1856 年,一位美国人首次申报了一个食品膨化技术专利,翻开了食品加工技术进步新的一页。20 世纪60 年代,欧洲才最先开始研究膨化技术用于生产动物饲料的可能性,很快就成功生产出了用于动物的膨化饲料,最先生产的膨化饲料主要是用于宠物的高档饲料,以后逐渐发展到其他动物。20 世纪90 年代末,我国饲料工业也开始有了膨化机。一般情况下,生产水生动物饲料,用膨化的比较多;生产陆生动物猪禽饲料,特别是乳仔猪饲料,仅部分使用膨化原料,如膨化玉米、膨化大豆或膨化大豆+豆粕。
1 膨化加工对大豆的影响 膨化加工等工艺处理可以有效除去大豆中的抗营养因子,最大限度减少营养损失外,最重要的是可以利用压力作用有效除去抗原蛋白,而热炒等加工则无法达到这一目的。 膨化加工是一种高温短时间的加工工艺,能最大限度避免营养物质严重变质变性,最大限度提高营养物质利用效率,避免大豆营养物质损失;最大限度改善大豆的适合性,减少对采食量的影响;最大限度提高产出投入比,充分发挥大豆的营养效率。 1.1 膨化过程物料状态变化 膨化机用于膨化大豆,主要是通过温、湿、压、运动等物理作用,达到改变大豆特性的目的。大豆进入膨化机后,在运转揉合过程,很快被压缩并受到强大压力的挤压,温度很快升高,大豆中的水分立刻处于过热状态,由于压力很大,水不可能变成蒸汽,结果是使大豆物料变得柔软,成为一种熔融状态的物质。蛋白质、淀粉等在运转过程中同时受到剪切力和摩擦力作用,分子结构的次级键可能断裂破坏,变性成相对呈线形的分子,失去了原有的蛋白质特性,但是因为线形的分子增加了与其他分子接触的机会,更容易发生再结合。 物料喷出机器瞬间,高压迅速变成常压,水分瞬间汽化膨胀上千倍,巨大的膨胀压力使物料形态破坏,部分分子断裂,达到膨化目的。 1.2 对大豆膨化加工的基本认识和评价 可以肯定,膨化工艺是加工大豆比较适宜的一种高温高压短时间的加工工艺。 膨化工艺参数研究设定好以后,用于实际生产加工过程,工艺简单,容易操作控制。 膨化过程对大豆营养物质变化的程度低,破坏损失少,对一部分抗营养物质还有提高效率的作用,如非淀粉多糖等。比较明显的是显著提高大豆能量、蛋白质、氨基酸的利用效率(表1)。
表1 猪对不同加工大豆营养物质消化的影响 %
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膨化大豆 |
炒大豆 |
豆粕 |
消化能/(kcal/kg) |
4400 |
4052 |
3567 |
粗蛋白质 |
87 |
81 |
84 |
赖氨酸 |
88.1 |
81.1 |
88 |
蛋氨酸 |
77.4 |
84.9 |
90 |
色氨酸 |
82 |
82 |
82 |
苏氨酸 |
84.2 |
78.9 |
84 |
中洗纤维 |
76.2 |
61.9 |
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大豆油脂含量适宜,对膨化剂有润滑作用,使大豆很容易膨化。 膨化加工的高温、高压,可以清除有害微生物。 因此可以说,大豆膨化加工,基本上可以达到处理大豆的预期目的。 1.3 膨化对大豆的理化作用 膨化过程的物理作用,主要包括挤压产生的压力,物料在外力作用下运动过程的揉搓、高热蒸气、摩擦等,这些作用对大豆产生剪切作用,使承受的压力增大,温度升高。 膨化过程的化学作用,主要包括蛋白质次级键断裂,使蛋白质变性,达到加工的目的, 同时还有一部分肽降解,有提高蛋白质、氨基酸消化利用的作用。但是也有一部分氨基酸被破坏,如蛋氨酸等含硫氨基酸氧化变质,最后变成不可利用的醛类物质或硫化物。其他一些必需氨基酸如亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸等都有可能在高温、高压、高湿条件下变成不可用的醛类物质。 膨化过程的物理化学作用,主要包括大豆细胞被破坏、油脂外溢、钝化有害物质、物质变质变性、大豆质地变得蓬松等。
2 大豆膨化后的效果和利用 2.1 大豆膨化后常规营养价值变化 从表2可知,膨化加工后的大豆,水分显著减少,粗纤维也减少,其他组成成分有不同程度增加。无氮浸出物基本上不受加工影响。膨化过程的损耗主要是水分,其他营养物质的损耗不到1%。
表2 大豆膨化后常规营养成分变化 %
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生大豆 |
膨化大豆 |
水分 |
14.23 |
9.38 |
粗蛋白质 |
36.65 |
38.21 |
粗脂肪 |
17.02 |
18.11 |
粗纤维 |
6.72 |
4.35 |
无氮浸出物 |
25.38 |
29.95 |
损耗率 |
5.67 |
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2.2 大豆膨化后氨基酸含量变化 表3的资料说明,不同工艺方法对大豆氨基酸的损失程度不同。与生大豆相比,膨化加工的优点是,组氨酸的消化利用效率显著提高。膨化大豆的缺点是含硫氨基酸、赖氨酸、苏氨酸的可利用性明显降低。从表3还可以看到,色氨酸不受加工方法影响。
表3 加工方法对氨基酸满足动物需要的影响 %
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炒大豆 |
膨化大豆 |
生大豆需要 |
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含量 |
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含量 |
需要 |
赖氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸+胱氨酸 苏氨酸 异亮氨酸 色氨酸 亮氨酸 缬氨酸 组氨酸 精氨酸 苯丙氨酸 苯+酪氨酸 |
1.89 0.42 0.81 1.18 1.38 2.25 2.25 1.38 0.82 2.25 1.48 2.67 |
89.4 73.6 70 93 121 222 104 96 121 222 117 136 |
2.14 0.47 0.8 1.28 1.62 2.5 2.59 1.62 0.87 2.5 1.7 2.93 |
91 74 68 91 128 221 108 101 116 221 120 134 |
99.61 83.66 98.24 109.51 144.4 227.8 109.81 111.86 95.24 202.04 119.05
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2.3 猪用膨化大豆的可利用营养物优势(kg,Mcal/t) 用膨化大豆与炒大豆比较,从表4可以看到,膨化大豆显著提高能量、蛋白质、氨基酸可利用性。
表4 大豆不同加工方法对可利用营养物质的影响 %
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炒大豆 |
膨化大豆 |
变化 |
粗蛋白质 |
370 |
370 |
|
可消化粗蛋白质 |
303(82) |
318(86) |
+15 |
消化能 |
4100 |
4400 |
+400 |
总赖氨酸 |
19 |
21 |
+2 |
有效赖氨酸 |
15.6(82) |
18(86) |
+2.4 |
2.4 大豆膨化对碳水化合物的影响 总的来说,大豆膨化后碳水化合物利用效率明显提高。 粗纤维消化率:生长猪可达67.5%,豆粕粗纤维消化率仅提高到55.9%。 中性洗涤纤维消化率:生长猪可达76.2%,豆粕仅提高到53.8%。 膨化大豆与豆粕+大豆油的效果相比:膨化大豆提高饲养效果3%~5%,具体程度主要决定于膨化质量。 膨化质量高的大豆,猪DE 可达到5Mcal/kg。 仅热处理的大豆只有4.4Mcal/kg。 仅热处理的大豆,对幼小哺乳动物,如小猪的饲养效果很不理想,很难达到预期目的。 例如: 5-9日龄仔猪胃内引入大豆蛋白质6g/d, 3周龄断奶后继续用大豆饲粮饲喂,到4周龄: 腹泻率比正常饲养高2.4 倍。 十二指肠绒毛高度减少了24%~36%。 2.5 断奶仔猪等大豆蛋白质试验结果 从表5可知,膨化大豆的饲养效果比炒大豆和豆粕都好。在采食量不明显变化的情况下,日增重提高和饲料增重比降低,明显说明是提高饲料营养物质利用效率的结果。
表5 不同加工处理大豆对仔猪生产性能的影响
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膨化大豆 |
炒大豆 |
豆粕 |
日增重/g |
500 |
430 |
460 |
采食量/g |
930 |
920 |
930 |
饲料增重比 |
1.87 |
2.17 |
2.05 |
2.6 不同加工大豆对产蛋鸡的影响 从表6可以看到,大豆加工工艺不同,不影响产蛋鸡每一枚蛋的重量,即不影响产蛋大小。但是显著提高产蛋率,显著降低饲料产蛋比,提高饲料的产蛋效率。
表6 不同加工处理大豆对产蛋鸡产蛋性能的影响
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膨化大豆 |
炒大豆 |
豆粕 |
产蛋率/% |
80.1 |
77.8 |
77.3 |
采食量/g |
99 |
103 |
104 |
产蛋重/g |
61.2 |
62.3 |
60.8 |
饲料产蛋比 |
2.02 |
2.13 |
2.21 |
3 总 结 从上面的资料可以说明,挖掘大豆营养潜力,有价值、有意义。要确切搞清楚大豆中的抗营养影响,特别是定量的影响,尚须时日。到目前为止,大豆加工的原理和工艺技术,有发展,有进步,但是仍然任重道远。就目前的营养饲养发展和饲料制备技术水平,膨化大豆是一种可以考虑的选择。在追求通过高投入、高产出实现高效益的养殖实践中,膨化大豆尤其值得考虑。 (电话:(010)65051830;传真:(010)65052201;电子邮箱:jackcheng@asachina.org) |