饲料加工过程中的热处理工艺对饲料养分的影响

饲料加工工艺主要由原料接收清理、粉碎、配料、混合、调质、膨化(膨胀)、制粒、成品包装系统组成。在这些工艺过程中涉及到热处理相关的有调质、膨化(膨胀)、制粒。饲料经过热处理后对能量和养分的消化利用率或者饲料营养成分产生一定的影响(Liu 等,2013;Jha 等2011)。膨化或膨胀及制粒可以提高饲料养分的能量值和养分消化利用率(Hancock 和Behnke,2001)，以及提高断奶仔猪的采食量(Zijlstra 等,2009)。本文主要就饲料加工过程中涉及热处理相关工艺对饲料能值、养分及对动物生产性能的影响进行概述，以在饲料加工过程中能够借鉴应用。

1 蒸汽调质对饲料养分的影响

蒸汽调质是指在制粒之前，在调质器中对饲料粉料添加蒸汽、水分，同时进行搅拌混合，对其进行高湿、高温、机械综合处理的过程。目的是使其淀粉糊化、蛋白质变性、物料软化，以便于制粒和提高颗粒质量，并改善饲料的适口性，提高其消化率。饲料原料长时间暴露于蒸汽中，淀粉颗粒与水结合，吸水膨胀，暴露的时间越长，淀粉糊化、蛋白质变性就越严重 (Hancock 和 Behnke,2001;Fellows,2000)。通过适当调质，可以提高制粒机的制粒能力，杀灭有害病菌，改善颗粒产品质量，尤其是硬度、耐久性和水产饲料的水中稳定性。调节过程中，一般禽畜饲料调质的时间为 10 ~ 30s，鱼虾饲料的调质时间为 120~ 300s 。但因不同物料粉碎粒度不同，熟化程度要求不同，调质器的结构不同，则调质时间亦有所不同。调制温度一般以83°C左右为宜，适合的饱和蒸汽压力应为 0.2~0.4 MPa。Svihus 和 Zimonja(2011)报道，调质过程中饲料在 1 min 的时间内，温度可上升到 75°C，水分增加3% ~4%。

2 制粒对饲料养分的影响

蒸汽和压力是制粒过程中的重要因素。蒸汽可以提高饲料温度和熟化饲料中的养分含量，压力决定制粒颗粒的大小(Zijlstra 等,2009)。研究表明，保育猪和育肥猪饲料加工过程中使用4 ~5mm的孔径，不会影响猪的生长性能(Hancock 和 Behnke,2001)。猪饲喂玉米和小麦组成的日粮，颗粒粒径从16mm增加20mm和16mm增加到24 mm，对猪氨基酸的标准回肠消化率无显著影响(Lahaye 等,2007)。颗粒的硬度和颗粒的耐久性指标是衡量颗粒质量的主要指标(Thomas 和 Van der Poel,1996)。制粒之前的膨胀或膨化会增加谷物饲料颗粒耐久性指数(Traylor等,1999)。制粒加工过程中热的应用改变了饲料的物理和化学特性(Zijlstra 等,2009)。颗粒料和粉状料相比,饲喂颗粒饲料,断奶仔猪采食量较高(Steidinger 等,2000)。

谷物中的淀粉在制粒过程中将得到糊化，更容易被动物小肠消化吸收。制粒过程降低尘土的含量，可以提高制粒的产能和饲料容重，以降低饲料中养分间的相互分离(Svihus 和 Zimonja2011)。动物采食颗粒饲料，饲料效率可以提高6%~7%(Richert 和DeRouchey, 2010)。主要原因是制粒后饲料浪费的减少和制粒使得淀粉糊化度得到提高，从而提高了能量消化率 (Richert 和DeRouchey,2010)。制粒后的玉米-豆粕型日粮与相同组成的粉状日粮相比，干物质、氮和总能的消化率可以提高5%~8%(Wondra等,1995)。同样Lahaye 等(2008)报道，制粒的小麦油菜籽粕可以改善粗蛋白质和氨基酸的回肠消化率。含有小麦和豆粕的颗粒饲料与未制粒的饲料也有同样的结果报道(Vande ginste De Schrijver,1998)。猪饲喂颗粒饲料与饲喂粉状饲料相比，饲料效率得到较大幅度提高。

3 挤压膨化对饲料养分的影响

挤压膨化是一种经常应用的饲料生产技术。在美国，95%的宠物食品是经过挤压膨化生产的(Spears 和 Fahey,2004)。挤压膨化过程可以使用单螺杆或双螺杆挤压机，这是一个产热的过程(Richert 和 DeRouchey,2010; Hancock 和 Behnke2001)。挤压膨化可以对全日粮进行处理，也可以对单个饲料原料进行处理。挤压的目的是为了增加谷物饲料的能值和营养物质的消化率。挤压膨化可提高猪对饲料的转化率(Hancock Behnke2001)。挤压膨化过程中由于温度、压力、摩擦、磨损等作用，使得饲料的物理和化学特性发生变化(Zijlstra 等,2009)。挤压膨化后制粒的饲料，饲料转化效率可以提高 8%，干物质和粗蛋白质的消化率提高 3%和 6%(Sauer 等,1990)。然而,当猪饲喂膨化小麦或膨化大豆组成的日粮时，猪的采食量并未得到改善(Durmic 等,2002)。玉米膨化后干物质的猪盲肠消化率可以得到提高，但氨基酸的消化率在膨化与非膨化玉米之间并不会产生差异(Muley 等,2007)。膨化豆粕与未膨化豆粕相比，膨化豆粕的粗蛋白质猪回肠消化率高于未膨化豆粕(Chae 等,1997)。高浓度纤维含量的饲料原料经过膨化后，养分的消化率提高明显(Hancock 和 Behnke,2001)。使用单螺杆或者双螺杆膨化机膨化亚麻籽和豌豆混合的日粮，日粮干物质和粗蛋白质的全肠道表观消化率并不会产生差异；而单螺杆挤压膨化后，总能的全肠道表观吸收率和消化能要优于双螺杆挤压膨化 (Htoo 等2008)。挤压膨化能够增加膳食纤维的溶解性，从而增加能量的消化率，猪对可溶性纤维要比非可溶性纤维更容易在肠道内发酵(Urriola 等2010)。挤压膨化制粒高纤维的日粮可能要比低纤维的日粮更有益处，但并没有通过试验研究进行验证。

4 膨胀对饲料养分的影响

膨胀也是一个高温作用的过程。膨胀与膨化相比，膨胀的加工温度要相对低些，物料停留时间也相对要短些(Fancheret 等,1996)。膨胀处理后的淀粉糊化度要低于挤压膨化处理工艺(Liu 等2013)。Zijlstra 等(2009)提出膨胀饲料可以代替颗粒饲料。因为，膨胀过程中压力的使用饲料的物理和化学特性得到了改变(Van der Poel 等1998)。然而，有研究表明，猪饲喂经过膨胀和非膨胀处理的小麦和大麦，能量和养分的消化率并无显着差异(Callan 等,2007)。但 Traylor 等(1999)报道，生长育肥猪饲喂经过膨胀处理后的玉米-豆粕型日粮与未经过膨胀处理的日粮相比，能量和营养的消化率得到提高。

通常情况下，日粮中含有玉米、豆粕、豆油及动物蛋白等复杂的组成成分。研究表明,含有高消化率动物蛋白的复合日粮膨胀后饲喂断奶仔猪平均日增重将得到提高 (Johnston 等,1999)。然而，断奶仔猪饲喂小麦-鱼粉-豆粕型基础日粮，分别经过膨胀和膨化处理，饲喂36d，研究表明，饲喂膨化处理日粮的猪日增重和饲料转化率均优于膨胀处理的日粮，原因主要是由于膨化处理的日粮淀粉可得到更好的利用(Lundblad 等，2011)。玉米和大麦为基础的日粮混合时加水再膨胀,颗粒耐久性指数将会得到改善(Lundblad 等,2009)，因此，膨胀后再制粒的加工组合可以带来更高的制粒质量(Hancock 和 Behnke,2001)。

5小结

畜禽对饲料营养成分消化利用率的国内研究大多涉及到饲料原料的组成、饲料配方的构成、畜禽的生长生理阶段、饲养管理环境等方面，而饲料加工工艺对饲料营养成分的影响及畜禽生产性能的影响，并没有被重视起来。因此，为了获得理想的动物生产性能，在饲料加工工艺参数设定上一方面借鉴国外的研究结果，另一方面通过日常的生产摸索而获得，但国外畜禽日粮组成结构与加工设备和国内存在一定的差异，而摸索获得的参数对动物生产性能的实际影响并不清楚。因此，国内需要就饲料加工工艺对饲料营养成分的影响及对动物生产性能的影响研究开展相应研究，不单在单个参数变化方面，在多参数的综合影响方面都应开展研究,既要考虑饲料营养成分的变化，又要考虑动物生产性能，综合提出理想的加工工艺参数以在生产中进行应用。