近年来，膨化饲料无论是在海水鱼还是在淡水鱼的养殖生产中，均取得了较好的养殖效果，这也进一步促进了膨化饲料的快速发展。目前，膨化饲料市场主要集中在华南地区，其中，仅2012年两广地区膨化饲料产能就高达220万吨，占全国总量的68.75%（叶元土，2012）。虽然膨化饲料在养殖效果上与普通颗粒饲料相比表现出较大优势，但其生产工艺也与传统的颗粒饲料生产工艺存在较大差异，尤其是其高温、高压加工环境会使饲料中的营养成分发生理化性质的改变。因此，本文就膨化工艺对饲料中蛋白质（氨基酸）、淀粉、脂肪以及维生素和矿物元素等营养成分影响作一简述，以期为后续研究奠定基础。
1膨化原理
膨化是一种集混合、加热、揉合和成形等多种作用在一起的加工过程。膨化机按螺杆数量可分为单螺杆膨化机和双螺杆膨化机，目前使用比较普遍的是双螺杆膨化机。当含有一定比例淀粉的粉状原料在经过双轴差速调质器（DDC）调质处理后，使粉料的温度和水分均达到生产膨化料的要求。随后调制好的物料进入膨化腔，在螺杆和螺旋的挤压推动作用下，物料向前成轴向移动。由于物料与螺旋、物料与机筒以及物料内部的机械摩擦作用，使物料被强烈挤压、混合、压缩和剪切而处于高压和高温状态。此时，物料中的淀粉发生糊化和裂解，整个物料变成熔化的塑胶状体。当糊状物料被极大的推力挤出模孔的瞬间，压力和温度骤降，在温差和压差共同作用下，水分快速蒸发，饲料体积迅速膨胀。同时由于温度的下降，糊化淀粉随即凝结，再由切刀切成短粒，形成膨化饲料（林仕梅，2001）。
2膨化工艺对饲料营养成分的影响
2.1膨化工艺对蛋白质（氨基酸）的影响
在膨化过程中的高温、高压环境条件会使蛋白质结构发生变化，如蛋白质三级和四级结构结合能力变弱，分子间的二硫键、氢键等结合键部分断裂，导致蛋白质变性，这对于增加消化酶对蛋白质的敏感性以及钝化植物性蛋白中的抗营养因子（抗胰蛋白酶、脲酶），提高蛋白质利用率具有一定的促进作用。程译锋（2008）研究发现，在低于135℃时，膨化饲料蛋白质的体外消化率随膨化温度的升高而增大。席鹏彬等（2000）报道，生大豆经过膨化处理后能够显著降低脲酶和胰蛋白酶抑制因子含量（P<0.05），进一步研究还发现，随着温度的提高，膨化工艺对大豆中脲酶和胰蛋白酶抑制因子的破坏作用增强。这与左进华等（2008）研究结果相一致。在氨基酸方面关注较多的是赖氨酸，赖氨酸在膨化过程中可与饲料中的还原性糖或其他羰基化合物发生美拉德反应，造成赖氨酸的损失。甘振威等（2009）究显示，经过膨化处理后，饲料中赖氨酸含量较膨化前显著下降了19.54%（P<0.05）；同时，蛋氨酸、胱氨酸、缬氨酸、天门冬氨酸和粗蛋白质也分别下降了5.71%（P>0.05）、40.35%（P<0.05）、26.39%（P<0.05）、16.81%（P<0.05）和6.46%（P<0.05）。牛化欣等（2013）分别在日粮中添加晶体和微胶囊氨基酸（赖氨酸、蛋氨酸），比较了不同膨化温度（90℃、120℃和150℃）对饲料氨基酸稳定性的影响。结果发现，与对照组相比，90℃、120℃和150℃膨化组晶体赖氨酸含量分别降低9.83%（P<0.05）、18.73（P<0.05）和26.66%（P<0.05）；而微囊赖氨酸含量则分别降低6.68%（P<0.05）、7.69%（P<0.05）和8.35%（P<0.05）；在蛋氨酸方面，随着膨化温度的提高，饲料中晶体蛋氨酸和微胶囊蛋氨酸含量与对照组相比虽然有所下降，但无显著性差异（P>0.05）。上述结果提示，当膨化温度超过90℃时，膨化加工工艺不仅对微胶囊和晶体氨基酸损失均有显著性影响，而且晶体氨基酸损失显著高于微胶囊氨基酸；此外，随着膨化温度升高，膨化加工工艺对晶体蛋氨酸和微胶囊蛋氨基酸的损失均要小于赖氨酸。
2.2膨化工艺对淀粉的影响
淀粉不仅是重要的碳水化合物，而且在膨化饲料加工过程中还起到黏合剂的作用。糊化是淀粉在挤压膨化过程中发生的一个重大变化。淀粉一般不溶于冷水，通过搅拌可形成悬浮液。当水温升高到一定程度时，淀粉分子大量吸收水分而发生急剧膨胀，分子结构发生伸展，淀粉颗粒外围的支链淀粉被胀裂，内部的直连淀粉分子游离出来，悬浮液变成黏稠状，这种现象称为淀粉糊化（叶元土等，2013）。在挤压膨化过程中，糊化的淀粉跟原料中的其他组分如脂肪、蛋白质等一起形成塑胶状体，对于膨化饲料的成形起着关键作用。程译锋（2008）报道，在一定条件范围内，挤压膨化过程中淀粉的糊化度会随着物料水分的增加而提高；膨化温度、喂料速度和螺杆转速对淀粉糊化度的影响也呈现类似规律。这与刘恬等（2009）和牛化欣等（2011）研究结果相一致。但膨化温度和喂料速度并不是越高越好，当膨化温度和喂料速度过高时，会使淀粉分子的降解程度增大。郇延军（1997）报道，随着膨化温度和喂料速度的增大，淀粉糊化度有所下降，淀粉降解率也较明显增加。另外，在膨化加工过程中，过高的螺杆转速带来的强大剪切力会使充分溶胀的淀粉颗粒过度剪切，导致淀粉分子降解速率加快（1995）。Gomez等（1983）研究发现，在高压缩比的挤压膨化过程中，当物料水分含量20%时，淀粉的降解明显。
2.3膨化工艺对脂肪的影响
甘振威等（2009）报道，饲料经膨化后其粗脂肪含量较膨化前降低了6.46%，这可能跟脂肪在挤压膨化过程中发生部分水解，产生的甘油和游离脂肪酸容易与淀粉、蛋白质形成复合物有关。在螺杆作用下产生的强大剪切力能够使物料中的直链淀粉与脂肪形成的复合物由V型结构转换成稳定的E型结构。挤压温度和水分是影响淀粉脂肪复合物的主要因素，随着物料水分含量和挤压温度的升高，淀粉脂肪复合体生成量减少（Hahn等，1987）。此外，不饱和脂肪酸在挤压膨化过程中还会发生顺-反异构现象。当膨化温度由55℃提高到171℃时，反式脂肪酸的含量由1%增加到1.5%（杜双奎等，2005）。目前鱼类尤其是海水鱼对脂肪需求量较高，在饲料生产过程中往往会通过添加外源油脂的途径来提高海水鱼日粮中脂肪的含量。然而添加的外源油脂在经过高温、高压的膨化腔时，其理化性质会发生哪些变化、会产生哪些有害成分？在这方面的研究报道还相对较少。从挤压膨化制取菜籽油工艺研究结果看，挤压油的酸价会随着膨化温度的提高而升高；另外，随着螺杆转速的增加而产生强烈的剪切力和摩擦力以及较高的膨化温度能够加速油脂的分解，导致油脂稳定性下降，过氧化值增加（孙培灵等，2010）。
2.4膨化工艺对维生素和矿物质的影响
维生素在膨化加工过程中的保存率一直是大家关注的焦点。饲料中的维生素在经过膨化处理后均会有不同程度的损失。其中，膨化处理对维生素K、维生素B1、维生素B6、维生素B2和叶酸损失较大，损失率分别达到50.83%（P<0.05）、97.33%（P<0.05）、100%（P<0.05）、84.27%（P<0.05）和100%（P<0.05）；维生素A、维生素D和维生素E的损失率也在12.16%~15.38%之间（甘振威等，2009）。张春艳等（2010）报道，Vc磷酸酯在经过膨化处理后，其损失率高达21.22%（P<0.05）。进一步研究发现，维生素C活性的保存率随着喂料速度和螺杆转速的增加而减小，但减小幅度较小。膨化温度对维生素C活性的保存率有较大影响，随着膨化温度的升高，维生素C活性的保存率迅速下降。其中在90℃时能保留70%，而在165℃保存率仅为2%（程译锋，2008）。刘万涵等（2003）报道，膨化温度每升高5℃，维生素C活性保存率就下降5%，在膨化温度为111~115℃时，结晶维生素C活性保存率为60%，当膨化温度升高到161~165℃时，结晶维生素C活性保存率接近0。膨化处理对不同包装工艺生产的维生素的损失率存在一定差异。王红英等（2003）研究显示，以晶体形式添加的维生素C在经过膨化处理后，其损失率高达80.29%（P<0.05），而包膜形式添加的维生素C损失率则为47.64%（P<0.05）。膨化处理对矿物质元素影响不大，从损失比率看，虽然多数矿物质元素含量有有所减少，但差异不显著（P>0.05）（甘振威等，2009）。
3小结
综上所述，饲料中不同营养素在经过膨化处理时，其理化性质的变化存在一定差异，通过了解膨化工艺对饲料中营养成分的影响，为采取合理的膨化工艺参数生产膨化饲料，降低营养成分的损失提供基础，确保饲料中营养组分能够满足动物生长、发育和繁殖需要。
（1.湛江东腾饲料有限公司，冯幼许合金；2广东省广弘九江饲料有限公司，张百赟；3.广东溢多利生物科技股份有限公司，吴丹；4.华南农业大学动物科学学院，黎相广）
