制粒對(duì)小麥基礎(chǔ)日糧的影響

■楊彧淵 范元芳 馬永喜

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京 100083）

近年來國(guó)內(nèi)外配合飼料的生產(chǎn)正向顆粒化發(fā)展。有些國(guó)家生產(chǎn)的顆粒飼料已占全部配合飼料產(chǎn)量的50%～60%。在美國(guó)5%以上為顆粒飼料，其中飼喂肉用仔雞的占95%以上（周維仁，1992）。從飼料制造商的角度來說，顆粒飼料的優(yōu)點(diǎn)包括：可減少混合飼料制品中各成分的分離，可提高散裝料的密度，可減少飼料制品中的粉塵，可改善產(chǎn)品的處理特性和運(yùn)輸特性(Skoch等，1983)。而且，許多營(yíng)養(yǎng)學(xué)家還認(rèn)為制粒是提高日糧營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的一種手段。但是，制粒也存在一些問題和負(fù)面作用，包括生產(chǎn)成本的增加，對(duì)飼料原料中熱敏性物質(zhì)（氨基酸、酶制劑等）的損傷等等。因此，在決定是否要將家畜飼料制成顆粒料時(shí)，既必須考慮制作成本，又要考慮獲得多大的效益。

小麥作為在玉米價(jià)格高峰期時(shí)的能量飼料替代物，已經(jīng)越來越多地引起了人們的重視。眾多研究已經(jīng)證明了小麥在家禽生產(chǎn)中的高應(yīng)用價(jià)值，但是其在其他大型家畜中的潛力仍有待發(fā)掘。而小麥和玉米由于其本身物理化學(xué)性質(zhì)的不同，在經(jīng)過了制粒工藝之后飼用價(jià)值的變化也會(huì)有所區(qū)別。

1 制粒

制粒的定義可以總結(jié)為“把細(xì)小的飼料顆粒通過機(jī)械處理，聯(lián)合水分、加熱和壓力，聚合起來”。它是飼料制造業(yè)中所使用的一種常見加工方法。制粒過程可以分為兩個(gè)步驟，包括蒸汽調(diào)質(zhì)和擠壓成型。在蒸汽調(diào)質(zhì)過程中，高溫蒸汽和飼料進(jìn)行混合，旨在提升飼料的黏合效果，最終提升制粒產(chǎn)量以及顆粒品質(zhì)。在制粒過程中，粉料被擠壓進(jìn)模孔而后被切斷成型。通過這兩個(gè)過程，可以使飼料成分產(chǎn)生一系列物理化學(xué)變化，改善飼料適口性，提高其消化吸收率。加工中的溫度、濕度、壓力和摩擦等均可影響飼料營(yíng)養(yǎng)成分的效價(jià)以及活性物質(zhì)的功效。

2 制粒對(duì)小麥飼料的影響

制粒對(duì)小麥基礎(chǔ)飼料的影響是多方面的，從飼料本身到其飼用價(jià)值。諸多研究已經(jīng)證明，小麥基礎(chǔ)飼料的制粒效果要在抗壓性和PDI方面均優(yōu)于玉米飼料（Stevens等，1987；Winowiski等，1988）。由表1可見，對(duì)于小麥日糧來說，由于其相對(duì)于玉米日糧含有更多纖維，使得小麥在制粒過程中通過?？讜r(shí)要承受更大的摩擦力，從而產(chǎn)生更多的摩擦熱，最終導(dǎo)致小麥的制粒溫度在相同條件下要高于玉米（Abdollahi等，2013）[1]。高制粒溫度和小麥的高蛋白含量可能導(dǎo)致了這一結(jié)果。

表1 玉米和小麥的養(yǎng)分含量對(duì)比(%)

2.1 制粒對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)成分的影響

小麥日糧擁有更高的制粒溫度。而制粒過程中的高溫給小麥日糧所帶來的效果是兩面的。Svihus等（2005）[2]對(duì)制粒對(duì)飼料中淀粉的影響進(jìn)行了一個(gè)全面的描述。理論上說，淀粉糊化是制粒工藝提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的關(guān)鍵，糊化后的α-淀粉吸水性增加，可以物理吸附蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其結(jié)合形式是一種親水性基質(zhì)結(jié)構(gòu)，有利于飼料貯存和消化吸收。這種效果會(huì)隨著淀粉糊化的加劇而增加，與蛋白質(zhì)經(jīng)調(diào)質(zhì)高溫后水溶性降低也有關(guān)系。而小麥中由于蛋白質(zhì)含量較高，所以作用更明顯。高溫和擠壓還能使飼料中蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)改變，黏度增大，從而更好地發(fā)揮黏合作用，提升顆粒質(zhì)量。

非淀粉多糖由于其抗?fàn)I養(yǎng)作用以及對(duì)腸道健康的影響近年來已經(jīng)引起了越來越多的重視。而制粒對(duì)非淀粉多糖也有著很大的影響，從而影響整個(gè)日糧的飼用價(jià)值。Svihus等（2006）發(fā)現(xiàn)，制粒顯著增加了飼喂小麥日糧家禽的食糜黏度，而且制粒溫度越高食糜黏度增長(zhǎng)越明顯（表2）。Abdollahi等（2015）認(rèn)為，這可能是由于高溫改變了纖維的黏度特性導(dǎo)致的。而具體的作用過程，對(duì)動(dòng)物腸道的影響等，還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)來分析。

表2 肉雞消化道內(nèi)容物特性(采食含小麥77%的日糧，粉料或90℃制粒）

除了上述常規(guī)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，使抗?fàn)I養(yǎng)因子（主要是胰蛋白酶抑制劑、植物凝血素）失活；殺死飼料中大部分細(xì)菌（Israelsen，1995）。但是，制粒過程也會(huì)導(dǎo)致飼料中酶制劑以及其他一些活性物質(zhì)的失活（王愛娜等，2005）。

2.2 制粒對(duì)小麥日糧酶制劑的影響

越來越多的研究已經(jīng)證明，木聚糖是小麥中最主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子（Chen等，2014）[5]，相應(yīng)地，向小麥日糧中添加酶制劑，分解纖維的多糖碳鏈，降低食糜流動(dòng)性成為提升小麥飼用價(jià)值的一種重要而有效的途徑。

酶制劑是一種熱敏性的蛋白，在制粒過程中，很容易受熱而被破壞，從而起不到相應(yīng)的作用。事實(shí)上，制粒對(duì)酶制劑的滅活作用已經(jīng)成為阻礙酶制劑效果的最主要因素。據(jù)Cowan等（1993）報(bào)道，未經(jīng)處理的β-葡聚糖酶經(jīng)70℃制粒后在飼料中的殘活率僅為10%；而植酸酶經(jīng)70～90℃制粒后活力下降也在50%以上。75℃和95℃的制粒溫度，可使β-葡聚糖酶的活性分別降低40%和70%，當(dāng)溫度超過110℃時(shí)，β-葡聚糖酶和纖維素酶活性全部喪失(鄧君明等，2002)。制粒溫度為79℃時(shí)，植酸酶活性下降45.8%，80℃時(shí)則下降87.5%，活性損失較大(史清河，2000)。Silversides等（1999）研究表明，90℃下制粒55 s和140 s后，木聚糖酶活性損失率分別高達(dá)79.0%和82.5%。Silversides（1999）還發(fā)現(xiàn)，單純的擠壓過程對(duì)木聚糖酶制劑的效果影響不大。為了解決酶制劑在調(diào)質(zhì)階段由于高溫而失活的問題，目前市場(chǎng)上的飼用酶制劑，多進(jìn)行了穩(wěn)定化處理，處理方法有載體結(jié)合、包被技術(shù)和基因工程技術(shù)等。其中載體技術(shù)由于保護(hù)能力有限已逐漸被淘汰。應(yīng)用專利包被技術(shù)生產(chǎn)的植酸酶在95℃制粒存留率仍高達(dá)96%，且在動(dòng)物消化道的釋放速度快。而通過基因技術(shù)，例如改變酶蛋白氨基酸的結(jié)構(gòu)來提高耐熱性的木聚糖酶，丹麥Kolding技術(shù)研究所做的測(cè)試表明，在90℃制粒后酶的存留率仍可達(dá)80%。

2.3 制粒對(duì)飼料粒度的影響

近年來，越來越多的試驗(yàn)證明，飼料在經(jīng)過制粒后粒度會(huì)顯著的減?。⊿vihus等，2004；Amerah等，2007）。不僅如此，在這些研究中還發(fā)現(xiàn)制粒對(duì)飼料粒度有“緩沖”作用，即制粒對(duì)粒度的減小作用在粗粉碎（粒度較大）飼料中更加明顯。Abdollahi等（2013）認(rèn)為制粒的這種“再粉碎”作用產(chǎn)生的原因主要是飼料在進(jìn)入?？讜r(shí)受到的擠壓、?？變?nèi)的摩擦以及出模孔時(shí)的切斷。Abdollahi等（2011）還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)調(diào)質(zhì)的水分含量越高，溫度越高時(shí)（即所受的摩擦、擠壓力越?。┲屏５脑俜鬯樾Ч麜?huì)明顯削弱。

粉碎對(duì)飼料飼用價(jià)值的影響已經(jīng)比較明確。而制粒所帶來的粒度減小這一變化也會(huì)帶來相應(yīng)的后果，Abdollahi等（2013）認(rèn)為，這一效果可以解釋由于飼喂顆粒飼料引起的消化道減重、腸道發(fā)育情況的變化等一系列現(xiàn)象，以及最終導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、動(dòng)物生長(zhǎng)性能的變化。

3 制粒對(duì)小麥日糧飼用價(jià)值的影響

一般認(rèn)為，使用顆粒料可以降低飼料浪費(fèi)，改善飼料適口性和采食量，并增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率，從而提高生長(zhǎng)性能（見表3）。雖然制粒過程中工藝參數(shù)的不同會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的差異，但是并不會(huì)從根本上影響作用結(jié)果。Silversides等（1999）認(rèn)為，85℃是比較理想的制粒溫度，溫度超過95℃時(shí)將會(huì)降低小麥日糧對(duì)家禽的飼用價(jià)值。

3.1 制粒對(duì)小麥日糧動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響

顆粒飼料可以提升畜禽的生長(zhǎng)速度、日增重、采食量以及飼料轉(zhuǎn)化效率。這主要是由于顆粒飼料可以減少飼料浪費(fèi)，改善適口性以及消化率等原因。Cutlip等（2008）發(fā)現(xiàn)，制粒的飼料比相同溫度調(diào)質(zhì)后再粉碎的粉料更能提升動(dòng)物生長(zhǎng)性能。物理形態(tài)以及制粒高溫和擠壓對(duì)飼料中的油脂的保存和釋放作用均可以改善飼料的適口性。此外，制粒對(duì)飼料中霉菌的抑制作用也可以防止飼料儲(chǔ)存中的霉變（周維仁，1992；楊紅軍，2006）。由于家禽消化道特點(diǎn)以及嗉囊的存在，在家禽飼料中采用顆粒飼料的效果提升效果要優(yōu)于豬。程宗佳（2009）認(rèn)為，雖然顆粒飼料價(jià)格要高于粉料，但是總的來說顆粒料會(huì)帶來更多的經(jīng)濟(jì)收益。

3.2 制粒對(duì)小麥日糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的影響

研究證明，采用顆粒飼料可以提升小麥日糧中各個(gè)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率（張亮，2013），這主要是由于淀粉的糊化、蛋白質(zhì)變性等。通常人們認(rèn)為，由于對(duì)淀粉的糊化作用，制粒可以提高淀粉消化率。但是最近的研究提出了不一樣的看法（Svihus等，2005）。研究表明，制粒對(duì)淀粉的作用效果還受到原料中淀粉組成、結(jié)構(gòu)等的影響，所以制粒對(duì)淀粉的作用效果仍然有待討論。

與淀粉類似，制?？梢允癸暳现械牡鞍踪|(zhì)變性，從而促進(jìn)其與酶的作用最終提升粗蛋白消化率。但不同于淀粉，制粒對(duì)飼料中粗蛋白消化的促進(jìn)作用已經(jīng)取得了共識(shí)(Ginste等，1998；Abdollahi等，2011)[3]。當(dāng)然，由于小麥日糧普遍的高制粒溫度，當(dāng)溫度過高時(shí)也會(huì)導(dǎo)致飼料中發(fā)生美拉德反應(yīng)，降低日糧中氨基酸，尤其是賴氨酸的消化率。高溫還會(huì)滅活飼料中存在的內(nèi)源植酸酶等，從而影響鈣磷消化率。擠壓加工也會(huì)降低全麥中鎂、磷、硫、銅和鋅的表觀消化率（焦文興等，2008）。不過考慮到現(xiàn)在植酸酶的廣泛應(yīng)用，這一影響因素幾乎可以忽略。

表3 制粒對(duì)小麥日糧動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和消化代謝影響

對(duì)于在某些試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)顆粒飼料降低了消化率但是改善生長(zhǎng)性能的這一現(xiàn)象，Svihus等（2004）認(rèn)為，可能是由于顆粒飼料方便了肉雞的采食，減少了動(dòng)物的采食時(shí)間和能量消耗，從而降低了維持所需能量在飼料有效能量中的比例，增大了能量中用于生產(chǎn)部分的比例，即能量的凈效率，這有助于飼料轉(zhuǎn)化效率的提高。

3.3 制粒對(duì)畜禽消化道發(fā)育的影響

研究表明，飼料形態(tài)可以影響畜禽消化系統(tǒng)的發(fā)育。對(duì)于家禽來說，飼料形態(tài)對(duì)消化系統(tǒng)的發(fā)育影響主要體現(xiàn)在肌胃。張亮（2013）發(fā)現(xiàn)，顆粒料飼喂會(huì)減少肉雞消化道指數(shù)，并認(rèn)為這可能是由于顆粒料加速了食糜在消化道中的流動(dòng)速度，也有可能是消化率的提升減少了消化器官的代償性增大。這一觀點(diǎn)在其他研究中也得到了證實(shí)（MUNT，RHC，1995）。已證明，制粒增高了生長(zhǎng)肥育豬潰瘍病的發(fā)生率(Wondra等，1995b，c)，這可能是由于流動(dòng)性提高，則胃內(nèi)容物就可得到更充分地混合，從而使胃蛋白酶和胃酸得以持續(xù)接觸胃內(nèi)無保護(hù)的食管區(qū)黏膜導(dǎo)致。

4 制粒加工工藝參數(shù)對(duì)小麥飼用價(jià)值的影響

4.1 顆粒質(zhì)量對(duì)小麥飼用價(jià)值的影響

國(guó)標(biāo)對(duì)顆粒飼料的評(píng)價(jià)體系包括多個(gè)方面，包括物理形狀、硬度、含粉率、PDI等。顆粒質(zhì)量對(duì)飼料的飼用價(jià)值均會(huì)產(chǎn)生影響（孫杰等，2014；Abdollahi等，2013）。因此廣義上說，所有影響顆粒質(zhì)量的因素均會(huì)影響到飼料最終的飼用價(jià)值。劉沛民等（2003）報(bào)道，影響顆粒飼料質(zhì)量的因素及所占比例分別是：配方40%、粉碎粒度20%、調(diào)質(zhì)20%、環(huán)模規(guī)格15%、冷卻干燥5%。

4.2 制粒參數(shù)對(duì)小麥飼用價(jià)值的影響

制粒包括蒸汽高溫調(diào)質(zhì)和擠壓成型兩個(gè)階段。研究證明，調(diào)質(zhì)溫度、氣壓、擠壓時(shí)間等均會(huì)對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)成分和飼用價(jià)值產(chǎn)生影響（焦文興等，2008；劉海鳳等，2009）。其中，調(diào)質(zhì)溫度的影響效果最為明顯。王愛娜等（2005）報(bào)道，小麥和玉米的淀粉開始和完成糊化溫度分別為68和59.5，78和67.5。雖然淀粉糊化不一定可以提升消化率，但是在高于90℃的制粒溫度下會(huì)產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，降低淀粉消化率卻已經(jīng)得到證實(shí)（Svihus等，2005）。

總之，制粒可以提升小麥日糧飼喂動(dòng)物的生長(zhǎng)性能，但是其機(jī)理仍然有待研究。此外，制粒過程中的影響因素眾多，在研究時(shí)如何選用應(yīng)該有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)；制粒對(duì)小麥日糧中酶制劑的滅活作用以及降低耐高溫酶制劑尤其是NSP酶也是未來的突破點(diǎn)。制粒對(duì)小麥日糧在家禽中的應(yīng)用已有許多研究，但是在其他動(dòng)物上的研究仍然相對(duì)匱乏。最后，由于制粒會(huì)提高生產(chǎn)成本與飼料價(jià)格，在研究時(shí)必須把經(jīng)濟(jì)要素也納入考慮范圍。

5 存在的問題以及未來的方向

由于制粒對(duì)小麥日糧飼用價(jià)值的影響因素眾多。正如本文中提到的，小麥由于其自身的物理化學(xué)性質(zhì)特性，導(dǎo)致制粒對(duì)其飼用價(jià)值的影響不同于玉米。事實(shí)上不僅小麥，由于加工工藝對(duì)飼料飼用價(jià)值影響重大，只要是飼料生產(chǎn)中涉及到的原料，都應(yīng)當(dāng)建立與加工工藝相結(jié)合的評(píng)價(jià)機(jī)制。

其次，制粒工序?qū)︼暳现袩崦粜晕镔|(zhì)，如酶制劑、氨基酸、維生素等的滅活作用仍然是一個(gè)亟需解決的問題。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，試驗(yàn)室的檢測(cè)手段、項(xiàng)目越來越多樣化，這也允許我們更進(jìn)一步的全面地對(duì)飼料的飼用價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，用更多微觀的指標(biāo)充實(shí)評(píng)價(jià)體系，結(jié)合包括生長(zhǎng)性能，消化代謝等傳統(tǒng)的宏觀指標(biāo)。

當(dāng)然，科學(xué)技術(shù)最終的目標(biāo)還是服務(wù)于生產(chǎn)實(shí)踐。因此，找到一種簡(jiǎn)單有效并且準(zhǔn)確的方式來評(píng)價(jià)某種原料的飼用價(jià)值是我們永遠(yuǎn)的努力方向。而如何將研究得出的結(jié)果應(yīng)用到生產(chǎn)中也是需要考慮的問題。