摘 要：膨化技術(shù)是現(xiàn)代飼料加工中普遍應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)。飼料通過膨化技術(shù)加工后，可以使飼料中的淀粉糊化和降解、蛋白質(zhì)變性、降低抗?fàn)I養(yǎng)因子、增加適口性等諸多優(yōu)點(diǎn)；但也存在生成不易消化物質(zhì)、破壞維生素、增加成本等不利因素。文章概述了飼料膨化技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：膨化；優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)；飼料；膨化尿素
1 膨化技術(shù)
膨化技術(shù)是指含有一定水分的物料被送入擠壓膨化機(jī)中，在螺桿、螺旋的推動(dòng)作用下，物料向前成軸向移動(dòng)，物料與螺旋、物料與機(jī)筒以及物料內(nèi)部的機(jī)械磨擦作用，物料被強(qiáng)烈地?cái)D壓、攪拌、剪切，使物料進(jìn)一步細(xì)化、均化，隨之機(jī)腔內(nèi)部壓力和溫度不斷加大和升高，物料在高溫、高壓、高剪切力的作用下，使物料組分發(fā)生了復(fù)雜的物化變化。最后糊狀物料由�？讎姵�，瞬間產(chǎn)生了壓力差，物料被膨化，形成結(jié)構(gòu)疏松、多孔、酥脆的膨化產(chǎn)品，從而達(dá)到擠壓膨化的目的。膨化過程中，物料在質(zhì)構(gòu)、組織和外觀上都發(fā)生了很大的變化。物料膨化的效果與擠壓溫度、進(jìn)料速度、原料水分、螺桿轉(zhuǎn)速、模口大小等技術(shù)參數(shù)關(guān)系密切。
2 膨化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
飼料原料經(jīng)膨化處理后，具有獨(dú)特的香味和蓬松感，適口性好，糊化度高，具有很好的誘食作用。同時(shí)，部分蛋白質(zhì)和脂肪等有機(jī)物的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)變?yōu)槎替溄Y(jié)構(gòu)，使動(dòng)物更容易消化吸收。
2.1 淀粉糊化和降解
擠壓膨化后，淀粉主要發(fā)生了兩方面的變化。一是淀粉糊化，膨化過程拆散生玉米中淀粉分子的致密的晶體結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)開始吸水解體，氫鍵開始斷裂，膨脹的淀粉顆粒破裂，變成一種黏稠的熔融體。在膨化機(jī)出口處由于瞬間壓力驟降，蒸汽瞬間散失使大量的膨脹淀粉顆粒崩解，淀粉糊化，形成有許多微孔的膨化玉米。另一方面是淀粉降解，淀粉平均分子量明顯減小，通過裂解可以產(chǎn)生麥芽糊精等小分子寡糖。糊化的淀粉具有很強(qiáng)的吸水性和比普通淀粉強(qiáng)得多的黏接功能，可減少生產(chǎn)中淀粉的使用量，為其他原料提供了更多的選擇機(jī)會(huì)。糊化淀粉將蛋白質(zhì)緊密地與淀粉基質(zhì)結(jié)合在一起，形成瘤胃不可降解蛋白，即過瘤胃蛋白，可提高反芻動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的利用。
2.2 蛋白質(zhì)變性
含蛋白質(zhì)的物料在擠壓機(jī)內(nèi)受到高溫、高壓、高剪切力的綜合作用，蛋白質(zhì)的3級(jí)和4級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞，蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)伸展、重組，表面趨向均勻化，分子間氫鍵、二硫鍵等部分?jǐn)嗔�，�?dǎo)致蛋白質(zhì)最終變性。蛋白質(zhì)產(chǎn)生變性的程度與擠壓過程中的參數(shù)有密切關(guān)系。膨化過程也鈍化了許多抗?fàn)I養(yǎng)因子，如大豆中的尿酶、胰蛋白酶抑制因子和血球凝聚素，菜籽粕中的芥子酶及其分解硫苷產(chǎn)生的芥子甙等多酚類化合物，棉籽中的棉酚等。
羽毛是禽類表皮細(xì)胞角質(zhì)化的衍生物，占體重5%～11%。羽毛桿及其下腳料是家禽屠宰加工或羽絨制品的副產(chǎn)品，蛋白質(zhì)含量75%～90%，它是一種優(yōu)質(zhì)飼料蛋白質(zhì)原料。但羽毛粉的蛋白質(zhì)多數(shù)是由幾條多肽鏈沿纖維軸平行螺旋排列而成的一種索狀結(jié)構(gòu)，鏈間含大量的交聯(lián)鍵、二硫鍵、氫鍵及疏水作用力，因此其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，不易被動(dòng)物消化利用。未經(jīng)處理的羽毛粉飼用價(jià)值非常低，體外胃蛋白酶消化率僅為7%左右。經(jīng)過膨化后，羽毛中角質(zhì)蛋白變性，破解角質(zhì)蛋白的空間結(jié)構(gòu)，使其變成可消化吸收的狀態(tài)，提高了消化率。研究表明，膨化羽毛粉體外消化率可達(dá)70%以上，高于水解羽毛粉20%～30%。
2.3 脂肪釋放
擠壓加工破壞油籽的細(xì)胞壁，使其中的油脂釋放出來，這種加工方法能改善油脂的利用率。在理想的加工條件下，這樣加工的脂肪的消化率接近浸出粕加工提取的油脂的消化率。膨化還可將脂肪與淀粉或蛋白一起形成復(fù)合產(chǎn)物脂蛋白或脂多糖，降低了游離脂肪酸含量，同時(shí)鈍化了脂酶，抑制了油脂的降解，減少了產(chǎn)品貯存與運(yùn)輸過程中油脂成分的酸敗。
2.4 增加適口性和消化率
膨化的飼料的顆粒度小、酥脆，且放出焦香味，適口性提高。膨化后的飼料呈松散無序的結(jié)構(gòu)，這種變化為酶的作用提供了更大的接觸面積，空間位阻減小，淀粉鏈和肽鏈裸露，加快了酶的作用速度，有利于飼料的消化吸收，進(jìn)而提高了飼料消化率。
2.5 提高纖維可溶性
大量研究表明，擠壓膨化可以大大降低飼料中粗纖維含量。通過擠壓膨化技術(shù)，在擠壓中由于加濕、加溫、加壓和膨脹作用，使細(xì)胞間及細(xì)胞壁內(nèi)各層木質(zhì)素熔化，部分氫鍵斷裂，結(jié)晶度降低，高分子物質(zhì)發(fā)生分解反應(yīng)，使原來的緊密結(jié)構(gòu)變得蓬松，釋放出部分可消化物質(zhì)，從而提高了飼料的利用率。因此，擠壓膨化加工明顯提高了纖維素的消化率。
2.6 延長(zhǎng)飼料保質(zhì)期、減少致病菌
飼料膨化最基本的作用就是減少了原料中的細(xì)菌、霉菌和真菌的含量，從而提高了飼料的衛(wèi)生品質(zhì)。如在高溫、高壓的膨化過程中，飼料中的大腸桿菌、霉菌、黃曲霉等致病菌被殺滅，可有效降低大腸桿菌病、腸炎和下痢等疾病的發(fā)生率。
3 膨化技術(shù)的缺點(diǎn)
擠壓膨化加工過程中，飼料中的淀粉和脂類形成了淀粉脂類絡(luò)合物，這類絡(luò)合物在體外消化試驗(yàn)中能夠抵抗α－淀粉酶的作用。飼料在某些擠壓加工條件下，飼料中的還原糖和游離氨基酸之間發(fā)生美拉得反應(yīng)，減少了飼料中還原糖和游離氨基酸的含量，產(chǎn)生的復(fù)合物不被動(dòng)物消化吸收，導(dǎo)致了飼料中蛋白質(zhì)消化率和氨基酸有效性的降低。
溫度、壓力、摩擦和水分蒸發(fā)都會(huì)導(dǎo)致維生素?fù)p失。美國(guó)學(xué)者報(bào)道，在膨化飼料中，維生素A、維生素D、葉酸損失11%，單硝酸硫銨素與鹽酸硫銨素的損失率分別為11%、17%，維生素K與維生素C的損失率為50%。
膨化機(jī)的購(gòu)置費(fèi)、膨化機(jī)的電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)和折舊費(fèi)、人工費(fèi)等費(fèi)用，最后都加在膨化飼料成本上，這樣就必然會(huì)提高膨化飼料的價(jià)格，增加了養(yǎng)殖的成本。
4 膨化技術(shù)在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用
4.1 膨化技術(shù)在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用
乳豬由于其消化功能尚未發(fā)育健全，對(duì)飼料的要求很高。未經(jīng)膨化過的飼料由于淀粉糊化度不夠，滅菌情況不理想，極容易引起仔豬消化道的應(yīng)激反應(yīng)，造成腹瀉下痢。有研究表明，膨化處理可以減輕或破壞大豆蛋白質(zhì)中某些球蛋白抗原成分而引致的過敏反應(yīng)，有利于預(yù)防仔豬腹瀉。
研究表明，膨化飼料與硬顆粒料相比，可降低飼養(yǎng)成本，縮短育肥時(shí)間，帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。
胡迎利（2001）年選取40頭大約克仔豬，按2×2因子設(shè)計(jì)，研究20%和17%兩個(gè)日糧蛋白質(zhì)水平下膨化與不膨化對(duì)仔豬生產(chǎn)性能的影響。低蛋白質(zhì)組不膨化，其生產(chǎn)性能明顯不如高蛋白質(zhì)組（P<0.05），但經(jīng)膨化處理后，與高蛋白質(zhì)組沒有明顯差別（P>0.05）。
周兆毅（1995）選用同品種雜交的母豬77頭，隨機(jī)分為兩組，一組為普通硬顆粒料，一組用膨化飼料飼喂，兩組互為對(duì)照。在飼料生產(chǎn)過程中，膨化機(jī)前后道擠壓膨化腔技術(shù)參數(shù)為： 前道溫度為135℃，后道溫度為75℃，壓力為350kPa，制粒機(jī)制粒溫度為82℃，蒸氣壓力為400kPa。結(jié)果表明，膨化飼料組平均日增重高36.4kg，提高了14.1%，同時(shí)降低了耗料量和飼養(yǎng)成本。除VC、VK、VE的損失率較大外，膨化飼料中各種維生素的保存率與普通硬顆粒飼料差異不大。湖北省農(nóng)科院用膨化雙低菜籽配制高能母豬日糧，效果略優(yōu)于膨化大豆配制的仔豬日糧，可使母豬泌乳力提高10.4%；哺乳仔豬日增重提高9.7%；使母豬哺乳期（28d）失重較普通哺乳母豬料減少12.8%；飼料效率比普通母豬日糧組提高18.9%。
研究表明，膨化豬飼料不僅能提高豬的生產(chǎn)性能，還能夠降低生產(chǎn)過程中的污染。
4.2 膨化技術(shù)在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用
利用膨化技術(shù)可以提高反芻動(dòng)物對(duì)尿素的利用率，增加過瘤胃蛋白質(zhì)的量，減少飼料中動(dòng)物蛋白質(zhì)和植物蛋白質(zhì)的添加量，提高反芻動(dòng)物對(duì)飼料的消化利用，從而達(dá)到降低飼養(yǎng)成本的作用（表1）。齊智利等（2007）研究膨化玉米在泌乳奶牛瘤胃內(nèi)干物質(zhì)和淀粉降解的規(guī)律，結(jié)果表明，膨化玉米能明顯提高干物質(zhì)和淀粉在泌乳奶牛瘤胃中的降解率（P<0.05），隨著擠壓膨化溫度的升高，干物質(zhì)和淀粉的瘤胃降解率線性下降。
表1 膨化技術(shù)對(duì)過瘤胃蛋白含量的影響
| 物料 |
過瘤胃蛋白含量/% |
| 未膨化料 |
130℃膨化料 |
谷物（大麥、小麥、燕麥）
全脂大豆
原生大豆粉
原生葡萄渣粉
小麥面精 |
10-20
<10
35-45
25-35
25-30 |
25-35
25-30
45-50
35-45
30-40 |
Maiga（1992）報(bào)道，在1～12周采食膨化豆餅的荷斯坦?fàn)倥５娜赵錾愿哂谄胀ǘ癸灲M（P<0.08），干物質(zhì)采食量稍高于普通豆餅組（P<0.05），二組間料肉比類似。
膨化日糧飼喂奶牛后，其乳脂率有降低的趨勢(shì)，其增乳效果與奶牛的日產(chǎn)奶量有關(guān)。一般來說，越是低產(chǎn)的奶牛增乳效果越不明顯，隨產(chǎn)奶量的增加，其增乳效果越強(qiáng)�；蛘哒f，只有產(chǎn)奶量達(dá)到一定水平后，添加膨化日糧才會(huì)有反應(yīng)（Kvasha，1994）。而且，不同的飼料膨化后，其增乳效果也不相同。有研究表明，膨化日糧對(duì)肉牛和犢牛的增重效果也與飼料品種相關(guān)，膨化大麥的日增重效果較好，而膨化大豆或豆粕的日增重效果相對(duì)較差。Kvasha（1994）報(bào)道，在以小麥和大麥為基礎(chǔ)的奶牛日糧中添加膨化油菜籽，可以使產(chǎn)奶量增加14.7%。Mccoy（1992）報(bào)道，飼喂膨化棉籽和全脂大豆的產(chǎn)奶量顯著高于豆餅組，乳脂率、乳蛋白率比豆餅組低，但4%標(biāo)準(zhǔn)乳二組差異不顯著。
蔣林樹等（2007）研究表明，膨化大豆與全脂大豆相比，可以明顯改善牛乳的品質(zhì)，提高組織中的長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸的比例。
5 小結(jié)
飼料的膨化加工技術(shù)在近十幾年迅速發(fā)展起來，這是膨化加工設(shè)備日益改進(jìn)和加工工藝水平日益提高，促使膨化飼料品質(zhì)改善和加工成本降低的結(jié)果。同時(shí)，也得益于對(duì)膨化飼料的營(yíng)養(yǎng)學(xué)、酶學(xué)、物理性狀、衛(wèi)生學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)的研究成果，促成了在配合飼料工業(yè)上的應(yīng)用。
與單一作用的化學(xué)處理相比，膨化技術(shù)能夠以較低的成本獲得多重效果，如增加瘤胃蛋白質(zhì)，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃中的降解，使產(chǎn)品無菌化，等等，從而使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更符合動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需求。但眾多學(xué)者的研究并不完全一致，造成這些研究結(jié)果有出入的很大一部分原因就在于飼料原料的膨化工藝和膨化程度不一致。所以，在實(shí)際應(yīng)用中還有一些問題需要得到解決，如生產(chǎn)各種膨化飼料適宜的工作參數(shù)，膨化飼料膨化程度的測(cè)定等。
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