膨化饲料设备在挤压膨化过程中营养成分的变化

发布时间：2016/06/26

膨化饲料加工设备在挤压膨化过程中营养成分：碳水化合物和蛋白质的变化。
　　（一）、膨化饲料加工设备在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。
　　1、淀粉
　　挤压膨化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。
　　淀粉在挤压过程中糊化度的大小受挤压温度、物料水分、剪切力、螺杆结构及在挤压机内的滞留时间、模头形状等因素影响。一般规律是高水分、低温挤压使淀粉部分糊化，低水分、高温挤压有利于提高淀粉的糊化度，且使淀粉部分裂解为糊精。
　　一般，谷物类淀粉在 50 － 60 ℃ 开始膨胀，豆类淀粉在 55 － 75 ℃ 开始膨胀。原料的变性温度因水分而异，对含水 20 ％的纯小麦淀粉糊化温度为 120 ℃ 。
　　淀粉有直链淀粉与支链淀粉之分，它们在挤压过程中表现出不同的特性。就膨化度而言，总的趋势是淀粉中直链淀粉含量升高则膨化度降低，有报道说 50% 直链淀粉与 50% 支链淀粉混合挤压可得到最佳的膨化效果。另外，来源不同的淀粉其挤压效果也存在差异，小麦、玉米和大米中的谷物淀粉具有较好的膨化效果，块茎淀粉不仅具有很好的膨化性能而且又具有十分好的黏结能力。
　　通过膨化加工机械不仅可以将淀粉颗粒以及中间的介于半晶体状体和晶体状体区域的表面积显著扩大，而且可将其组织结构极大地瓦解。使淀粉颗粒遭到极大地破坏后融为一体，形成象塑料一样的平缓区域。正是由于这种变化，虽然乳猪小肠内的淀粉酶的活性极低，也可改善对淀粉的消化率。
　　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。对荞麦与大麦的挤压研究表明，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挤压研究的结果正好同上述相反；至于 Silijestron （ 1986 ）及 Schweizer （ 1986 ）研究则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。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。
　　饲料工业中的纤维原料主要来源于玉米、饼粕和糠麸。在挤压过程中，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著影响，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。　　
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、卡拉胶和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。
　　（二）、膨化饲料加工设备挤压过程中蛋白质的变化
　　蛋白质受挤压机腔内高温、高压及强机械剪切力作用，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。
　　挤压膨化对蛋白质的影响主要表现在：
　　变性作用：当蛋白质受热或受到其他物理或化学作用时，其特有的结构会发生变化，使其性质也随之变化，如溶解度降低，对酶水解的敏感度提高，失去生理活性等，这种现象称为变性作用。变性不是蛋白质发生分解，而仅仅是蛋白质的二三级结构发生变化。适度破坏蛋白的结构可以改善蛋白质的消化性。
　　热致变性：蛋清在加热时凝固，瘦肉在烹调时收缩变硬等都是蛋白的热致变性作用引起的。蛋白质受热变性后对酶水解的敏感度提高，所以我们不吃生肉而吃熟肉，消化率高。
　　热力杀菌也是利用了蛋白质的变性。有些蛋白的要素抑制了他的消化吸收。如，大豆中的尿酶是一种不受欢迎的酶，它很容易在膨化中失去活性。米糠中的脂肪酶也是有害的，它可以加速米糠的腐败变质。通过膨化可以使脂肪酶变性。
　　在淀粉含量很低的情况下，膨化会降低蛋白质在水中的蛋白分散指数（ PDI) 。但是由于物料中淀粉的存在，糊化淀粉将其他营养物质包裹在淀粉基质。因此，蛋白质被物理性地结合在糊化淀粉内，被淀粉基质保护起来，简单的水溶液不能溶解蛋白，但肠道中的消化酶可轻易的溶解淀粉基质，将蛋白释放出来。到目前为止，没有任何研究表明膨化会损害蛋白质或降低氨基酸的利用率。
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