玉米膨化

玉米膨化是在水分、热、机械剪切、磨擦、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。

1.4 玉米膨化的作用
幼龄动物特别是早期断奶仔猪消化器官尚未发育成熟，消化酶活性很低，研究表明仔猪在出生后 42 天内都存在淀粉酶分泌不足的问题，并且由于断奶应激使消化酶活性增长出现倒退，常常因淀粉消化不良导致腹泻，影响生产性能。

当玉米膨化后，淀粉糊化，使淀粉晶体结构不可逆地被破坏，在动物小肠内迅速吸水膨胀，大大增加了淀粉酶的作用面积和穿透能力，使淀粉的水解速度和消化程度均提高，同时，糊化淀粉大幅度提高了ɑ- 淀粉酶的敏感度，使其作用更迅速。

此外，糊化淀粉还会刺激幼畜胃内产生乳酸，可防止病原微生物的产生，从而减轻和消除仔猪下痢。

对于水产动物，糊化淀粉的影响也甚为显著，虹鳟对生淀粉的利用率仅为 20 ～ 24 ％，而熟淀粉为 52 ～
70 ％；鲤鱼对熟淀粉的消化率高达 96 ％，而生淀粉为38 ％。

水产饲料中的糊化淀粉还增强了饲料的粘结性能，提高其在水中的稳定性。

正是由于以上原因，糊化淀粉在幼畜料、特种饲料、水产饲料中大量应用，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。

2 、玉米糊化度的测定方法
饲料用膨化玉米，最重要的是要求熟化（亦即糊化度），至于膨化，是淀粉颗粒破裂、水分闪蒸的必然结果，一般以物料容重来表征膨化度大小。

因此，膨化玉米有两个方面的要求，熟化度和膨化度，分别用淀粉糊化度和物料容重来衡量。

淀粉糊化度用淀粉葡萄糖苷酶法测定，物料容重则可用容重计测得。

熟化度和膨化度是相互关联的，熟化度高不一定膨化度就高，而膨化度高相应的熟化度会高。

对于大多数饲料企业，不具备测量糊化度的条件，但容重则很容易测得，而通过容重反映的熟化度也比较准确。

因此，容重就成为目前饲料企业评价膨化玉米的重要指标。

3 、不同的产品需要不同的膨化度
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。

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。

通过采用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试验。

由试
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。

不同糊化度膨化玉米对 28 日龄断奶仔猪之生长性
能的影响试验
目前对膨化玉米的膨化度还没有统一的标准，根据我们的经验，对生产不同的产品，玉米的膨化度总结如下：
根据终产品的容重（干燥冷却后， 2mm 筛板粉碎），可以将膨化玉米分为三种：
1 ）低膨化度产品。

容重 > 0.5kg /l, 一般采用低温膨化， 80 ～120 ℃左右，成品水分较高，糊化度能做到60 ～ 80 ％，离乳后期仔猪可用，也可用于多维和酶制剂包被工艺。

2 ）中等膨化度产品。

容重 0.
3 ～ 0 .5 kg /l ，温度 100 ～150 ℃左右，成品水分 8 ～ 10 ％，糊化度能做到 90 ％以上，用于乳猪料，貉、狐及水貂等特种动物饲料，水产饲料。

3 ）高膨化度产品。

容重 0.1 ～ 0 .3 kg /l, 温度在 140 ～170 ℃或更高，成品水分
4 ～ 8 ％，可完全
糊化，一般采用干法膨化，用于复合磷脂粉中载体，及铸造工业、涂料工业。

4 、目前国内膨化玉米应用的主要在以下几方面：
1 ）乳猪料。

乳猪料中含有 60 ％或以上的玉米成分，最理想的是将所有玉米成分全部膨化，但会导致生产成本急剧升高。

常规的做法是将半数玉米成分经中等膨化，然后与其它组份（豆粕也要膨化）一起造粒，配方中淀粉的糊化度一般在 60 ～ 80 ％。

当然也可将全部玉米成分经低度膨化，可达同样效果，而膨化生产工序的效率会比较高。

目前国内的众多乳猪饲料产品中均使用膨化玉米。

2 ）特种动物饲料。

近几年貉、狐及水貂等特种动物养殖在国内发展很快，主要在东北及华北地区。

为保证淀粉类物质的消化吸收率，特种动物传统的饲养方式是把料蒸熟饲喂，效率低下，无法实现规模饲养。

当采用膨化玉米后，饲喂前只需把料浸泡 30 分钟即可，节省大量人力物力，提高了效率。

现在行业内基本都采用膨化玉米做料，比如博微、佳兴、华龙、农科院特产所等，但其对膨化玉米糊化度要求 90 ％以上，而且产品要求细粉，比乳猪料所用的膨化玉米要求略高。

3 ）水产饲料。

主要用于虾料和鳗鱼料，如福州海马。

4 ）其它工业用原料。

将玉米粉高度膨化后用作复合磷脂粉载体（本公司有文专述），或将玉米脱皮脱胚后高
度膨化，制成不同程度的α- 淀粉，可用于食品工业、铸造工业及涂料工业等。

由于挤压膨化中存在可控的摩擦剪切，可生产不同淀粉降解度的产品，与一般的滚筒干燥α- 淀粉相比，挤压膨化淀粉粘度较低，范围较广。

（二）、膨化机在全脂大豆膨化方面的应用
1 、膨化全质大豆的营养
大豆蕴藏着极其丰富的营养物质，但由于生大豆内含有许多抗营养因子，如胰蛋白酶抑制因子、尿素酸、血球凝集素等不利于动物消化吸收的成分，所以不能直接用来饲喂动物。

所谓的膨化全脂大豆是将大豆经膨化机加工而得到的产品。

1 ）、全脂大豆的成分
全脂大豆含水分 8.0% 、粗蛋白 38.0% 、可消化粗蛋白 33.50% ，不崩解蛋白质 14.8% 、赖氨酸 2.4% 、甲硫胺酸和胱氨酸 1.15% 、色氨酸 0.5% 、羟丁氨酸 1.7% ，乙醚浸出物 1.8% ，酸水解产物 19.5% ，游离脂肪酸
1.0% ，亚麻仁酸 9% ，苏子油酸 2% ，卵磷化 0.7% ，酸性洗涤纤维 7.5% ，无氮浸出物 22% ， VE55LU/kg. 胰蛋白酶抑制因子 3-5mg/kg ，反刍动物代谢能 14.8MJ/kg ，禽代谢能 16.5mj/kg ，猪消化能 17.0MJ/kg 。

2 ）、产品营养指标
3 ）、膨化全质大豆的特点
膨化大豆是将大豆用膨化机进行膨化处理而成。

膨化机的高温、高压、高剪切力的作用使大豆细胞壁破裂，增加其营养利用价值，尤其是提高了油脂的利用率。

自豆粕进入机膛到挤出成品不到 30s ，在加工过程中最后的熟化温度可达到摄氏 130 ～145℃ 。

这个温度足以破坏抗营养因子，如胰蛋白酶抑制因子、尿素酶、血球凝集素等不利于动物消化的成分。

同时又因最高温仅持续 5 ～ 6s ，也不会降低氨基酸的利用价值，因此膨化大豆具有以下特点：
蛋白质：全脂大豆的蛋白质含量在 38 ％以上，据报道，全脂大豆的综合氨基酸消化率为 92.5 ％；赖氨酸的消化率为 90.6% ，均高于豆粕。

油脂：全脂大豆所含的油脂，不仅消化率高，而且还含有丰富的磷脂、维生素 E 、亚麻仁酸、苏子油酸，而脂肪酸和脂酸氧化酶已被破坏。

热能：全脂大豆含有极高的热能，这是因为油脂从细胞中完全释放出来，油脂的消化率高，含有丰富的不饱和脂肪酸。

全脂大豆的营养学特点有：高热能、高蛋白、高消化率，含有丰富的维生素 E 和卵磷脂，其油脂稳定，不易发生酸败，适口性好，养分浓度高，保存时间长。

2 、膨化加工对大豆常规养分的影响
生大豆与膨化大豆营养成分比较表（实测值）
从上表可得，生大豆经干法膨化后，水分减少 34 % ，粗纤维减少 36 % 。

因为膨化瞬间，饲料中的水在高温下失去约束、粗纤维水解、分子间的联结被打破，从而导致水分和粗纤维含量大量减少，这也是生大豆经膨化后可以改善其营养价值的重要原因之一。

蛋白质稍有升高，主要是由于水分含量减少的缘故，但脂肪含量基本无变化。

3 、膨化大豆的应用
在国外全脂大豆已被广泛应用到高效饲料中，对猪和禽类具有很好的促生长作用。

在使用时应根据动物种类、年龄、生产性能等进行添加。

1 ）、禽类
高能量、丰富的必需氨基酸，可减缓禽类体温上升；丰富的亚麻仁酸尤其有助于改善鸡蛋的大小形状。

全脂大豆的添加可按照膨化大豆的经济效益来调整在饲料配方中的用量。

在国外目前已成功地使用 60% 的全脂大豆在肉鸡饲料配方内，但一般约占饲料配方的 5%-20% 。

2 ）、猪
在怀孕末期及哺乳期添加全脂大豆可提高仔猪的存活率，在成长期饲料中配合较多的全脂大豆，有利于猪的成长。

育肥期的膨化大豆添加量应视对屠体品质的要求而定。

通常，屠宰前三个星期全脂大豆的添加量不可超过 5% 。

全脂大豆在饲料中的添加比例依膨化大豆的价格而定，最高可添加 30% ，但小猪对胰蛋白酶抑制因子敏感，可以少加一点。

3 ）、反刍动物
对反刍动物而言，全脂大豆是一种既经济又方便的营养来源，特别是幼龄的反刍动物和哺乳期乳牛。

因为饲料的热能密度增加，可供给小肠内氨基酸的吸收。

牛从全脂大豆内吸收的氨基酸比一般大豆粕高出许
多。

一般观察得知，乳牛对过热大豆粕比非反刍动物有较佳的利用率。

用于法膨化机生产的膨化大豆可减缓蛋白质在瘤胃的崩解速度，增加小肠内的氨基酸可吸收量，有效地改善动物的成长。

另外，精料中的全脂大豆的添加量可达到 25% 。

4 ）、宠物
油脂会增加食物的风味，狗饲料中添加全脂大豆可提高饲料的嗜口性，同时蛋白质和能量也会增加，在宠物配方中，全脂大豆的添加最高可达 30% 。

5 ）、鱼
全脂大豆有益于寒带水域的鱼类，像蛙色，因为鱼类对全脂大豆能量的转化优于碳水化合物的热能转化。

在国外已成功的将 80% 的全脂大豆配入蹲鱼的饲料配方中，也成功的添加了 30% 的全脂大豆在鲤鱼饲料配方中。

4 、膨化大豆的加工方法
1 ）、膨化大豆的主要设备是膨化机，膨化机分为干法膨化机和湿法膨化机两种.他们的主要区别在于湿法膨化机有调制器，在膨化过程通入蒸汽。

湿法膨化机的前期投入比干法膨化机大，但单位时间内产量高，能耗低。

具体采用干法膨化还是湿法膨化，用户可根据自己的实际情况定。

2 ）、膨化加工工艺
原料－筛选除杂－粉碎－膨化－冷却－成品打包。

3 ）、膨化大豆的检测方法
生大豆熟化的目的，就是有效地破坏其中的某些抗营养因子，提高其利用率，使畜禽采食后能获得较好的生产性能。

但是，如果熟化过度，又会引起一些氨基酸的破坏。

如过度加热时，对赖氨酸、精氨酸和胱氨酸的破坏较大，还会引起蛋氨酸、异亮氨酸和赖氨酸的消化率下降，进食量减低。

如果熟化程度不够，大豆中的一些抗营养因子，如胰蛋白酶抑制因子、脂肪氧化酶、脲酶等，不能得到有效的破坏，严重影响其利用率，所以必须对其熟化程度作一检测。

一般是测定大豆粉中的脲酶活性来决定其熟化程度，目前有很多种检测方法，较常用的有 pH 增值法和酚红法。

我国饲料标准规定脲酶活性的 pH 值法的测定值不得超过 0.4 。

许多研究表明，脲酶活性只有在 0.03 ～0.4 范围内，饲用效果最好。

但饲料生产厂现场最好用尿素 - 苯酚红定性法来检测脲酶的活性，因此法简便快速，技术水平要求不高，易掌握，而且也能达到在生产中检测的目的，适合推广使用。

5 、膨化加工中应注意的问题全脂大豆的品质依赖于加工时良好的作业管理和操作技巧，控制好时间、温度和湿度 3 个参数才能保持产品质量稳定。

1 ）、大豆的品质：水分在 12.5%-14 ％、杂质不超
过 25 。

2 ）、进入机膛的物料粒度以
3 － 6mm 为佳，以达到品质的恒定和产能的提高。

3 ）、为确保产品品质的恒定，在生产过程中应记录原料在机膛内的停留时间及机膛内的温度。

一般而言，原料在机膛内的时间不超过 30s ，最高温度的持续时间为 5 － 6s ，最后一节的温度需在摄氏 130 －145℃ ，产品的水分为 8 ％以下。

在加工时也可添加适量的水分，这有助于降低胰蛋白酶抑制因子，而不使赖氨酸变性。

4 ）、冷却：全脂大豆挤出后的温度很高，应尽快冷却降低温度，以防产品过熟，而使蛋白质遭到破坏。

特别应小心的是用湿法膨化后的产品水分含量较高，须经充分干燥、冷却处理，达到安全仓贮水分。

6 、名词解释：
1 ）、脲酶活性：饲用豆粕的脲酶活性是衡量豆粕营养价值的重要指标之一。

我国国家标准（ GB10380-90 ）将脲酶活性定义为：在30℃ ±5℃ 和 pH 值等于 7 的条件下每分钟每克大豆粕分解尿素所释放的氨态氮的毫克数，并且规定大豆粕的脲酶活性不得超过 0.4 ，即 U ＜0.4 。

常用的脲酶活性测定方法有国标法（ GB8622-88 ）、pH 增值法（△pH ）和尿素—酚红快速测定法等。

2 ）、抗营养因子：人们把对营养物质的消化、吸收
和利用产生不利影响以及使人和动物产生不良生理反应的物质，统称为抗营养因子（ antinutritional factors ，ANF ）。

其作用主要表现为降低饲料中营养物质的利用率、动物的生长速度和动物的健康水平等。

目前，按照大豆抗营养因子对热敏感性的程度将其分为以下两类：热不稳定性抗营养因子和热稳定性抗营养因子。

主要的去除方法包括物理处理法、化学处理法和生物处理法。