擠壓膨化技術在水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中的應用

劉凡李艷芳

（1.河南省動物衛(wèi)生監(jiān)督所，鄭州450008；2.河南廣電計量檢測有限公司鄭州450008）

擠壓膨化技術在水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中的應用

劉凡1李艷芳2

（1.河南省動物衛(wèi)生監(jiān)督所，鄭州450008；2.河南廣電計量檢測有限公司鄭州450008）

擠壓膨化水產(chǎn)飼料是一種低污染、浪費少、高效率、高轉化率的優(yōu)質環(huán)保型飼料。采用擠壓膨化飼料是生產(chǎn)高質量安全型動物產(chǎn)品，確保人類健康的重要手段，也是未來飼料工業(yè)發(fā)展的趨勢。也是當前乃至今后以綠色環(huán)保為主題的水產(chǎn)飼料業(yè)發(fā)展的必然趨勢。文章就膨化水產(chǎn)飼料的特點和擠壓膨化技術在水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中的應用作一簡要概述。

擠壓膨化；水產(chǎn)飼料；營養(yǎng)成分

隨著科技的不斷發(fā)展和人類生活水平的日益提高，新的養(yǎng)殖業(yè)將由現(xiàn)在的數(shù)量型向質量型發(fā)展。水產(chǎn)品優(yōu)質化將是新世紀養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的必然，采用擠壓膨化飼料是生產(chǎn)高質量安全型動物產(chǎn)品、確保人類健康的主要手段，也是未來飼料工業(yè)發(fā)展的趨勢。

目前，在歐洲的許多國家和地區(qū)已經(jīng)形成了以膨化飼料為主流的加工與養(yǎng)殖新模式。近幾年來，隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖品種的不斷增加，對飼料的要求也越高。飼料要依據(jù)不同魚類的攝食習性，具有不同的性質——浮性、沉性或慢沉性；同時又能在水中完整地保持一定的時間，以便動物有足夠的攝食時間。而要達到這些性質只有應用擠壓膨化技術。

1　擠壓膨化加工技術原理

膨化是利用膨化機內(nèi)的螺桿和螺桿套筒對物料的擠壓、剪切作用使其升溫、加壓，并將高溫、高壓的物料擠出?？?，使之因驟然降壓實現(xiàn)體積脹大的工藝。膨化可分干、濕兩種加工方法，干法膨化加工無需在原料中添加水分，原料在進入膨化腔以前不進行調質處理，膨化過程中產(chǎn)生的熱量全部由原料在機械能作用下通過螺桿、剪切板和膨化腔內(nèi)壁產(chǎn)生。濕式膨化機的結構比干式膨化機更復雜，原料進入膨化腔以前先進行調質，以提高熟化程度，為了加強對熟化過程的控制，膨化腔外還附有導入蒸汽和加水的裝置，以輔助加熱或降溫。

典型的膨化過程是：將粉碎、混合后的物料送到調質器中給予一定的水分和溫度。調質后的混合物料被送入膨化倉，物料在高速旋轉的螺桿的推動下通過不同的區(qū)域，由于摩擦使物料的溫度、壓力逐漸增加，區(qū)域之間的壓力控制鎖又進一步調節(jié)壓力。膨化溫度，壓力在膨化機頭的錐型螺旋出處達到最大，物料的溫度升致135～160℃，壓力15～40個大氣壓，這時雖然水的溫度高于100℃，但壓力也遠遠高于一個大氣壓，避免了沸騰現(xiàn)象的發(fā)生。最后當物料通過環(huán)?？走M入大氣壓環(huán)境時，壓力突然減少，蒸汽迅速逸出，從而使物料猛烈膨脹。

目前較先進的濕法膨化屬于高濕、短時膨化工藝(HTST)，被認為特別適合處理在動物飼料中廣泛應用的植物蛋白、淀粉、谷物類產(chǎn)品。HTST膨化優(yōu)于其它加工工藝，因為在其加工過程中有效地破壞生長抑制因子及殺滅原料中有害微生物，而原料中的營養(yǎng)成分受破壞程度最大。

2　膨化水產(chǎn)飼料的特點

2.1.膨化水產(chǎn)飼料的優(yōu)點

2.1.1便于飼養(yǎng)管理

水產(chǎn)膨化飼料能較長時間懸浮于水面 (或水中)，投飼時不需專設投飼臺，只需定點投飼即可。魚采食時需出水面，能直接觀察魚的采食情況，及時調整投飼量，并能及時了解魚類的生長情況和健康狀況，因此采用水產(chǎn)膨化飼料有助于進行科學的飼養(yǎng)管理，既節(jié)約大量時間，又能提高勞動生產(chǎn)率。

2.1.2防止飼料浪費

水產(chǎn)膨化飼料在水中穩(wěn)定性很好，一般2小時內(nèi)（有的長達10多個小時）不溶解，因而能避免飼料中營養(yǎng)成份在水中溶解散失和飼料沉入泥中，而且殘餌也容易撈起曬干，能最大限度防止飼料浪費。據(jù)試驗表明一般采用水產(chǎn)膨化飼料比粉狀或硬顆粒飼料可節(jié)約飼料10%左右。

2.1.3降低水質污染

水產(chǎn)膨化飼料在水中不溶解、不下沉，因而能避免飼料在水中殘留發(fā)酵，降低了水中有機物的耗氧量，從而有效地降低水質污染。

2.1.4飼料利用率高

膨化時高溫處理，使淀粉糊化、脂肪穩(wěn)定，并破壞和軟化纖維結構和細胞壁，從而提高各營養(yǎng)成份的利用率，擠壓膨化可顯著降低棉籽及棉籽粕中游離棉酚的含量，對菜籽粕中的芥子苷、蓖麻籽粕中的有毒蛋白等，也有較好的脫毒效果。同時膨化過程也破壞了豆粕中的抗胰蛋白酶等有害物質和抗營養(yǎng)因子，從而提高了原料的適口性和消化率，因此水產(chǎn)膨化飼料較粉狀和顆粒飼料的利用率高。

2.1.5飼料保存期長

水產(chǎn)膨化飼料由于經(jīng)過烘干處理，水分含量較低，顆粒較硬，顆粒粉化率降低，并且膨化過程中大多數(shù)的微生物和菌蟲被殺死，因此其保存期較長，便于貯藏和運輸。

2.1.6防止疾病發(fā)生

飼料經(jīng)膨化瞬時的高溫處理，能有效地殺死大腸桿菌、沙門氏菌等病菌，而且膨化飼料吸水(油)性強，便于防病藥物的添加。從而可以防止飼料的不潔而引發(fā)各類消化道疾病。

2.1.7提高飼料能量

硬顆粒飼料難以提高油脂添加量，而膨化飼料能夠根據(jù)水產(chǎn)動物的營養(yǎng)需要，通過添加油脂，使油脂均勻分散在飼料中，提高能量水平，以充分滿足水產(chǎn)動物生長的需要。

2.1.8適應多種需求

由于膨化機的膨化工作溫度及壓力是可調控的，所以既能生產(chǎn)浮性飼料（針對上層魚類、蛙類）、慢沉性（針對中下層魚類）和沉性（針對蝦蟹類）；同時亦能滿足一些特定要求，如低水分飼料、高纖維飼料等。

2.2膨化水產(chǎn)飼料的缺點

2.2.1生產(chǎn)成本較高

膨化飼料的加工工藝比一般顆粒飼料復雜，設備投入多，電耗高，產(chǎn)量低，因而成本較高，一般比顆粒飼料的成本要高20%左右。

2.2.2營養(yǎng)成分損失

蛋白質和氨基酸損失。膨化過程中的高溫使原料中的一部分還原糖與游離的氨基酸發(fā)生美拉德反應，降低了部分蛋白質的利用率，加熱最易受損失的是賴氨酸，其次是精氨酸和組氨酸。

維生素損失。溫度、壓力、摩擦和水分都會導致維生素的損失。據(jù)美國學者報道，在膨化飼料中，維生素A、維生素D和葉酸損失11%，單硝酸硫錢素與鹽酸態(tài)錢素的損失率為11%與17%，維生素K和維生素C的損失率為5%，而同樣在硬顆粒飼料中損失則減半。而且溫度越高，時間越長，這種維生素破壞就越多。

酶制劑損失。由于酶是一種蛋白質，膨化加工的過程對酶制劑的活性有著不利的影響。一般酶的適宜溫度為35～40℃，最高不超過50℃，而膨化制粒過程中溫度通常都高于100℃，并伴有高壓，因此酶制劑的活性將受到很大的損失。Israelsen報道，110℃植酸酶的活性存留率為零；Vanderpoel報道，110℃時β-葡萄糖酶和纖維素酶的活力已經(jīng)無法測得；Gadient報道，淀粉酶在80℃下活力明顯大幅下降。

微生物制劑損失。目前飼料中應用較多的微生物制劑主要有乳酸桿菌、酵母、芽抱桿菌等，這些微生物制劑對溫度尤為敏感，當膨化制粒溫度超過85℃時其活性將全部喪失。

3　擠壓膨化技術對水產(chǎn)飼料營養(yǎng)成分及消化率的影響

膨化是在高溫、高壓條件下使飼料發(fā)生高速度的物理和化學變化，因此，人們自然會對飼料的營養(yǎng)價值是否因此而受到破壞提出疑問。大量的研究表明，若能恰當?shù)剡x擇并控制加工條件，膨化加工對飼料的營養(yǎng)價值的影響利大于弊。

膨化能使飼料的能量效價提高，首先，淀粉經(jīng)膨化后，其物理結構發(fā)生了糊化、分解的變化。糊化可提高淀粉的消化率，因為糊化后的淀粉可以大量吸水膨脹，增加淀粉與淀粉酶接觸的機會，從而加速淀粉的消化吸收。膨化使草魚對玉米的利用率提高30%。其次，能使脂肪更易消化，如大豆在膨化時大豆脂肪細胞發(fā)生裂解，裂解后的脂肪與脂肪消化酶的親和性提高。

膨化也可改善蛋白質的消化，因為蛋白質有限度的變性，增加了它對酶的敏感性。同時，許多植物蛋白質原料都含有蛋白酶抑制因子及其它抗營養(yǎng)因子，這些抗營養(yǎng)因子在膨化高溫、高壓的作用下被破壞。

膨化過程的高溫、高壓對氨基酸的破壞程度是人們最關心的。Peisker的研究表明，至120℃時，總氨基酸含量和可利用賴氨酸含量未發(fā)生變化，130℃條件下，膨化飼料與未膨化飼料相比，賴氨酸含量稍有下降，但差異不顯著。在膨化過程中，合成氨基酸較天然氨基酸的穩(wěn)定性好，各種氨基酸在熱、濕和壓力的作用下，其效價降低的程度不同，從大到小依次為：賴氨酸、精氨酸、組氨酸、天冬氨酸、蛋氨酸、絲氨酸、胱氨酸、酪氨酸。不過，至今為止的多數(shù)研究認為，與其它熱處理相比，在適宜的膨化條件參數(shù)下，一些氨基酸的利用率得到提高。

膨化對維生素的穩(wěn)定性以及利用率的影響是最受營養(yǎng)師關注的問題。的確，膨化時維生素是很容易被破壞的一組營養(yǎng)素，其中對膨化最為敏感的維生素是VA、VE、VC、VB1和葉酸，而其它B族的維生素都是很穩(wěn)定的。Coelho指出在膨化機中VE醇、甲基萘醌亞硫酸鈉、VC和包膜VC等都是不穩(wěn)定維生素，這些維生素在最低膨化溫度與最短滯留時間條件下?lián)p失20%的活性；在最高溫度與最長滯留時間條件下至少損失65%的活性；微膠囊型VD、VE醋酸醋、VB2、VC磷酸酯和膽堿在通過膨化腔時只有少量損失，即使在最高膨化溫度與最長滯留時間條件下，它們也保留85%的活性。

4　結束語

近年來，擠壓膨化作為新一代的飼料加工工藝，在水產(chǎn)飼料的生產(chǎn)中受到重視。國內(nèi)外就擠壓膨化加工對飼料理化性質和營養(yǎng)價值的影響進行了較深入的研究，目前許多水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達的國家和地區(qū)在大量使用擠壓膨化水產(chǎn)飼料。在美國90%的斑點叉尾魚回用擠壓膨化飼料喂養(yǎng)，我國臺灣省也是較早運用膨化技術的地區(qū)之一。近幾年我國的膨化水產(chǎn)飼料也越來越受到重視，相信隨著擠壓膨化設備與技術的不斷改進和完善，擠壓膨化加工技術在未來的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中將發(fā)揮更大的作用。

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2016-9-21