膨化對實驗犬糧營養(yǎng)成分影響的研究

李慧賢 常銀蓮 卓志勇 張海峰 史 良

(北京科澳協(xié)力飼料有限公司，北京 100107)

實驗動物是生命科學(xué)研究的基礎(chǔ)和條件，是衡量一個國家或一個單位科研水平的重要標(biāo)志[1]。作為活的“精密儀器”，實驗動物的標(biāo)準(zhǔn)化程度直接影響研究成果的確立、研究水平的高低以及研究產(chǎn)品的質(zhì)量等。而標(biāo)準(zhǔn)化的實驗動物飼料則是保證實驗動物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的重要條件之一[2]。

犬作為實驗動物，在生命科學(xué)領(lǐng)域已應(yīng)用多年。目前，實驗犬糧的生產(chǎn)常采用膨化技術(shù)。擠壓、膨化技術(shù)作為飼料加工方法起始于八十年代末，它是將粉狀飼料采用加溫、加壓處理，擠出?？谆蛲蝗粐姵鰤毫θ萜?，壓力迅速降低、體積突然膨大而成[3]。根據(jù)膨化過程中是否進(jìn)行水熱處理，可將膨化分為干法膨化和濕法膨化兩種，濕法膨化相對干法膨化更具有優(yōu)勢，一方面生產(chǎn)效率大大提高，另一方面也降低了機(jī)器部件的磨損。較粉料和顆粒料來講，膨化飼料具有適口性好和致病微生物殺滅量大等特點(diǎn)，還能有效破壞飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。有利于動物對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。但由于膨化會涉及到高溫、高壓的處理過程，會導(dǎo)致部分營養(yǎng)物質(zhì)損失[4-7]。一般認(rèn)為，膨化對飼料蛋白質(zhì)的含量基本沒有影響，但是會使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，提高其在動物腸道中的消化和吸收率。而氨基酸的破壞程度與加工條件有關(guān)，在加工溫度不是很高時，膨化對氨基酸的影響不大。但膨化溫度升高后(170～200 ℃)，對熱敏感的氨基酸容易受到損失，如賴氨酸、胱氨酸等[8]。飼料中維生素含量受到膨化處理的影響較大，尤其是水溶性維生素?fù)p失率較高。而膨化對微量元素影響不大[9]。多數(shù)研究表明，生產(chǎn)飼料不同，膨化設(shè)定參數(shù)不同，如溫度為100～200 ℃之間，壓力為0.4～0.8 MPa之間，停留時間也是幾十秒到幾分鐘不等，而生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定的不同，膨化過程對營養(yǎng)物質(zhì)損失率的影響差異也很大[10-11]。

目前，我國實驗動物飼料主要參照的標(biāo)準(zhǔn)為實驗動物配合飼料營養(yǎng)成分標(biāo)準(zhǔn)(GB 14924.3—2010)，該標(biāo)準(zhǔn)對實驗動物配合飼料及飼料原料的質(zhì)量作了強(qiáng)制性要求，明確規(guī)定了每種飼料營養(yǎng)成分限值[12]，并規(guī)定了強(qiáng)制性指標(biāo)以及推薦性指標(biāo)。因此，要想生產(chǎn)出符合生長繁殖營養(yǎng)需要、安全可靠的犬糧，確定膨化條件下犬糧營養(yǎng)成分的變化則十分重要。本文則主要研究在固定生產(chǎn)條件下，實驗犬糧經(jīng)膨化后蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸、維生素以及微量元素的變化情況。以期為實驗動物飼料生產(chǎn)企業(yè)設(shè)置合理配方比例，優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)實驗犬糧提供思路。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗犬糧由北京科澳協(xié)力飼料有限公司提供。

1.2 設(shè)備

MY135(SJPS135)單螺桿膨化機(jī)組，江蘇牧羊集團(tuán)有限公司。

1.3 工藝

原料粉碎→篩分→混合→調(diào)制(溫度：105～115 ℃、壓力為0.6～0.8Mpa、時間3～5 min)→膨化→干燥→冷卻→成品

1.4 方法

隨機(jī)抽取2016、2017以及2018年6個批次實驗犬糧飼料送至美國 Midwest Laboratories檢測。分析方法采用美國分析化學(xué)家協(xié)會AOAC(Association of Official Chemists)規(guī)定的檢測方法。水分測定采用AOAC 930.15，蛋白測定采用AOAC 990.03，脂肪測定采用AOAC 954.02，纖維測定采用AOCS Ba 6a-05，灰分測定采用AOAC 942.05，氨基酸測定采用AOAC 994.1，色氨酸測定采用(AOAC 988.15)，微量元素測定采用AOAC 985.01，維生素檢測采用AOAC 992.03。

2 結(jié)果

2.1 實驗犬糧常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo)

本研究中選用的實驗犬糧常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo)符合國標(biāo)要求，經(jīng)過膨化工藝后，與配方值對比，飼料中粗脂肪、鈣、磷有損失，損失率分別為6%、20%、24%,見表1。

表1 實驗犬糧常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo)Table 1 Common nutritional indicators of experimental dogs

注：* 配方數(shù)據(jù)庫采用《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》(第28版)，下表同。

損失率=(配方折算干物質(zhì)-檢測折算干物質(zhì))/配方折算干物質(zhì)×100%，下表同。

Note: * the formula database is based on the table of feed ingredients and nutritional values of China (twenty-eighth Edition).

Loss rate=(formula converted to dry matter-Detection converted to dry matter) / formula converted to dry matter × 100%, the same as in the following table.

2.2 實驗犬糧氨基酸營養(yǎng)指標(biāo)

本研究中選用的實驗犬糧氨基酸營養(yǎng)指標(biāo)符合國標(biāo)要求，在該結(jié)果中，可以發(fā)現(xiàn)組氨酸、賴氨酸經(jīng)過膨化后會有部分損失，損失率分別為8%、6%。其余氨基酸不僅沒有損失，相反其含量還有所增加，見表2。

表2 實驗犬糧氨基酸營養(yǎng)指標(biāo)Table 2 Amino acid nutritional indicators of experimental dogs

2.3 實驗犬糧維生素指標(biāo)

膨化工藝對維生素指標(biāo)影響較大，其中維生素E、維生素B2、煙酸、膽堿、維生素B6損失率分別為29%、65%、46%、1%、81%。見表3。

表3 實驗犬糧維生素指標(biāo)Table 3 Vitamin index of experimental dog food

2.4 實驗犬糧微量元素指標(biāo)

膨化對微量元素的影響不大，除銅元素膨化后較膨化前損失31%外，其他微量元素檢測值要顯著高于配方值，其中鐵、錳、鋅、硒、碘分別高出7%、171%、136%、62%、36%，見表4。

表4 實驗犬糧微量元素指標(biāo)Table 4 Indicators of trace elements in experimental dogs

3 討論

3.1 膨化對實驗犬糧常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo)的影響

本研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過膨化工藝后，實驗犬糧蛋白質(zhì)含量變化不大，粗脂肪、鈣、磷分別損失6%、20%、24%，而粗纖維和粗灰分較配方值比分別增加了45%和33%。甘振威等[8]報道，飼料經(jīng)膨化后其粗脂肪含量較膨化前降低了6.46%，本研究結(jié)果與其一致。這可能是跟脂肪在擠壓過程中發(fā)生了部分水解，產(chǎn)生的甘油和游離脂肪酸容易與淀粉、蛋白質(zhì)形成復(fù)合物有關(guān)。大部分研究認(rèn)為，飼料中鈣、磷含量不會因為膨化加工而有所增減，但在該研究中，鈣、磷有損失，與之前研究結(jié)果不符。這可能是由于該配方采用的數(shù)據(jù)庫與原料之間存在差異導(dǎo)致的，粗纖維和粗灰分結(jié)果同理。

3.2 膨化對實驗犬糧氨基酸營養(yǎng)指標(biāo)的影響

一般認(rèn)為，氨基酸的破壞程度與加工條件有關(guān)，在較為溫和的膨化條件下(溫度125～165 ℃、水分12%～18%)賴氨酸的損失較小，在9%以下[13]。在加工溫度不是很高時，膨化對合成的賴氨酸和蛋氨酸穩(wěn)定性影響不大。但膨化溫度升高(170～210 ℃)時會降低氨基酸含量和利用率，限制性氨基酸的損失加劇。Bj?rck 等[14]報道，膨化溫度上升，賴氨酸損失加劇，其次是含硫氨基酸，如蛋氨酸、胱氨酸等，其他氨基酸損失較小。本研究中，檢測值較配方值比組氨酸、賴氨酸損失分別為8%、6%。損失相對較小，與前人研究結(jié)果一致。其余氨基酸不僅沒有損失，相反其含量還有所增加。原因可能是部分蛋白原料中氨基酸含量豐富，而采用的數(shù)據(jù)庫中不包括該部分?jǐn)?shù)據(jù)造成的?？偟膩碚f，在該研究的膨化過程中，氨基酸損失可忽略不計。

3.3 膨化對實驗犬糧維生素的影響

維生素是一類具有生物活性的化合物，對其所處的物理及化學(xué)環(huán)境相當(dāng)敏感，其在膨化加工過程中的保存率一直是大家關(guān)注的焦點(diǎn)。膨化調(diào)制過程中的高溫處理以及較長時間的擠壓所產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力使飼料與模孔以及飼料與飼料之間產(chǎn)生劇烈的摩擦，導(dǎo)致溫度急劇上升，從而造成維生素生物活性下降[15]。本研究中，相較其他營養(yǎng)素來講，膨化對維生素的影響較大，其中維生素E、維生素B2、煙酸、膽堿、維生素B6損失率分別為29%、65%、46%、1%、81%。這與王忠艷[16]之前的報道趨勢相同，但結(jié)論稍有差異，他發(fā)現(xiàn)膨化對水溶性維生素影響較大，對脂溶性維生素影響較小，其中維生素B1、維生素B2、維生素B6損失最大，達(dá)80%以上，而脂溶性維生素的損失約為12%～50%。不同的生產(chǎn)工藝及參數(shù)下，維生素的損失率也有所不同。在本研究中，沒有分析維生素A，這是由于Midwest Laboratories只分析了β-胡蘿卜素的數(shù)據(jù)，不能完全代表維生素A含量，故維生素A的數(shù)據(jù)暫不做參考。

3.4 膨化對實驗犬糧微量元素的影響

微量元素是飼料組分中含量較少，但這是所必需的物質(zhì)，一般不會因為膨化加工而有所增減。在本研究中，膨化過后，除了銅元素有31%的損失率之外，其他微量元素指標(biāo)較配方值相比，均有不同程度增加。其中鋅元素和硒元素指標(biāo)超出標(biāo)準(zhǔn)，但其配方值是控制在國標(biāo)范圍內(nèi)的，這可能是因為犬糧使用的某些原料中含有大量的鋅和硒元素，提示我們要監(jiān)控一些原料當(dāng)中的鋅和硒的指標(biāo)，及時調(diào)整配方。除此之外的其他微量指標(biāo)都在國標(biāo)范圍內(nèi)。從本研究結(jié)果中可知，設(shè)計配方時，微量元素指標(biāo)的控制相對復(fù)雜，受原料干擾較大，因為不同種類或相同種類不同產(chǎn)區(qū)的原料中微量元素差異較大，此外生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)也會造成微量元素之間的差異。在設(shè)計配方時，要考慮到這一方面因素。

綜上所述，在生產(chǎn)膨化實驗犬糧時，膨化過程中實驗犬糧營養(yǎng)素如脂肪、氨基酸、維生素等會有部分損失，在溫度為105～115 ℃，壓力為0.6～0.8 MPa時，粗脂肪會損失6%，維生素E、維生素B2、煙酸、膽堿、維生素B6分別損失29%、65%、46%、1%、81%。膨化參數(shù)不同，對營養(yǎng)素的影響不同。因此，設(shè)計實驗犬糧配方時，配方師應(yīng)根據(jù)自身情況將該部分損失考慮在內(nèi)，增加相應(yīng)營養(yǎng)素的添加量，以保證成品營養(yǎng)成分值。此外，對于粗纖維、粗灰分和礦物元素指標(biāo)，建議配方師在采用原料時，應(yīng)根據(jù)不同原料特性，對這些指標(biāo)進(jìn)行檢測，以便更加精準(zhǔn)地設(shè)計日糧配方。