飼料加工對動物營養的影響一直是飼料加工工藝學家和營養學家共同關心的問題,它是科學配方得以實現的保證。將加工工藝學科與動物營養學科有機結合,使得動物生產性能、機體健康和動物產品的質量有更大的提高。近年來,隨著養殖業的發展,人們對飼料品質的要求越來越高,同時,飼料加工方法和加工技術也在不斷拓展和進步。為適應這一發展需要,人們對加工過程對營養影響的研究,即加工過程對飼料營養價值和動物生產性能影響的研究越來越重視。為此,本文把近年來實驗室的有關研究結果作一總結。
一、問題的提出
目前,大家對膨化飼料優越性的觀點比較一致,其認識多半是根據國外對斑點叉尾鮰、歐洲鰻以及鮭鱒魚類的研究作出的。我們根據目前市場對商品擠壓膨化飼料的應用情況,認為有以下幾個方面的特點:
1.相同配方對草魚、鯉魚、鯽魚、羅非魚等的養殖效果如生長速度、飼料效率等優于常規硬顆粒飼料。
2.相同飼料配方擠壓膨化飼料的生產成本高于硬顆粒飼料生產成本約150~200元/t。
3.膨化飼料養殖的部分魚類體型很肥、不耐運輸。
那么,擠壓膨化飼料的養殖效果優于硬顆粒飼料的原因究竟何在?從理論上講,一方面可能是由于擠壓膨化飼料改善了養殖魚類對飼料的消化利用率帶來的結果。因為擠壓膨化加工對飼料性質的影響是利、弊同在的。通過膨化加工使飼料原料性質、原料中化學成分如蛋白質、碳水化合物等的性質發生變化,顯著改善了養殖魚類對飼料的消化利用率。另一方面,擠壓膨化飼料的優良效果可能僅僅是對飼料投喂過程中飼料的節約效果。據國內外研究資料表明,在池塘、網箱養殖生產中,在進行飼料投喂時有5%~30%的飼料是魚沒有攝食到而直接進入養殖水體,導致飼料的浪費和水體的污染。而擠壓膨化飼料由于多數是浮性飼料、且在水體中的保型性非常好,可以在24h內保持顆粒的完整性。因此,可以顯著減少飼料在投喂過程中的飼料損失量。這樣,在投喂飼料量相同時,擠壓膨化飼料可以較硬顆粒飼料多5%~30%的飼料量被養殖魚類攝食,從而產生顯著的養殖效果。
如果前者推斷成立的話,擠壓膨化加工方式應該顯著提高飼料原料、尤其是植物性飼料原料的消化利用率,那么進一步提高飼料配方中植物性飼料原料的使用比例,甚至研制出無魚粉、無動物蛋白飼料原料的全植物性配合飼料產品,飼料成本就可以顯著降低,還可以改善養殖魚類的品質,如養殖魚類的肉品風味、體型等。如果后者推斷成立的話,那么,擠壓膨化飼料的優良效果僅僅是養殖生產中飼料的損失減小帶來的結果,一切問題均簡化了。或者是兩者兼而有之。如何對上述推斷進行定量的評價,這就必須進行大量的試驗,如室內試驗(離體消化率、蛋白質溶解度、酶解動力學等的研究)和生產試驗,進行綜合評價。這個問題的解決是對膨化飼料的深入認識,對養殖魚類飼料生產有很大的指導意義。
二、膨化對飼料生化組成的影響
對同一批膨化和未膨化的豆粕、棉粕、菜粕、玉米、次粉、魚粉和肉骨粉等飼料原料,采用常規方法測得其常規營養組成見表1。從表1可以看出,飼料膨化后水分含量均提高了,以植物性能量飼料玉米和次粉膨化后水分含量增加,達到4%以上;其次為植物性蛋白飼料豆粕、棉粕和菜粕膨化后,水分含量增加了2.5%~3.5%;而動物性蛋白飼料魚粉和肉骨粉膨化后水分含量增加最少,在2.0%以下。這可能是因為膨化后飼料原料內部疏松的結構更加容易吸收水分,尤其是淀粉含量越高的,其膨化后吸收水分的能力就越強。表1的結果證實了這一點。但我們把膨化前后飼料的營養成分按干物質計,飼料干物質的蛋白質含量基本保持不變,說明膨化對飼料中氮的含量沒有影響。但膨化后飼料中氨基酸的有效性降低了,尤其是賴氨酸的有效性降低。如何來量化賴氨酸利用率的降低、淀粉糊化率的提高?這是膨化工藝對飼料營養價值產生的關鍵影響,還值得系統、深入地研究。總的來說,飼料膨化后,水分含量提高了,飼料風干物質的營養水平降低了,但飼料干物質的營養水平基本保持不變。這就要求飼料生產者提高對膨化飼料的管理水平,縮短儲藏時間,防止其變質。
幾種飼料膨化前后常規營養成分的變化 (為風干物質的百分含量)
飼料原料 | 水 份 | 粗蛋白 | 粗脂肪 | Ca | P | 粗灰分 | 蛋白質/干物質 |
豆 粕 | 11.195 | 46.79 | 1.93 | 0.30 | 0.63 | 6.03 | 52.67 |
膨化豆粕 | 14.679 | 44.65 | 1.65 | 0.20 | 0.57 | 5.76 | 52.33 |
棉 粕 | 10.394 | 39.80 | 1.31 | 0.36 | 0.96 | 6.31 | 44.42 |
膨化棉粕 | 13.867 | 38.34 | 1.09 | 0.32 | 0.89 | 5.95 | 44.26 |
菜 粕 | 11.073 | 36.89 | 1.50 | 0.58 | 1.02 | 8.27 | 41.48 |
膨化菜粕 | 13.614 | 35.75 | 1.29 | 0.48 | 0.97 | 7.84 | 41.38 |
玉 米 | 12.947 | 8.25 | 3.10 | 0.05 | 0.26 | 1.53 | 9.48 |
膨化玉米 | 17.352 | 7.54 | 2.58 | 0.03 | 0.23 | 1.49 | 9.12 |
次 粉 | 11.812 | 15.43 | 2.20 | 0.09 | 0.48 | 1.77 | 17.50 |
膨化次粉 | 15.874 | 14.37 | 1.74 | 0.07 | 0.42 | 1.73 | 17.08 |
魚 粉 | 10.110 | 58.74 | 4.95 | 4.96 | 3.15 | 12.96 | 65.35 |
膨化魚粉 | 11.780 | 57.59 | 4.30 | 4.83 | 3.11 | 12.67 | 65.28 |
肉骨粉 | 8.164 | 49.39 | 7.70 | 0.45 | 0.37 | 5.28 | 53.78 |
膨化肉骨粉 | 10.338 | 47.84 | 7.21 | 0.41 | 0.34 | 5.09 | 53.36 |
三、膨化對飼料溶解度的影響
魚類對食物的消化作用主要依賴于消化酶的作用。食物成分要能夠被水解,首先要能夠溶解于水中,即由固體狀態變為可溶解或懸浮狀態(膠體溶液)。隨后,在消化酶的作用下,將大分子的蛋白質肽鏈水解為不同氨基酸殘基的小肽鏈(或肽段),再在肽酶作用下水解為小肽(如二肽、三肽)、氨基酸,才能被魚體吸收和利用。因此,飼料中蛋白要很好地被魚體消化和吸收,就需有很好的水溶性。飼料蛋白質溶解度的測定就是了解蛋白質的溶解性,也是評價飼料蛋白質營養價值的指標之一。
目前,大豆蛋白質溶解度的研究較多,并把溶解度作為加工質量指標之一進行評價。膨化使飼料蛋白質變性,打破原來的原子結構,氫和二硫化合物的鍵重新排列,形成具有彈性的網狀結構,新生基質含各種可溶物,可與淀粉基質相混,增強飼料穩定性和提高營養成分的消化率。經過膨化的蛋白質,其分散性指數(PDI)會有所下降,而對蛋白質含量無影響。大豆膨化加工后,其蛋白質溶解度隨膨化溫度的升高而呈線性下降,當膨化溫度達140℃時,蛋白質溶解度驟然下降至32.59%,其主要原因是由于熱變性之后疏水性鍵亞基的活性增強而發生的聚集作用,同時賴氨酸受損嚴重,比生大豆下降約8.75%,這是由于膨化過程中氨基酸與還原性糖類發生了美拉德反應。
四、膨化對飼料離體消化率的影響
魚飼料營養價值的評定,除了對所配制的飼料營養價值進行評價外,還需對組成配合飼料的飼料原料之營養價值進行評定,且后一種評價可能更具有實際意義,因為配合飼料的營養價值或消化率等于各原料營養價值或消化率的總和,若準確知道了各飼料原料的營養價值,那么基于可加性原理,配合飼料本身的營養價值即可簡單地推算出,這對飼料生產部門飼料配方的研制和調整無疑有很大的幫助。另一方面,從魚類營養研究的歷史看,體內消化法是魚類營養學家研究比較徹底、運用最成熟的一套方法,也是目前國際上在實驗室內進行魚飼料消化率測定的首選方法。但由于魚類生活在水域環境中,要進行活體或在體外研究非常困難,但離體消化率高的原料在魚體內也應具有較高的消化率。基于以上原則,我們用體外消化法探討了魚腸道對幾種飼料的消化率。
目前,一方面可以通過飼料配制技術來提高飼料的營養價值,另一方面可以通過飼料加工技術(如膨化處理)來改善飼料的利用率。在這里,我們探討了膨化工藝對飼料離體消化率的影響。從試驗結果看,豆粕、魚粉、肉骨粉膨化后,草魚、湘云鯽、巖原鯉三種魚對其蛋白質的離體消化率均降低,一方面飼料膨化提高了淀粉的糊化率,抗營養因子(如胰蛋白酶抑制劑和胰凝乳蛋白酶抑制劑)失活,一定程度上改善了飼料的質量,產生有利的影響,但可能主要是因為豆粕、魚粉、肉骨粉為高蛋白飼料,其淀粉含量較低,而賴氨酸含量較高,擠壓膨化過程中易與一些還原糖發生美拉德反應,從而導致賴氨酸的有效性降低。棉粕、菜粕膨化后,草魚、湘云鯽、巖原鯉三種魚對其干物質和蛋白質的離體消化率均增加。這說明膨化加工能在一定程度上降低棉粕、菜粕等植物蛋白飼料中抗營養因子的含量,加之其賴氨酸含量不高,美拉德反應的影響也不及豆粕,總的表現為其飼用價值得到提高。而玉米、次粉膨化后,草魚、湘云鯽兩種魚對其干物質和蛋白質的離體消化率均顯著增加(p<0.05),尤其是玉米膨化后,草魚、湘云鯽對其干物質和蛋白質的離體消化率增加一倍以上,這可能是由于玉米、次粉的淀粉含量較高,經膨化后淀粉物理結構發生了變化如糊化、分解等;糊化的淀粉會與蛋白質進行物理結合,而消化酶很容易消化糊化淀粉,釋放出被結合的蛋白質,使之被消化利用,從而提高了對膨化玉米和膨化次粉蛋白質的消化率。
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