膨化玉米的研究进展及其在饲料中的应用

    在20世纪80年代末，膨化技术开始大量应用于各种畜禽饲料、水产饲料和特种动物饲料的加工中，并于20世纪90年代末进入我国。目前，畜牧养殖业中的高档饲料生产基本上都采用膨化工艺，如原料膨化、成品料膨化等技术。玉米是动物日粮中的主要能量饲料，一般约占日粮的60%，具有适口性好、能值高等特点，其产量的2/3被用作畜禽饲料，故而被称为 “饲料之王” ，因此更大程度地提高玉米的利用率是提高畜禽生产性能以及增加养殖效益的关键。将玉米进行膨化处理是提高玉米利用率的有效途径之一，膨化加工能提高玉米的糊化度，提高各种营养物质的消化率，同时膨化能改进玉米的风味，增进玉米的适口性。本文就膨化玉米的研究进展及其在饲料中的应用作以综述，以期为膨化玉米的应用提供参考。

膨化玉米的研究进展
    玉米在膨化过程中会发生复杂的变化，使膨化玉米在质构 、组成和表现等理化特性及营养水平上发生很大变化。

1、膨化玉米的概念及机理
    玉米膨化是在水分、热、机械剪切及压力差等因素的综合作用下使淀粉糊化的过程[ 1 ]。玉米膨化加工最主要的目的就是提高玉米淀粉的糊化度，另外膨化还能起到消毒、灭菌、增加粗蛋白质、提高总能量等作用。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，变成一种黏稠的熔融体，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。影响玉米膨化效果的因素较多，主要是物料水分、膨化温度、膨化压差及腔内机械剪切力等。
    玉米中含有大量的淀粉，由于生玉米内淀粉分子聚集成致密的淀粉粒结构，淀粉粒内抗酸抗酶的晶体结构不利于动物的消化利用，必须使晶体结构解体 （即糊化） ，才能被酶充分水解而提高消化率。当玉米膨化后，淀粉糊化，淀粉晶体结构被破坏，在动物小肠内能迅速吸水膨胀，大幅增加淀粉酶的作用面积和穿透能力，同时使得淀粉的水解速度和消化程度有较大提高；另外，糊化淀粉能大幅度提高α-淀粉酶的敏感度，使其作用更速度更快，有利于淀粉的吸收利用。

2膨化过程玉米理化性质的变化
    膨化过程会使玉米发生一系列的物理、化学和生物变化，从而导致玉米中蛋白质、氨基酸、粗纤维、灰分、水分、粗脂肪等各种成分发生变化。郭树国等研究得出，玉米挤压膨化后的蛋白质含量比膨化前略有减少，且氨基酸也有部分损失；有关纤维在挤压膨化后的含量变化，其认为由于挤压设备和原料不同，纤维含量变化也不近相同，但比较一致的结果是在挤压中粗纤维的含量显著减少；玉米经膨化后脂肪含量下降，但脂肪复合体的形成使得脂肪受到淀粉和蛋白质的保护，对降低脂肪氧化程度和氧化速度、延长产品贷架期起积极作用，同时改善产品质构和口感。肖志刚等研究认为，玉米膨化过程中蛋白质含量减少，蛋白质发生降解，大分子被切断成小分子而转化为氨基酸，除胧氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、粒氨酸外，其余各类氨基酸含量增加，氨基酸总量也增加；脂肪含量减少，水溶性成分含量增加；同时膨化过程使得淀粉发生降解，还原糖含量增加，支链淀粉的比例减少[ 8 ]。冉新炎等研究认为，玉米经膨化后还原糖、可溶性膳食纤维、吸水性指数、水溶性指数和糊化度，分别提高 361.54%、134.38%、80.20%、186.4%和794.12%；淀粉、不溶性膳食纤维含量分别降低26.03%和 6.67%，蛋白质含量基本不变。另外膨化过程中的高温、高压会使玉米中的风味成分发生变化，一部分香味物质随水蒸气挥发而被闪蒸，同时由于玉米中还原糖与含氮化合物发生的美拉德等反应使得新风味物质形成，为膨化玉米提供良好的风味；并且在保存过程中，由于糊化淀粉和蛋白质的存在，对香气又有一定的保护作用。

    膨化技术是一种高效的玉米加工技术，能有效提高玉米淀粉糊化度，改善淀粉、蛋白质等养分的利用率，还可提高饲料的适口性，增加动物采食量，提高饲料的利用率，有利于增加动物的健康生长。尽管膨化产品的优点很突出，在实际应用中也取得了很好的经济效益，但由于膨化技术在我国还不是很成熟，特别是在挤压膨化机的最佳工艺条件与参数研究上还有待进行深入探讨。

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