挤压技术及其在饲料工业中的应用

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1、挤压技术及其在饲料工业中的应用（1）程宗佳博士前言挤压技术用于食品工业已有近百年历史。按韦氏字典的定义，挤压是“迫使原料通过一个特定设计的开口而成形，事先多将原料预热”。挤压熟化是综合了水、压力、温度和机械剪切的作用完成的。挤压熟化中，机镗内温度可达90～200℃，挤压延续时间在2～30s范围。挤压产物会发生一系列物理、化学变化，诸如淀粉糊化、蛋白质变性、以及酶类、有毒成分和微生物的失活等。其结果通常会提高挤压饲料产品的养分消化率，降低一些抗营养因子含量（如大豆中的抗胰蛋白酶、棉籽中的棉酚），还会减少饲料携带细菌、霉菌和粉尘的

2、数量，改善饲料的适口性，增进颗粒饲料的稳定性和耐藏性。从而使得饲养的动物，特别是幼年动物的生产性能和饲料效率都得以改进。1挤压机类型市场上挤压机种类繁多，基本上可分为单螺杆挤压机和双螺杆挤压机。单螺杆挤压机又可分为干熟化挤压机、湿熟化挤压机、冷成形挤压机和膨胀机。干熟化挤压机不需添加水分，这种挤压机靠摩擦产生热、剪切力和压力，挤压后通常不需要烘干，但一般需要冷却。目前市上的干挤压机也可带一个预调制器，在必要时往干挤压机里注水。湿熟化挤压机都配备有预调制器，可将蒸汽或水注入加套筒的分节机头或机镗里面。湿挤压机的产量通常比干挤压机

3、高，湿挤压后需要烘干和冷却。冷成形挤压机用来制造湿饲料，在冷成形挤压过程中，需要有小麦面筋或预糊化淀粉之类的黏结剂，以便使各种原料黏合在一起。双螺杆挤压机分为同向旋转挤压机和相对旋转挤压机。如其名所示，同向旋转意为两个螺杆同一方向旋转，相对旋转意为两个螺杆反向旋转。蒸汽调制对单螺杆湿熟化挤压机是必要的，蒸汽可提供所需热量的一半，另一半取自机械能。单螺杆湿熟化挤压机机镗上刻有沟槽，以使物料能够顺利通过。但对双螺杆挤压机而言，机械能是主要的热量来源，机镗壁的套筒也能传递部分热量。双螺杆挤压机靠两个螺杆之间的高度啮合而具备自拭功能，

4、这使得物料移动效率更高，因此比较受欢迎。膨胀机（Expander）是另一个类型的挤压机，它与挤压机的基本功能是相似的。膨胀机利用热、水和摩擦使饲料原料熟化。圆锥形模头是在膨胀机内提供压力的特殊装置，它通过剪切和揉搓增加机械能投入。物料膨胀后约有3%的水分丢失。膨胀过的材料可以直接使用，也可输送到制粒厂进一步加工（制粒）。2挤压饲料产品的物理-化学变化挤压饲料在挤压熟化过程中会发生物理和化学变化。一般地说，温和的挤压熟化条件可以增进植物蛋白的消化率（Hakansson等，1987；Sri?鄄hara和Alexander，1984

5、），这是由于蛋白变性或一些蛋白酶抑制因子（如大豆的抗胰蛋白酶）失活的缘故。但是，在激烈的挤压熟化条件下，蛋白质和氨基酸的消化率也可能下降，这是因为赖氨酸可与糖发生美拉德反应，也可与其他化学键发生反应，降低氨基酸消化率。挤压熟化通常使脂肪含量下降，因为脂肪可生成直链淀粉-脂肪复合物而使溶剂浸出效率下降。Nierle等（1980）发现，玉米挤压后丢失60%的脂肪。程宗佳和Hardy（表1，2003）对豆粕、大麦、玉米面筋粉和全麦粉进行过挤压与未挤压的比较，发现在一般挤压条件下只有很小的变化。挤压可以改变膳食纤维的含量、成分和生理效

6、应。Bjorck等(1984)报道，将小麦粉挤压加工可使可溶性纤维从40%增加到50%～75%、改善纤维消化率和增加消化能。不过，膳食纤维总含量并未改变（Sljestrom等，1986；Schweizer和Reimann，1986）。挤压熟化对矿物质生物利用率的影响颇受关注。一般地说，植物性饲料中矿物质的生物利用率是受植酸含量影响的。Andersson等（1981）发现，挤压熟化使一种麦麸增补制品的植酸含量减少约20%。表2列出豆粕、大麦、玉米面筋粉和全麦粉在挤压加工前后的矿物质含量变化（程宗佳和Hardy，2003），数据表

7、明，挤压熟化对上述4种饲料原料中的矿物质含量没有明显影响。表3和表4列出挤压熟化对虹鳟鱼的豆粕、大麦、玉米面筋粉和小麦的表观养分消化率和矿物质利用率的影响（程宗佳和Hardy，2003）。总的说，这4种饲料原料的矿物质利用率都因挤压加工而略有下降。鉴于矿物质利用率在挤压加工后略有下降，建议挤压加工的动物饲料添加的矿物预混料应当是普通添加量的1.2倍。显然，这方面还需要做更多的研究。挤压加工对维生素的影响也颇受关注。Mus-takas等（1964）发现，全脂豆粉经挤压加工后，其VB1、VB2和烟酸的活性不受影响。但Beetner

8、等（1974）报道，玉米渣经挤压熟化后，丢失了46%的VB1和8%的VB2。Beetner等（1976）还报道，挤压熟化破坏了小黑麦（Triticale）中90%的VB1和50%的VB2。DeMuelenaere和Buzzard（1969）报道，玉米、大豆和坚果碎粉的混合料经