加工工艺对饲料营养品质的影响

饲料产品的质量不仅取决于配方水平和原料的优劣，加工工艺也是影响饲料产品品质的重要因素。饲料加工工艺(主要包括粉碎、混合、调质、制粒、膨化和冷却等技术)，饲料原料的粉碎粒度，制粒前调质的温度、时间和蒸汽压力，以及饲料原料膨化温度、螺杆转速等都对饲料营养成分有显著影响，进而影响动物对饲料的吸收利用及动物的生产性能。适宜的饲料加工技术和合理的工艺参数有助于提高饲料的营养价值和饲料转化效率，减少饲料浪费，提高经济效益。本文对饲料的粉碎、调质、制粒和挤压膨化几种加工工艺进行综述，探讨加工工艺对配合饲料营养品质的影响。

粉碎是饲料加工过程中必不可少的工艺，是通过机械的方法克服物料内部凝聚力将其分裂的一种加工技术，从而改变饲料的物理形态。适宜的粉碎粒度可以提高饲料营养品质，同时提高营养物质的消化率，而且有利于缩短饲料的混合、调质、制粒及膨化时间，保证饲料的颗粒均匀度。饲料原料粉碎后，饲料表面积增加，进而增加饲料和消化酶的接触机会，从而使饲料和消化酶接触更加充分，为提高动物对饲料的消化利用奠定基础。通常情况下，饲料原料中的蛋白质、脂肪包裹在淀粉分子的表面，淀粉不容易糊化。粉碎后的原料外皮被破坏，颗粒变小，淀粉糊化变得更容易，并且粉碎粒度越小，比表面积越大，糊化度就越高。

饲料原料粉碎后不仅能提高营养物质的消化率，重要的是有利于后续的加工过程。原料粉碎以后由于饲料颗粒变小，食糜流动性得以改善，从而提高消化酶对食糜的消化，进而提高饲料的消化率。虽然经过粉碎加工后饲料颗粒变小，提高了动物对营养物质的消化率，但粉碎粒度并不是越小越好。颗粒太细可能导致营养物质不能被完全消化利用，营养物质的利用率可能下降，但是粉碎粒度过大也会降低饲料营养成分的稳定性。此外，适宜的粉碎粒度可以减少能耗，降低饲料的生产成本，提高饲料厂的经济效益。

饲料的调质是颗粒饲料制粒工艺前的一道工序，也是影响饲料营养品质的关键因素之一。调质是通过加入水蒸气，在湿热和压力的作用下对饲料进行处理，达到改善理化性质的过程。在调质过程中，通常会发生淀粉糊化、蛋白质变性等化学变化。通过蒸汽对物料的浸润，有利于后续制粒，提高饲料颗粒的加工质量。

影响调质过程的因素主要包括调质温度、调质时间、调质的蒸汽质量等，调质参数的改变通常会影响饲料的营养品质和颗粒的质量。谢正军等研究表明，通过高质量蒸汽在饲料中的冷凝，可以很快使调制器内的温度升高，饲料每吸收1%的蒸汽，物料的温度会上升11℃左右。然而，蒸汽量过大、温度过高、或压力不合适会引起颗粒饲料质量下降。饲料在调质过程中经水热处理，β-淀粉转变成糊化淀粉，黏度增加，提高颗粒质量。王敏研究表明，随着温度的升高，蒸汽量越大，淀粉糊化程度越好，当温度达到77℃时，玉米淀粉发生完全糊化。温度的高低直接影响淀粉糊化和蛋白质的变性程度，进而影响营养物质的消化率。

一般来说，淀粉的糊化度与调质温度呈正比，但温度过高易导致饲料中发生美拉德反应、酶制剂及维生素的失活、降低饲料的营养价值。维生素在饲料加工过程中损失较严重，如调质温度、蒸汽压力、制粒温度及制粒压力对维生素的活性产生明显影响。王红英等研究发现，调质温度升高，饲料中维生素C的留存率降低，当温度为9O℃时，留存率降低到56%。因此，在饲料加工过程中控制好调质温度，从而使维生素活性保存率达到较优水平。

饲料在高温、湿热的条件下处理，对不饱和脂肪酸的稳定性有一定的影响。杨海锋等研究发现，随着调质温度升高，饲料中不饱和脂肪酸发生氧化分解，不饱和脂肪酸含量降低。

在调质过程中，除了温度与水分对饲料营养品质的影响外，调质时间也是重要的影响因素在一定温度下，调质时间越短，物料的熟化程度越低，淀粉糊化度越低。当调质的时间从0 s增加到240 s，淀粉的糊化度增长了52%。

制粒是通过机械压缩强制将经过水、热调质后的粉料通过模孔聚合的过程，制成硬颗粒、软颗粒或膨化颗粒饲料。饲料原料经过制粒机的摩擦挤压作用，温度升高，同时压力增大，使得淀粉糊化、蛋白质变性、纤维素分解酶和戊聚糖酶的活性进一步提高，饲料发生了物理化学变化，增加了饲料营养物质的品质，提高了饲料的消化率。

在制粒过程中，环模和温度是影响饲料营养品质和颗粒质量的主要因素。

环模压缩比直接影响饲料营养品质及消化率。选用较小的环模压缩比可以大幅提高调质温度，提高玉米淀粉的糊化度、饲料的适口性以及饲料加工的经济效益。陈山等研究发现，淀粉的糊化度高低与制粒机环模压缩比的大小成正比，淀粉在制粒过程中充分发生糊化，提高了代谢能值。环模直径与厚度很大程度上影响颗粒饲料质量。Svihus等研究表明，当环模厚度由60mm降低为50 mm，颗粒饲料的耐久性指数降低3.3%；环模厚度为60 mm时，颗粒饲料的耐久性指数最高。

此外，制粒温度也是改变饲料营养物质品质的关键因素。在制粒机的摩擦挤压作用下，不仅使饲料的温度升高，压力增大，同时饲料的淀粉糊化度、蛋白质变性及脂肪酸氧化分解进一步提高。制粒工艺不仅影响了淀粉与蛋白质的消化率，对粗脂肪的消化率也有影响。在制粒过程中，挤压摩擦作用破坏饲料中脂肪细胞壁，有利于释放营养物质，提高脂肪的吸收率。热处理下，饱和脂肪酸稳定性较好，不饱和脂肪酸则易氧化分解，而脂肪酶失活，缓解了脂肪的氧化。

挤压膨化技术是集混合、加热、冷却和成型等多种作业为一体的加工过程，物料在膨化机内经过剧烈的挤压、搅拌、剪切作用，被细化、均化后由粉状变成糊状，发生如淀粉糊化、蛋白质变性、酶和微生物的失活等一系列的物理、化学变化改善饲料的营养品质，提高饲料的消化率。

挤压膨化加工工艺分为干法膨化和湿法膨化。干法膨化的饲料进入膨化机前不需要调质，而是在物料中加入适量的水分和油脂，经膨化冷却处理为膨化饲料，如全脂大豆的膨化。湿法膨化多用于生产水产、断奶仔猪和宠物等膨化颗粒饲料，饲料送进膨化机前进行加水或蒸汽进行调质，再通过膨化制出多孔状的颗粒饲料。饲料原料经过膨化加工后，原料细胞壁的主要成分纤维和木质素被破坏，提高细胞壁成分的消化率。张名伟等研究发现，经过高温膨化的饲料其糊化度可达到80%、90%，而硬颗粒饲料只有20%~30%，可以看出经过膨化过的饲料更容易被动物吸收利用。

在生产过程中，膨化工艺参数的改变会影响饲料营养品质。可控的参数有喂料速度、机筒温度、螺杆转速和模板的开孔率等，可控变量有颗粒粒度和含水量，这些因素的相互影响可以改变饲料营养物质的品质。喂料速度的大小影响了饲料在膨化机内的滞留时间。喂料速度增大，饲料受到剪切程度增强，饲料原料受到影响越大。

此外，饲料吸收机筒壁的热量和机筒内剪切、摩擦作用产生的热量，有利于淀粉糊化、蛋白质变性和热敏性抗营养因子的失活。程译锋研究表明，随着机筒温度的升高，分子间能量增加，淀粉之间的氢键被破坏，糊化反应速度加快，且在120℃后趋于平缓，但是温度过高，淀粉黏合饲料组分的能力降低，增强氧化反应，造成维生素损失，因此应控制适宜的机筒温度。饲料在挤压膨化过程中，温度并不是越高越好，过高的温度容易发生额外的化学反应，如美拉德反应。

在挤压膨化过程中，螺杆转速也是影响饲料中营养品质的关键参数之一，适宜的螺杆转速对改变饲料营养物质品质极其重要。螺杆转速的增加使得物料与螺杆之间的剪切和摩擦作用增强，导致蛋白质变性和维生素的氧化分解，降低淀粉的糊化；当螺杆转速过高时，淀粉更易降解。黄浩庭研究得出，螺杆转速较大时，饲料在膨化机的停留时间显著减少，不能充分吸收腔体内的热量，饲料不能完全糊化就被挤出，产品膨化率下降。魏益民等控制螺杆转速在75~190 rmin、喂料速度15~170 g/min、加工温度140℃，研究产品膨化特性受螺杆转速和喂料速度的影响，发现在150 rmin和60 grmin时产品膨化率最大；较高的喂料速度和螺杆转速会降低淀粉糊化度从而降低膨化率。

不同的饲料加工工艺可以改变饲料产品的营养品质，其中粉碎粒度对饲料的消化率影响较大，调质、制粒及膨化等工艺由于可以改变饲料的淀粉糊化度和蛋白质性质，降低抗营养因子含量等，但由于温度的升高可能导致一些热敏营养物质是损失，如维生素、酶制剂等。因此，在饲料生产过程中，应根据原料的性质选择适宜的加工参数，在保证营养成分不损失的前提下，改善饲料营养价值，提高利用率。