膨化技术在蛋白质饲料原料开发中的应用

蛋白质饲料原料膨化是在一定温度、压力、水分和时间作用下、使原料受到高温、加压、混合、剪切、糊化、熟化、灭菌等作用，高温高压的蛋白质饲料在挤出模孔时瞬时减压，物料体积膨大，大量空气、水分子急剧膨胀并进入物料内，使物料内形成多孔膨松结构，体积增大几倍到十几倍。在这个过程中，蛋白质饲料原料中各组分结构和理化性质发生了变化，如蛋白质变性、淀粉糊化，纤维、抗营养因子等得到不同程度降解，部分酶及有毒物质受到破坏等。

1、蛋白质饲料的膨化与成分变化

1.1 蛋白质饲料的膨化

就原料含水量而言，膨化分为干挤压法及湿挤压法。干挤压法指原料膨化时不加水，单纯依靠物料与挤压机外筒壁及螺杆之间的摩擦生热，操作简单、设备成本低，但挤压温度不易控制，营养破坏较大，动力消耗大，设备易磨损，产品质量不稳定。湿挤压法指在挤压过程中外加水分或水蒸汽，并附以外加热，以增加物料流动。湿法挤压温度较干法挤压低，也较容易控制。

膨化机按螺杆数量可分为单螺杆和和双螺杆膨化机，蛋白质饲料原料处理一般采用单螺杆膨化机。

1.2 挤压膨化过程对蛋白质饲料原料主要成分的影响

1.2.1 蛋白质

蛋白质饲料原料中蛋白质含量20%～80%。蛋白质分子在高能场中，其原有三维结构被破坏，展开后的球状蛋白质分子重新排列组合，在模孔剪切和减压作用下，蛋白质分子成线状喷出，大的团状蛋白质分裂成较小的线状蛋白质，使蛋白质肽链内外的氢键、二硫键和离子键重新排列分布，发生组织变性及二硫链断裂，此过程中胱氨酸受到破坏。

在较高机筒温度和较低进料水分时，赖氨酸游离末端氨基与其他氨基酸反应，也可能与游离糖反应，会降低营养价值。因此在膨化过程中必须优选工艺参数和方法，使产品既有高消化率，又减少氨基酸破坏。

1.2.2 淀粉

蛋白质饲料在膨化时，其中的淀粉会发生糊化 反应，糊化时淀粉受到降解，提高了淀粉消化率。淀粉糊化主要特征是淀粉与过量的水混合，在剪切挤压作用下温度上升，水分渗透也随之增加，大量水分被吸收，使淀粉颗粒破裂而糊化。糊化作用表现为淀粉分子中氢键发生变化，糊化淀粉持水性显著提高。膨化使淀粉链裸露，可加快酶水解作用。

1.2.3 纤维素

蛋白质饲料原料在挤压膨化过程中可，溶性膳食纤维（SDF）含量增加，总纤维含量在挤压之后 也降低了（图1），增加了可溶性膳食纤维中木糖、阿拉伯糖、甘露糖和糖醛酸等组成。

1.2.4 维生素

蛋白质饲料原料在挤压膨化时，维生素会受到破坏，不同种类的维生素在膨化时稳定性有很大差异。

在脂溶性维生素中，VD和VK是相当稳定的，VA和VE及其化合物、类胡萝卜素和生育酚单体在氧和热作用下不稳定，较高的机筒温度（200℃）可使 β-胡萝卜素减少50%以上。氧化促进了色素损失， 添加抗氧化剂可减少色素损失。在水溶性维生素中，VB1对热处理非常敏感。Killeit（1994）试验证明，膨化时VB1损失5%～100%。Andersson和Hedlund

（1990）也注意到，在干法挤压过程中VB1损失较高，而核黄素（VB2）和烟酸不受影响。VC也是对热和氧化敏感的原料。

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