膨化玉米的研究进展及其在饲料中的应用

李世传，尹荣华

（双胞胎集团研发中心，南昌 330096）

在20世纪80年代末，膨化技术开始大量应用于各种畜禽饲料、水产饲料和特种动物饲料的加工中，并于20世纪90年代末进入我国。目前，畜牧养殖业中的高档饲料生产基本上都采用膨化工艺，如原料膨化、成品料膨化等技术。玉米是动物日粮中的主要能量饲料，一般约占日粮的60%，具有适口性好、能值高等特点，其产量的2/3被用作畜禽饲料，故而被称为“饲料之王”，因此更大程度地提高玉米的利用率是提高畜禽生产性能以及增加养殖效益的关键。将玉米进行膨化处理是提高玉米利用率的有效途径之一，膨化加工能提高玉米的糊化度，提高各种营养物质的消化率，同时膨化能改进玉米的风味，增进玉米的适口性。本文就膨化玉米的研究进展及其在饲料中的应用作以综述，以期为膨化玉米的应用提供参考。

1 膨化玉米的研究进展

玉米在膨化过程中会发生复杂的变化，使膨化玉米在质构、组成和表现等理化特性及营养水平上发生很大变化。

1.1 膨化玉米的概念及机理

玉米膨化是在水分、热、机械剪切及压力差等因素的综合作用下使淀粉糊化的过程[1]。玉米膨化加工最主要的目的就是提高玉米淀粉的糊化度，另外膨化还能起到消毒、灭菌、增加粗蛋白质、提高总能量等作用[2]。当玉米粉与蒸汽和水混合时，淀粉颗粒开始吸水膨胀，通过膨化腔时，迅速升高的温度及螺旋叶片的揉搓使网袋状淀粉颗粒加速吸水，晶体结构开始解体，氢键断裂，膨胀的淀粉粒开始破裂，变成一种黏稠的熔融体，在膨化机出口处由于瞬间的压力骤降，蒸汽（水分）瞬间散失使大量的膨胀淀粉粒崩解，淀粉糊化[3]。影响玉米膨化效果的因素较多，主要是物料水分、膨化温度、膨化压差及腔内机械剪切力等[4-6]。

玉米中含有大量的淀粉，由于生玉米内淀粉分子聚集成致密的淀粉粒结构，淀粉粒内抗酸抗酶的晶体结构不利于动物的消化利用，必须使晶体结构解体（即糊化），才能被酶充分水解而提高消化率。当玉米膨化后，淀粉糊化，淀粉晶体结构被破坏，在动物小肠内能迅速吸水膨胀，大幅增加淀粉酶的作用面积和穿透能力，同时使得淀粉的水解速度和消化程度有较大提高；另外，糊化淀粉能大幅度提高α-淀粉酶的敏感度，使其作用更速度更快，有利于淀粉的吸收利用[6]。

1.2 膨化过程玉米理化性质的变化

膨化过程会使玉米发生一系列的物理、化学和生物变化，从而导致玉米中蛋白质、氨基酸、粗纤维、灰分、水分、粗脂肪等各种成分发生变化。郭树国等研究得出，玉米挤压膨化后的蛋白质含量比膨化前略有减少，且氨基酸也有部分损失；有关纤维在挤压膨化后的含量变化，其认为由于挤压设备和原料不同，纤维含量变化也不近相同，但比较一致的结果是在挤压中粗纤维的含量显著减少；玉米经膨化后脂肪含量下降，但脂肪复合体的形成使得脂肪受到淀粉和蛋白质的保护，对降低脂肪氧化程度和氧化速度、延长产品贷架期起积极作用，同时改善产品质构和口感[7]。肖志刚等研究认为，玉米膨化过程中蛋白质含量减少，蛋白质发生降解，大分子被切断成小分子而转化为氨基酸，除胧氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、粒氨酸外，其余各类氨基酸含量增加，氨基酸总量也增加；脂肪含量减少，水溶性成分含量增加；同时膨化过程使得淀粉发生降解，还原糖含量增加，支链淀粉的比例减少[8]。冉新炎等研究认为，玉米经膨化后还原糖、可溶性膳食纤维、吸水性指数、水溶性指数和糊化度，分别提高361.54%、134.38%、80.20%、186.4%和794.12%；淀粉、不溶性膳食纤维含量分别降低26.03%和6.67%，蛋白质含量基本不变[9]。另外膨化过程中的高温、高压会使玉米中的风味成分发生变化，一部分香味物质随水蒸气挥发而被闪蒸，同时由于玉米中还原糖与含氮化合物发生的美拉德等反应使得新风味物质形成，为膨化玉米提供良好的风味；并且在保存过程中，由于糊化淀粉和蛋白质的存在，对香气又有一定的保护作用。

2 膨化玉米在饲料中的应用

经过膨化后的玉米具有适口性好、营养价值高、便于吸收等诸多优点，能够显著提高动物生长性能、改善饲料转化率等，广泛应用在各类饲料中。

2.1 猪饲料

在日粮中添加一定量的膨化玉米，能够提高猪采食量、日增重和降低料肉比，同时能够降低仔猪腹泻率。李忠荣等研究不同加工处理的玉米对断奶仔猪生长性能的影响，结果表明，使用膨化玉米可以提高21日龄断奶仔猪日增重及采食量，同时能降低仔猪腹泻率[10]。唐志高等研究发现，在断奶仔猪日粮中使用膨化玉米能有效增加仔猪的采食量，并能显著提高断奶后仔猪的生长性能[11]。龙立成研究证明，在日粮中添加膨化玉米25%能显著提高仔猪前期的采食量[12]。章红兵等研究表明，与普通玉米组相比，膨化玉米组能显著降低仔猪的腹泻率（P＜0.05）和腹泻指数（P＜0.05），并证明膨化玉米组显著提高了仔猪的十二指肠的绒毛高度（P＜0.05），降低了空肠中段的隐窝深度，同时显著增加了十二指肠、空肠前段、后段和回肠的黏膜厚度（P＜0.05）[13]。王潇等研究发现，膨化处理玉米可显著提高仔猪十二指肠和空肠内容物的淀粉酶相对活力和空肠内容物淀粉酶的比活力（P＜0.05），同时发现膨化玉米可以提高仔猪断奶后7 d的血液葡萄糖含量和降低7和14 d断奶仔猪血清尿素氮含量[14]。

2.2 反刍动物饲料

膨化玉米可以提高反刍动物对尿素的利用率，提高反刍动物对饲料的消化利用，有利于降低饲养成本，增加养殖效益。齐智利等研究膨化玉米在泌乳奶牛瘤胃内干物质和淀粉降解的规律，结果发现，玉米经过挤压膨化加工处理，能显著提高干物质和淀粉在泌乳奶牛瘤胃中的降解率（P＜0.05），而且随着挤压膨化温度的不断升高，干物质和淀粉的瘤胃降解率呈线性下降趋势[15]。霍小凯等研究不同加工方式玉米的干物质和淀粉在牛瘤胃内降解率及过瘤胃淀粉的含量，得出破碎玉米、膨化玉米和蒸汽压片玉米的干物质在瘤胃内的有效降解率依次为48.11%、77.16%和72.72%，淀粉在瘤胃内的有效降解率依次为64.37%、87.05%和82.76%，结果表明，膨化玉米无论是干物质还是在淀粉方面的降解率都是最优[16]。孙国荣等研究以膨化玉米为主的膨化混合饲料对泌乳后期奶牛泌乳性能、干物质采食量和营养物质表观消化率的影响，结果表明，膨化混合料可提高奶牛干物质采食量和粗蛋白质表观消化率（P＜0.05），同时对奶牛泌乳性能也有显著促进作用[17]。

2.3 禽料

在禽料中使用膨化玉米对家禽的生长也有一定的影响。Moritz等研究膨化玉米对肉鸡的影响，结果表明，随着膨化玉米添加比例的增加，肉鸡的活体重和表观代谢能呈现增加的趋势，并认为饲喂高糊化度（92%）的膨化玉米肉鸡生产性能没有低糊化度（29%）玉米好[18]。周孝峰等用膨化玉米代替普通玉米饲喂肉仔鸡，结果表明，膨化玉米组的增重效果与对照组相近，而试验组的饲料转化率、成活率均优于对照组[19]。

2.4 特种动物饲料

随着貉和狐等特种动物养殖在我国的发展，膨化玉米在特种动物的饲料中也开始广泛使用，现在特种动物饲料基本都采用膨化玉米，但要求膨化玉米糊化度＞90%。周孝峰等认为，采用膨化玉米制作特种动物饲料，能保证淀粉类物质的消化吸收率，节省大量人力物力，提高饲养效率[19]。

2.5 其他动物饲料

膨化玉米还在鱼、兔等动物饲料中应用。研究表明，以齐口裂腹鱼肠道、肝胰脏的粗酶液为酶源，玉米膨化后蛋白质酶解速度上升83.40%。刘英等报道，在鱼饲料中使用膨化玉米能取到较好的效果，能提高蛋白质的消化率和淀粉消化速率[20]。有研究用不同比例膨化玉米替代生玉米饲喂生长兔，结果发现，随着替代比例的增加，平均日增重、料肉比有改善趋势。

3 小结

膨化技术是一种高效的玉米加工技术，能有效提高玉米淀粉糊化度，改善淀粉、蛋白质等养分的利用率，还可提高饲料的适口性，增加动物采食量，提高饲料的利用率，有利于增加动物的健康生长。尽管膨化产品的优点很突出，在实际应用中也取得了很好的经济效益，但由于膨化技术在我国还不是很成熟，特别是在挤压膨化机的最佳工艺条件与参数研究上还有待进行深入探讨。

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