制粒对小麦基础日粮的影响
制粒的定义可以总结为“把细小的饲料颗粒通过机械处理，联合水分、加热和压力，聚合起来”。它是饲料制造业中所使用的一种常见加工方法。
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杨彧渊，范元芳，马永喜中国农业大学动物科技学院　　1　制粒　　制粒的定义可以总结为“把细小的饲料颗粒通过机械处理，联合水分、加热和压力，聚合起来”。它是饲料制造业中所使用的一种常见加工方法。制粒过程可以分为两个步骤，包括蒸汽调质和挤压成型。在蒸汽调质过程中，高温蒸汽和饲料进行混合，旨在提升饲料的黏合效果，最终提升制粒产量以及颗粒品质。在制粒过程中，粉料被挤压进模孔而后被切断成型。通过这两个过程，可以使饲料成分产生一系列物理化学变化，改善饲料适口性，提高其消化吸收率。加工中的温度、湿度、压力和摩擦等均可影响饲料营养成分的效价以及活性物质的功效。　　2　制粒对小麦饲料的影响　　制粒对小麦基础饲料的影响是多方面的，从饲料本身到其饲用价值。诸多研究已经证明，小麦基础饲料的制粒效果要在抗压性和PDI方面均优于玉米饲料。由表1可见，对于小麦日粮来说，由于其相对于玉米日粮含有更多纤维，使得小麦在制粒过程中通过模孔时要承受更大的摩擦力，从而产生更多的摩擦热，最终导致小麦的制粒温度在相同条件下要高于玉米。高制粒温度和小麦的高蛋白含量可能导致了这一结果。表1　玉米和小麦的养分含量对比（%）2.1　制粒对饲料营养成分的影响小麦日粮拥有更高的制粒温度。而制粒过程中的高温给小麦日粮所带来的效果是两面的。理论上说，淀粉糊化是制粒工艺提高饲料营养价值的关键，糊化后的α-淀粉吸水性增加，可以物理吸附蛋白质等营养物质。其结合形式是一种亲水性基质结构，有利于饲料贮存和消化吸收。这种效果会随着淀粉糊化的加剧而增加，与蛋白质经调质高温后水溶性降低也有关系。而小麦中由于蛋白质含量较高，所以作用更明显。高温和挤压还能使饲料中蛋白质的三级结构改变，黏度增大，从而更好地发挥黏合作用，提升颗粒质量。　　非淀粉多糖由于其抗营养作用以及对肠道健康的影响近年来已经引起了越来越多的重视。而制粒对非淀粉多糖也有着很大的影响，从而影响整个日粮的饲用价值。Svihus等（2006）发现，制粒显著增加了饲喂小麦日粮家禽的食糜黏度，而且制粒温度越高食糜黏度增长越明显（表2）。Abdollahi等（2015）认为，这可能是由于高温改变了纤维的黏度特性导致的。而具体的作用过程、对动物肠道的影响等，还需要进一步的试验来分析。表2　肉鸡消化道内容物特性（采食含小麦77%的日粮，粉料或90℃制粒）注：1.粪便黏度评分标准依据鸡笼肮脏程度评分，最脏鸡笼为5分；2.同行肩标字母不同表示差异显著（P＜0.05）。　　除了上述常规的营养物质外，制粒可使抗营养因子（主要是胰蛋白酶抑制剂、植物凝血素）失活；杀死饲料中大部分细菌。但是，制粒过程也会导致饲料中酶制剂以及其他一些活性物质失活。　　2.2　制粒对小麦日粮酶制剂的影响　　越来越多的研究已经证明，木聚糖是小麦中最主要的抗营养因子，相应地，向小麦日粮中添加酶制剂，分解纤维的多糖碳链，降低食糜流动性成为提升小麦饲用价值的一种重要而有效的途径。　　酶制剂是一种热敏性的蛋白，在制粒过程中，很容易受热而被破坏，从而起不到相应的作用。事实上，制粒对酶制剂的灭活作用已经成为阻癨-酶制剂效果的最主要因素。据Cowan等（1993）报道，未经处理的β-葡聚糖酶经70℃制粒后在饲料中的残活率仅为10%；而植酸酶经70℃～90℃制粒后活力下降也在50%以上。75℃和95℃的制粒温度，可使β-葡聚糖酶的活性分别降低40%和70%，当温度超过110℃时，β-葡聚糖酶和纤维素酶活性全部丧失。制粒温度为79℃时，植酸酶活性下降45.8%，80℃时则下降87.5%，活性损失较大。Silversides等（1999）研究表明，90℃下制粒55s和140s后，木聚糖酶活性损失率分别高达79.0%和82.5%。Silversides（1999）还发现，单纯的挤压过程对木聚糖酶制剂的效果影响不大。为了解决酶制剂在调质阶段由于高温而失活的问题，目前市场上的饲用酶制剂，多进行了稳定化处理，处理方法有载体结合、包被技术和基因工程技术等。其中载体技术由于保护能力有限已逐渐被淘蘚-。应用专利包被技术生产的植酸酶在95℃制粒存留率仍高达96%，且在动物消化道的释放速度快。而通过基因技术，例如改变酶蛋白氨基酸的结构来提高耐热性的木聚糖酶，丹麦Kolding技术研究所做的测试表明，在90℃制粒后酶的存留率仍可达80%。　　2.3　制粒对饲料粒度的影响　　近年来，越来越多的试验证明，饲料在经过制粒后粒度会显著的减小。不仅如此，研究中还发现制粒对饲料粒度有“缓冲”作用，即制粒对粒度的减小作用在粗粉碎（粒度较大）饲料中更加明显。Abdollahi等（2013）认为制粒的这种“再粉碎”作用产生的原因主要是饲料在进入模孔时受到的挤压、模孔内的摩擦以及出模孔时的切断。Abdollahi等（2011）还发现，当调质的水分含量越高，温度越高时（即所受的摩擦、挤压力越小）制粒的再粉碎效果会明显削弱。　　粉碎对饲料饲用价值的影响已经比较明确。而制粒所带来的粒度减小这一变化也会带来相应的后果，Abdollahi等（2013）认为，这一效果可以解释由于饲喂颗粒饲料引起的消化道减重、肠道发育情况的变化等一系列现象，以及最终导致的营养物质、动物生长性能的变化。　　3　制粒对小麦日粮饲用价值的影响　　一般认为，使用颗粒料可以降低饲料浪费，改善饲料适口性和采食量，并增加营养物质消化率，从而提高生长性能（见表3）。虽然制粒过程中工艺参数的不同会导致结果的差异，但是并不会从根本上影响作用结果。Silversides等（1999）认为，85℃是比较理想的制粒温度，温度超过95℃时将会降低小麦日粮对家禽的饲用价值。表3　制粒对小麦日粮动物的生长性能和消化代谢影响3.1　制粒对小麦日粮动物生长性能的影响　　颗粒饲料可以提升畜禽的生长速度、日增重、采食量以及饲料转化效率。这主要是由于颗粒饲料可以减少饲料浪费，改善适口性以及消化率。Cutlip等（2008）发现，制粒的饲料比相同温度调质后再粉碎的粉料更能提升动物生长性能。物理形态以及制粒高温和挤压对饲料中的油脂的保存和释放作用均可以改善饲料的适口性。此外，制粒对饲料中霉菌的抑制作用也可以防止饲料储存中发生霉变。由于家禽消化道特点以及嗉囊的存在，在家禽饲料中采用颗粒饲料的效果提升效果要优于猪。程宗佳（2009）认为，虽然颗粒饲料价格要高于粉料，但是总的来说颗粒料会带来更多的经济收益。　　3.2　制粒对小麦日粮营养物质消化代谢的影响　　研究证明，采用颗粒饲料可以提升小麦日粮中各个营养物质消化率，这主要是由于淀粉的糊化、蛋白质变性等。通常人们认为，由于对淀粉的糊化作用，制粒可以提高淀粉消化率。但是最近的研究提出了不一样的看法。研究表明，制粒对淀粉的作用效果还受到原料中淀粉组成、结构等的影响，所以制粒对淀粉的作用效果仍然有待讨论。　　与淀粉类似，制粒可以使饲料中的蛋白质变性，从而促进其与酶的作用，最终提升粗蛋白消化率。但不同于淀粉，制粒对饲料中粗蛋白消化的促进作用已经取得了共识。当然，由于小麦日粮普遍的高制粒温度，当温度过高时也会导致饲料中发生美拉德反应，降低日粮中氨基酸、尤其是赖氨酸的消化率。高温还会灭活饲料中存在的内源植酸酶等，从而影响钙磷消化率。挤压加工也会降低全麦中镁、磷、硫、铜和锌的表观消化率。不过考虑到现在植酸酶的广泛应用，这一影响因素几乎可以忽略。　　对于在某些试验中发现颗粒饲料降低了消化率但是改善生长性能的这一现象，Svihus等（2004）认为，可能是由于颗粒饲料方便了肉鸡的采食，减少了动物的采食时间和能量消耗，从而降低了维持所需能量在饲料有效能量中的比例，增大了能量中用于生产部分的比例，即能量的净效率，这有助于饲料转化效率的提高。　　3.3　制粒对畜禽消化道发育的影响　　研究表明，饲料形态可以影响畜禽消化系统的发育。对于家禽来说，饲料形态对消化系统的发育影响主要体现在肌胃。张亮（2013）发现，颗粒料饲喂会减少肉鸡消化道指数，并认为这可能是由于颗粒料加速了食糜在消化道中的流动速度，也有可能是消化率的提升减少了消化器官的代偿性增大。这一观点在其他研究中也得到了证实。已证明，制粒增高了生长肥育猪溃疡病的发生率，这可能是由于流动性提高，则胃内容物就可得到更充分地混合，从而使胃蛋白酶和胃酸得以持续接触胃内无保护的食管区黏膜导致。　　4　制粒加工工艺参数对小麦饲用价值的影响　　4.1　颗粒质量对小麦饲用价值的影响　　国标对颗粒饲料的评价体系包括多个方面，包括物理形状、硬度、含粉率、PDI等。颗粒质量对饲料的饲用价值均会产生影响。因此广义上说，所有影响颗粒质量的因素均会影响到饲料最终的饲用价值。刘沛民等（2003）报道，影响颗粒饲料质量的因素及所占比例分别是：配方40%、粉碎粒度20%、调质20%、环模规格15%、冷却干燥5%。　　4.2　制粒参数对小麦饲用价值的影响　　制粒包括蒸汽高温调质和挤压成型两个阶段。研究证明，调质温度、气压、挤压时间等均会对饲料中营养成分和饲用价值产生影响。其中，调质温度的影响效果最为明显。王爱娜等（2005）报道，小麦和玉米的淀粉开始和完成糊化温度分别为68℃和59.5℃，78℃和67.5℃。虽然淀粉糊化不一定可以提升消化率，但是在高于90℃的制粒温度下会产生美拉德反应、降低淀粉消化率却已经得到证实。　　总之，制粒可以提升小麦日粮饲喂动物的生长性能，但是其机理仍然有待研究。此外，制粒过程中的影响因素众多，在研究时如何选用应该有一个标准；制粒对小麦日粮中酶制剂的灭活作用以及降低耐高温酶制剂尤其是NSP酶也是未来的突破点。制粒对小麦日粮在家禽中的应用已有许多研究，但是在其他动物上的研究仍然相对匮乏。最后，由于制粒会提高生产成本与饲料价格，在研究时必须把经济要素也纳入考虑范围。　　5　存在的问题以及未来的方向　　由于制粒对小麦日粮饲用价值的影响因素众多。正如本文中提到的，小麦由于其自身的物理化学性质特性，导致制粒对其饲用价值的影响不同于玉米。事实上不仅小麦，由于加工工艺对饲料饲用价值影响重大，只要是饲料生产中涉及到的原料，都应当建立与加工工艺相结合的评价机制。其次，制粒工序对饲料中热敏性物质，如酶制剂、氨基酸、维生素等的灭活作用仍然是一个亟需解决的问题。此外，随着科学技术的发展，试验室的检测手段、项目越来越多样化，这也允许我们更进一步的全面地对饲料的饲用价值进行评价，用更多微观的指标充实评价体系，结合包括生长性能，消化代谢等传统的宏观指标。当然，科学技术最终的目标还是服务于生产实践。因此，找到一种简单有效并且准确的方式来评价某种原料的饲用价值是我们永远的努力方向。而如何将研究得出的结果应用到生产中也是需要考虑的问题。
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