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    膨化玉米在配合饲料生产方面的应用

    文章来源:admin    时间:2016-12-29

      玉米是饲料中最重要的能量源,被称为饲料之王,其籽粒成分中含约 70 %左右的淀粉。因此,提高玉米淀粉利用率是提高畜禽养殖增重效率和饲料效率的关键。由于淀粉粒内存在相当比例抗酸抗酶的晶体结构而不利于动物的消化吸收,必须让晶体结构解体(即糊化)才能被酶充分水解而提高消化率。不同的加工方式得到的淀粉糊化度不一样,能耗也不一样。不同的动物需要的淀粉糊化度不一样且随着淀粉糊化度的提高,能耗也相应提高,因此玉米的糊化度多少比较合适呢?
      1 玉米的挤压膨化
      玉米膨化处理属饲料湿热加工范畴,膨化具有可以消毒、灭菌、增加粗蛋白、提高总能量、使淀粉的糊化度大大提高的作用。事实上,玉米膨化加工最主要的目的就是提高玉米淀粉的糊化度。
      1.1 淀粉的特性
      所有的植物淀粉都是由葡萄糖分子单元组合而成,玉米淀粉也不例外,其淀粉颗粒由直链淀粉和支链淀粉平行密接组成。直链淀粉分子排列整齐,支链淀粉分子排列不规则。通常直链淀粉和支链淀粉相互重叠交错在一起,其间有许多空隙,象一个空的网袋,其葡萄糖聚合长键是网线,而脱水葡萄糖分子间的氢键是网节。生淀粉不溶于水,一旦加水并加热就会膨胀,分子结构随着温度的升高而变得不稳定,导致最后分子结构因氢键断裂而崩解,这就是淀粉的糊化。不同植物淀粉和不同浓度的淀粉溶液,其开始糊化的温度不一样(见表 1 )。

      1.2 挤压膨化玉米的糊化度
      由上述淀粉特性可以看出,淀粉的糊化是在一定的水分和温度情况下发生的。不同的加工方式得到的淀粉糊化度不一样。不同的加工方法如烘烤、爆裂、膨胀等也可使玉米淀粉的糊化度( α 值)有一定的提高,其具体数值列于表 2 。

      由表 2 可以看出,挤压膨化加工玉米淀粉的糊化度最高。在生产实践中玉米淀粉糊化度达到 100% 是可行的,但生产率会有一定程度的影响。
      1.3 挤压膨化玉米的工作机理
      玉米膨化是在水分、热、机械剪切、磨擦、揉搓及压力差的综合作用下的淀粉糊化过程。当玉米粉与蒸汽和水混合时,淀粉颗粒开始吸水膨胀,通过膨化腔时,迅速升高的温度及螺旋叶片的揉搓使网袋状淀粉颗粒加速吸水,晶体结构开始解体,氢键断裂,膨胀的淀粉粒开始破裂,变成一种粘稠的熔融体,在膨化机出口处由于瞬间的压力骤降,蒸汽(水分)瞬间散失使大量的膨胀淀粉粒崩解,淀粉糊化。高温、高压及机械剪切使挤压膨化比其它加工方式产生的淀粉糊化更彻底,一般糊化度可达 80% ~ 100 %,与常规的煮熟工艺相比,能使植物细胞壁破裂,淀粉链更短,从而更有效地提高消化率。影响玉米膨化的因素比较多,主要是水分、膨化温度、膨化压差及腔内机械剪切力,这也是目前膨化生产中可以控制的几个因素。
      目前,玉米挤压膨化分为干法和湿法两种,有不少用户以为加水就是湿法,不加水就是干法,还有的人认为能从膨化腔往里加蒸汽或水的是湿法膨化,实际上这都是误解。所谓湿法是指蒸汽预调质后再膨化,干法是没有蒸汽预调质,直接膨化,即便是加水,也是干法。一般地,湿法生产比干法生产效率高,但需要蒸汽锅炉,投资要比干法大一些。在生产膨化玉米的时候,究竟是用干法还是湿法,取决于用户具体情况和产品要求。
      1.4 玉米膨化的作用
      幼龄动物特别是早期断奶仔猪消化器官尚未发育成熟,消化酶活性很低,研究表明仔猪在出生后 42 天内都存在淀粉酶分泌不足的问题,并且由于断奶应激使消化酶活性增长出现倒退,常常因淀粉消化不良导致腹泻,影响生产性能。当玉米膨化后,淀粉糊化,使淀粉晶体结构不可逆地被破坏,在动物小肠内迅速吸水膨胀,大大增加了淀粉酶的作用面积和穿透能力,使淀粉的水解速度和消化程度均提高,同时,糊化淀粉大幅度提高了 ɑ- 淀粉酶的敏感度,使其作用更迅速。此外,糊化淀粉还会刺激幼畜胃内产生乳酸,可防止病原微生物的产生,从而减轻和消除仔猪下痢。
      对于水产动物,糊化淀粉的影响也甚为显著,虹鳟对生淀粉的利用率仅为 20 ~ 24 %,而熟淀粉为 52 ~ 70 %;鲤鱼对熟淀粉的消化率高达 96 %,而生淀粉为 38 %。水产饲料中的糊化淀粉还增强了饲料的粘结性能,提高其在水中的稳定性。
      正是由于以上原因,糊化淀粉在幼畜料、特种饲料、水产饲料中大量应用,挤压膨化也成为一种重要的淀粉糊化手段。实际上,在这些饲料中不仅玉米需要膨化,其它用作能量饲料的谷物都需要膨化。
      2 、玉米糊化度的测定方法
      饲料用膨化玉米,最重要的是要求熟化(亦即糊化度),至于膨化,是淀粉颗粒破裂、水分闪蒸的必然结果,一般以物料容重来表征膨化度大小。因此,膨化玉米有两个方面的要求,熟化度和膨化度,分别用淀粉糊化度和物料容重来衡量。淀粉糊化度用淀粉葡萄糖苷酶法测定,物料容重则可用容重计测得。熟化度和膨化度是相互关联的,熟化度高不一定膨化度就高,而膨化度高相应的熟化度会高。对于大多数饲料企业,不具备测量糊化度的条件,但容重则很容易测得,而通过容重反映的熟化度也比较准确。因此,容重就成为目前饲料企业评价膨化玉米的重要指标。
      3 、不同的产品需要不同的膨化度
      普遍认为,谷物淀粉的糊化有助于酶接触糖苷键从而促进消化,让原料中的淀粉尽量糊化一直是生产高质量颗粒饲料的一条原则。试验研究表明,玉米淀粉糊化度的提高与养殖效率成正相关关系,尤其是乳猪料。那么究竟多高的糊化度合适?饲料界有的认为 70% 以上,有的认为 80% 以上,也有的认为 90% 以上为好。目前,还没有统一的认识,但普遍认为应达到 85% 以上。吴孟谦( 1995 )报道,要获得较好的饲养效果,玉米淀粉糊化度要在 73 %以上,以 91 %左右的水平较佳。通过采用不同糊化度熟玉米粉对 28 日龄断奶仔猪之生长性能的影响试验。由试验结果获知,随玉米淀粉 α 值由 28.6 %增至 70.2 %或 91 %时,保育前期 ( 断奶后 0 ~ 14d) 的只日增重有显著增加 (P < 0.05 =,随玉米淀粉 α 值由 28.6 %增至 91 %时,饲料效率亦有极显著改善 (P < 0.01 =;但饲料摄食量 4 组间无显著性差异。
      目前对膨化玉米的膨化度还没有统一的标准,根据我们的经验,对生产不同的产品,玉米的膨化度总结如下:

      根据终产品的容重(干燥冷却后, 2mm 筛板粉碎),可以将膨化玉米分为三种:
      1 )低膨化度产品。容重 > 0.5kg /l, 一般采用低温膨化, 80 ~ 120ºC 左右,成品水分较高,糊化度能做到 60 ~ 80 %,离乳后期仔猪可用,也可用于多维和酶制剂包被工艺。
      2 )中等膨化度产品。容重 0.3 ~ 0 .5 kg /l ,温度 100 ~ 150ºC 左右,成品水分 8 ~ 10 %,糊化度能做到 90 %以上,用于乳猪料,貉、狐及水貂等特种动物饲料,水产饲料。
      3 )高膨化度产品。容重 0.1 ~ 0 .3 kg /l, 温度在 140 ~ 170ºC 和更高,成品水分 4 ~ 8 %,可完全糊化,一般采用干法膨化,用于复合磷脂粉中载体,及铸造工业、涂料工业。
      4 、目前国内膨化玉米应用的主要在以下几方面:
      1 )乳猪料。乳猪料中含有 60 %或以上的玉米成分,最理想的是将所有玉米成分全部膨化,但会导致生产成本急剧升高。常规的做法是将半数玉米成分经中等膨化,然后与其它组份(豆粕也要膨化)一起造粒,配方中淀粉的糊化度一般在 60 ~ 80 %。当然也可将全部玉米成分经低度膨化,可达同样效果,而膨化生产工序的效率会比较高。目前国内的众多乳猪饲料产品中均使用膨化玉米。
      2 )特种动物饲料。近几年貉、狐及水貂等特种动物养殖在国内发展很快,主要在东北及华北地区。为保证淀粉类物质的消化吸收率,特种动物传统的饲养方式是把料蒸熟饲喂,效率低下,无法实现规模饲养。当采用膨化玉米后,饲喂前只需把料浸泡 30 分钟即可,节省大量人力物力,提高了效率。现在行业内基本都采用膨化玉米做料,比如博微、佳兴、华龙、农科院特产所等,但其对膨化玉米糊化度要求 90 %以上,而且产品要求细粉,比乳猪料所用的膨化玉米要求略高。
      3 )水产饲料。主要用于虾料和鳗鱼料,如福州海马。
      4 )其它工业用原料。将玉米粉高度膨化后用作复合磷脂粉载体(本公司有文专述),或将玉米脱皮脱胚后高度膨化,制成不同程度的 α- 淀粉,可用于食品工业、铸造工业及涂料工业等。由于挤压膨化中存在可控的摩擦剪切,可生产不同淀粉降解度的产品,与一般的滚筒干燥 α- 淀粉相比,挤压膨化淀粉粘度较低,范围较广。
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