擠壓膨化技術(shù)在水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用

馬亮

（布勒（常州）機(jī)械有限公司，江蘇 常州213300）

1 引言

實(shí)際上，擠壓膨化技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用歷史不是很長(zhǎng)，擠壓膨化技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，被應(yīng)用于谷物方便食品的生產(chǎn)過(guò)程中；到20世紀(jì)50年代，這種技術(shù)開(kāi)始被應(yīng)用于寵物飼料的制作過(guò)程中；發(fā)展到20世紀(jì)80年代，擠壓膨化技術(shù)開(kāi)始被應(yīng)用于水產(chǎn)飼料的制作過(guò)程中，并迅速在世界多個(gè)國(guó)家的水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)90年代后，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域中開(kāi)始應(yīng)用擠壓膨化技術(shù)，并在之后幾十年的時(shí)間里這種技術(shù)得到逐步完善。

2 擠壓膨化技術(shù)的應(yīng)用原理

擠壓膨化技術(shù)的應(yīng)用主要有兩種方式：一種是氣流式膨化過(guò)程；另一種是擠壓式膨化過(guò)程。具體來(lái)說(shuō)，氣流式膨化過(guò)程主要應(yīng)用原理是通過(guò)外部條件進(jìn)行加熱，或是采用提供熱水蒸汽的方式，使該體系中存有大量的熱能而處于高溫的狀態(tài)；而擠壓式膨化過(guò)程則是需要依靠螺旋套桿設(shè)備，不斷向前擠壓，形成一定的推動(dòng)力及摩擦力，從而使物料發(fā)生變化，出現(xiàn)壓縮或由于高溫形成糊化狀態(tài)[1]。這時(shí)，物料中會(huì)集聚大量的熱能，其中的水分也呈現(xiàn)出溫度過(guò)高的狀態(tài)，一旦將物料中的壓力變?yōu)槌B(tài)，這種高能的物料體系就會(huì)發(fā)生混亂，出現(xiàn)膨化狀態(tài)。

3 擠壓膨化過(guò)程中水產(chǎn)飼料中營(yíng)養(yǎng)成分的變化

3.1 淀粉的變化

在擠壓膨化的過(guò)程中，飼料中的淀粉會(huì)在高溫的環(huán)境下發(fā)生糊化反應(yīng)，其糊化狀況主要受到淀粉含量與水分含量的影響。在擠壓的作用下，造成物料的溫度增加，而隨著物料溫度的不斷增加，水分的滲透性也隨之加強(qiáng)；當(dāng)水分滲透達(dá)到一定的比例后，物料中的水分就會(huì)被吸收，使得物料中的淀粉發(fā)生破裂，最終形成糊化的狀態(tài)[2]。通常情況下，淀粉在密封環(huán)境中遇到高溫時(shí)，淀粉中的大分子聚合物會(huì)發(fā)生斷裂，呈現(xiàn)出溶化的狀態(tài)，使得淀粉的總含量減少，糊精及還原糖的含量有所增加。

3.2 蛋白質(zhì)的變化

在水產(chǎn)飼料中，蛋白質(zhì)也是其重要的組成部分，占總飼料配方比較大。其主要是為了保證水產(chǎn)飼料能夠滿(mǎn)足水生動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需求，保證其成長(zhǎng)狀態(tài)。蛋白質(zhì)的功能性與水產(chǎn)飼料的穩(wěn)定性有著十分密切的聯(lián)系，其黏性、彈性及吸水性，都從一定程度上影響了飼料的穩(wěn)定性[3]。在擠壓膨化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)溫度到達(dá)140～200℃、壓力為1.7～6.1MPa時(shí)，蛋白質(zhì)的塑性就會(huì)發(fā)生改變，向熔融狀態(tài)發(fā)展，該狀態(tài)下的蛋白質(zhì)會(huì)穿過(guò)擠壓盤(pán)、?？?，再突然進(jìn)入常壓環(huán)境中，受到熱蒸汽的影響，最終形成多孔的結(jié)構(gòu)。

3.3 脂類(lèi)物質(zhì)的變化

在擠壓膨化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，飼料中的脂類(lèi)物質(zhì)會(huì)出現(xiàn)水解反應(yīng)，脂肪氧化酶逐漸失去自身的活性，從而加強(qiáng)水產(chǎn)飼料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。不過(guò)，由于擠壓膨化過(guò)程中的溫度較高，脂類(lèi)物質(zhì)的穩(wěn)定性被大大破壞，出現(xiàn)水解、氧化及聚合等現(xiàn)象。其中，富含不飽和脂肪酸的魚(yú)油，會(huì)與飼料中的鐵、銅及鋅等金屬離子發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)聚合效果[4]。在聚合反應(yīng)的作用下，脂類(lèi)物質(zhì)中的不飽和鍵發(fā)生斷裂，使得脂類(lèi)物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用降低。

3.4 維生素、微量元素的變化

在擠壓膨化的過(guò)程中，維生素及微量元素的變化也比較明顯。在膨化的過(guò)程中，維生素的損失程度不斷增加，也與其自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有著一定的聯(lián)系。通常情況下，熱敏性維生素Vc、Va等比較容易被破壞，加工環(huán)境也是影響維生素?fù)p失的重要因素。當(dāng)擠壓過(guò)程中的溫度過(guò)高、壓力過(guò)大及滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，維生素?fù)p失的速率就會(huì)快速增加；飼料中的水分含量降低比較明顯時(shí)，維生素的損失也會(huì)不斷增加[5]。但是，在擠壓膨化的過(guò)程中，大部分礦物元素不會(huì)發(fā)生較大的變化，但飼料中的礦物元素容易在植酸的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，降低飼料的營(yíng)養(yǎng)成分。

3.5 飼料中有害成分的變化

事實(shí)上，在進(jìn)行擠壓膨化的過(guò)程中，不僅能夠消除飼料中的不良因子（例如：抗胰蛋白酶、黃曲霉素及脂肪氧化酶等），還能夠?qū)σ悦拮哑?、菜籽粕等為原料生產(chǎn)的飼料產(chǎn)生加大的影響，會(huì)使其在擠壓膨化過(guò)程中分解為芥子甙與棉酚，從而減少飼料中的有害物質(zhì)。同時(shí)，在擠壓膨化過(guò)程中，大部分的有害微生物也會(huì)被消除，提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

4 影響擠壓膨化技術(shù)應(yīng)用的因素分析

4.1 原料中水分含量的影響

通常情況下，在擠壓膨化的過(guò)程中，原料中的水分含量一般控制在15%～27%的范圍內(nèi)，且水產(chǎn)飼料的比容會(huì)隨著水分含量的增加而減少。當(dāng)原料中的水分含量高于35%后，原料的收縮會(huì)逐漸增大最終出現(xiàn)變形的情況；當(dāng)原料中的水分含量低于15%時(shí)，擠壓過(guò)程中的能耗、機(jī)耗也將不斷增加。并且，在將產(chǎn)品擠出模孔的過(guò)程中，表里組織的變化也比較明顯。實(shí)際上，物料流的改變，也會(huì)對(duì)水產(chǎn)飼料的外觀產(chǎn)生較大的影響，最好根據(jù)擠壓膨化機(jī)的自身性能、模具孔徑的大小及飼料配方等多種因素來(lái)決定原料中水分的含量。

4.2 原料顆粒大小的影響

事實(shí)上，在擠壓膨化的過(guò)程中，原料顆粒的大小，也會(huì)對(duì)水產(chǎn)飼料的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。換句話(huà)說(shuō)，原料顆粒的大小，從某種程度上決定了水產(chǎn)飼料的組織結(jié)構(gòu)、飼料的均勻度等方面，而這些方面，都會(huì)對(duì)飼料的外觀產(chǎn)生不同程度的影響。事實(shí)證明，原料顆粒直徑越小，在受到擠壓膨化時(shí)，其生產(chǎn)的產(chǎn)品的比容也就越大。

4.3 原料中淀粉、纖維素的影響

淀粉在擠壓膨化的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生比較明顯的變化。對(duì)水產(chǎn)飼料來(lái)說(shuō)，淀粉的主要作用不僅能夠滿(mǎn)足水產(chǎn)動(dòng)物的食用需求，又能夠滿(mǎn)足其成長(zhǎng)需求，是碳水化合物的主要原料。在水產(chǎn)飼料中，淀粉從一定程度上起到了膨化與黏結(jié)的作用，其中黏結(jié)作用的效用更為重要。試驗(yàn)證明，在水產(chǎn)飼料中，淀粉的含量不得低于10%，而浮性飼料中的淀粉含量最低要達(dá)到20%。

4.4 蛋白質(zhì)飼料的影響

過(guò)去，由于動(dòng)物蛋白質(zhì)原料中的氮溶解指數(shù)比較低，導(dǎo)致產(chǎn)品的膨化性較差；而大部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)熟化反應(yīng)的蛋白質(zhì)原料中，其N(xiāo)SI較高，容易在擠壓過(guò)程中形成化蛋白?；诖?，對(duì)于水產(chǎn)飼料來(lái)說(shuō)，淀粉的使用量控制是至關(guān)重要的。由于水產(chǎn)動(dòng)物的種類(lèi)較多，不同的水產(chǎn)動(dòng)物，其食用飼料的營(yíng)養(yǎng)成分也是不同的。因此，在配置其蛋白原料的過(guò)程中，一定要結(jié)合動(dòng)物自身成長(zhǎng)的實(shí)際需求進(jìn)行配比，肉食性水產(chǎn)動(dòng)物一般使用的蛋白質(zhì)含量要比雜食性水產(chǎn)動(dòng)物食用的水產(chǎn)飼料的要求高。

5 結(jié)論

綜上所述，擠壓膨化技術(shù)在水產(chǎn)飼料生產(chǎn)過(guò)程中有著非常重要的作用，我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖也在水產(chǎn)膨化飼料的支持下得到了進(jìn)一步發(fā)展，不斷滿(mǎn)足水生動(dòng)物的養(yǎng)殖需求?？傊?，擠壓膨脹技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了其他產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展。希望通過(guò)本文的論述，能夠?yàn)閿D壓膨化技術(shù)的有效運(yùn)用提供有價(jià)值的參考，為促進(jìn)我國(guó)水產(chǎn)飼料行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。