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挤压膨化对几种营养物质消化率的影响

2021-06-25

挤压膨化

济南挤压膨化机械过程是按设计好的配方将各种粉料混合,然后经过蒸汽调质,熟化后经高温高压挤压,然后在挤压室出口的冲模处因温度、压力突然降低,产品颗粒急剧膨胀,并被切刀切成要求的三维形状。

膨化过程按添加水分的多少不同可分为干法膨化和湿法膨化两种;按工作原理的不同可分为挤压膨化和气体热压膨化。挤压膨化是对物料进行调质、连续增压挤出、骤然降压、体积膨大的工艺操作。

济南挤压膨化机械

目前市场上大多数销售的宠物粮都是通过挤压膨化生产制作,挤压膨化制作过程能使食粮中淀粉达到一个适宜的高水平的糊化度,以增强宠物对淀粉的消化率(Mercier and Feillit,1975)(NRC 2006)。

挤压膨化对几种营养物质消化率的影响

宠物食品的挤压膨化过程对多种营养物质的消化率都有明显影响,特别是对淀粉、蛋白质、脂肪、维生素有重要影响。

淀粉

淀粉在调质、挤压过程中的高温、高压、及水分的综合作用下发生糊化。具体过程为从蒸汽调质开始粉料混合物中淀粉开始吸收水分溶解,并失去原有的晶体状结构。在挤压过程中,随着水分、温度、压力的进一步增加,淀粉的溶胀作用也进一步加剧,到一定程度时淀粉粒开始破裂,此时淀粉开始糊化。当挤压的物料被挤压出冲模时,因压力突然降到大气压,淀粉粒急剧破裂,糊化度也相应急剧提高。挤压过程中的温度、压力大小直接影响着淀粉的糊化度。

Mercier等(1975)发现含水量为25%时玉米淀粉的膨化温度在170~200℃,在此范围内糊化后淀粉的体外消化率能达到80%,相对于膨化前消化率(18%)有极大提高。Chiang等(1977)发现在65~110℃范围内淀粉糊化度随温度升高而升高,但随着送料速度的增加淀粉糊化度下降。

不同来源的淀粉开始溶胀裂解的温度不一样,谷物淀粉一般在55~60℃时开始溶胀,但豆类淀粉溶胀温度约为55~75℃。

食品原料中淀粉的含量对产品的糊化度也有很大影响。能量输入与淀粉的糊化度有显著关系,随着能量输入淀粉的糊化不断加速,但不成线性关系,因而能量输入适当时,淀粉膨化度可明显提高。选用性能较好的挤压膨化机,如双螺旋杆挤压膨化机可使淀粉的糊化度达到85%以上。除了膨化外,在调质、挤压膨化过程中淀粉还有一部分水解成糊精,这种水解后的糊精能刺激幼年宠物胃酸的产生,以维持胃内的低pH值,促进胃内蛋白酶的消化作用以及抑制有害微生物的繁殖。

蛋白质

蒸汽调质、挤压膨化过程对蛋白质的消化率也有显著影响,总体趋势是使蛋白质向着有利于动物消化的方向转变。在蒸气调质、机械压力的作用下蛋白质发生变性形成颗粒状,水溶性降低。蛋白质含量越高其水溶性降低越多。

淀粉的糊化对蛋白质的水溶性也有明显影响,糊化的淀粉在蛋白质周围形成一层包裹性的膜结构导致蛋白的水溶性下降。

蛋白质经膨化后其结构也发生变化,其四级结构降解为三级,甚至二级结构,使消化时蛋白质的水解时间大大缩短。但是蛋白内部的谷氨酸或天门冬氨酸会与赖氨酸发生反应,这种反应则降低了赖氨酸的利用率。在较高的温度下氨基酸的ε-氨基与糖类发生美拉德反应也降低了蛋白质的消化率。加热时原料中的抗营养因子,如抗胰蛋白酶也被破坏,这从另一个方面提高了动物对蛋白质的消化率。

在整个生产过程中食品中的蛋白质含量基本不变,氨基酸的效价变化也不明显。

脂肪

膨化对脂肪的影响主要表现在三个方面:

①原料中的多种微生物在天然条件下可产生多种脂肪酶,在这些酶的作用下食品原料中的脂肪被加速分解,但是这些脂肪酶对热敏感,在50~75℃的条件下很容易失活,因而提高食品中脂肪的稳定性;

②食品原料中脂肪酸氧化酶在挤压膨化的高温、高压作用下失活,从而使脂肪酸,特别是不饱和脂肪酸被氧化导致酸败的速度大为降低。

③在各种类型犬、猫食品的生产的挤压过程中会产生一种淀粉-脂质复合物。

这种复合物的结构最初由Charbonnier在1973年报道,目前已被定义为直链淀粉—脂质复合物(Asp and Bjorck,2000)。虽然这种复合物干扰食品中粗脂肪的分析测定,但对淀粉或脂质的可利用率影响不大

维生素

目前对全价食品加工过程中对维生素的影响的资料不多。

蒸汽调质和挤压膨化过程中温度、水分、压力、光、热等因素都影响维生素稳定性。挤压过程中的摩擦作用能够破坏保护维生素晶体的保护层,从而使维生素直接暴露而发生氧化-还原反应被破坏。挤压过程中的压力则会严重破坏脂溶性维生素表面的凝胶、淀粉包被。如高活性的维生素A在犬食品挤压膨化过程中损失达40%。所以维生素中一般都含有抗氧化剂,目前宠物食品中一般采用加大维生素C和维生素E的含量来起到抗氧化的作用。

济南挤压膨化机械

膨化使各种脂溶性维生素比B族维生素和维生素C要稳定。为确保最终产品中维生素含量能满足宠物的要求,要求宠物食品生产商在添加维生素时把蒸汽调质、挤压膨化过程中损失的维生素计算在内以保证最终产品中维生素含量。不同的维生素可采用不同的添加方式,如稳定性较好的维生素可在调质前就加入,而对于稳定性差的维生素则可在喷油后再表面喷涂。

粗纤维

制造宠物食品的各种原料中所含的粗纤维也受到挤压膨化过程的影响。粗纤维中可能包含有脂肪、蛋白质、糖类等营养素,在挤压膨化时由于各种因素的综合作用,可能使部分化学键断裂,原有的紧密结构受破坏,释放出部分被包围的营养物质,提高饲料消化率。


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