膨化机,饲料膨化机,膨化饲料生产线

膨化饲料挤压过程中主要饲料营养成分发生了哪些变化?

1.挤压过程中碳水化合物的变化

碳水化合物是饲料中的主要组成成分,通常在饲料中占到60~70%,因此是影响挤压饲料特性的主要因素。碳水化合物根据其分子量大小、结构及理化性质差异常可分为淀粉、纤维、亲水胶体及糖四类,它们在挤压过程中的变化及作用各不相同(徐学明,1995)。

1) 淀粉 挤压作用能促使淀粉分子内1-4糖苷键断裂而生成葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖及麦芽糊精等低分子量产物,致使挤压后产物淀粉含量下降。但挤压对淀粉的主要作用是促使其分子间氢键断裂而糊化。淀粉的有效糊化使挤压处理不仅改善了饲料的营养,而且有利于饲料成粒,从而提高饲料加工品质。

2) 纤维 纤维包括纤维素、半纤维素和木质素,它们在饲料中通常充当填充剂。由于用于挤压的纤维原料及挤压采用的设备和工艺条件不同,对挤压过程中纤维数量的变化文献报道差异较大。Fornal等对荞麦与大麦的挤压研究,Wang与合作者对小麦和小麦麸皮的研究表明,挤压后的纤维数量降低,而Bjorck(1984)、Ostergard(1989) 分别对全麦粉及全大麦粉的挤压研究的结果正好同上述相反;至于Silijestron(1986) 及Schweizer(1986)则研究认为全麦粉在挤压过程中其总纤维含量不发生变化。但对挤压过程中纤维质量变化的研究结果较为一致,均表明纤维经挤压后其可溶性膳食纤维的量相对增加,一般增加量在3%左右,Wang与合作者在不同条件下分别对整粒小麦与小麦麸皮挤压后纤维变化的研究结果。这种结果是挤压过程中的高温、高压、高剪切作用促使纤维分子间价键断裂,分子裂解及分子极性变化所致。由于可溶性膳食纤维对人体健康具有特殊的生理作用(Gordon,R.Huber,1991; Cummings,J.H.,1978.),因此采用挤压手段开发膳食纤维无疑是一个很好的方法,但对动物是否同样具有整肠作用尚未见报道。

3) 亲水胶体 胶体主要用于水产饲料的生产,通常有阿拉伯胶、果胶、琼脂、卡拉胶、海藻酸钠等亲水胶体,它们经挤压后其成胶能力将普遍下降。在挤压过程中其亲水特性还将影响常规的挤压条件,降低挤压产品的水分蒸发速率及冷冻速率,提高产品的质构性能。对于一个特定的产品,在选择亲水胶体时胶体的粘稠性、成胶性、乳化性、水化速率、分散性、口感、操作条件、粒径大小及原料来源等因素均得慎重考虑。

4) 糖 糖具有亲水性,在挤压过程中将调控物料的水分活度,从而影响淀粉糊化。挤压的高温、高剪切作用使糖分解产生羰基化合物,从而同物料中的蛋白质、游离氨基酸或肽发生美拉德反应,影响挤压饲料的颜色。另外,在挤压过程中添加一定量的糖能有效地降低物料的粘度,从而提高物料在模口出口时的膨化效果,这一点对控制水产饲料的沉浮性有一定的帮助。因此,在挤压饲料中糖除了起提供能量作用外,主要是作为一种风味剂、甜味剂、质构调节剂、水分活度与产品颜色调控剂而被应用,通常使用的糖有蔗糖、糊精、果糖、玉米糖浆、糖蜜、木糖和糖醇。

2.挤压过程中蛋白质的变化

蛋白质受挤压机腔内高温、高压及强的机械剪切力作用使其表面电荷重新分布且趋向均一化,分子结构伸展、重组,分子间氢键、二硫键等次级键部分断裂,导致蛋白质最终变性。这种变性使蛋白酶更易进入蛋白质内部,从而提高消化率。但就蛋白质品质而言,不同的挤压条件对其影响不一,这主要取决于挤压过程中有效赖氨酸的损失。总的趋势是在原料水分低于15%,挤压温度高于180℃的条件下,挤压时水分愈低,温度愈高,赖氨酸损失越大,蛋白质的生物学效价就愈低。挤压引起的赖氨酸有效性降低主要归结于饲料中一些还原糖或其它羰基化合物与赖氨酸ε—NH3发生美拉德反应所致,而生成赖氨酸丙氨酰的可能性较小。适当改变挤压工艺条件,如降低饲料中葡萄糖、乳糖等还原糖含量,提高原料水分含量等可有效减少美拉德反应的发生。K.Dahlin(1993)等通过不同条件下对玉米、小麦、黑麦、高粱等八种谷物的处理结果表明:在原料水分为15%,挤压温度为150℃,转速为100rpm的条件下挤压,产品蛋白质的生物学效价与未处理原料相比得到显着提高(Dahlin,K.,1993)。

3. 挤压过程中脂肪的变化

挤压作用会使甘油三脂部分水解,产生单甘油脂和游离脂肪酸,因此从单纯处理来看,挤压过程将降低油脂的稳定性,但就整个产品而言,挤压产品在贮藏过程中游离脂肪酸含量的升高显着低于未挤压样品,这主要归结于挤压使饲料中的脂肪水解酶、脂肪氧化酶等促进脂肪水解的因子失活。 脂肪及其水解产物在挤压过程中能同糊化的淀粉形成络合物,从而使脂肪不能被石油醚萃取。这种络合物的形成使脂肪不易从产品中渗出而给产品一个很好的外观。这种络合物在酸性的消化道中能解离,因此也不影响脂肪的消化率。 脂肪对饲料的质构、成型、适口性等作用较大,但从总体看脂肪的存在不仅影响最终挤压产品的质量(主要是膨化度),甚至可能影响整个挤压过程的顺利进行。例如对脱脂大豆粉的挤压,其脂肪的含量不应该超过1%;在饲料工业的膨化料生产中,单螺杆挤压机油脂添加量在0-12%时,对挤压效果无影响,当添加量在12-17%时,添加量每增加1%产品的容重就增加16g/l,添加量继续增大则效果更差,当超过22%时则产品就失去了一般挤压的特性。因此挤压应以含油量低的原料为好。

4. 挤压过程中维生素、矿物质及风味物质的变化

维生素在加工过程中能否保留下来,很大程度上取决于加工条件。挤压过程中,热敏性维生素如VB1、叶酸、Vc、VA等是最容易受到破坏的几种,而其它维生素如烟酸、VH、VB12比较稳定。从生产方便性看,挤压之前添加维生素优于挤压后添加,但必须超量添加以克服挤压过程维生素部分损失对动物营养的影响。有资料报道,在挤压之前添加维生素,不仅挤压过程中会对维生素产生破坏,而且挤压之后,产品在储藏过程中维生素的损失会加快。所以挤压物料的维生素可能在挤压之后添加更为经济。 挤压过程中,矿物质一般不会被破坏,但是具有凝固特性的新聚合物的形成可能会降低某些矿物质的生物效价,例如植酸可能同Zn、Mn等络合,形成不为动物消化的化合物。 由于挤压时的高温、高水分将分解风味物质,且具有挥发性的风味物质在模头口将随水蒸汽一起蒸发而大部分散失。因此对加工过程中风味剂的添加都采用挤压后添加。 饲料工业中的纤维原料主要来源于玉米、饼粕、糠麸及糟渣。在挤压过程中纤维主要是影响挤压饲料的膨化度,其规律一般是膨化度随纤维添加量增加而降低,但不同来源的纤维或纤维纯度不同均对膨化度的影响有明显差异,其中以豌豆和大豆纤维的膨化能力为好,它们在以淀粉为主原料的饲料中添加量达到30%对最终产品的膨化度也无显着影响,而象燕麦麸及米糠,由于它们含有较高的蛋白质及脂肪,其膨化能力就很差。