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,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。隨著淀粉糊化度的提高,能耗也相應提高,那么究竟什么樣的淀粉糊化度可以適宜乳豬料生產的需要呢?本文就這個問題做一簡要論述。
1 玉米的擠壓膨化
玉米膨化處理屬飼料濕熱加工范疇,它可以做到消毒、滅菌、增加粗蛋白、提高總能量、使淀粉的糊化度大大提高。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,像一個空的網袋,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。吳孟謙(1995)指出,擠壓膨化玉米淀粉的糊化度可達91%。熊易強(2000)以酶法測定擠壓 (Extrusion)玉米淀粉的糊化度可達80%~100%。其它的玉米熱加工方式如烘烤、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。筆者在2004、2005年連續兩年,對使用膨化機的90多家飼料企業所加工的膨化玉米粉進行多次隨機取樣,經由國家飼料質量監督檢驗中心北京)化驗證實,玉米淀粉糊化度均可達到90%以上。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、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。
2 乳豬料中玉米淀粉適宜的糊化度
2.1不同加工方式生產的飼料對飼養的影響
不同加工方式得到的淀粉糊化度不一樣,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 (R.ScottBeyer 2005)。Peisker(1994a)報道,與一種未經過熱加工處理的仔豬料相比,用30%經過膨脹處理的麥麩和一種完全膨脹加工的飼料飼喂哺乳期仔豬,提高了增重效率。Johnston等(1999a)用玉米和高梁為主的飼料飼喂育肥豬,得出干物質和總能的消化率高低順序如下:膨脹器加工后再制粒的顆粒飼料大于標準蒸汽調質制粒,而標準蒸汽調質制粒又大于不經過熱加工的粉狀對照飼料。膨脹器加工后再制粒的顆粒飼料的增重效率也最高。Park等(1998)報道,一種以小麥為主的飼料,經過傳統的蒸汽調質制粒機生產的顆粒飼料比粉狀對照飼料提高增重效率2%,而先膨脹后制粒比粉狀對照飼料提高增重效率7%。Herkelman等(1990)報道,玉米擠壓膨化加工不影響哺乳期仔豬對氮和賴氨酸的利用,但擠壓膨化玉米的能值(消化能和代謝能)比粉碎玉米高。大量的試驗研究表明,植物淀粉糊化度的提高與養殖效率成正相關關系。
2.2 乳豬料中合適的玉米淀粉糊化度
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。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見表3。由表3的試驗結果獲知,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。

2.3 目前比較流行的乳豬料加工工藝
自2003年底以來,飼料界開始嘗試新的乳豬料加工工藝,并取得了巨大的成功。這一新的工藝是:玉米→粉碎→膨化→冷卻→粉碎→(與其它配料)混合→制粒→冷卻→計量包裝。
這種工藝加工乳豬料的最大優勢是淀粉糊化(熟化)度高,仔豬采食后的消化率高,對其它添加劑不產生任何不利影響,配方調整方便,為生產高檔乳豬料開辟了新的途徑。
3 討論
過去人們普遍認為水產飼料淀粉需要高糊化度,現在研究表明,糊化淀粉在幼畜料、特種飼料、水產飼料中的應用均會取得好的效果,而且隨著淀粉糊化度的提高,養殖效率也會相應提高。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。

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