飼料擠壓過程中飼料營養成分的變化

007畜牧

　　

1．擠壓過程中碳水化合物的變化
　　碳水化合物是飼料中的主要組成成分，通常在飼料中占到60~70%，因此是影響擠壓飼料特性的主要因素。碳水化合物根據其分子量大小、結構及理化性質差異常可分為淀粉、纖維、親水膠體及糖四類，它們在擠壓過程中的變化及作用各不相同（徐學明，1995）。
　　1） 淀粉
　　擠壓作用能促使淀粉分子內1-4糖苷鍵斷裂而生成葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖及麥芽糊精等低分子量產物，致使擠壓后產物淀粉含量下降。但擠壓對淀粉的主要作用是促使其分子間氫鍵斷裂而糊化。淀粉的有效糊化使擠壓處理不僅改善了飼料的營養，而且有利于飼料成粒，從而提高飼料加工品質。
　　2） 纖維
　　纖維包括纖維素、半纖維素和木質素，它們在飼料中通常充當填充劑。由于用于擠壓的纖維原料及擠壓采用的設備和工藝條件不同，對擠壓過程中纖維數量的變化文獻報道差異較大。Fornal等對蕎麥與大麥的擠壓研究，Wang與合作者對小麥和小麥麩皮的研究表明，擠壓后的纖維數量降低，而Bjorck(1984)、Ostergard(1989)d
　　分別對全麥粉及全大麥粉的擠壓研究的結果正好同上述相反；至于Silijestron(1986)
　　及Schweizer(1986)則研究認為全麥粉在擠壓過程中其總纖維含量不發生變化。但對擠壓過程中纖維質量變化的研究結果較為一致，均表明纖維經擠壓后其可溶性膳食纖維的量相對增加，一般增加量在3%左右，Wang與合作者在不同條件下分別對整粒小麥與小麥麩皮擠壓后纖維變化的研究結果。這種結果是擠壓過程中的高溫、高壓、高剪切作用促使纖維分子間價鍵斷裂，分子裂解及分子極性變化所致。由于可溶性膳食纖維對人體健康具有特殊的生理作用(Gordon,R.Huber,1991;e
　　Cummings,J.H.,1978.)，因此采用擠壓手段開發膳食纖維無疑是一個很好的方法，但對動物是否同樣具有整腸作用尚未見報道。
　　3） 親水膠體
　　膠體主要用于水產飼料的生產，通常有阿拉伯膠、果膠、瓊脂、卡拉膠、海藻酸鈉等親水膠體，它們經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的擠壓條件，降低擠壓產品的水分蒸發速率及冷凍速率，提高產品的質構性能。對于一個特定的產品，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。
　　4） 糖
　　糖具有親水性，在擠壓過程中將調控物料的水分活度，從而影響淀粉糊化。擠壓的高溫、高剪切作用使糖分解產生羰基化合物，從而同物料中的蛋白質、游離氨基酸或肽發生美拉德反應，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，從而提高物料在模口出口時的膨化效果，這一點對控制水產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，主要是作為一種風味劑、甜味劑、質構調節劑、水分活度與產品顏色調控劑而被應用，通常使用的糖有蔗糖、糊精、果糖、玉米糖漿、糖蜜、木糖和糖醇。
　　2．擠壓過程中蛋白質的變化
　　蛋白質受擠壓機腔內高溫、高壓及強的機械剪切力作用使其表面電荷重新分布且趨向均一化，分子結構伸展、重組，分子間氫鍵、二硫鍵等次級鍵部分斷裂，導致蛋白質最終變性。這種變性使蛋白酶更易進入蛋白質內部，從而提高消化率。但就蛋白質品質而言，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。總的趨勢是在原料水分低于15%，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，蛋白質的生物學效價就愈低。擠壓引起的賴氨酸有效性降低主要歸結于飼料中一些還原糖或其它羰基化合物與賴氨酸ε—NH3發生美拉德反應所致，而生成賴氨酸丙氨酰的可能性較小。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，提高原料水分含量等可有效減少美拉德反應的發生。K.Dahlin(1993)等通過不同條件下對玉米、小麥、黑麥、高粱等八種谷物的處理結果表明：在原料水分為15%，擠壓溫度為150℃，轉速為100rpm的條件下擠壓，產品蛋白質的生物學效價與未處理原料相比得到顯著提高(Dahlin,K.,1993)。
　　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定性，但就整個產品而言，擠壓產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。蒸
　　脂肪及其水解產物在擠壓過程中能同糊化的淀粉形成絡合物，從而使脂肪不能被石油醚萃取。這種絡合物的形成使脂肪不易從產品中滲出而給產品一個很好的外觀。這種絡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。在
　　脂肪對飼料的質構、成型、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品的質量(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，其脂肪的含量不應該超過1%；在飼料工業的膨化料生產中，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%時，添加量每增加1%產品的容重就增加16g/l，添加量繼續增大則效果更差，當超過22%時則產品就失去了一般擠壓的特性。因此擠壓應以含油量低的原料為好。
　　4. 擠壓過程中維生素、礦物質及風味物質的變化
　　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，而其它維生素如煙酸、VH、VB12比較穩定。從生產方便性看，擠壓之前添加維生素優于擠壓后添加，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生破壞，而且擠壓之后，產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濟。主
　　擠壓過程中，礦物質一般不會被破壞，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的生物效價,例如植酸可能同Zn、Mn等絡合，形成不為動物消化的化合物。等
　　由于擠壓時的高溫、高水分將分解風味物質，且具有揮發性的風味物質在模頭口將隨水蒸汽一起蒸發而大部分散失。因此對加工過程中風味劑的添加都采用擠壓后添加。明
　　飼料工業中的纖維原料主要來源于玉米、餅粕、糠麩及糟渣。在擠壓過程中纖維主要是影響擠壓飼料的膨化度，其規律一般是膨化度隨纖維添加量增加而降低，但不同來源的纖維或纖維純度不同均對膨化度的影響有明顯差異，其中以豌豆和大豆纖維的膨化能力為好，它們在以淀粉為主原料的飼料中添加量達到30%對最終產品的膨化度也無顯著影響，而象燕麥麩及米糠，由于它們含有較高的蛋白質及脂肪，其膨化能力就很差。


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