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膨化和制粒加工对饲料氨基酸稳定性的影响

文章出处:斯里兰卡赌场 人气:发表时间:2021-02-02 10:35

  目前,随着水产养殖业规模化、集约化和商品化的不断发展,水产养殖动物所需要的配合饲料也在逐年增加。鱼粉和豆粕是水产动物优质的饲料蛋白源,由于鱼粉资源的匮乏和豆粕需求的增加,其价格不断攀升。在水产动物饲料中,其他蛋白源替代鱼粉和豆粕已广泛应用于饲料市场。不过,其他蛋白源配制水产动物饲料,通常会缺乏不同种类水产动物所需的必需氨基酸。因此,在饲料配制和生产应用上,一般是采取提高配方中蛋白质的用量来解决,这样会导致日粮其他氨基酸的过剩、蛋白质的浪费、饲料成本的增加、环境氮排放加大等问题。在植物性蛋白的水产动物日粮中添加赖氨酸、蛋氨酸等,在不影响水产动物生长和健康的情况下,可以解决减少饲料中蛋白质的用量。但是,在水产饲料中添加晶体氨基酸,对一些水产动物应用效果不理想的原因,已有研究表明:相对于蛋白质结合氨基酸吸收不同步、消化生理、水中溶失等。水产配合颗粒饲料的生产、一般采用环模制粒和挤压膨化(蒸煮)两种工艺。饲料的制粒工艺过程是经过蒸汽热能、机械摩擦能和压力等因素的综合作用结果,可杀灭饲料中的各种有害菌并提高饲料消化率等很多功能,但制粒过程中的热加工会造成热敏性营养成分的失效,如维生素、微生态制剂、酶制剂等,降低饲料效果。目前,晶体赖氨酸和蛋氨酸等在水产动物饲料配方中广泛应用,然而,晶体氨基酸物化特性及其在饲料加工工艺中的稳定性,是否是影响其对水产动物应用效果欠佳的原因之一,有关这方面的研究,还未见报道。本研究探讨了两种不同饲料加工工艺及工艺参数对饲料中添加晶体氨基酸和微胶囊氨基酸稳定性的影响,及其晶体氨基酸和微胶囊氨基酸和不同工艺饲料产品对水中溶失的相互关系,以期为饲料加工生产中晶体氨基酸损失和水中溶失的减少提供参考依据。DL-蛋氨酸(饲料级,质量分数≥98.5%),L-赖氨酸盐酸盐(饲料级,纯度为99%):无锡大江集团(无锡);玉米醇溶蛋白:江苏吴江市八坼药用辅料厂;海藻酸钠和明胶:国药集团化学试剂有限公司。基础饲料配方及原料组成见表1,将各原料进行混合和粉碎,使其全部通过80目筛;微量成分采取逐级扩添加与大原料混合均匀后,调质,制粒。

  注:1.多维(每千克):MnSO440mg;MgO10mg;K2SO440mg;ZnCO360mg;KI0.4mg;CuSO412mg;柠檬酸铁250mg;Na2SeO30.24mg;Co0.2mg。2.维生素A4000IU;维生素B630mg;维生素D3400IU;维生素E400mg;维生素B120.8mg;硫胺30mg;核黄素40mg;维生素K312mg;叶酸10mg;生物素3mg;泛酸100mg;肌醇50mg;维生素C500mg。1.2仪器与设备FW100型高速粉碎机:津泰斯特仪器有限公司;HH-2型恒温水浴锅:金坛市荣华仪器制造有限公司;FC160C锤式粉碎机:海中药机械厂;HJJ-20型螺带混合机:无锡中亚粮机厂;Buhler-180实验环模制粒机:布勒机械制造有限公司;DS32-II型双螺杆挤压机;济南赛信膨化机械有限公司;Agilent1100液相色谱仪:美国安捷伦公司;Quanta-200扫描电子显微镜:荷兰FEI公司。1.3试验方法制粒机制粒工艺参数(表2)及制粒流程:将3种不同的饲料原料混合后,分别取约1500g物料进行调质,调质设置条件:蒸汽通入流量为35g/min,调质温度(90±5)℃,调质时间75s,调质后,物料水分约19%。环模直径2.5cm,喂料制粒,待喂料频率稳定后,取样约800g颗粒饲料,然后立即置于密闭并且保温的稳定器(5L带塞广口玻璃瓶)中,在温度为95℃条件下稳定30min,然后在65℃下干燥90min,冷却至室温,测定相关指标。挤压蒸煮工艺参数设定及制粒流程:双螺杆挤压机,套筒分3段,温度分别为:加料区(Ⅰ区)温度不变65℃,加温区(Ⅱ区)根据试验设计设4个不同的温度不加热、90℃、120℃、150℃,膨化区(Ⅲ区)90℃;螺杆长径比为16∶1;模头为6孔(模孔直径为2.0mm)圆形;调节切刀可生产颗粒长为4.0mm~6.0mm。将3种不同的饲料原料混合后,再加水混合均匀,物料水分为32%,未调质,然后在不同的挤压温度下按照表2的挤压工艺参数制粒,在各设定的参数稳定后,分别取待测样品,在65℃下干燥90min后,冷却至室温,测定相关指标。

  1.4水中稳定性和晶体氨基酸在水中的溶失取约10g颗粒饲料单层置于不锈钢圆筒测试筛(直径10cm,高5cm,底部网孔径1.68mm)中,加盖以防样品外溢;将测试筛放入盛有100L淡水的水族箱中,在充气使水流近似养殖水流0.8L/min条件下浸滤30、60、120、240、480min;将浸滤后的颗粒饲料和最初的颗粒饲料(未滤浸)放烘箱内在65℃温度烘干4h;然后计算浸滤颗粒和最初颗粒的干物重。颗粒饲料水稳定性指标(Waterstabilityindex,WSI)=(浸滤颗粒干物质质量/最初颗粒物质质量)×100。把在60min和120min时取的浸滤颗粒和最初颗粒饲料研磨,用Agilent1100Series高效液相色谱仪测定赖氨酸和蛋氨酸含量,计算其在水中的溶失率。1.5饲料中晶体氨基酸体外缓释效果评价人工肠液配制:参照对虾消化液(肝胰脏和肠液)pH和蛋白酶活配制。将磷酸二氢钾13.6g加水1000mL,用0.4%NaOH溶液调节pH至7.8;另将胰蛋白酶10g加适量水溶解,再将两液混合,然后加水定容至2000mL即可。取约8g颗粒饲料(120℃条件制粒)置于消化液内,分别在浸滤30min、60min、120min时取出,部分颗粒饲料;将浸滤后的颗粒饲料和最初的颗粒饲料(未滤浸)放入烘箱内,在65℃温度烘干4h;把在30min、60min和120min时取的浸滤颗粒和最初颗粒饲料研磨,用Agilent1100Series高效液相色谱仪测定赖氨酸和蛋氨酸含量,计算其在消化液中的释放率,其公式为:1.6饲料晶体氨基酸测定饲料样品赖氨酸和蛋氨酸测定,用安捷伦公司的Agilent1100Series高效液相色谱仪测定。各饲料氨基酸净含量=晶体(或微胶囊)饲料氨基酸含量-基础饲料氨基酸含量。1.7数据处理结果以平均值表示,采用SPSS17.0分析软件进行ANOVA单因子方差分析和Duncans多重检验,以P<0.05作为差异显著性判断标准。2结果与分析2.1制粒和挤压膨化工艺对加工前后氨基酸稳定性的影响环模制粒和挤压膨化工艺对晶体氨基酸和微胶囊氨基酸含量变化情况见表见3。在两种饲料加工过程中,微胶囊氨基酸的损失低于晶体氨基酸。环模制粒工艺对晶体赖氨酸损失显著高于微胶囊赖氨酸(P<0.05),而对晶体和微胶囊蛋氨酸损失影响不显著(P>0.05),从结果分析可以看出,调质对晶体赖氨酸损失也有显著影响(P<0.05),而对微胶囊赖氨酸损失没有显著影响(P>0.05)。冷挤压对晶体和微胶囊赖氨酸损失均有显著影响(P<0.05),而对晶体和微胶囊蛋氨酸的损失影响不显著(P>0.05)。在挤压工艺过程中,挤压温度超过90℃,加工均对晶体和微胶囊氨基酸损失有显著影响(P<0.05),且晶体氨基酸损失显著高于微胶囊损失(P<0.05)。

  由表4可以看出,挤压工艺制粒过程中,挤压温度显著影响晶体氨基酸损失(P<0.05),随着温度的升高,晶体氨基酸损失量有增加的趋势,晶体赖氨酸损失分别为6.43%、9.83%、18.74%和26.66%,晶体蛋氨酸损失分别为1.73%、7.89%、13.66%和15.20%,而120℃与150℃挤压其损失没有显著差异(P>0.05)。不同挤压温度对微胶囊氨基酸损失影响不显著,在未加热、90℃、120℃和150℃挤压温度下,微胶囊赖氨酸损失分别为5.06%、6.68%、7.69%和8.35%;微胶囊蛋氨酸损失分别为0.57%、4.25%、5.14%和5.65%。2.2制粒和挤压膨化工艺对饲料水中稳定性影响由图1分析可以看出,环模制粒工艺生产的颗粒饲料在水中的稳定性较差,在水中30min时,水中稳定性约为64.7%,浸泡60min时,水中稳定性约为18.2%,浸泡120min,颗粒饲料完全溶失在水中。挤压膨化工艺生产的颗粒饲料在水中稳定性较好,且在水中浸滤相同时间情况下,随着挤压温度的升高,颗粒饲料越稳定,而在120℃和150℃挤压温度下,颗粒饲料在水中稳定性差异不显著。

  2.3挤压膨化工艺对饲料氨基酸水中溶失的影响由表5知,颗粒饲料随着浸滤时间的延长,氨基酸在水中的溶失率升高。在相同浸滤时间(60min和120min),微胶囊氨基酸溶失率显著小于晶体氨基酸溶失率(P<0.05)。可见,微胶囊壁材减缓了氨基酸在水中的溶解,这也是选择氨基酸壁材不溶于水或微溶于水的条件之一。在相同条件下,赖氨酸在水中的溶失率均高于蛋氨酸的溶失率。2.4套筒温度对饲料氨基酸水中溶失的影响由表6结果显示,相同形式下的氨基酸,随着生产的饲料所用挤压温度升高,饲料氨基酸水中溶失率有下降的趋势,其原因是,随着挤压温度的升高,饲料质构发生较大的变化,糊化度也在增加,使饲料在水中的稳定性增强,减少了饲料在水中的溃散,从而降低了晶体氨基酸在水中的溶失。同一挤压温度条件下,饲料赖氨酸水中溶失率要高于蛋氨酸溶失率,这与晶体氨基酸各自的特性有关,晶体赖氨酸极易溶于水,而晶体蛋氨酸微溶于水。

  由图2水中氨基酸溶失与饲料水中稳定性相关性结果分析可知,不论是晶体氨基酸形式或微胶囊氨基酸形式,饲料在水中稳定性与氨基酸在水中的溶失是正相关的。水中浸滤60min时,其相关系数均大于0.85,水中浸滤120min时,其相关系数均大于0.78。因此,在适宜挤压工艺条件,特别是挤压温度的控制下生产的饲料,不仅水稳定性较好,也有效地保护了晶体氨基酸在水中的溶失。3结论饲料加工对晶体氨基酸和微胶囊氨基酸的损失相比,相差不大,晶体赖氨酸多损失0.37%~8.02%,晶体蛋氨酸多损失1.16%~4.29%。只考虑减少在加工过程中氨基酸的损失时,应根据实际情况适当增加晶体氨基酸的添加量,以满足配方氨基酸要求量和保证动物需要量。相对于加工过程,晶体氨基酸在水中的损失较大。饲料水中浸滤60min时,不同挤压温度饲料晶体赖氨酸比微胶囊赖氨酸多溶失23.99%~40.68%,晶体蛋氨酸比微胶囊蛋氨酸多溶失9%~13.5%;饲料水中浸滤120min时,不同挤压温度饲料晶体赖氨酸比微胶囊赖氨酸多溶失24.42%~43.22%,晶体蛋氨酸比微胶囊蛋氨酸多溶失10.45%~17.47%。对底栖生活和“抱啃”摄食习性(饲料表面积与水接触大、时间长)水产动物来说,利用微胶囊包被晶体氨基酸,减少饲料中添加氨基酸在水中溶失是十分重要的。

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