蛋白原料及其混合粉料理化性质对颗粒饲料加工质量的影响

吴雨珊，杨 洁，李军国，许传祥，李 俊，牛力斌，谷 旭

蛋白原料及其混合粉料理化性质对颗粒饲料加工质量的影响

吴雨珊，杨 洁，李军国，许传祥，李 俊，牛力斌，谷 旭※

（中国农业科学院饲料研究所，农业农村部动物产品质量安全饲料源性因子风险评估实验室（北京），北京 100081）

该研究旨在探究豆粕、棉粕、菜粕、酒糟蛋白（Distillers Dried Grains with Solubles，DDGS）、乙醇梭菌蛋白5种蛋白原料及其混合粉料的营养指标和理化性质的差异，确定影响颗粒饲料质量和制粒能耗的关键指标，对5种蛋白原料的制粒效果进行综合评价。以豆粕为对照组，仅改变蛋白原料，采用相同的加工参数制备颗粒饲料，比较不同蛋白原料的制粒效果，进行主成分分析及偏最小二乘回归分析（Partial Least Squares Regression，PLS）。结果表明：在原料营养指标和理化特性方面，乙醇梭菌蛋白具有高蛋白含量、高蛋白溶解度、低脂肪、低纤维的特点，棉粕具有高纤维的特点，菜粕具有高纤维和低蛋白溶解度的特点，DDGS具有低蛋白和高脂肪的特点。蛋白原料吸水性强弱排列顺序为乙醇梭菌蛋白、豆粕、棉粕、菜粕、DDGS，水溶性与之相反。乙醇梭菌蛋白组和棉粕组的制粒能耗较高，豆粕组的制粒能耗最低；棉粕组和乙醇梭菌蛋白组的修正耐久性（Modified Pellet Durability Index，MPDI）较高分别为92.72%和90.57%，菜粕组的MPDI最低为79.68%；乙醇梭菌蛋白组的硬度最高为130.95 N，DDGS组的硬度最低为74.26 N；乙醇梭菌蛋白组的糊化度最高为45.56%，DDGS组的糊化度最低为31.36%。通过偏最小二乘回归模型得到，蛋白含量、蛋白溶解度和吸水性的增加会提高颗粒饲料硬度、PDI和MPDI；粗纤维含量、蛋白溶解度和吸水性的增加会增加制粒能耗。综合分析5种蛋白原料制粒特性，由高到低排序为乙醇梭菌蛋白、棉粕、豆粕、菜粕、DDGS。研究结果为实际生产颗粒饲料时蛋白原料的选择提供参考依据。

蛋白；饲料；理化性质；颗粒饲料质量；偏最小二乘回归

0 引 言

近年来，蛋白原料需求量逐渐上涨，中国大豆进口量激增，成为世界最大的进口国[1]，严重限制了饲料业和养殖业的发展[2]。随着中美贸易战的拉开，豆粕的价格上涨，寻找可替代豆粕的蛋白原料，降低对玉米-豆粕型日粮的依赖是当前要务。因动物性蛋白原料的价格普遍高于植物性蛋白原料，所以从经济方面考虑动物性蛋白原料不能成为替代豆粕的首选。目前，多种杂粕可替代豆粕进行颗粒饲料生产，如棉粕、菜粕和酒糟蛋白（Distillers Dried Grains with Solubles，DDGS）等。随着工业技术的发展，单细胞蛋白逐渐进入了饲料领域[3-4]，如乙醇梭菌蛋白，蛋白质量分数高达83%，氨基酸平衡，具有不占用耕地，不与人争粮，不受季节气候影响，生产周期短等优势。

饲料加工后形成颗粒饲料，便于装袋运输，同时对畜禽的饲料转化率、营养获取均匀度、肠道形态有很大的影响[5-6]。优质的饲料颗粒具有粉化率低、颗粒耐久性高、加工能耗低、淀粉糊化度适中的特点，可降低制作和运输过程中的损耗、减少成本、提高饲料的消化率等[7-8]。颗粒饲料质量受多因素影响，各因素占比不同，如原料组成占比40%、粉碎性能占比20%、调质因素占比20%、环模压辊设备占比15%、冷却条件占比5%[9-11]。其中饲料原料对颗粒饲料质量的影响较大，而原料主要可分为淀粉源和蛋白源。因淀粉在一定水分和温度下发生糊化有利于制粒，所以许多有关原料对颗粒饲料质量影响的研究聚焦于淀粉[12-14]。事实上，蛋白质作为饲料中的主要营养指标，其含量及理化性质也会对饲料的质量产生显著影响。自然状态下，蛋白质构象变化主要包含分子链的展开、结合、聚集、潜在降解或氧化交联这4个变化[15-16]，蛋白质自身的大分子结构会影响诸如此类变化，会对其溶解度、黏度等功能特性产生影响进而导致颗粒饲料质量的差异[17-18]。有研究表明，添加鹰嘴豆[19]、乳清蛋白浓缩物超过25%[20]对颗粒质量有很大影响。

目前，有关蛋白原料的研究主要集中在功能性成分及对畜禽生长性能的影响等方面，但对其加工特性的研究鲜见报道。因此，本文选用豆粕、棉粕、菜粕、酒糟蛋白（Distillers Dried Grains with Solubles，DDGS）、乙醇梭菌蛋白5种蛋白原料在相同加工条件下进行制粒，以豆粕为对照，研究不同蛋白原料及其混合粉料理化性质的差异，找到影响颗粒饲料质量和能耗的关键指标，对蛋白原料的制粒效果进行综合评价，为寻找可替代蛋白原料提供基础数据支撑。

1 材料与方法

1.1 原料

玉米、豆粕、棉粕、菜粕、DDGS从南口原料厂购买，乙醇梭菌蛋白（Protein, CAP）由北京首朗生物科技有限公司提供。

1.2 试验设计

将玉米、豆粕、棉粕、菜粕、DDGS等需要粉碎的大料在筛片孔径2.0 mm的条件下进行粉碎（9FQ-50B，北京通燕机械制造有限公司），为避免其他成分影响，仅用蛋白原料与玉米粉以质量3:7的比例进行混合[21]（CH-100型粉碎机，无锡新标粉体机械制造有限公司），豆粕为对照组，其他蛋白原料为试验组，根据畜禽饲料常用加工条件，模孔直径（3.5 mm）、长径比（10:1）、调质温度80 ℃、调质时间（80s）对混合物料进行制粒（MUZL180型制粒机，江苏牧羊集团），记录制粒过程中相关参数。

对粉碎后的原料和混合粉料进行随机取样3次，检测营养指标和理化指标。每组制粒三批及每批次产量为50 kg，在制粒机稳定的制粒后，每隔5 min取一次颗粒饲料，3次重复，每次取3 kg，颗粒料摊开变凉后采用“四分法”逐渐缩减至2 kg进行加工质量的检测，剩余颗粒饲料装入自封袋中于4 ℃冰箱保存待测。

1.3 检测指标与方法

1.3.1 营养指标

水分按照GB/T 6435-2014《饲料中水分的测定》进行测量；蛋白含量按照GB/T 6432-2018《饲料中粗蛋白的测定-凯氏定氮法》进行测量；粗脂肪按照GB/T 6433-2006《饲料中粗脂肪的测定》进行测量；粗纤维按照GB/T 6434-2006《饲料中粗纤维的测定-过滤法》进行测量。

1.3.2 理化指标

蛋白溶解度：样品粉碎过60目筛，称取试样0.3 g，准确到0.1 mg，置于50 mL离心管中，加入30 mL 0.2 %的氢氧化钾溶液，利用多管涡旋混合器（UMV-2型多管涡旋混合器，北京优晟联合科技有限公司）以2 500 r/min振荡20 min，以2 700 r/min离心10 min，准确移取上清液15 mL于消化管内，按GB/T 6432-2018进行消化，随后使用全自动凯氏定氮仪测定蛋白含量（1），计算蛋白溶解度，公式如下：

蛋白溶解度=21/×100% （1）

式中1表示15 mL上清液中的蛋白质量分数，%；表示样品的蛋白质量分数，%。

吸水性（Water Absorbility Index, WAI）及水溶性（Water Solubility Index, WSI）指数：样品粉碎过70目筛，取2.5 g样品于50 mL离心管中，加入30 mL蒸馏水，利用多管涡旋混合器以2 500 r/min振荡20 min，随后在4 ℃下，以2 700 r/min离心10 min，取离心后的上清液于质量恒定后的培养皿，在135 ℃下烘干3 h恒量，取出置干燥锅内完全冷却。计算公式如下[22]：

WAI=g/ds×100% （2）

式中g表示离心后离心管内胶体质量，g；ds表示干物质样品质量，g。

WSI=ss/ds×100% （3）

式中ss表示培养皿中的上清液烘干后干物质质量，g；ds表示干物质样品质量，g。

黏度特征值：量取（25.0±0.1）mL蒸馏水，移入样品铝筒中，然后称取（5.00±0.01）g试样（应按14%湿基根据试样水分补偿），转移到装有蒸馏水样品铝筒内。采用快速黏度分析仪（ZM100型快速粘度分析仪，波通瑞华科学仪器有限公司），选用程序standard1，进行测定黏度特征值。在结果中提取峰值黏度、保持黏度、最终黏度等数值。

1.3.3 加工质量指标

成型率：根据GB/T16765-1997，颗粒冷却1 h后测定，从各组颗粒料中取出代表性样品1.5 kg（1, g），对试样分3次过筛（2.5 mm），筛上颗粒质量（2, g），计算3次筛上物总质量占试样总质量的百分数。在饲料出口处，接取饲料颗粒500 g晾干后过筛（2.5 mm），计算筛上颗粒质量的百分比，即成型率。

成型率=2/1×100% （4）

颗粒耐久性（Pellet Durability Index，PDI）和修正耐久性（Modified Pellet Durability Index，MPDI）：取过筛（2.5 mm）颗粒500 g，在颗粒耐久性测试装置中不断反转10 min后，过筛称量筛上颗粒饲料质量（3, g）的百分比，即颗粒耐久性（PDI）[7]。取过筛（2.5 mm）颗粒500 g，装入ASM-E880搅拌机内，以50 r/min回转6 min，测量筛上颗粒质量（4, g）的百分比，即修正耐久性（MPDI）。

硬度：利用质构仪（TA-XY2i，Stable Micro System公司）进行颗粒硬度的测定，记录断裂前的峰值（N），反复测量20次取平均值。

淀粉糊化度：淀粉糊化度检测采用了美国饲料工业普遍采用测定淀粉糊化度的简易酶法测定[23]。

1.3.4 制粒能耗

记录生产过程中的每分钟的产量记为（kg），记录电度表示值记为（A），计算每吨的制粒能耗（kW·h/t），公式如下：

式中代表正常制粒过程中的电流大小，A；代表电压，为0.38 kV；代表颗粒出口处接料1min的质量，kg；cos代表功率因数，取0.85。

1.4 统计分析

试验数据以平均值士标准误差表示。所有数据用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析（one-way ANOVA），Duncan多重比较法检验差异显著性，以<0.05为差异显著。首先将指标数据正向化与标准化，判定相关性后确定主成分个数，列出主成分Z的表达式，根据数据对综合成分值进行计算。

2 结果与分析

2.1 蛋白原料与混合粉料的营养和理化性质指标

不同蛋白原料营养指标与理化性质如表1所示。不同蛋白原料的水分变化范围为7.12%～9.87%，棉粕和DDGS的水分显著高于其他蛋白原料（<0.05），乙醇梭菌蛋白的水分最低；不同蛋白原料的蛋白质量分数变化范围为16.09%～82.53%，乙醇梭菌蛋白的蛋白含量显著高于其他蛋白原料（<0.05），DDGS的蛋白含量最低；不同蛋白原料的粗脂肪质量分数变化范围为0.19%～10.00%，DDGS的粗脂肪含量最高（<0.05），乙醇梭菌蛋白粗脂肪含量最低；不同蛋白原料的粗纤维质量分数变化范围为0.05%～11.80%，菜粕的粗纤维含量最高（<0.05），棉粕较高，乙醇梭菌蛋白的粗纤维含量最低；不同蛋白原料的蛋白溶解度变化范围为11.74%～93.44%，乙醇梭菌蛋白的蛋白溶解度最高（<0.05），菜粕的蛋白溶解度最低；5种蛋白原料的吸水性由强到弱的排列顺序为乙醇梭菌蛋白、豆粕、棉粕、菜粕、DDGS；吸水性和水溶性指标呈相反的变化趋势。

表1 不同蛋白原料营养指标与理化性质

注：同一行数据肩标相同字母表示差异不显著（>0.05），不同字母表示差异显著（<0.05），下同。

Note: In the same line, values with the same letter superscripts mean no significant difference (＞0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (<0.05). The same as below.

不同混合粉料的营养指标与理化性质如表2所示。豆粕组的黏度特征值显著高于其他各组（<0.05）；棉粕组的粗纤维含量显著高于其余各组（<0.05）；DDGS组的粗脂肪含量显著高于其余各组（<0.05），并且DDGS的蛋白含量最低；菜粕组具有较高的粗纤维含量和较低的蛋白溶解度，蛋白溶解度显著低于其他各组（<0.05）；乙醇梭菌蛋白组的蛋白含量和蛋白溶解度显著高于其余各组（<0.05），粗纤维含量最低；不同混合粉料的吸水性由强到弱的排序为乙醇梭菌蛋白组、棉粕组、豆粕组、菜粕组、DDGS组，各组之间显著差异（<0.05），水溶性指标与吸水性呈相反趋势。各混合粉料的差异与蛋白原料间的差异几乎一致。

2.2 制粒能耗与颗粒饲料质量指标

不同颗粒饲料的制粒能耗与颗粒饲料质量指标如表3所示。不同颗粒饲料的制粒能耗变化范围为50.81～59.62 kW·h/t，棉粕组和乙醇梭菌蛋白组的制粒能耗较高，豆粕组的制粒能耗显著低于其余各组（<0.05）；不同颗粒饲料的成型率变化范围为99.34%～99.77%，各组成型率均在99%以上；不同颗粒饲料的PDI变化范围为96.43%～98.53%，乙醇梭菌蛋白组和棉粕组的PDI显著高于其他组（<0.05）；不同颗粒饲料的MPDI变化范围为79.68%～92.72%，棉粕组的MPDI显著高于其他组（<0.05），菜粕组的MPDI最低；不同颗粒饲料的硬度变化范围为74.26～130.95N，棉粕组和乙醇梭菌蛋白组的硬度显著高于其他组（<0.05），DDGS组的硬度最低；不同颗粒饲料的淀粉糊化度变化范围为31.36%～45.56%，乙醇梭菌蛋白组的淀粉糊化度显著高于其他组（<0.05），豆粕组的淀粉糊化度最低。

表3 不同颗粒饲料的制粒能耗与颗粒饲料质量指标

2.3 混合粉料特性与制粒能耗及颗粒质量指标偏最小二乘回归分析

混合粉料特性与制粒能耗及颗粒质量指标间的相关系数如表4所示，制粒能耗与峰值黏度、保持黏度和最终黏度呈显著负相关；成型率与蛋白含量、吸水性呈显著正相关，与蛋白溶解度呈极显著正相关，与水溶性呈显著负相关；PDI与蛋白含量、蛋白溶解度、吸水性显著正相关；MPDI与蛋白溶解度、吸水性呈显著正相关性；硬度与蛋白含量、吸水性呈显著正相关性，淀粉糊化度与蛋白含量呈正相关性。仅通过相关性的数据大小不能够直接评估制粒能耗及颗粒质量指标与混合粉料特性直接的影响关系。

表4 混合粉料特性与制粒能耗及颗粒饲料质量指标间的相关系数

注：*与**分别表示0.05和0.01水平上显著差异。

Note: *and**show significant differences at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

以混合粉料的营养指标和理化指标等为自变量，以制粒能耗、淀粉糊化度、成型率、PDI、MPDI、硬度为因变量分别建立回归模型，建立因变量和自变量之间的PLS模型，仅保留在置信区间内的变量。偏最小二乘回归模型系数表如表5所示，成型率受蛋白含量、蛋白溶解度、吸水性、水溶性影响；硬度、PDI和MPDI受蛋白含量、蛋白溶解度、最终黏度和吸水性影响；制粒能耗受粗纤维、蛋白溶解度、峰值黏度、保持黏度、最终黏度和吸水性的影响；淀粉糊化度受蛋白含量、峰值黏度、保持黏度、最终黏度、吸水性和水溶性的影响。

表5 偏最小二乘回归模型系数表

采用2和2两个指标评价PLS模型的拟合效果，2表示所有提取的偏最小二乘模型的所能解释的自变量和因变量总方差的比例。2是交叉验证平方系数，代表着模型的预测能力。一般来说2越大代表拟合模型代表性强，2>0.5时，所得模型就具有良好的预测能力。偏最小二乘回归分析模型的拟合能力（2）与预测能力（2）的结果，如表6所示，模型中偏最小二乘回归分析中，2为0.831～0.970，此模型拟合效果较好。2为0.738～0.909，则此模型的预测能力也较佳。

表6 偏最小二乘回归分析模型的拟合与预测能力

注：2：因变量模型拟合度；2因变量模型预测度。

Note:2: fitting degree of dependent variable model;2: prediction degree of dependent variable model.

2.4 蛋白原料制粒特性的综合评价

为评价5种蛋白原料的制粒效果，对5种蛋白原料的制粒能耗和颗粒质量指标进行主成分分析，方差及主成分贡献率如表7所示，按照选择特征值大于1的原则，前4个因子的特征值均大于1，因此选择前4个因子替代原变量，累计贡献率达到96.28%（>80%），选择前4个主成分对蛋白原料的制粒性能进行综合评价。通过主成分载荷矩阵，得到用每个特征向量表示的主成分与相对应变量的关系，结果见表8。

第一主成分：

1=0.2261+0.2882+0.2683+0.2864+0.2965+0.3246

第二主成分：

2=−0.2891−0.2432+0.2483+0.0584+0.0975−0.0056

第三主成分：

3=0.2221−0.0792+0.113+0.4054+0.3395+0.2316

第四主成分：

4=−0.2061+0.1642−0.2513+0.0864+0.0255+0.0756

式中1、2、3、4、5、6分别为制粒能耗、淀粉糊化度、成型率、PDI、MPDI和硬度标准化值；1、2、3、4为第一主成分、第二主成分、第三主成分和第四主成分。

表7 方差及主成分贡献率

表8 各主成分的载荷矩阵

结合表8，第一主成分贡献率53.690%，主要提取硬度、PDI、MPAI和淀粉糊化度；第二主成分贡献24.506%，主提取制粒能耗、糊化度、成型率；第三主成分贡献9.878%，主要提取PDI、MPDI；第四主成分贡献8.206%，主要提取成型率、制粒能耗。综合四个主成分系数及其贡献的方差，得到综合得分公式=0.5371+0.2452+ 0.0993+0.0824。通过评价公式计算出5种蛋白原料制粒特性的综合得分如表9所示，根据综合得分进行排序。5种蛋白原料制粒特性由高到低依次是乙醇梭菌蛋白、棉粕、豆粕、菜粕、DDGS。

表9 各主成分得分及综合得分

3 讨 论

5种蛋白原料的营养指标及理化性质均有不同。从各组颗粒饲料质量指标中可以看出，乙醇梭菌蛋白组和棉粕组的MPDI、硬度均较高，所以颗粒稳定性较佳。

本试验证明了不同蛋白原料对制粒能耗、颗粒质量有很大影响。这与理化性质有密切关联，结果显示混合粉料各指标的变化与蛋白原料各指标变化几乎一致。因此对混合粉料的理化性质与颗粒质量进行分析。

3.1 不同蛋白原料及其混合粉料的营养和理化性质指标对制粒能耗和淀粉糊化度的影响

在本文结果中，蛋白原料和混合粉料的蛋白溶解度、吸水性会增加制粒能耗，黏度特征值会降低制粒能耗。一般来说粗纤维含量不超过10%，增加纤维含量会增加制粒能耗[24]，因为纤维含量越高，使环模内物料间的摩擦力增大，提高了相应的剪切力和制粒能耗[25]。普遍研究结果显示，制粒能耗随特征黏度值的增加而增大[26]。RVA仪器测的表观黏度特征值是使样品持续保持95 ℃近6 min，接近完全糊化而测得的数值。而本试验的最高糊化度仅为45.56%，各组糊化度普遍较低，没有发挥出黏度特性的效果而导致与普遍结论不同[27]。在淀粉糊化度模型中，蛋白含量和吸水性对淀粉糊化度有着正向影响。淀粉糊化主要是为了保持颗粒饲料结构的完整[28]。当饲料中小肽或氨基酸的含量增加时，可能会导致淀粉糊化度提高[29-30]。而实际本试验中的颗粒饲料，蛋白含量最高的乙醇梭菌蛋白组的糊化度最高。适宜的温度和足够的水分是淀粉糊化的前提，吸水性指蛋白原料在水中能吸收水分的能力，在调质过程中吸收更多的水分，发挥保水能力，即使通过调质箱后仍可以为淀粉颗粒的糊化提供更多可用的水分，从而提高糊化度，所以吸水性高对糊化度有着正向影响。Samuelsen等[31]研究显示，物料糊化度高，会增加物料的熔融黏度从而提高机械制粒能耗。从本试验结果中同样可以看出，淀粉糊化度较高的乙醇梭菌蛋白组、棉粕组的制粒能耗较高，而豆粕组淀粉糊化度最低，制粒能耗最小。

3.2 不同蛋白原料及其混合粉料的营养和理化性质指标对颗粒饲料质量指标的影响

有许多研究结果表明，饲料质量的好坏主要由原料成分和理化性质而决定的[31]。畜禽饲料颗粒耐久性一般保持在90%以上，畜禽饲料的颗粒硬度一般在20～35 N之间。本试验没有按实际生产配方进行制粒所以颗粒饲料的硬度高于常规范围，成型率和PDI均是高于常规值。硬度、PDI、MPDI都受蛋白含量、蛋白溶解度、吸水性正向影响。已有试验证明蛋白质是促进颗粒成型的物质[32-33]，并且原料中未加工的非变性蛋白会提高颗粒耐久性和硬度[34]，与本文结果相同。蛋白溶解度代表着蛋白质的变性程度，变性程度越高则蛋白溶解度越低是因为蛋白质受热后会形成溶解度低的聚集体，蛋白质持续处于高温、高湿的条件下，大多数情况下混合饲料进行吸水、升温的过程，在挤压腔达到蛋白质的变性条件，蛋白质分解结构开始重组，重组后结构更加稳定坚挺。相比较而言，不同物料同样时间、同样温度经过调质器，接受蒸汽调质，吸水性强的物料会吸收更多的水蒸汽，在熔融过程中可降低蛋白原料的组织化温度，使蛋白质更易变性可塑性增强[35]，可提高颗粒饲料质量的稳定性，利于颗粒饲料结构稳定。正如Silva等研究结果，在饲料中添加1.6%的水分，除提高颗粒成型率外，同样可以提高颗粒耐久性指数（PDI）[36]。

本试验只利用蛋白原料和玉米进行混合制粒，所以制得的颗粒饲料硬度高于实际畜禽饲料的颗粒硬度。在实际生产中，可根据生产需要，改变蛋白原料的配比而对蛋白含量和颗粒饲料质量进行调整。菜粕和DDGS的制粒特性排名较低，菜粕特点是纤维含量较高、蛋白溶解度低，DDGS是蛋白含量低、粗脂肪含量较高，并且两者的吸水性低。在生产中可以与吸水性好、蛋白含量高的蛋白原料配合使用。

4 结 论

本文在相同添加比例下，测定5种蛋白原料和混合粉料的营养指标和制粒指标以及颗粒饲料质量指标，对混合粉料的营养指标和理化指标建立回归模型确定了影响颗粒质量的关键指标，另外对蛋白原料的制粒效果进行综合评价，得到以下结论：

1）不同蛋白原料的理化性质差异显著（<0.05），乙醇梭菌蛋白具有高蛋白含量、高蛋白溶解度、高吸水性、低脂肪和低纤维的特点，DDGS具有高脂肪、低纤维、吸水性弱的特点；棉粕具有高纤维的特点；菜粕具有高纤维、低蛋白溶解度的特点。

2）不同蛋白原料的颗粒饲料质量指标差异显著（<0.05），乙醇梭菌蛋白组的硬度、淀粉糊化度较高，棉粕组能制粒能耗较高、MPDI较高；豆粕组的制粒能耗较低。

3）不同蛋白原料的蛋白含量、蛋白溶解度、吸水性的增加和水溶性的降低会提高颗粒饲料硬度、PDI和MPDI，粗纤维含量、蛋白溶解度和吸水性的增加会增加制粒能耗。

4）利用主成分分析提取4个主成分，主成分1到4的贡献率分别是53.690%、24.506%、9.878%、8.206%。累计贡献率达到80%以上。应用评价公式比较5种蛋白原料制粒特性，顺序由高到低为乙醇梭菌蛋白、棉粕、豆粕、菜粕、DDGS。

实际生产中可根据需要，利用乙醇梭菌蛋白或棉粕适当替代豆粕提高颗粒饲料质量。后续可在禽类日粮中，通过蛋白原料的特性，利用多种蛋白原料进行复配。找到满足营养需求并且可以提高颗粒饲料质量的蛋白配比。

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Effects of physicochemical properties of protein raw materials and their mash feed on the processing quality of pellet feed

Wu Yushan, Yang Jie, Li Junguo, Xu Chuanxiang, Li Jun, Niu Libin, Gu Xu※

(-,(),,,100081,)

The purpose of this study is to explore the nutritional components and physicochemical properties in five types of protein raw materials and their mixed powder, including soybean meal, cottonseed meal, rapeseed meal, Distillers Dried Grains with Solubles (DDGS), andProtein (CAP). Key indicators were determined on the processing quality of pellet feed and energy consumption of granulation. A comprehensive evaluation was also performed on the granulation of protein raw materials. Five kinds of protein raw materials were mixed with ground corn at the weight ratio of 3:7 in a single-factor experimental design. The soybean meal was taken as the control group, whereas, the pelletized feed was prepared with the same processing parameters. Correlation analysis and Partial Least Squares regression (PLS) were conducted to compare the pelletizing quality of different protein raw materials. The results showed that there were significant differences in nutritional components and physicochemical properties of raw materials, where the CAP presented a high protein content and solubility while low fat and fiber, the cottonseed meal with high fiber, the rapeseed meal with high fiber and low protein solubility, as well as the DDGS with low protein and high fat. Water absorption of protein raw materials was ranked in descending order: CAP, soybean meal, cottonseed meal, rapeseed meal, and DDGS. The energy consumption of CAP group and cottonseed meal group was higher than other group, and soybean meal group was lowest; the higher Modified Pellet Durability Index (MPDI) of the cotton meal group and CAP group was 92.72% and 90.57% respectively, and the lowest MPDI of rapeseed group was 79.68%. The highest hardness of CAP group was 130.95 N, and the lowest hardness was 74.26 N in DDGS group. The highest gelatinization degree of CAP group was 45.56% and the lowest of gelatinization degree was 31.36% in DDGS group. The partial least squares regression model demonstrated that the protein content and solubility, as well as the water absorption significantly improved the hardness, PDI, and MPDI of pellet feed. The crude fiber content, protein solubility, and water absorption contributed tosaving the energy consumption of pelletizing. The granulation characteristics were ranked in the order from high to low: CAP, cottonseed meal, soybean meal, rapeseed meal, and DDGS. The findings can provide a sound reference for the selection of protein raw materials in the actual production of pellet feed.

protein; feed; physicochemical properties; pellet feed quality; Partial Least Squares Regression

2020-11-25

2021-04-02

国家重点研发计划项目（2019YFD0900200），现代农业产业技术体系北京市家禽创新团队项目（BAIC04-2020）；中国农业科学院创新工程项目（CAAS-ASTIP-2020-FRI-08）

吴雨珊，研究方向为动物营养与饲料安全。Email：wuyushan51@163.com

谷旭，副研究员，研究方向为动物营养与饲料安全。Email：guxu@caas.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.07.037

TS201.1; O242.1

A

1002-6819(2021)-07-0301-08

吴雨珊，杨洁，李军国，等. 蛋白原料及其混合粉料理化性质对颗粒饲料加工质量的影响[J]. 农业工程学报，2021，37(7)：301-308. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.07.037 http://www.tcsae.org

Wu Yushan, Yang Jie, Li Junguo, et al. Effects of physicochemical properties of protein raw materials and their mash feed on the processing quality of pellet feed[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(7): 301-308. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.07.037 http://www.tcsae.org