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擠壓膨化

濟(jì)南擠壓膨化機(jī)械過程是按設(shè)計(jì)好的配方將各種粉料混合，然后經(jīng)過蒸汽調(diào)質(zhì)，熟化后經(jīng)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(chǎn)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(duì)物料進(jìn)行調(diào)質(zhì)、連續(xù)增壓擠出、驟然降壓、體積膨大的工藝操作。

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

擠壓膨化對(duì)幾種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響

寵物食品的擠壓膨化過程對(duì)多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率都有明顯影響，特別是對(duì)淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素有重要影響。

淀粉

淀粉在調(diào)質(zhì)、擠壓過程中的高溫、高壓、及水分的綜合作用下發(fā)生糊化。具體過程為從蒸汽調(diào)質(zhì)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(jié)構(gòu)。在擠壓過程中，隨著水分、溫度、壓力的進(jìn)一步增加，淀粉的溶脹作用也進(jìn)一步加劇，到一定程度時(shí)淀粉粒開始破裂，此時(shí)淀粉開始糊化。當(dāng)擠壓的物料被擠壓出沖模時(shí)，因壓力突然降到大氣壓，淀粉粒急劇破裂，糊化度也相應(yīng)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(fā)現(xiàn)含水量為25%時(shí)玉米淀粉的膨化溫度在170～200℃，在此范圍內(nèi)糊化后淀粉的體外消化率能達(dá)到80%，相對(duì)于膨化前消化率(18%)有極大提高。Chiang等(1977)發(fā)現(xiàn)在65～110℃范圍內(nèi)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(shí)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(duì)產(chǎn)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(guān)系，隨著能量輸入淀粉的糊化不斷加速，但不成線性關(guān)系，因而能量輸入適當(dāng)時(shí)，淀粉膨化度可明顯提高。選用性能較好的擠壓膨化機(jī)，如雙螺旋桿擠壓膨化機(jī)可使淀粉的糊化度達(dá)到85%以上。除了膨化外，在調(diào)質(zhì)、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(chǎn)生，以維持胃內(nèi)的低pH值，促進(jìn)胃內(nèi)蛋白酶的消化作用以及抑制有害微生物的繁殖。

蛋白質(zhì)

蒸汽調(diào)質(zhì)、擠壓膨化過程對(duì)蛋白質(zhì)的消化率也有顯著影響，總體趨勢(shì)是使蛋白質(zhì)向著有利于動(dòng)物消化的方向轉(zhuǎn)變。在蒸氣調(diào)質(zhì)、機(jī)械壓力的作用下蛋白質(zhì)發(fā)生變性形成顆粒狀，水溶性降低。蛋白質(zhì)含量越高其水溶性降低越多。

淀粉的糊化對(duì)蛋白質(zhì)的水溶性也有明顯影響，糊化的淀粉在蛋白質(zhì)周圍形成一層包裹性的膜結(jié)構(gòu)導(dǎo)致蛋白的水溶性下降。

蛋白質(zhì)經(jīng)膨化后其結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，其四級(jí)結(jié)構(gòu)降解為三級(jí)，甚至二級(jí)結(jié)構(gòu)，使消化時(shí)蛋白質(zhì)的水解時(shí)間大大縮短。但是蛋白內(nèi)部的或天會(huì)與賴氨酸發(fā)生反應(yīng)，這種反應(yīng)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(fā)生美拉德反應(yīng)也降低了蛋白質(zhì)的消化率。加熱時(shí)原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，如抗也被破壞，這從另一個(gè)方面提高了動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的消化率。

在整個(gè)生產(chǎn)過程中食品中的蛋白質(zhì)含量基本不變，氨基酸的效價(jià)變化也不明顯。

脂肪

膨化對(duì)脂肪的影響主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：

①原料中的多種微生物在天然條件下可產(chǎn)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(duì)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(wěn)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(dǎo)致酸敗的速度大為降低。

③在各種類型犬、貓食品的生產(chǎn)的擠壓過程中會(huì)產(chǎn)生一種淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物。

這種復(fù)合物的結(jié)構(gòu)最初由Charbonnier在1973年報(bào)道，目前已被定義為直鏈淀粉—脂質(zhì)復(fù)合物(Asp and Bjorck，2000)。雖然這種復(fù)合物干擾食品中粗脂肪的分析測(cè)定，但對(duì)淀粉或脂質(zhì)的可利用率影響不大

維生素

目前對(duì)全價(jià)食品加工過程中對(duì)維生素的影響的資料不多。

蒸汽調(diào)質(zhì)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(wěn)定性。擠壓過程中的摩擦作用能夠破壞保護(hù)維生素晶體的保護(hù)層，從而使維生素直接暴露而發(fā)生氧化-還原反應(yīng)被破壞。擠壓過程中的壓力則會(huì)嚴(yán)重破壞表面的凝膠、淀粉包被。如高活性的在犬食品擠壓膨化過程中損失達(dá)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和的含量來起到抗氧化的作用。

膨化使各種比B族維生素和要穩(wěn)定。為確保最終產(chǎn)品中維生素含量能滿足寵物的要求，要求寵物食品生產(chǎn)商在添加維生素時(shí)把蒸汽調(diào)質(zhì)、擠壓膨化過程中損失的維生素計(jì)算在內(nèi)以保證最終產(chǎn)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(wěn)定性較好的維生素可在調(diào)質(zhì)前就加入，而對(duì)于穩(wěn)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(zhì)、糖類等營(yíng)養(yǎng)素，在擠壓膨化時(shí)由于各種因素的綜合作用，可能使部分化學(xué)鍵斷裂，原有的緊密結(jié)構(gòu)受破壞，釋放出部分被包圍的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高飼料消化率。