飼料加工工藝營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響分析范文

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摘要:飼料加工工藝對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有著重要影響，采取不同的加工工藝會(huì)得到不同性質(zhì)的飼料，選擇合理的飼料加工工藝有利于制作合適的動(dòng)物飼料，提高動(dòng)物對(duì)飼料的利用率和動(dòng)物的生產(chǎn)性能。文章綜合探討了熱處理、粉碎、制粒、堿處理、膨化等常用加工工藝對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)成分蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、維生素的影響，為合理選擇飼料加工工藝提供參考。

關(guān)鍵詞:飼料;加工工藝;營(yíng)養(yǎng)價(jià)值;生產(chǎn)性能

在整個(gè)養(yǎng)殖生產(chǎn)過(guò)程中，飼料成本約占總成本的60%～70%，配合飼料的產(chǎn)品質(zhì)量是飼料工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，直接關(guān)系養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)效益［1］。飼料產(chǎn)品的優(yōu)劣不僅取決于優(yōu)質(zhì)的原料和合理的配方，還取決于適宜的飼料加工技術(shù)。實(shí)際生產(chǎn)中最常見的飼料加工工藝有:熱處理、膨化處理、粉碎處理、擠壓處理、氨堿處理等。其中蛋白質(zhì)會(huì)在很大程度上受熱處理、膨化處理和擠壓處理的影響，特別是氨基酸受到處理溫度和濕度的影響，極易發(fā)生美拉德反應(yīng);擠壓膨化會(huì)明顯改變脂肪的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值;淀粉在一定的粉碎粒度、溫度和膨化作用下，糊化度、糊化指數(shù)以及含量升高;高濕、高溫以及制粒膨化是降低維生素營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的主要因素［2］。

1飼料加工工藝對(duì)蛋白質(zhì)的影響

1．1熱處理對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響

蛋白質(zhì)具有構(gòu)成機(jī)體新組織、參與物質(zhì)代謝、提供能量和必需氨基酸、提高抵抗力等生理功能［3］。蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不僅依賴于氨基酸和蛋白質(zhì)的總量，還與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征相關(guān)［4］。其中α－螺旋、β－折疊、β－轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)等二級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)發(fā)揮作用的重要結(jié)構(gòu)組成部分［5，6］。研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響蛋白質(zhì)的消化行為，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的α－螺旋、無(wú)規(guī)則卷曲與蛋白質(zhì)體外消化率呈正相關(guān)，β－折疊則呈負(fù)相關(guān)［7］;經(jīng)過(guò)濕熱處理后，α－螺旋、β－折疊含量和α－螺旋/β－折疊比值高于干熱處理［8］。SunM等［9］在研究熱處理(40～127℃)甘薯蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，熱處理能顯著升高無(wú)規(guī)則卷曲和β－轉(zhuǎn)角的含量，而β－折疊含量顯著降低。此外，在熱處理對(duì)大豆分離蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響中，隨著熱處理溫度的上升，蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中α－螺旋含量和無(wú)規(guī)則卷曲含量顯著上升，β－折疊含量顯著下降［10］。

1．2粉碎工藝對(duì)蛋白質(zhì)溶解度的影響

有研究表明，飼料原料的蛋白質(zhì)溶解度與其體外消化率呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系［11］。王衛(wèi)國(guó)等［12］分別用4．0、2.5、1．5、1．0、0．6mm孔徑的篩片對(duì)玉米、麩皮、普通豆粕、去皮豆粕、帶皮豆粕、棉粕進(jìn)行粉碎，結(jié)果6種飼料原料在5種粉碎粒度下，隨著粉碎粒度的降低溶解度顯著升高。段海濤等［13］分別選用1．5、2．0、2.5、3．0mm篩片孔徑對(duì)混合后飼料原料進(jìn)行粉碎，發(fā)現(xiàn)粗蛋白質(zhì)體外消化率隨粉碎粒度的增大呈減小趨勢(shì)。

1．3制粒工藝對(duì)蛋白質(zhì)消化率的影響

制粒工藝影響飼料中蛋白質(zhì)和氨基酸的消化率，在高溫作用下氫鍵和其他次級(jí)鍵斷裂致使蛋白質(zhì)變性［14］。變性后的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，致使表面積膨脹、粘度系數(shù)變大、肽鏈?zhǔn)杷傻取＿@些變化不僅加大了蛋白質(zhì)與酶的接觸面積，有利于酶的水解和消化吸收利用，更有利于制粒成型［15］。當(dāng)制粒溫度比較低時(shí)，氨基酸的損失量很小，但氨基酸的吸收卻有較大幅度的提高，因此制粒后的飼料由于其氨基酸含量增加，提高了飼料的轉(zhuǎn)化率［16］。飼料通過(guò)制粒工藝不僅可以使?fàn)I養(yǎng)更加全面，還可以提升飼料的適口性，促進(jìn)動(dòng)物采食，提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能［17］。

1．4堿處理對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和消化率的影響

堿處理對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化和體外消化率的影響較大，有研究表明，隨著pH值的下降，蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)α－螺旋含量和β－轉(zhuǎn)角含量顯著減少，β－折疊含量和無(wú)規(guī)則卷曲含量顯著增多［18，19］。研究堿腌制對(duì)蛋清凝膠形成機(jī)理發(fā)現(xiàn)，在形成凝膠前蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中α－螺旋含量相對(duì)減少，β－折疊含量相對(duì)增多，蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)有序性下降;當(dāng)凝膠形成后，蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中α－螺旋含量和β－折疊含量顯著增加，無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)降低，蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)有序性逐漸升高［20］。有研究得出，堿處理大米蛋白體外消化率和賴氨酸與精氨酸的比值呈顯著正相關(guān)［21］。同時(shí)，在堿處理大米蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的研究中發(fā)現(xiàn)，堿處理可以降低大米蛋白中賴氨酸含量與精氨酸含量的比例［22］。可見不同的加工工藝使飼料中蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)產(chǎn)生很大的變化，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的構(gòu)象，提升飼料蛋白的消化率、溶解度、適口性等。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，需要針對(duì)不同的動(dòng)物、不同的飼料產(chǎn)品品質(zhì)采取不同的飼料加工方式。

2飼料加工工藝對(duì)脂肪的影響

2．1熱處理對(duì)脂肪含量的影響

由于脂肪在熱力作用下可被逐步水解，最終產(chǎn)物是甘油和游離脂肪酸，其中甘油溶于水，可使脂肪含量下降［23］。不同的熱處理方式對(duì)脂肪的影響不同，其中沸水處理對(duì)大豆脂肪有顯著影響，且隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，脂肪含量降低，沸水處理30min時(shí)其粗脂肪含量為18.00%;熱蒸汽處理對(duì)大豆脂肪沒有影響;大豆脂肪隨著微波熱處理時(shí)間的增長(zhǎng)，含量明顯下降，4min時(shí)粗脂肪含量為12%;大豆脂肪在干炒處理下4min后含量急劇降低，此時(shí)粗脂肪含量為11%［24］。

2．2擠壓工藝對(duì)脂肪變化的影響

脂肪在飼料的擠壓過(guò)程中非常敏感，對(duì)飼料的質(zhì)構(gòu)重組、成型和口感影響較大［25］。LucyBGuzman等研究飼料經(jīng)擠壓后淀粉脂肪復(fù)合物形成的情況，結(jié)果在溫度低于100℃以下，隨著擠壓溫度的上升，復(fù)合體的生成量也增多，但在溫度高于100℃以上時(shí)，隨著溫度的上升，復(fù)合體的生成量下降較為明顯［26］。有研究表明，在擠壓過(guò)程中，原料中的淀粉和脂肪形成復(fù)合物，影響了產(chǎn)品的膨化效果以及淀粉的溶解性和消化率;當(dāng)脂肪含量在10%以下時(shí)，對(duì)產(chǎn)品膨化率的影響較小，但其含量高時(shí)產(chǎn)品的膨化率明顯下降［27］。除了形成淀粉脂肪復(fù)合物外，擠壓還會(huì)產(chǎn)生不飽和脂肪酸發(fā)生順－反異構(gòu)現(xiàn)象，且不飽和脂肪酸并發(fā)生的順－反異構(gòu)變化隨著擠壓溫度的變化而變化，當(dāng)擠壓溫度由55℃上升到171℃時(shí)，反式脂肪酸的含量由1%增加到1．5%［28］。

2．3制粒工藝對(duì)脂肪含量的影響

研究表明，制粒加工過(guò)程中高溫高壓會(huì)影響飼料中脂肪的含量，水熱處理能夠加速不飽和脂肪酸的氧化分解［29］。同時(shí)在制粒的擠壓作用下，能破壞飼料中的脂肪細(xì)胞壁，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放，提高脂肪的消化吸收。有研究得出，經(jīng)制粒的飼料在貯藏過(guò)程中游離脂肪酸的含量降低，脂質(zhì)水解酸敗速度減慢，因?yàn)樵谫A藏條件下脂肪水解酶是造成飼料脂質(zhì)水解酸敗的主要原因，當(dāng)制粒的溫度達(dá)到70～85℃時(shí)，脂肪水解酶失去活性，從而減慢水解酸敗的速度［30］。可見制粒工藝過(guò)程中的高溫高壓及熱處理會(huì)影響飼料中脂肪的含量，由于水熱處理能夠加速不飽和脂肪酸的氧化分解，可適當(dāng)適量添加抗氧化劑阻止對(duì)脂肪成分的破壞;另外，對(duì)于脂肪型飼料合理選擇加工工藝極為重要，不僅能提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能還能使養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3飼料加工工藝對(duì)淀粉的影響

3．1熱處理對(duì)淀粉理化性質(zhì)的影響

刁靜靜等［31］用濕熱加工方法處理高粱，可使其直鏈淀粉含量提高到28%;溶解性和膨脹度與溫度呈正相關(guān)，相比在80、90℃條件下未處理組提高了3～5倍。試驗(yàn)表明，干熱處理玉米且溫度低于150℃時(shí)，與原淀粉相比干熱淀粉的溶解指數(shù)較低，當(dāng)干熱溫度為120℃時(shí)溶解指數(shù)僅為1．83%，但是當(dāng)干熱溫度在90～150℃時(shí)，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，溶解指數(shù)逐漸增大［32］;在研究熱處理玉米中也得出類似的結(jié)果［33］。干熱變性淀粉性質(zhì)與淀粉的種類以及用量、加入組分的種類和熱處理的時(shí)間、溫度、pH值等都有很大關(guān)系。

3．2粉碎工藝對(duì)淀粉結(jié)構(gòu)的影響

謝濤等［34］研究超微粉碎對(duì)錐栗淀粉微觀結(jié)構(gòu)的變化發(fā)現(xiàn)，隨著粉碎時(shí)間的增加，淀粉大顆粒發(fā)生崩解，變成不規(guī)則、表面粗糙的多面體;當(dāng)粉碎時(shí)間超過(guò)60min時(shí)，細(xì)微粒子增加并不明顯，反而有些細(xì)微粒子開始發(fā)生輕度團(tuán)聚。DeviAF等［35］研究冷凍碾磨對(duì)大米淀粉物理性質(zhì)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，淀粉顆粒在經(jīng)過(guò)處理之后粒度變化并不明顯，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能有:(1)淀粉顆粒雖然在處理過(guò)程中顆粒結(jié)構(gòu)遭到破壞，但是并沒有得到很好的分散;(2)淀粉顆粒經(jīng)過(guò)處理后溶解性增加，但粒度儀測(cè)試的結(jié)果反映的是不溶解的部分。徐中岳等［36］研究濕法超微粉碎對(duì)木薯淀粉微觀結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著粉碎時(shí)間的增加，顆粒度變小，淀粉的表面積變大，表面結(jié)構(gòu)變化明顯。RenG等［37］研究發(fā)現(xiàn)，隨著研磨時(shí)間的增加，木薯淀粉顆粒的完整性逐漸被破壞，當(dāng)碾磨時(shí)間超過(guò)54h時(shí)，團(tuán)聚現(xiàn)象非常明顯。超微粉碎處理對(duì)淀粉結(jié)構(gòu)的破壞作用非常明顯，在淀粉及其他物料的加工方面有較好的應(yīng)用前景。

3．3擠壓工藝對(duì)淀粉結(jié)構(gòu)的影響

研究證明，擠壓處理會(huì)使米糠直鏈淀粉的含量增加，支鏈淀粉含量明顯減少，而支鏈淀粉的降解主要發(fā)生在α－1，6糖苷鍵，一部分支鏈轉(zhuǎn)化成直鏈淀粉，還有一部分被降解成麥芽糊精等小分子物質(zhì)，導(dǎo)致淀粉含量降低［38］。有文獻(xiàn)報(bào)道，抗性淀粉(RS)和慢消化淀粉(SDS)能很好地解決餐后血糖快速升高的問題，借鑒抗性淀粉測(cè)量方法，測(cè)出未經(jīng)螺桿擠壓處理的馬鈴薯淀粉中RS產(chǎn)率為0．759%，而經(jīng)螺桿擠壓處理后馬鈴薯淀粉的RS產(chǎn)率顯著增加，達(dá)到1．84%，而且還產(chǎn)生了很大一部分SDS［29，39］。

3．4制粒工藝對(duì)淀粉糊化度、硬度及PDI的影響

制粒工藝能提高淀粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。淀粉在通過(guò)高溫和調(diào)質(zhì)快速擠出作用下，糊化度有所提高，這是制粒工藝提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的關(guān)鍵［40］;在二次制粒加工工藝下，隨著膨化玉米添加比例的增加，顆粒飼料淀粉糊化度、硬度與耐久性指數(shù)(PDI)也逐漸增加［41，42］，這是由于玉米膨化后淀粉鏈間氫鍵斷裂，淀粉結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，增加了飼料的糊化度，且糊化的玉米具有黏結(jié)性，使顆粒結(jié)構(gòu)更緊密穩(wěn)定，從而增加了顆粒飼料的硬度和PDI［43］。調(diào)質(zhì)溫度對(duì)淀粉糊化的影響并非越高越好，溫度過(guò)高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值會(huì)受到影響，特別是當(dāng)溫度超過(guò)95℃時(shí)，淀粉糊會(huì)變薄，降低黏度和糊化度［44］;當(dāng)水分含量在14%～15%時(shí)，糊化度在90%以上，膨化指數(shù)大于4［45］。

3．5膨化加工對(duì)淀粉含量的影響

膨化加工能提高淀粉含量，提高淀粉水解率。齊智利［46］研究膨化的溫度對(duì)玉米淀粉含量的影響得出，與未加工玉米相比，膨化加工的玉米在130、150℃條件下，淀粉含量分別提高了3．75%、8．52%。程宗佳等［47］研究發(fā)現(xiàn)，膨化溫度由120℃升高至171℃后，淀粉含量增加了0．5%，水解率提高了46%。胡建業(yè)［48］將玉米經(jīng)過(guò)膨化處理后，直鏈淀粉含量增加了50．9%，膨化過(guò)程中淀粉含量增加的主要原因是直鏈淀粉含量增加。可見飼料中的淀粉經(jīng)過(guò)不同的加工處理后，理化性質(zhì)有較大的差異，擠壓處理會(huì)使飼料直鏈淀粉的含量增加，支鏈淀粉的含量明顯減少，而膨化加工能提高淀粉水解率。不同的加工工藝對(duì)飼料中直鏈淀粉的含量均有明顯增加，支鏈淀粉的含量減少，從而提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

4飼料加工工藝對(duì)維生素的影響

4．1熱處理對(duì)維生素保留率的影響

脂溶性維生素(A、D、E、K)以及維生素B2、泛酸、生物素和尼克酸對(duì)熱相對(duì)穩(wěn)定，所以損失較小;水溶性維生素硫胺素(維生素B1)對(duì)熱很敏感，可以通過(guò)測(cè)定硫胺素的破壞率來(lái)反映體系維生素的保留率［49］。呂玉翠等［50］在探究熱處理破壞豆?jié){和濃縮蛋白(SPC)蛋白乳中硫胺素(維生素B1)的動(dòng)力學(xué)發(fā)現(xiàn)，熱破壞速率隨著加熱溫度的升高而增加，低溫、長(zhǎng)時(shí)間同樣可以達(dá)到高溫、短時(shí)間對(duì)硫胺素的破壞效果;高溫、短時(shí)間的熱處理能夠使硫胺素的保留率達(dá)到最大。

4．2制粒工藝對(duì)維生素穩(wěn)定性的影響

隨著調(diào)質(zhì)溫度的上升，環(huán)模制粒工藝對(duì)豬飼料中維生素在整個(gè)加工過(guò)程中的損失率為:維生素A從6．02%上升到11．4%，維生素D3從7．4%上升到9．4%，維生素E從3．9%上升到6．0%，維生素的損失主要是在濕熱、高溫和高壓處理的調(diào)質(zhì)和制粒環(huán)節(jié)，占到整個(gè)加工過(guò)程損失的90%以上［51］。嚴(yán)芳芳［52］研究濕法擠壓膨化工藝和環(huán)模顆粒飼料加工對(duì)脂溶性維生素保留率的影響，結(jié)果表明環(huán)模制粒工藝對(duì)維生素E的保留率為70．04%。LewisLL等［53］研究調(diào)質(zhì)溫度和調(diào)質(zhì)時(shí)間對(duì)維生素保留率的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，調(diào)質(zhì)溫度對(duì)維生素的保留率呈弱顯著性，88℃時(shí)的維生素保留率弱顯著低于77℃。段海濤等［54］用不同低溫(50、55、60、65℃)調(diào)制顆粒飼料，研究溫度對(duì)維生素E的保留率，結(jié)果表明，普通飼料加工維生素E的保留率為68%，高效調(diào)質(zhì)低溫制粒工藝維生素E的保留率為98%左右，維生素E保留率提高了44%左右，其中65℃組維生素E保留率顯著低于50、55、60℃組。

4．3膨化加工對(duì)維生素保留率的影響

劉萬(wàn)涵等［55］報(bào)道，調(diào)制膨化時(shí)，溫度為90～145℃結(jié)晶維生素C的損失率從13%升高至78%。程譯鋒［56］研究表明，隨著膨化溫度的上升，維生素C活性的保存率迅速下降，在90℃時(shí)能保留70%，而當(dāng)溫度為165℃時(shí)保存率僅為2%。甘振威等［57］報(bào)道，膨化處理對(duì)維生素B1、維生素B2、維生素B6、葉酸和維生素K損失較大，損失率分別達(dá)到97．33%、84.27%、100%、100%、50．83%;維生素A、維生素D、維生素E的損失率分別為12．16%、15．38%、15.49%。可見飼料加工很容易使維生素?fù)p失，因此一般在飼料配方中添加維生素時(shí)要高于動(dòng)物實(shí)際需求的量10%～20%，用于補(bǔ)償在熱處理、膨化和制粒等加工過(guò)程中所損失的維生素。在目前的實(shí)際生產(chǎn)中，使用最多的是溶液噴涂方法。

5小結(jié)

綜上所述，飼料加工工藝對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值既有有利的一面，也有不利的一面。有利的一面是可提高粗蛋白、淀粉等含量，使飼料的營(yíng)養(yǎng)成分更加豐富;不利的一面是導(dǎo)致脂肪和維生素等含量減少。合理的飼料加工工藝可提高動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用，對(duì)飼料的開發(fā)利用有極大的推進(jìn)作用。目前我國(guó)的飼料加工產(chǎn)品質(zhì)量較低，飼料轉(zhuǎn)化率平均低于20%～30%，與畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大的差距。加工設(shè)備也存在很多問題，如國(guó)產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量不可靠、壽命短、穩(wěn)定性差、耗電量高等。雖然我國(guó)已經(jīng)建立了1套較為完整的飼料工業(yè)體系，但各個(gè)廠生產(chǎn)出來(lái)的飼料品質(zhì)不同，使飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)不能高效地結(jié)合起來(lái)。在飼料加工生產(chǎn)中要嚴(yán)格把關(guān)每一步的加工工序，不斷完善自動(dòng)化控制，解決在生產(chǎn)過(guò)程中遇到的質(zhì)量問題，使飼料工藝品質(zhì)達(dá)到最佳。

作者：盧盛勇 單位：貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院