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提升豬飼料氨基酸消化率的加工工藝研究進展


來源: 華信共享智庫   作者:    時間: 2024-05-13

摘要

氨基酸是豬必需的營養物質,也是飼料原料中含量少和易缺乏的成分之一,對動物健康生長和飼料成本起著決定性作用。飼料中的抗營養因子、纖維以及蛋白質自身結構等都會影響氨基酸消化率,而不同加工工藝可以消除或減弱這些因素的影響,從而改善氨基酸在豬胃腸道的消化率。本文主要綜述了粉碎、擠壓膨化、制粒、酶解、發酵、菌酶協同和加熱等加工工藝對豬飼料氨基酸消化率的影響。


一、粉碎對飼料氨基酸消化率的影響

粉碎通常是飼料加工過程中的第1道工序, 該工藝利用撞擊力、擠壓力、剪切力和碾磨力等物理作用改變飼料的結構和性質,通過增大飼料的總表面積和飼料與消化液的接觸面積,從而提高飼料的消化率。其中,超微粉碎是一種利用機械或流體動力將原料粉碎至微米級甚至納米級的技術,其終產品-超微細粉末具有良好的溶解性、分散性、吸附性和化學反應活性等多種一般顆粒所不具備的特殊理化性質。

大部分研究表明,適宜的粉碎粒度可以提高豬對飼料或飼料原料的氨基酸消化率。然而,也有研究顯示,粉碎并非一定能提高氨基酸消化率。另外,也并非粉碎的越細氨基酸消化率越高。因此,針對不同生理階段的豬時,使不同的飼料原料氨基酸消化率達到最高的適宜粉碎粒度可能不同,也值得進一步深入研究。 


二、擠壓膨化對飼料氨基酸消化率的影響 

擠壓膨化技術是集混合、加熱、冷卻和成型等多種作業為一體的加工技術,物料在膨化機內經過劇烈的擠壓、攪拌、剪切以及高溫作用后,發生 一系列物理、化學變化,如,淀粉糊化、蛋白質變性、 脂肪降解、酶和微生物失活等。擠壓膨化技術通過施加高溫、高壓使抗營養因子失活、蛋白質變性提高飼料的氨基酸消化率。研究表明,適宜的擠壓膨化處理可普遍提高豬對飼料的氨基酸消化率。但也有少量特殊情況;另外,高粱中部分氨基酸的SID有下降趨勢,說明擠壓膨化處理不同的原料時,氨基酸消化率的影響也不盡相同。 不同的飼料原料在不同擠壓膨化處理工藝下,對豬氨基酸消化率提升的效果并不完全一致,仍需進行深入探究。盡管適宜條件的擠壓膨化處理可以提高豬對飼料的氨基酸消化率,但飼喂擠壓膨化飼料卻并非一定可以提高飼料的氨基酸消化率。其中,溫度、轉速和原料等因素都會對擠壓膨化的效果產生影響。因此,需要對不同的原料、不同的參數條件下的擠壓膨化 飼料的氨基酸消化率進行探究,從而合理利用擠壓膨化技術生產氨基酸消化率可控的飼料,為動物精準營養奠定良好的基礎。 


三、制粒對飼料氨基酸消化率的影響 

制粒是將粉狀配合飼料或單一原料經擠壓作用而成型為粒狀飼料的過程,該過程使用蒸汽、熱量和壓力使飼料通過模孔,壓制成顆粒。加工過程中主要通過高溫使蛋白質變性、抗營養因子失活等來提高飼料的營養價值。將飼料制成顆粒可提高豬對絕大多數飼料的氨基酸消化率。另外,調質溫度、時間、模子厚度以及調質前的不同處理,都會對氨基酸消化率產生不同的影響。 


四、加熱處理對飼料氨基酸消化率的影響 

加熱處理可使飼料中的胰蛋白酶抑制因子以及一些其他抗營養因子失活,但加熱時間過長以及溫度過高,都可能造成美拉德反應,從而降低氨 基酸的消化率。 


五、酶解對飼料氨基酸消化率的影響

酶制劑主要通過補充內源酶不足和降解植物細胞壁來提高飼料的營養 價值。大部分研究表明,添加酶制劑可提高絕大多數豬對飼料的氨基酸消化率。 另外,還有一些研究可以拓展酶制劑對豬氨基酸消化率復雜性的理解。

總之,在飼料中添加酶制劑時,需要對飼料的組成特性進行分析,以選用匹配的酶制劑或酶制劑組合。另外,酶制劑的劑量也需斟酌,低劑量可能影響效果,而高劑量并不一定帶來最佳效益。


六、發酵處理對飼料氨基酸消化率的影響

發酵飼料指飼料原料通過微生物的代謝作用,以達到降低抗營養因子、產生有機酸和可溶性小肽等有益代謝產物、改善飼糧適口性、促進動物對飼糧營養物質消化和吸收等目的。其中,酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌和霉菌等益生菌常用于發酵飼料。總之,飼料原料種類、原料前處理、菌種以及加水量等因素都可能對豬飼料的氨基酸消化率產生影響,因此,應用時需綜合評估驗證各種發酵條件,篩選出最適的組合。


七、菌酶協同處理對飼料氨基酸消化率的影響 

菌酶協同處理是將微生物發酵和酶解的處理方式有機結合在一起的一種新型處理方法。在發酵過程中,微生物與酶協同作用,能夠縮短發酵周期、提高發酵效率、增強大分子物質的降解程度,并且菌酶協同發酵飼料的品質往往優于單獨的菌或酶處理的飼料。 

綜上所述,菌酶協同處理具有提高豬對飼料原料氨基酸 消化率的潛力,但目前相關研究并不豐富和深入,尤其涉及到菌與酶的互作,比單一因子更為復雜,未來需要更多探索。


八、小結

適宜的粉碎、擠壓膨化、制粒、加熱處理、酶解、發酵和菌酶協同,均有可能提高豬對飼料或飼料原料的氨基酸消化率。但是,這些工藝處理涉及飼料加工工藝學、酶學、微生物學、發酵學與動物營養學的學科交叉,影響因素和工藝參數也較多,增加了研究的復雜性和難度,從而導致相關系統深入的研究較少,亟需多學科協同開展相關研究。我國蛋白質飼料資源不足,而生豬養殖量世界第一,豬對飼料中氨基酸的需求量巨大,因此,通過不同加工工藝處理提升豬飼料氨基酸消化率的研究和實踐,具有極高的學術和應用價值。

(來源:廣東省農業科學院動物科學研究所,豬禽種業全國重點實驗室,農業農村部華南動物營養與飼料重點實驗室,廣東省畜禽育種與營養研究重點實驗室,嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室茂名分中心,湖南農業大學動物科學技術學院)