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擠壓膨化對幾種營養物質消化率的影響

發布時間:2020-11-05     發布人:山東利歌機械設備有限公司

擠壓膨化

膨化過程是按設計好的配方將各種粉料混合,然后經過蒸汽調質,熟化后經高溫高壓擠壓,然后在擠壓室出口的沖模處因溫度、壓力突然降低,產品顆粒急劇膨脹,并被切刀切成要求的三維形狀。

膨化過程按添加水分的多少不同可分為干法膨化和濕法膨化兩種;按工作原理的不同可分為擠壓膨化和氣體熱壓膨化。擠壓膨化是對物料進行調質、連續增壓擠出、驟然降壓、體積膨大的工藝操作。

目前市場上大多數銷售的寵物糧都是通過擠壓膨化生產制作,擠壓膨化制作過程能使食糧中淀粉達到一個適宜的高水平的糊化度,以增強寵物對淀粉的消化率(Mercier and Feillit,1975)(NRC 2006)。

2 擠壓膨化對幾種營養物質消化率的影響

寵物食品的擠壓膨化過程對多種營養物質的消化率都有明顯影響,特別是對淀粉、蛋白質、脂肪、維生素有重要影響。

淀粉

淀粉在調質、擠壓過程中的高溫、高壓、及水分的綜合作用下發生糊化。具體過程為從蒸汽調質開始粉料混合物中淀粉開始吸收水分溶解,并失去原有的晶體狀結構。在擠壓過程中,隨著水分、溫度、壓力的進一步增加,淀粉的溶脹作用也進一步加劇,到一定程度時淀粉粒開始破裂,此時淀粉開始糊化。當擠壓的物料被擠壓出沖模時,因壓力突然降到大氣壓,淀粉粒急劇破裂,糊化度也相應急劇提高。擠壓過程中的溫度、壓力大小直接影響著淀粉的糊化度。

Mercier等(1975)發現含水量為25%時玉米淀粉的最佳膨化溫度在170~200℃,在此范圍內糊化后淀粉的體外消化率能達到80%,相對于膨化前消化率(18%)有極大提高。Chiang等(1977)發現在65~110℃范圍內淀粉糊化度隨溫度升高而升高,但隨著送料速度的增加淀粉糊化度下降。

不同來源的淀粉開始溶脹裂解的溫度不一樣,谷物淀粉一般在55~60℃時開始溶脹,但豆類淀粉溶脹溫度約為55~75℃。

食品原料中淀粉的含量對產品的糊化度也有很大影響。能量輸入與淀粉的糊化度有顯著關系,隨著能量輸入淀粉的糊化不斷加速,但不成線性關系,因而能量輸入適當時,淀粉膨化度可明顯提高。選用性能較好的擠壓膨化機,如雙螺旋桿擠壓膨化機可使淀粉的糊化度達到85%以上。除了膨化外,在調質、擠壓膨化過程中淀粉還有一部分水解成糊精,這種水解后的糊精能刺激幼年寵物胃酸的產生,以維持胃內的低pH值,促進胃內蛋白酶的消化作用以及抑制有害微生物的繁殖。

蛋白質

蒸汽調質、擠壓膨化過程對蛋白質的消化率也有顯著影響,總體趨勢是使蛋白質向著有利于動物消化的方向轉變。在蒸氣調質、機械壓力的作用下蛋白質發生變性形成顆粒狀,水溶性降低。蛋白質含量越高其水溶性降低越多。

淀粉的糊化對蛋白質的水溶性也有明顯影響,糊化的淀粉在蛋白質周圍形成一層包裹性的膜結構導致蛋白的水溶性下降。

蛋白質經膨化后其結構也發生變化,其四級結構降解為三級,甚至二級結構,使消化時蛋白質的水解時間大大縮短。但是蛋白內部的谷氨酸或天門冬氨酸會與賴氨酸發生反應,這種反應則降低了賴氨酸的利用率。在較高的溫度下氨基酸的ε-氨基與糖類發生美拉德反應也降低了蛋白質的消化率。加熱時原料中的抗營養因子,如抗胰蛋白酶也被破壞,這從另一個方面提高了動物對蛋白質的消化率。

在整個生產過程中食品中的蛋白質含量基本不變,氨基酸的效價變化也不明顯。

脂肪

膨化對脂肪的影響主要表現在三個方面:

①原料中的多種微生物在天然條件下可產生多種脂肪酶,在這些酶的作用下食品原料中的脂肪被加速分解,但是這些脂肪酶對熱敏感,在50~75℃的條件下很容易失活,因而提高食品中脂肪的穩定性;

②食品原料中脂肪酸氧化酶在擠壓膨化的高溫、高壓作用下失活,從而使脂肪酸,特別是不飽和脂肪酸被氧化導致酸敗的速度大為降低。

③在各種類型犬、貓食品的生產的擠壓過程中會產生一種淀粉-脂質復合物。

這種復合物的結構最初由Charbonnier在1973年報道,目前已被定義為直鏈淀粉—脂質復合物(Asp and Bjorck,2000)。雖然這種復合物干擾食品中粗脂肪的分析測定,但對淀粉或脂質的可利用率影響不大。

維生素

目前對全價食品加工過程中對維生素的影響的資料不多。

蒸汽調質和擠壓膨化過程中溫度、水分、壓力、光、熱等因素都影響維生素穩定性。擠壓過程中的摩擦作用能夠破壞保護維生素晶體的保護層,從而使維生素直接暴露而發生氧化-還原反應被破壞。擠壓過程中的壓力則會嚴重破壞脂溶性維生素表面的凝膠、淀粉包被。如高活性的維生素A在犬食品擠壓膨化過程中損失達40%。所以維生素中一般都含有抗氧化劑,目前寵物食品中一般采用加大維生素C和維生素E的含量來起到抗氧化的作用。

膨化使各種脂溶性維生素比B族維生素和維生素C要穩定。為確保最終產品中維生素含量能滿足寵物的要求,要求寵物食品生產商在添加維生素時把蒸汽調質、擠壓膨化過程中損失的維生素計算在內以保證最終產品中維生素含量。不同的維生素可采用不同的添加方式,如穩定性較好的維生素可在調質前就加入,而對于穩定性差的維生素則可在噴油后再表面噴涂。

粗纖維

制造寵物食品的各種原料中所含的粗纖維也受到擠壓膨化過程的影響。粗纖維中可能包含有脂肪、蛋白質、糖類等營養素,在擠壓膨化時由于各種因素的綜合作用,可能使部分化學鍵斷裂,原有的緊密結構受破壞,釋放出部分被包圍的營養物質,提高飼料消化率。

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擠壓膨化對幾種營養物質消化率的影響

發布時間:2020-11-05    發布人:山東利歌機械設備有限公司

擠壓膨化

膨化過程是按設計好的配方將各種粉料混合,然后經過蒸汽調質,熟化后經高溫高壓擠壓,然后在擠壓室出口的沖模處因溫度、壓力突然降低,產品顆粒急劇膨脹,并被切刀切成要求的三維形狀。

膨化過程按添加水分的多少不同可分為干法膨化和濕法膨化兩種;按工作原理的不同可分為擠壓膨化和氣體熱壓膨化。擠壓膨化是對物料進行調質、連續增壓擠出、驟然降壓、體積膨大的工藝操作。

目前市場上大多數銷售的寵物糧都是通過擠壓膨化生產制作,擠壓膨化制作過程能使食糧中淀粉達到一個適宜的高水平的糊化度,以增強寵物對淀粉的消化率(Mercier and Feillit,1975)(NRC 2006)。

2 擠壓膨化對幾種營養物質消化率的影響

寵物食品的擠壓膨化過程對多種營養物質的消化率都有明顯影響,特別是對淀粉、蛋白質、脂肪、維生素有重要影響。

淀粉

淀粉在調質、擠壓過程中的高溫、高壓、及水分的綜合作用下發生糊化。具體過程為從蒸汽調質開始粉料混合物中淀粉開始吸收水分溶解,并失去原有的晶體狀結構。在擠壓過程中,隨著水分、溫度、壓力的進一步增加,淀粉的溶脹作用也進一步加劇,到一定程度時淀粉粒開始破裂,此時淀粉開始糊化。當擠壓的物料被擠壓出沖模時,因壓力突然降到大氣壓,淀粉粒急劇破裂,糊化度也相應急劇提高。擠壓過程中的溫度、壓力大小直接影響著淀粉的糊化度。

Mercier等(1975)發現含水量為25%時玉米淀粉的最佳膨化溫度在170~200℃,在此范圍內糊化后淀粉的體外消化率能達到80%,相對于膨化前消化率(18%)有極大提高。Chiang等(1977)發現在65~110℃范圍內淀粉糊化度隨溫度升高而升高,但隨著送料速度的增加淀粉糊化度下降。

不同來源的淀粉開始溶脹裂解的溫度不一樣,谷物淀粉一般在55~60℃時開始溶脹,但豆類淀粉溶脹溫度約為55~75℃。

食品原料中淀粉的含量對產品的糊化度也有很大影響。能量輸入與淀粉的糊化度有顯著關系,隨著能量輸入淀粉的糊化不斷加速,但不成線性關系,因而能量輸入適當時,淀粉膨化度可明顯提高。選用性能較好的擠壓膨化機,如雙螺旋桿擠壓膨化機可使淀粉的糊化度達到85%以上。除了膨化外,在調質、擠壓膨化過程中淀粉還有一部分水解成糊精,這種水解后的糊精能刺激幼年寵物胃酸的產生,以維持胃內的低pH值,促進胃內蛋白酶的消化作用以及抑制有害微生物的繁殖。

蛋白質

蒸汽調質、擠壓膨化過程對蛋白質的消化率也有顯著影響,總體趨勢是使蛋白質向著有利于動物消化的方向轉變。在蒸氣調質、機械壓力的作用下蛋白質發生變性形成顆粒狀,水溶性降低。蛋白質含量越高其水溶性降低越多。

淀粉的糊化對蛋白質的水溶性也有明顯影響,糊化的淀粉在蛋白質周圍形成一層包裹性的膜結構導致蛋白的水溶性下降。

蛋白質經膨化后其結構也發生變化,其四級結構降解為三級,甚至二級結構,使消化時蛋白質的水解時間大大縮短。但是蛋白內部的谷氨酸或天門冬氨酸會與賴氨酸發生反應,這種反應則降低了賴氨酸的利用率。在較高的溫度下氨基酸的ε-氨基與糖類發生美拉德反應也降低了蛋白質的消化率。加熱時原料中的抗營養因子,如抗胰蛋白酶也被破壞,這從另一個方面提高了動物對蛋白質的消化率。

在整個生產過程中食品中的蛋白質含量基本不變,氨基酸的效價變化也不明顯。

脂肪

膨化對脂肪的影響主要表現在三個方面:

①原料中的多種微生物在天然條件下可產生多種脂肪酶,在這些酶的作用下食品原料中的脂肪被加速分解,但是這些脂肪酶對熱敏感,在50~75℃的條件下很容易失活,因而提高食品中脂肪的穩定性;

②食品原料中脂肪酸氧化酶在擠壓膨化的高溫、高壓作用下失活,從而使脂肪酸,特別是不飽和脂肪酸被氧化導致酸敗的速度大為降低。

③在各種類型犬、貓食品的生產的擠壓過程中會產生一種淀粉-脂質復合物。

這種復合物的結構最初由Charbonnier在1973年報道,目前已被定義為直鏈淀粉—脂質復合物(Asp and Bjorck,2000)。雖然這種復合物干擾食品中粗脂肪的分析測定,但對淀粉或脂質的可利用率影響不大。

維生素

目前對全價食品加工過程中對維生素的影響的資料不多。

蒸汽調質和擠壓膨化過程中溫度、水分、壓力、光、熱等因素都影響維生素穩定性。擠壓過程中的摩擦作用能夠破壞保護維生素晶體的保護層,從而使維生素直接暴露而發生氧化-還原反應被破壞。擠壓過程中的壓力則會嚴重破壞脂溶性維生素表面的凝膠、淀粉包被。如高活性的維生素A在犬食品擠壓膨化過程中損失達40%。所以維生素中一般都含有抗氧化劑,目前寵物食品中一般采用加大維生素C和維生素E的含量來起到抗氧化的作用。

膨化使各種脂溶性維生素比B族維生素和維生素C要穩定。為確保最終產品中維生素含量能滿足寵物的要求,要求寵物食品生產商在添加維生素時把蒸汽調質、擠壓膨化過程中損失的維生素計算在內以保證最終產品中維生素含量。不同的維生素可采用不同的添加方式,如穩定性較好的維生素可在調質前就加入,而對于穩定性差的維生素則可在噴油后再表面噴涂。

粗纖維

制造寵物食品的各種原料中所含的粗纖維也受到擠壓膨化過程的影響。粗纖維中可能包含有脂肪、蛋白質、糖類等營養素,在擠壓膨化時由于各種因素的綜合作用,可能使部分化學鍵斷裂,原有的緊密結構受破壞,釋放出部分被包圍的營養物質,提高飼料消化率。

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