当前位置:昱宏生物> 饲料研究
栏目类别

膨化料的优缺点和改进设想

膨化加工是一项饲料加工新技术,饲料在挤压腔内膨化实际上是一个高温瞬时的过程:混和物处于高温(110-200℃)高压(25-l00kg/cm²)、以及高剪切力、高水分(10 %-20%甚至30%)的环境中,通过连续混和、调质、升温增压、熟化、挤出模孔和骤然降压后形成一种膨松多孔的饲料。

1 膨化饲料的优点

1)提高饲料的利用率

膨化过程中的热、湿、压力和各种机械作用,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,膨化加工可使淀粉糊化度提高,纤维结构的细胞壁部分被破坏和软化,释放出部分被包围、结合的可消化物质,同时脂肪从颗粒内部渗透到表面,使饲料具有特殊的香味,提高了适口性,因而摄食率提高。另外,植物性蛋白饲料中的蛋白质,经 过适度热处理可钝化某些蛋白酶抑制剂如抗胰蛋白酶、脲酶等,并使蛋白质中的氢键和其他次级键遭到破坏,引起多肽链原有空间构象发生改变,致使蛋白质变性,变性后的蛋白质分子成纤维状,肽链伸展疏松,分子表面积增加,流动阻滞,增加了与动物体内酶的接触,因而有利于水产动物的消化吸收,可提高营养成分消化利用率 10% -35%。

2)降低对环境的污染

膨化浮性鱼饲料在水中稳定性能好。以挤压膨化加工而成的饲料颗粒,是靠饲料内部的淀粉糊化和蛋白质组织化而使产品有一定的黏结或结合力,其稳定性一般达12h以上,最长可达36h,故可减少饲料营养成分在水中的溶解及沉淀损失。有数据表明,一般采用膨化浮性鱼饲料比粉状或颗粒饲料可节约5%-10%,并能避免饲料在水中残留,减少水体污染。

3)减少病害的发生

饲料原料中常含有害微生物,如好气性生物、嗜中性细菌、大肠杆菌、霉菌、沙门氏菌等,动物性饲料原料中的含量相对较多。而膨化的高 温、高湿、高压作用可将绝大部分有害微生物杀死。有资料显示,每克原料中大肠杆菌数达10000个,膨化后仅剩不到10个,沙门氏菌在经85℃以上高温膨化后,基本能被杀死,这就有助于保持水质和减少水产养殖不利的环境因素,同时降低水产动物的死亡率。

4)提高养殖密度

在人工养殖条件下,养殖密度的提高,就意味着养殖者所得到的回报率越高。当单位水体的养殖密度提高后,鱼类在养殖水体中的空间缩小了,对水质的要求也就要大大高于自然环境的水平。因为使用膨化配合饲料能降低饲料系数,使排入水体中的残饵和排泄物大大降低,便有可能使养殖密度大幅度提高。

5)延长饲料贮藏期

挤压膨化加工通过降低细菌含量和氧化作用,从而使原料稳定性提高。挤压膨化产品干燥、冷却时,已将饲料水活性(AW)降低到0.6,甚至达到0.4,这相当于水分含量在8%~10%,更好地提高了饲料的贮存稳定性。

6)投饲管理方便

水产膨化饲料能较长时间悬浮于水面(水中),投饲时不需专设投饲台,只需定点投饲即可。鱼摄食时需浮十水面,能直接观察鱼的吃食情况,及时调整投饲量,并能及时了解鱼类的生长和健康状况。因此采用水产膨化饲料有助于进行科学的饲养管理,既节约大量时间,又能提高劳动生产率。

7)可以满足不同摄食习性的动物需要

膨化饲料根据加工工艺的不同可分为漂浮性、缓慢沉降性、迅速沉降性3种类型。目前,约80%的鱼饲料为沉降饲料,如虾、大麻哈鱼、鲑、黄 尾金枪鱼都喜欢沉降饲料,而鲇鱼、罗非鱼、鳗、大部分鱼类的幼鱼则喜欢漂浮饲料,鲇鱼、罗非鱼对沉降饲料和漂浮饲料同等喜好。此外,膨化饲料还能满足一些特殊的要求,如低水分饲料、 高纤维饲料等。

2、膨化饲料的缺点

1)维生素的损失

温度、压力、摩擦和水分都会导致维生素的损失。美国学者报道,在膨化饲料中 VA、VD、叶酸损失11%,单硝酸硫铵素与盐酸硫铵素的损失率分别为11%与 17%,VK与VC的损失率为50%,而同样在硬颗粒饲料中损失则减半。冷永智等在完全没有天然食料的条件下,用膨化料喂养鲤鱼,鱼群有少数个体出现鳃流血现象,估计与饲料加工过程中热敏维生素的破坏有关。

2)酶制剂的损失

酶的最适温度在35-40℃,最高不超过50℃ 。但膨化制粒过程中的温度达到120-150℃并伴有高湿(引起饲料中较高的水分活度)、高压(改变酶蛋白的空间多维结构而变性),在这样的条件下大多数酶制剂的活性都将损失殆尽。据 Coman 报道,未经处理的葡聚糖酶经70℃制粒后在饲料中的存活率仅为10%;处理后的葡聚糖酶在料温为75℃时调质30s,其存活率为64%而再经90℃的制粒其存活率仅为19 %,植酸酶经70-90℃制粒后活力下降也在50%以上。

3)微生物制剂的损失

目前,饲料中应用较多的微生物制剂主要有乳酸杆菌、链球菌、酵母、芽孢杆菌等,这些微生物制剂对温度尤为敏感,当膨化制粒温度超过 85 ℃时其活性将全部丧失。

4)蛋白质和氨基酸的损失

膨化过程中的高温使原料中的一部分还原糖与游离的氨基酸发生美拉德反应,降低了部分蛋白质的利用率。另外,蛋白质在碱性条件下经过高温可形成赖氨基丙氨酸,加热过度,特别是在pH值较高的情况下,可使部分氨基酸消旋而产生 D-型氨基酸,这都使蛋白质的消化率大幅度降低。加热最易受损失的是赖氨酸, 其次是精氨酸和组氨酸。采用离体研究方法,王琳等测定了草鱼、罗莉测定了异育银鲫肠道对7种饲料原料膨化前后的酶解动力学,证明膨化对饲料原料的蛋量低而淀粉含量高的饲料原料起到了积极的作用,而对蛋白质含量高的产生了不利影响( 羽毛粉除外)。因此,在鱼的配合饲料中不宜将豆粕、鱼粉、肉骨粉膨化后使用。

5)生产成本较高

膨化饲料的工艺比一般颗粒饲料复杂、设备投入多、电耗高、产量低,因而成本较高,一般比颗粒饲料的成本要高 20%左右。

3、对弊端的现有改良方案

1)改变挤压工艺条件减少蛋白质和氨基酸的损失

不同的挤压条件对蛋白质品质的影响取决于挤压过程中有效赖氨酸的损失。当原料水分低于 15%、挤压温度高于180℃时, 挤压时水分越低、温度越高,赖氨酸的损失就越大,蛋白质的生物学效价就越低,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。Dahlin(1993) 等通过不同条件下对玉米、小麦、黑麦、高粱等 8 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100r/min 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著提高。

2)利用后添加方法减少热敏性物质的损失

后添加方法通常有两种,一种是直接将热敏性成分或含有热敏性成分的组分与饲料进行混合。这种方法一般是将后添加成分同某些黏性胶体先均匀混合成泥状物或悬浮液,然后再将这种混合物与颗粒饲料混合。Kvanta(1987) 报道了可将含有少量生物活性的物质( 包括维生素、激素、酶、细菌等或其中的某一种) 结合到加工过的食物或动物饲料中,将含有生物活性的物质,先与一种惰性载体混合成泥状,这时是不可溶的,然后形成均匀的悬浮液,悬浮液再通过一种设备转化为一种可作用于粒料的形态,形成均匀的一层薄膜,覆盖于粒料的表面。另一种是喷雾法,该法是在高精度计量泵定量的前提下,使添加的液态物料通过一个特殊的压力喷嘴,喷出雾化液滴使其被饲料吸附。

Chevita(1998)发明了一种新的喷涂应用系统,它能够同时在加工过的饲料上喷涂多达 4 种的液体或胶体添加物,喷涂的剂量为0.1~5kg/t饲料。然而后添加组分集中于颗粒表面容易受外界因素,如包装、运输、温度、光、氧气及湿度等影响,从而导致在贮藏过程中这些组分的损失比普通料中的损失更快。因此,后添加采用的液体至关重要。液体的选择除了考虑后添加组分能够均匀稳定地分散在其中外,还需考虑其同饲料颗粒的黏结能力及受环境因子的影响大小。另外,亦有采用包埋、衍生化、载体吸附等手段对热敏性物质进行前处理,以提高这些物质的热稳定性,如果将药物等改为后添加还可以减少药物的交叉污染,提高产品的质。

3)采用油脂后添加技术

油脂喷涂要求物料温度在30~38℃,这可使油脂均匀分散在饲料中,提高饲料能量,颗粒表面也比较光滑、匀称,外观大为改善。油脂的来源对膨化度的影响也不一样,饲料原料中自身含有的油脂对膨化度的影响要小于外加的纯油脂, 因此,选择含油脂高的原料以提高饲料的油脂水平更有利于膨化饲料的生产。

4、膨化饲料的改进设想

针对膨化饲料目前存在的问题,有人提出通过改变饲料加工工艺来提高饲料的品质,但这种方法机械磨损大、操作不稳定、产量低、成本高。通过上述分析可以看出,膨化技术对含淀粉较高的饲料原料如次粉、玉米等能显著提高其可消化利用性,而对豆粕、鱼粉等总体上降低了其可消化利用性。其破坏抗营养因子等积极作用通过硬颗粒饲料加工技术也能解决。因此,完全可以设想将膨化技术和硬颗粒饲料加工技术进行嫁接,只对次粉、玉米等适合膨化的原料进行膨化, 也可以通过购买得到,然后和不适合膨化的原料混合,用硬颗粒饲料加工机组加工,这样就可以尽可能地扬长避短,充分发挥饲料效率,同时也能大大降低饲料加工成本。


53