霉素或殘留量可減少到原來的20%以下。田菁籽粉經(jīng)擠壓，其有毒成分生物堿含量由原來的1.917%降至0.260%，這種有效的降毒方法，大大提高了油料餅粕的利用率。

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