膨化玉米在配合飼料生產方面的應用

作者：網管　來源：本站原創　日期：2016-06-17 10:38:35　點擊：3191　屬于：行業新聞

玉米是飼料中最重要的能量源，被稱為飼料之王，其籽粒成分中含約 70 ％左右的淀粉。因此，提高玉米淀粉利用率是提高畜禽養殖增重效率和飼料效率的關鍵。由于淀粉粒內存在相當比例抗酸抗酶的晶體結構而不利于動物的消化吸收，必須讓晶體結構解體（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樣，能耗也不一樣。不同的動物需要的淀粉糊化度不一樣且隨著淀粉糊化度的提高，能耗也相應提高，因此玉米的糊化度多少比較合適呢？
1 玉米的擠壓膨化
    玉米膨化處理屬飼料濕熱加工范疇，膨化具有可以消毒、滅菌、增加粗蛋白、提高總能量、使淀粉的糊化度大大提高的作用。事實上，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單元組合而成，玉米淀粉也不例外，其淀粉顆粒由直鏈淀粉和支鏈淀粉平行密接組成。直鏈淀粉分子排列整齊，支鏈淀粉分子排列不規則。通常直鏈淀粉和支鏈淀粉相互重疊交錯在一起，其間有許多空隙，象一個空的網袋，其葡萄糖聚合長鍵是網線，而脫水葡萄糖分子間的氫鍵是網節。生淀粉不溶于水，一旦加水并加熱就會膨脹，分子結構隨著溫度的升高而變得不穩定，導致最后分子結構因氫鍵斷裂而崩解，這就是淀粉的糊化。不同植物淀粉和不同濃度的淀粉溶液，其開始糊化的溫度不一樣（見表 1 ）。

1.2 擠壓膨化玉米的糊化度
    由上述淀粉特性可以看出，淀粉的糊化是在一定的水分和溫度情況下發生的。不同的加工方式得到的淀粉糊化度不一樣。不同的加工方法如烘烤、爆裂、膨脹等也可使玉米淀粉的糊化度（ α 值）有一定的提高，其具體數值列于表 2 。

    由表 2 可以看出，擠壓膨化加工玉米淀粉的糊化度最高。在生產實踐中玉米淀粉糊化度達到 100% 是可行的，但生產率會有一定程度的影響。
1.3 擠壓膨化玉米的工作機理
    玉米膨化是在水分、熱、機械剪切、磨擦、揉搓及壓力差的綜合作用下的淀粉糊化過程。當玉米粉與蒸汽和水混合時，淀粉顆粒開始吸水膨脹，通過膨化腔時，迅速升高的溫度及螺旋葉片的揉搓使網袋狀淀粉顆粒加速吸水，晶體結構開始解體，氫鍵斷裂，膨脹的淀粉粒開始破裂，變成一種粘稠的熔融體，在膨化機出口處由于瞬間的壓力驟降，蒸汽（水分）瞬間散失使大量的膨脹淀粉粒崩解，淀粉糊化。高溫、高壓及機械剪切使擠壓膨化比其它加工方式產生的淀粉糊化更徹底，一般糊化度可達 80% ～ 100 ％，與常規的煮熟工藝相比，能使植物細胞壁破裂，淀粉鏈更短，從而更有效地提高消化率。影響玉米膨化的因素比較多，主要是水分、膨化溫度、膨化壓差及腔內機械剪切力，這也是目前膨化生產中可以控制的幾個因素。
    目前，玉米擠壓膨化分為干法和濕法兩種，有不少用戶以為加水就是濕法，不加水就是干法，還有的人認為能從膨化腔往里加蒸汽或水的是濕法膨化，實際上這都是誤解。所謂濕法是指蒸汽預調質后再膨化，干法是沒有蒸汽預調質，直接膨化，即便是加水，也是干法。一般地，濕法生產比干法生產效率高，但需要蒸汽鍋爐，投資要比干法大一些。在生產膨化玉米的時候，究竟是用干法還是濕法，取決于用戶具體情況和產品要求。

1.4 玉米膨化的作用
　　 幼齡動物特別是早期斷奶仔豬消化器官尚未發育成熟，消化酶活性很低，研究表明仔豬在出生后 42 天內都存在淀粉酶分泌不足的問題，并且由于斷奶應激使消化酶活性增長出現倒退，常常因淀粉消化不良導致腹瀉，影響生產性能。當玉米膨化后，淀粉糊化，使淀粉晶體結構不可逆地被破壞，在動物小腸內迅速吸水膨脹，大大增加了淀粉酶的作用面積和穿透能力，使淀粉的水解速度和消化程度均提高，同時，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，糊化淀粉還會刺激幼畜胃內產生乳酸，可防止病原微生物的產生，從而減輕和消除仔豬下痢。
　　 對于水產動物，糊化淀粉的影響也甚為顯著，虹鱒對生淀粉的利用率僅為 20 ～ 24 ％，而熟淀粉為 52 ～ 70 ％；鯉魚對熟淀粉的消化率高達 96 ％，而生淀粉為 38 ％。水產飼料中的糊化淀粉還增強了飼料的粘結性能，提高其在水中的穩定性。
　　 正是由于以上原因，糊化淀粉在幼畜料、特種飼料、水產飼料中大量應用，擠壓膨化也成為一種重要的淀粉糊化手段。實際上，在這些飼料中不僅玉米需要膨化，其它用作能量飼料的谷物都需要膨化。
2 、玉米糊化度的測定方法
　　 飼料用膨化玉米，最重要的是要求熟化（亦即糊化度），至于膨化，是淀粉顆粒破裂、水分閃蒸的必然結果，一般以物料容重來表征膨化度大小。因此，膨化玉米有兩個方面的要求，熟化度和膨化度，分別用淀粉糊化度和物料容重來衡量。淀粉糊化度用淀粉葡萄糖苷酶法測定，物料容重則可用容重計測得。熟化度和膨化度是相互關聯的，熟化度高不一定膨化度就高，而膨化度高相應的熟化度會高。對于大多數飼料企業，不具備測量糊化度的條件，但容重則很容易測得，而通過容重反映的熟化度也比較準確。因此，容重就成為目前飼料企業評價膨化玉米的重要指標。
3 、不同的產品需要不同的膨化度
　　 普遍認為，谷物淀粉的糊化有助于酶接觸糖苷鍵從而促進消化，讓原料中的淀粉盡量糊化一直是生產高質量顆粒飼料的一條原則。試驗研究表明，玉米淀粉糊化度的提高與養殖效率成正相關關系，尤其是乳豬料。那么究竟多高的糊化度合適？飼料界有的認為 70% 以上，有的認為 80% 以上，也有的認為 90% 以上為好。目前，還沒有統一的認識，但普遍認為應達到 85% 以上。吳孟謙（ 1995 ）報道，要獲得較好的飼養效果，玉米淀粉糊化度要在 73 ％以上，以 91 ％左右的水平較佳。通過采用不同糊化度熟玉米粉對 28 日齡斷奶仔豬之生長性能的影響試驗。由試驗結果獲知，隨玉米淀粉 α 值由 28.6 ％增至 70.2 ％或 91 ％時，保育前期 ( 斷奶后 0 ～ 14d) 的只日增重有顯著增加 (P ＜ 0.05 ＝，隨玉米淀粉 α 值由 28.6 ％增至 91 ％時，飼料效率亦有極顯著改善 (P ＜ 0.01 ＝；但飼料攝食量 4 組間無顯著性差異。

　　目前對膨化玉米的膨化度還沒有統一的標準，根據我們的經驗，對生產不同的產品，玉米的膨化度總結如下：
根據終產品的容重（干燥冷卻后， 2mm 篩板粉碎），可以將膨化玉米分為三種：
　　1 ）低膨化度產品。容重 > 0.5kg /l, 一般采用低溫膨化， 80 ～ 120ºC 左右，成品水分較高，糊化度能做到 60 ～ 80 ％，離乳后期仔豬可用，也可用于多維和酶制劑包被工藝。
　　2 ）中等膨化度產品。容重 0.3 ～ 0 .5 kg /l ，溫度 100 ～ 150ºC 左右，成品水分 8 ～ 10 ％，糊化度能做到 90 ％以上，用于乳豬料，貉、狐及水貂等特種動物飼料，水產飼料。
　　3 ）高膨化度產品。容重 0.1 ～ 0 .3 kg /l, 溫度在 140 ～ 170ºC 和更高，成品水分 4 ～ 8 ％，可完全糊化，一般采用干法膨化，用于復合磷脂粉中載體，及鑄造工業、涂料工業。
4 、目前國內膨化玉米應用的主要在以下幾方面：
　　1 ）乳豬料。乳豬料中含有 60 ％或以上的玉米成分，最理想的是將所有玉米成分全部膨化，但會導致生產成本急劇升高。常規的做法是將半數玉米成分經中等膨化，然后與其它組份（豆粕也要膨化）一起造粒，配方中淀粉的糊化度一般在 60 ～ 80 ％。當然也可將全部玉米成分經低度膨化，可達同樣效果，而膨化生產工序的效率會比較高。目前國內的眾多乳豬飼料產品中均使用膨化玉米。
　　2 ）特種動物飼料。近幾年貉、狐及水貂等特種動物養殖在國內發展很快，主要在東北及華北地區。為保證淀粉類物質的消化吸收率，特種動物傳統的飼養方式是把料蒸熟飼喂，效率低下，無法實現規模飼養。當采用膨化玉米后，飼喂前只需把料浸泡 30 分鐘即可，節省大量人力物力，提高了效率?，F在行業內基本都采用膨化玉米做料，比如博微、佳興、華龍、農科院特產所等，但其對膨化玉米糊化度要求 90 ％以上，而且產品要求細粉，比乳豬料所用的膨化玉米要求略高。
　　3 ）水產飼料。主要用于蝦料和鰻魚料，如福州海馬。
　　4 ）其它工業用原料。將玉米粉高度膨化后用作復合磷脂粉載體（本公司有文專述），或將玉米脫皮脫胚后高度膨化，制成不同程度的 α- 淀粉，可用于食品工業、鑄造工業及涂料工業等。由于擠壓膨化中存在可控的摩擦剪切，可生產不同淀粉降解度的產品，與一般的滾筒干燥 α- 淀粉相比，擠壓膨化淀粉粘度較低，范圍較廣。

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