玉米是饲料中最重要的能量源,被称为饲料之王,其籽粒成分中含约70%左右的淀粉。因此,能被酶充分水解而提高消化率。不同的加工方式得到的淀粉糊化度不一样,能耗也不一样。随着淀粉糊化度的提高,能耗也相应提高,那么究竟什么样的淀粉糊化度可以适宜乳猪料生产的需要呢?本文就这个问题做一简要论述。

  1 玉米的挤压膨化

  玉米膨化处理属饲料湿热加工范畴,它可以做到消毒、灭菌、增加粗蛋白、提高总能量、使淀粉的糊化度大大提高。事实上,玉米膨化加工最主要的目的就是提高玉米淀粉的糊化度。

  1.1 淀粉的特性

  所有的植物淀粉都是由葡萄糖分子单元组合而成,玉米淀粉也不例外,其淀粉颗粒由直链淀粉和支链淀粉平行密接组成。直链淀粉分子排列整齐,支链淀粉分子排列不规则。通常直链淀粉和支链淀粉相互重叠交错在一起,其间有许多空隙,像一个空的网袋,其葡萄糖聚合长键是网线,而脱水葡萄糖分子间的氢键是网节。生淀粉不溶于水,一旦加水并加热就会膨胀,分子结构随着温度的升高而变得不稳定,导致最后分子结构因氢键断裂而崩解,这就是淀粉的糊化。不同植物淀粉和不同浓度的淀粉溶液,其开始糊化的温度不一样(见表1)。

  1.2 挤压膨化玉米的糊化度

  由上述淀粉特性可以看出,淀粉的糊化是在一定的水分和温度情况下发生的。不同的加工方式得到的淀粉糊化度不一样。吴孟谦(1995)指出,挤压膨化玉米淀粉的糊化度可达91%。熊易强(2000)以酶法测定挤压 (Extrusion)玉米淀粉的糊化度可达80%~100%。其它的玉米热加工方式如烘烤、爆裂、膨胀等也可使玉米淀粉的糊化度(α值)有一定的提高,其具体数值列于表2。

  由表2可以看出,挤压膨化加工玉米淀粉的糊化度最高。笔者在2004、2005年连续两年,对使用膨化机的90多家饲料企业所加工的膨化玉米粉进行多次随机取样,经由国家饲料质量监督检验中心北京)化验证实,玉米淀粉糊化度均可达到90%以上。在生产实践中玉米淀粉糊化度达到100%是可行的,但生产率会有一定程度的影响。

  1.3 挤压膨化玉米的工作机理

  玉米膨化是在水分、热、机械剪切、擦、揉搓及压力差的综合作用下的淀粉糊化过程。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,变成一种粘稠的熔融体,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。高温、高压及机械剪切使挤压膨化比其它加工方式产生的淀粉糊化更彻底,一般糊化度可达80%~100%,与常规的煮熟工艺相比,能使植物细胞壁破裂,淀粉链更短,从而更有效地提高消化率。影响玉米膨化的因素比较多,主要是水分、膨化温度、膨化压差及腔内机械剪切力,这也是目前膨化生产中可以控制的几个因素。

  目前,玉米挤压膨化分为干法和湿法两种,有不少用户以为加水就是湿法,不加水就是干法,还有的人认为能从膨化腔往里加蒸汽或水的是湿法膨化,实际上这都是误解。所谓湿法是指蒸汽预调质后再膨化,干法是没有蒸汽预调质,直接膨化,即便是加水,也是干法。一般地,湿法生产比干法生产效率高,但需要蒸汽锅炉,投资要比干法大一些。在生产膨化玉米的时候,究竟是用干法还是湿法,取决于用户具体情况和产品要求。

  2 乳猪料中玉米淀粉适宜的糊化度

  2.1不同加工方式生产的饲料对饲养的影响

  不同加工方式得到的淀粉糊化度不一样,普遍认为,谷物淀粉的糊化有助于酶接触糖苷键从而促进消化,让原料中的淀粉尽量糊化一直是生产高质量颗粒饲料的一条原则 (R.ScottBeyer 2005)。Peisker(1994a)报道,与一种未经过热加工处理的仔猪料相比,用30%经过膨胀处理的麦麸和一种完全膨胀加工的饲料饲喂哺乳期仔猪,提高了增重效率。Johnston等(1999a)用玉米和高梁为主的饲料饲喂育肥猪,得出干物质和总能的消化率高低顺序如下:膨胀器加工后再制粒的颗粒饲料大于标准蒸汽调质制粒,而标准蒸汽调质制粒又大于不经过热加工的粉状对照饲料。膨胀器加工后再制粒的颗粒饲料的增重效率也最高。Park等(1998)报道,一种以小麦为主的饲料,经过传统的蒸汽调质制粒机生产的颗粒饲料比粉状对照饲料提高增重效率2%,而先膨胀后制粒比粉状对照饲料提高增重效率7%。Herkelman等(1990)报道,玉米挤压膨化加工不影响哺乳期仔猪对氮和赖氨酸的利用,但挤压膨化玉米的能值(消化能和代谢能)比粉碎玉米高。大量的试验研究表明,植物淀粉糊化度的提高与养殖效率成正相关关系。

  2.2 乳猪料中合适的玉米淀粉糊化度

  试验研究表明,玉米淀粉糊化度的提高与养殖效率成正相关关系,尤其是乳猪料。那么究竟多高的糊化度合适?饲料界有的认为70%以上,有的认为80%以上,也有的认为90%以上为好。目前,还没有统一的认识,但普遍认为应达到85%以上。吴孟谦(1995)报道,要获得较好的饲养效果,玉米淀粉糊化度要在73%以上,以91%左右的水平较佳。不同糊化度熟玉米粉对28日龄断奶仔猪之生长性能的影响见表3。由表3的试验结果获知,随玉米淀粉α值由28.6%增至70.2%或91%时,保育前期断奶后0-14d的只日增重有显著增加(P<0.05),随玉米淀粉α值由28.6%增至91%时,饲料效率亦有极显著改善(P<0.01),但饲料摄食量4组间无显著性差异。

  2.3 目前比较流行的乳猪料加工工艺

  自2003年底以来,饲料界开始尝试新的乳猪料加工工艺,并取得了巨大的成功。这一新的工艺是:玉米→粉碎→膨化→冷却→粉碎→(与其它配料)混合→制粒→冷却→计量包装。

  这种工艺加工乳猪料的最大优势是淀粉糊化(熟化)度高,仔猪采食后的消化率高,对其它添加剂不产生任何不利影响,配方调整方便,为生产高档乳猪料开辟了新的途径。

  3 讨论

  过去人们普遍认为水产饲料淀粉需要高糊化度,现在研究表明,糊化淀粉在幼畜料、特种饲料、水产饲料中的应用均会取得好的效果,而且随着淀粉糊化度的提高,养殖效率也会相应提高。挤压膨化也成为一种重要的淀粉糊化手段,实际上,在这些饲料中不仅玉米需要膨化,其它用作能量饲料的谷物都需要膨化。