水產(chǎn)飼料耐水性的影響因素

■劉 峰 肖 瑤 王振潔 紀 元 孫汝江

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺研究院，山東煙臺264670）

水產(chǎn)飼料與畜禽飼料在使用上最大的不同就是水產(chǎn)飼料需投入水中供動物采食，因此飼料耐水性是水產(chǎn)飼料的特有要求，也是保證其發(fā)揮預(yù)期營養(yǎng)作用的前提。在水產(chǎn)飼料的加工過程中，減少飼料在水中的散失率和可溶性營養(yǎng)物質(zhì)的流失十分關(guān)鍵。尤其是在蝦、蟹等甲殼類動物攝食過程中，它們用口部的附肢抱住食物進行啃食，這種特殊的持續(xù)緩慢的攝食方式對水產(chǎn)飼料的耐水性提出了更高的要求。飼料的耐水性差，不僅會增加飼養(yǎng)成本，而且會污染水體，造成水產(chǎn)動物的疾病和死亡。Baeverfjord等研究發(fā)現(xiàn)，使用水穩(wěn)定性較差的飼料是虹鱒的潛在病因之一，它會導(dǎo)致油脂在虹鱒腹部的積累引起腹脹，降低其對脂質(zhì)的消化率，還會對其滲透壓調(diào)節(jié)產(chǎn)生不利影響，從而降低虹鱒養(yǎng)殖的成活率。因此，飼料耐水性是水產(chǎn)飼料的一項重要加工指標，全面深入探究其影響因素具有重要意義。

1 原料的選擇及比例

在選擇原料時，不僅要考慮到原料的營養(yǎng)價值和價格，也要考慮其對耐水性的影響。因為盡管一些原料本身具有較高的營養(yǎng)價值，但如果它們對飼料的物理性質(zhì)和加工過程有不良影響，那么它們將會成為影響飼料發(fā)揮營養(yǎng)作用的限制因子。

1.1 蛋白源對飼料耐水性的影響

蛋白質(zhì)是水產(chǎn)動物的主要供能物質(zhì)，同時也是促進魚體生長、構(gòu)成魚體器官和組織的主要成分。目前，魚粉是水產(chǎn)飼料中的最主要、優(yōu)質(zhì)的蛋白源，主要包括白魚粉和褐色魚粉2種。對褐色魚粉的專題研究發(fā)現(xiàn)，褐色魚粉中含有較高的游離脂肪酸，這些脂肪酸可以與預(yù)糊化淀粉結(jié)合，形成不溶于水的復(fù)合物，使得預(yù)糊化淀粉的黏合能力急劇下降。

隨著魚粉資源的不斷枯竭和價格攀升，使用植物蛋白源等替代魚粉已經(jīng)成為水產(chǎn)營養(yǎng)學(xué)研究的熱點之一。然而不同蛋白源除去影響飼料的營養(yǎng)成分外，其對飼料耐水性的影響也是值得關(guān)注的熱點之一。Sudaryono研究表明，提高羽扇豆仁粕替代魚粉的比例可導(dǎo)致蝦飼料入水浸泡8 h內(nèi)耐水性下降；若用羽扇豆仁粕替代豆粕，在替代比例為50%時耐水性最佳；羽扇豆仁粕中淀粉含量較低而脂肪和纖維含量較高導(dǎo)致了其較差的耐水性。梁曉芳等在研究魚粉(FM)、棉籽濃縮蛋白(CPC)、發(fā)酵豆粕(FSM)這3種蛋白質(zhì)源及不同配比對高蛋白質(zhì)水產(chǎn)飼料膨化工藝參數(shù)及加工質(zhì)量影響的研究中發(fā)現(xiàn)，植物蛋白質(zhì)源替代魚粉后，擠壓溫度降低，螺桿轉(zhuǎn)速提高，且增加了生產(chǎn)的能耗；FM組的容重、水中穩(wěn)定性顯著高于其他各組(P＜0.05)。植物蛋白質(zhì)完全替代魚粉尚存在一定瓶頸，魚粉的理想替代原料仍需進一步研究。

1.2 糖類物質(zhì)對飼料耐水性的影響

糖類物質(zhì)主要可分為可消化糖類和粗纖維兩大類?？上穷愔械牡矸鄢煞挚梢宰鳛轭w粒飼料的黏合組分，與黏合劑協(xié)同發(fā)揮作用，從而提高水產(chǎn)飼料的耐水性。Ali等發(fā)現(xiàn)，在蝦飼料中其他成分不變的基礎(chǔ)上，篩選添加15.3%的玉米粉、漂白面粉、米粉、木薯粉、小麥粉作為淀粉源和1%、2%、3%的瓜爾豆膠作為黏合劑的最佳耐水性水平組合，結(jié)果表明漂白面粉與2%的瓜爾豆膠組合飼料的水穩(wěn)定性最佳。瓜爾豆膠添加量超過2%對于提高耐水性沒有顯著效果，其添加比例的增加會導(dǎo)致顆粒飼料膨脹并產(chǎn)生裂紋，使得飼料的表面積增加，從而促進更多的飼料顆粒散失到水體中。Ighwela等研究表明，在魚飼料中麥芽糖的添加可以提高飼料的耐水性，然而隨著飼料中麥芽糖添加比例的增加（高于20%時），飼料耐水性下降。需要注意的是，若飼料中淀粉類物質(zhì)含量過高，將會影響其他成分的含量及營養(yǎng)平衡性，因此也不能一味追求過高的飼料耐水性而忽視了營養(yǎng)平衡的問題。

與淀粉類物質(zhì)相反，粗纖維對于飼料耐水性具有反作用。纖維含量較高的飼料往往黏合性較差，飼料表面容易出現(xiàn)裂紋，從而影響耐水性。作為飼料原料物質(zhì)之一的米糠就是由于其粗纖維含量較高因而黏合性能較差。

1.3 脂類物質(zhì)對飼料耐水性的影響

油脂含量較高也是引起飼料耐水性下降的一個因素。在制取水產(chǎn)顆粒飼料的過程中，游離油脂會大幅度降低壓模模孔內(nèi)壁對原料的摩擦阻力，原料承受不到應(yīng)有的壓力，導(dǎo)致顆粒產(chǎn)品結(jié)構(gòu)松散。商品蝦飼料通常要求總油脂含量不超過8%。因此，若要提高水產(chǎn)飼料的油脂含量需要通過以下兩種途徑：①制粒后進行油脂外涂，可以提高飼料的耐水性和適口性，同時還可以減少可溶性營養(yǎng)物質(zhì)的流失。②選用含游離油脂少的飼料原料。在飼料的總油脂含量相同時，游離油脂越多，顆粒飼料的耐水性越差。

2 黏合劑的影響

黏合劑分為營養(yǎng)性添加劑和非營養(yǎng)性添加劑。目前水產(chǎn)飼料上常用的黏合劑包括海藻酸鈉、明膠、淀粉、羧甲基纖維素鈉等，黏合劑的種類和添加比例都會對飼料的耐水性產(chǎn)生影響。Pearce等研究發(fā)現(xiàn)，用含有8種添加不同種類和濃度的黏合劑（明膠、瓜爾豆膠、海藻酸鈉、玉米淀粉等）的飼料飼喂綠海膽，結(jié)果顯示黏合劑的種類對于飼料耐水性具有顯著影響，在用明膠做黏合劑時飼料水穩(wěn)定性最佳。在海膽飼料中，明膠4%的添加量可以使得飼料浸泡48 h內(nèi)具有良好的穩(wěn)定性，相比之下，瓜爾豆膠需要添加23.9%才可達到。飼料中較高濃度的黏合劑會降低單位質(zhì)量飼料的營養(yǎng)水平，飼料中關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)含量的下降會直接影響海膽性腺的產(chǎn)量和質(zhì)量，因此明膠更適合作為海膽飼料的黏合劑。

黏合劑的添加有時還可能對其他營養(yǎng)物質(zhì)的消化過程有不利影響，這也是在選擇黏合劑時不可忽視的一個方面。海藻酸鈉是魚類和蝦類飼料中最為常見的黏合劑，然而它在章魚的飼料中卻效果欠佳，用海藻酸鈉作為章魚飼料黏合劑時，會導(dǎo)致章魚體重下降甚至死亡；虹鱒飼料中用海藻酸鈉和瓜爾豆膠做黏合劑會縮短飼料通過胃腸的時間，使得虹鱒對蛋白質(zhì)和脂肪的表觀消化率下降。

由于飼料原料、黏合劑添加比例和加工工藝的多樣性，單純地下結(jié)論說一種黏合劑比另一種更有助于提高飼料的耐水性是不可能的。黏合劑黏合性能比較的實驗結(jié)果只是相對的，一種黏合劑只是在特定的情況下比另一種作用效果好，因此，客觀地評價黏合劑性能是比較困難的。

3 加工工藝的影響

3.1 粉碎粒度

粉碎工藝就是對飼料施以機械力，從而克服其內(nèi)聚力，減小飼料粒度，增加飼料粉粒個數(shù)的過程。一次循環(huán)粉碎是目前大多數(shù)水產(chǎn)飼料廠采取控制物料粉碎粒度的方法。隨分級篩篩孔孔徑的減小，物料幾何平均粒度減小，調(diào)質(zhì)后淀粉糊化度和耐水時間均增加。較小的粉碎粒度可以提高后續(xù)加工工序的效果，粒度細意味著飼料組分具有較大的相對表面積，從而原料分子間接觸更加緊密，不同原料越易混勻；調(diào)質(zhì)過程中吸收蒸氣快，調(diào)質(zhì)效果好，從而有利于飼料耐水性的提高。

然而也并不是物料粉碎粒度越小越好。在相同的粉碎條件下，物料粉碎粒度越小，就有很大一部分物料在篩分后成為篩上物，需要重新進入粉碎機中粉碎，導(dǎo)致物料在粉碎機中的停留時間增加，不僅降低了粉碎效率，也增加了粉碎電耗。而粉碎電耗占整個生產(chǎn)過程電耗總量的30%～50%。

3.2 混合程度

混合是各種飼料原料經(jīng)計量配料后，在外力作用下各種物料組分互相摻和，使其分布均勻的一項操作。國家標準規(guī)定，全價配合飼料混合均勻度的變異系數(shù)應(yīng)小于等于10%，預(yù)混合飼料混合均勻度的變異系數(shù)應(yīng)小于等于5%?；旌暇鶆蚨鹊淖儺愊禂?shù)越小，各種營養(yǎng)物質(zhì)的分布越均勻；尤其是像黏合劑一類的添加量極少的飼料添加劑，更要在均勻度的變異系數(shù)足夠小的情況下才能更好地發(fā)揮作用，提高飼料的耐水性。

3.3 調(diào)質(zhì)

調(diào)質(zhì)是一個對飼料進行水熱處理的短時高溫過程，可使淀粉糊化、物料軟化，從而有利于后續(xù)顆粒的成型。淀粉的糊化會在很大程度上影響飼料的耐水性，糊化可以使得飼料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為致密，并在表面形成一層保護膜，減少飼料顆粒中物質(zhì)的溶失。糊化過程主要需要三個條件：水分、溫度和時間。在一定范圍內(nèi)，其他因素不變的情況下，隨物料水分、溫度、調(diào)質(zhì)時間的增加，淀粉糊化程度和最終飼料產(chǎn)品的耐水時間都有所增加。然而若調(diào)質(zhì)后物料的溫度過高，會增加生產(chǎn)成本，同時引起飼料中熱敏性營養(yǎng)成分的損失。對淡水魚料、河蟹料、對蝦料3種顆粒料來說，當調(diào)質(zhì)溫度達到90℃時，再增加調(diào)質(zhì)溫度對飼料溶失率的影響并不是很顯著。因此，通過調(diào)質(zhì)后物料溫度的提高來片面地追求飼料耐水性的提高是不適合生產(chǎn)實際需要的，調(diào)質(zhì)后物料的溫度應(yīng)控制在85～91℃比較適宜。

此外在生產(chǎn)工藝中提高調(diào)質(zhì)器進料速度和主機頻率也能顯著提高飼料顆粒的水中穩(wěn)定性，這兩個參數(shù)可以提高加工過程中的壓力，促進淀粉糊化和蛋白質(zhì)變性，從而使得飼料溶失率減少。調(diào)質(zhì)過程中還應(yīng)選用飽和蒸汽，并保持穩(wěn)定和恒壓。對于粗蛋白≥30%的水產(chǎn)飼料，蒸汽壓力為0.3～0.4 MPa較為適宜。

3.4 制粒

制粒是原料經(jīng)調(diào)質(zhì)熟化后的成型過程，目前水產(chǎn)飼料加工常用的制粒機主要有環(huán)模制粒機和擠壓膨化機2種。

在環(huán)模制粒機中，環(huán)模壓縮比也稱為壓模?？椎拈L徑比。隨著?？组L徑比的減小，飼料顆粒生產(chǎn)率會顯著提高，電耗降低，但顆粒質(zhì)量亦隨之降低，對顆粒飼料耐水性會產(chǎn)生一定的影響。在配方、原料、工藝一定的前提下，顆粒料的溶失率均隨著長徑比的增大而呈下降趨勢。?？椎拈L徑比大，物料過孔時在孔內(nèi)停留的時間長，所受的擠壓力大，從而可提高飼料顆粒的緊密程度，提高耐水性。同時，環(huán)模長徑比對飼料產(chǎn)品的外觀質(zhì)量影響較大，長徑比越大，擠壓時間越長，物料溫度偏高，產(chǎn)品顏色偏深。實際生產(chǎn)中，綜合考慮以上因素，淡水魚顆粒料的環(huán)模壓縮比以15左右為宜；河蟹顆粒料環(huán)模壓縮比在18～20；對蝦顆粒料環(huán)模壓縮比在18～22較為合適。

相比而言，物料在擠壓膨化機中所受的作用力要遠大于在環(huán)模制粒機中的作用力。擠壓過程及物料出模瞬間的“閃蒸”使物料結(jié)構(gòu)重組，形成較為穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。高溫環(huán)境中強烈的剪切力和壓力使物料軟化，黏性物質(zhì)與非黏性物質(zhì)緊密接觸，從而降低各組分在水環(huán)境中的離散力。因此，原料相同的條件下，用環(huán)模制粒機制得的水產(chǎn)顆粒飼料，其耐水性常比擠壓水產(chǎn)飼料差。

3.5 制粒后處理

經(jīng)過成型后處理，顆粒飼料的淀粉糊化度和耐水性均有明顯增加。不經(jīng)后處理的飼料的平均耐水時間約為10 min，而經(jīng)過后處理的飼料耐水時間都大于10 min，有的已經(jīng)超過2 h。

水產(chǎn)顆粒飼料的制粒后處理包括熟化、冷卻、干燥、破碎、分級和外涂6個過程，在生產(chǎn)加工的過程中可根據(jù)需要選擇其中的全部或幾步工藝。經(jīng)過熟化處理后，提高了顆粒的淀粉糊化度，增強顆粒表面的黏合作用，投入水后能保持顆粒表面的完整性，就相當于在水中形成了一層保護膜，提高了耐水性。后熟化的溫度和時間都會影響到熟化的效果，從而也會影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。相同的穩(wěn)定化時間下，穩(wěn)定化的溫度越高，淀粉的糊化度也越大。隨著穩(wěn)定化時間的增加，不同溫度之間淀粉糊化度的差異先增大后減小。此外，一些先進的顆粒飼料加工廠在造粒后，又在顆粒表面噴一層很薄的可成膜材料（如褐藻酸鈣），也可以有效地提高飼料水中穩(wěn)定性。

4 小結(jié)

水產(chǎn)飼料的耐水性是原料、黏合劑、加工工藝等因素共同作用的結(jié)果。良好的加工工藝是實現(xiàn)飼料最佳物理性質(zhì)和發(fā)揮最好營養(yǎng)效果的基礎(chǔ)。黏合劑這幾年的關(guān)注度似乎在降低，可能是由于黏合劑本身營養(yǎng)價值比較低，而淀粉類物質(zhì)可以在發(fā)揮黏合作用的同時發(fā)揮營養(yǎng)作用。飼料產(chǎn)品的最終目的還是發(fā)揮營養(yǎng)作用，因此必須在保持飼料良好物理性質(zhì)的同時，注意各種營養(yǎng)物質(zhì)的比例平衡以及飼料的適口性和誘食性以保證飼料的攝食率和消化率。

（參考文獻刊略，需者可函索liufeng511@126.com）