挤压膨化技术在水产饲料生产中的应用

刘凡李艳芳

（1.河南省动物卫生监督所，郑州450008；2.河南广电计量检测有限公司郑州450008）

挤压膨化技术在水产饲料生产中的应用

刘凡1李艳芳2

（1.河南省动物卫生监督所，郑州450008；2.河南广电计量检测有限公司郑州450008）

挤压膨化水产饲料是一种低污染、浪费少、高效率、高转化率的优质环保型饲料。采用挤压膨化饲料是生产高质量安全型动物产品，确保人类健康的重要手段，也是未来饲料工业发展的趋势。也是当前乃至今后以绿色环保为主题的水产饲料业发展的必然趋势。文章就膨化水产饲料的特点和挤压膨化技术在水产饲料生产中的应用作一简要概述。

挤压膨化；水产饲料；营养成分

随着科技的不断发展和人类生活水平的日益提高，新的养殖业将由现在的数量型向质量型发展。水产品优质化将是新世纪养殖业发展的必然，采用挤压膨化饲料是生产高质量安全型动物产品、确保人类健康的主要手段，也是未来饲料工业发展的趋势。

目前，在欧洲的许多国家和地区已经形成了以膨化饲料为主流的加工与养殖新模式。近几年来，随着我国水产养殖品种的不断增加，对饲料的要求也越高。饲料要依据不同鱼类的摄食习性，具有不同的性质——浮性、沉性或慢沉性；同时又能在水中完整地保持一定的时间，以便动物有足够的摄食时间。而要达到这些性质只有应用挤压膨化技术。

1　挤压膨化加工技术原理

膨化是利用膨化机内的螺杆和螺杆套筒对物料的挤压、剪切作用使其升温、加压，并将高温、高压的物料挤出模孔，使之因骤然降压实现体积胀大的工艺。膨化可分干、湿两种加工方法，干法膨化加工无需在原料中添加水分，原料在进入膨化腔以前不进行调质处理，膨化过程中产生的热量全部由原料在机械能作用下通过螺杆、剪切板和膨化腔内壁产生。湿式膨化机的结构比干式膨化机更复杂，原料进入膨化腔以前先进行调质，以提高熟化程度，为了加强对熟化过程的控制，膨化腔外还附有导入蒸汽和加水的装置，以辅助加热或降温。

典型的膨化过程是：将粉碎、混合后的物料送到调质器中给予一定的水分和温度。调质后的混合物料被送入膨化仓，物料在高速旋转的螺杆的推动下通过不同的区域，由于摩擦使物料的温度、压力逐渐增加，区域之间的压力控制锁又进一步调节压力。膨化温度，压力在膨化机头的锥型螺旋出处达到最大，物料的温度升致135～160℃，压力15～40个大气压，这时虽然水的温度高于100℃，但压力也远远高于一个大气压，避免了沸腾现象的发生。最后当物料通过环模孔进入大气压环境时，压力突然减少，蒸汽迅速逸出，从而使物料猛烈膨胀。

目前较先进的湿法膨化属于高湿、短时膨化工艺(HTST)，被认为特别适合处理在动物饲料中广泛应用的植物蛋白、淀粉、谷物类产品。HTST膨化优于其它加工工艺，因为在其加工过程中有效地破坏生长抑制因子及杀灭原料中有害微生物，而原料中的营养成分受破坏程度最大。

2　膨化水产饲料的特点

2.1.膨化水产饲料的优点

2.1.1便于饲养管理

水产膨化饲料能较长时间悬浮于水面 (或水中)，投饲时不需专设投饲台，只需定点投饲即可。鱼采食时需出水面，能直接观察鱼的采食情况，及时调整投饲量，并能及时了解鱼类的生长情况和健康状况，因此采用水产膨化饲料有助于进行科学的饲养管理，既节约大量时间，又能提高劳动生产率。

2.1.2防止饲料浪费

水产膨化饲料在水中稳定性很好，一般2小时内（有的长达10多个小时）不溶解，因而能避免饲料中营养成份在水中溶解散失和饲料沉入泥中，而且残饵也容易捞起晒干，能最大限度防止饲料浪费。据试验表明一般采用水产膨化饲料比粉状或硬颗粒饲料可节约饲料10%左右。

2.1.3降低水质污染

水产膨化饲料在水中不溶解、不下沉，因而能避免饲料在水中残留发酵，降低了水中有机物的耗氧量，从而有效地降低水质污染。

2.1.4饲料利用率高

膨化时高温处理，使淀粉糊化、脂肪稳定，并破坏和软化纤维结构和细胞壁，从而提高各营养成份的利用率，挤压膨化可显著降低棉籽及棉籽粕中游离棉酚的含量，对菜籽粕中的芥子苷、蓖麻籽粕中的有毒蛋白等，也有较好的脱毒效果。同时膨化过程也破坏了豆粕中的抗胰蛋白酶等有害物质和抗营养因子，从而提高了原料的适口性和消化率，因此水产膨化饲料较粉状和颗粒饲料的利用率高。

2.1.5饲料保存期长

水产膨化饲料由于经过烘干处理，水分含量较低，颗粒较硬，颗粒粉化率降低，并且膨化过程中大多数的微生物和菌虫被杀死，因此其保存期较长，便于贮藏和运输。

2.1.6防止疾病发生

饲料经膨化瞬时的高温处理，能有效地杀死大肠杆菌、沙门氏菌等病菌，而且膨化饲料吸水(油)性强，便于防病药物的添加。从而可以防止饲料的不洁而引发各类消化道疾病。

2.1.7提高饲料能量

硬颗粒饲料难以提高油脂添加量，而膨化饲料能够根据水产动物的营养需要，通过添加油脂，使油脂均匀分散在饲料中，提高能量水平，以充分满足水产动物生长的需要。

2.1.8适应多种需求

由于膨化机的膨化工作温度及压力是可调控的，所以既能生产浮性饲料（针对上层鱼类、蛙类）、慢沉性（针对中下层鱼类）和沉性（针对虾蟹类）；同时亦能满足一些特定要求，如低水分饲料、高纤维饲料等。

2.2膨化水产饲料的缺点

2.2.1生产成本较高

膨化饲料的加工工艺比一般颗粒饲料复杂，设备投入多，电耗高，产量低，因而成本较高，一般比颗粒饲料的成本要高20%左右。

2.2.2营养成分损失

蛋白质和氨基酸损失。膨化过程中的高温使原料中的一部分还原糖与游离的氨基酸发生美拉德反应，降低了部分蛋白质的利用率，加热最易受损失的是赖氨酸，其次是精氨酸和组氨酸。

维生素损失。温度、压力、摩擦和水分都会导致维生素的损失。据美国学者报道，在膨化饲料中，维生素A、维生素D和叶酸损失11%，单硝酸硫钱素与盐酸态钱素的损失率为11%与17%，维生素K和维生素C的损失率为5%，而同样在硬颗粒饲料中损失则减半。而且温度越高，时间越长，这种维生素破坏就越多。

酶制剂损失。由于酶是一种蛋白质，膨化加工的过程对酶制剂的活性有着不利的影响。一般酶的适宜温度为35～40℃，最高不超过50℃，而膨化制粒过程中温度通常都高于100℃，并伴有高压，因此酶制剂的活性将受到很大的损失。Israelsen报道，110℃植酸酶的活性存留率为零；Vanderpoel报道，110℃时β-葡萄糖酶和纤维素酶的活力已经无法测得；Gadient报道，淀粉酶在80℃下活力明显大幅下降。

微生物制剂损失。目前饲料中应用较多的微生物制剂主要有乳酸杆菌、酵母、芽抱杆菌等，这些微生物制剂对温度尤为敏感，当膨化制粒温度超过85℃时其活性将全部丧失。

3　挤压膨化技术对水产饲料营养成分及消化率的影响

膨化是在高温、高压条件下使饲料发生高速度的物理和化学变化，因此，人们自然会对饲料的营养价值是否因此而受到破坏提出疑问。大量的研究表明，若能恰当地选择并控制加工条件，膨化加工对饲料的营养价值的影响利大于弊。

膨化能使饲料的能量效价提高，首先，淀粉经膨化后，其物理结构发生了糊化、分解的变化。糊化可提高淀粉的消化率，因为糊化后的淀粉可以大量吸水膨胀，增加淀粉与淀粉酶接触的机会，从而加速淀粉的消化吸收。膨化使草鱼对玉米的利用率提高30%。其次，能使脂肪更易消化，如大豆在膨化时大豆脂肪细胞发生裂解，裂解后的脂肪与脂肪消化酶的亲和性提高。

膨化也可改善蛋白质的消化，因为蛋白质有限度的变性，增加了它对酶的敏感性。同时，许多植物蛋白质原料都含有蛋白酶抑制因子及其它抗营养因子，这些抗营养因子在膨化高温、高压的作用下被破坏。

膨化过程的高温、高压对氨基酸的破坏程度是人们最关心的。Peisker的研究表明，至120℃时，总氨基酸含量和可利用赖氨酸含量未发生变化，130℃条件下，膨化饲料与未膨化饲料相比，赖氨酸含量稍有下降，但差异不显著。在膨化过程中，合成氨基酸较天然氨基酸的稳定性好，各种氨基酸在热、湿和压力的作用下，其效价降低的程度不同，从大到小依次为：赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、蛋氨酸、丝氨酸、胱氨酸、酪氨酸。不过，至今为止的多数研究认为，与其它热处理相比，在适宜的膨化条件参数下，一些氨基酸的利用率得到提高。

膨化对维生素的稳定性以及利用率的影响是最受营养师关注的问题。的确，膨化时维生素是很容易被破坏的一组营养素，其中对膨化最为敏感的维生素是VA、VE、VC、VB1和叶酸，而其它B族的维生素都是很稳定的。Coelho指出在膨化机中VE醇、甲基萘醌亚硫酸钠、VC和包膜VC等都是不稳定维生素，这些维生素在最低膨化温度与最短滞留时间条件下损失20%的活性；在最高温度与最长滞留时间条件下至少损失65%的活性；微胶囊型VD、VE醋酸醋、VB2、VC磷酸酯和胆碱在通过膨化腔时只有少量损失，即使在最高膨化温度与最长滞留时间条件下，它们也保留85%的活性。

4　结束语

近年来，挤压膨化作为新一代的饲料加工工艺，在水产饲料的生产中受到重视。国内外就挤压膨化加工对饲料理化性质和营养价值的影响进行了较深入的研究，目前许多水产养殖业发达的国家和地区在大量使用挤压膨化水产饲料。在美国90%的斑点叉尾鱼回用挤压膨化饲料喂养，我国台湾省也是较早运用膨化技术的地区之一。近几年我国的膨化水产饲料也越来越受到重视，相信随着挤压膨化设备与技术的不断改进和完善，挤压膨化加工技术在未来的水产养殖业中将发挥更大的作用。

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2016-9-21