不同原料配比对混合饲料的糊化特性影响

■吴俊华 陈计远 王粮局 王红根 张国栋 王红英*

(1.中国农业大学工学院国家农产品加工技术装备研发分中心，北京 100083；2.江西省农业技术推广中心，江西南昌 330006；3. 中粮粮谷控股有限公司, 北京 100083）

饲料配方是饲料生产的核心，饲料配方的优劣不仅关系到饲料颗粒的质量，而且也关系到饲料企业的经济效益[1]。玉米和小麦作为能量饲料中的大料[2-3]，含有大量的淀粉[4]。而糊化作为淀粉的基本特性之一，可在制粒时起到润滑作用，提高制粒产量，促进饲料颗粒冷却后黏结性，降低含粉率[4-5]。糊化的影响因素包括支链淀粉和直链淀粉含量等，而小麦和玉米最大的不同便是直链淀粉和支链淀粉含量不同。近年来，随着市场上玉米价格居高不下，小麦价格下跌，从经济效益出发，饲料企业在饲料配方中，会逐渐降低玉米的比例，增加小麦的比例，以此降低成本[6-7]。

诸多技术人员和养殖者都尤为重视饲料配方的设计和改进，有实践表明，增加小麦的含量以及添加少量糖蜜，饲料颗粒的质量可以得到提升，有研究者猜测是由于混合饲料中小麦和糖蜜的增加提高了整体混合饲料的糊化特性，但目前并未有这一方向的研究报道，故研究玉米、小麦及其混合饲料的糊化特性具有重要意义。

本试验利用快速黏度分析仪（RVA）[8-10]研究7 种不同原料以及17 组不同配比混合饲料的糊化特性，以期为原料不同配比在混合饲料中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料

玉米：鲁G77276、高密8985、胶东8957、鲁M65621；小麦：鲁GY1895、鲁V80889、鲁GW1585；糖蜜；均取样于青岛神丰牧业有限公司。

1.1.2 仪器设备

AL204分析天平，梅特勒∙托利多仪器有限公司；DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；JFSD-100粉碎机，上海嘉定粮油仪器有限公司；快速黏度分析仪(RVA)，瑞典Perten仪器公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品的制备

将玉米和小麦在试验平台放至常温，利用配有Φ1.5 mm 孔径筛片的JFSD-100 粉碎机粉碎，并置于封口塑料袋中，共得到了7份粉碎样品用来做糊化特性的测定；糖蜜按糖蜜∶水=3∶2配制，备用。

1.2.2 水分的测定

按GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中的直接干燥法进行测定。

1.2.3 糊化特性分析

本试验采用RVA 进行糊化特性的研究，用TCW（Thermal Cycle for Windows）配套软件记录和分析数据，具体测试方法如下：

用RVA 专用样品筒称取（25.00±0.01）g 纯化水（按14%湿基根据试样水分校正）于筒内，称取（4.0±0.01）g 提前配置好的试样（按14%湿基校正）至样品筒内的水面上，将搅拌器置于筒中并用搅拌器桨叶在试样中上下搅动使水面上无样品团块，将搅拌器插入筒中并将样品筒插接到仪器上进行测定。测定程序按照张庆霞[11]的测定方法进行。

样品糊化的具体过程如下：当温度小于淀粉初始糊化温度时，由于淀粉粒仅作有限膨胀，淀粉黏度较低，曲线平坦。随加热时间延长，支链淀粉微晶束首先熔融，淀粉粒剧烈膨胀，导致黏度突然上升；随后，直链淀粉向水中扩散，形成胶体网络，淀粉粒充分膨胀，从而使糊化曲线上升至最高峰，并形成淀粉糊。然后，淀粉粒中支链淀粉分子链进一步伸展，颗粒破裂，直链淀粉进一步向水中分散，导致黏度下降。到达最低黏度后，随温度下降，淀粉糊的流动阻力增大，导致黏度又呈现上升趋势，这一过程用回生值表示[12-14]。由分析软件可获得样品的RVA 糊化特征值，从而分析样品的糊化特性。

1.3 试验设计

首先进行单因素试验，用RVA分别测定4种玉米和3种小麦的糊化曲线，并分别对不同种类的玉米或小麦进行分析，每次试验均进行3 次平行试验，用平均值来对比不同品种的糊化特征值。

其次，选取小麦品种鲁V80889，玉米品种高密8985 进行不同配比的混合试验。根据饲料企业的配方和文献记载，配合饲料中3 种主要原料玉米（58%～75%）、小麦（25%～42%）、糖蜜（0～2.5%）的质量分数范围为因素水平的上下限，采用Design-Expert软件进行D-最优混料设计,得到17 个配比组合，编号为No.1～No.17（见表1）。

表1 配合饲料的D-最优混料设计（%）

1.4 数据处理

使用SPSS 22.0 软件和Excel 2019 软件对试验数据进行统计分析并绘图。

2 结果与分析

2.1 不同饲料原料的糊化特性分析

2.1.1 玉米不同品种的糊化特征值比较（见表2）

由表2 可以看出，4 个品种的玉米相比，只有崩解值具有显著性差异（P<0.05）；而其他几种特征值均无显著性差异（P>0.05）；崩解值反映的是热糊稳定性，崩解值越大，稳定性就越差，饲料制粒时，颗粒不易成型。在4 个品种中，高密8985 和鲁M65621 的崩解值较小，与其他2 种相比，更适合饲料的制粒成型。起始糊化温度是淀粉开始迅速糊化时的温度，对于饲料调制过程而言，饲料原料的起始糊化温度越低越好，调制温度一定时，糊化温度越低的原料越容易糊化，糊化度就能够升高，淀粉糊化度是反映淀粉可利用的程度，糊化度越高，同样对于饲料颗粒制粒成型以及降低含粉率有着重要影响，4 个品种的糊化温度有细微差别，但差异并不显著。这与赵国荣等[15]和李娜等[16]报道的玉米品种不同，其糊化温度不同的观点不一致，这可能因为4个不同品种的玉米均来自山东地区，基因、地理环境均差异不大的原因导致的。

表2 玉米不同品种的糊化特征值比较

2.1.2 小麦不同品种的糊化特征值比较（见表3）

由表3分析结果表明，3种小麦的峰值黏度、崩解值、保持黏度、回生值以及最终黏度的品种差异均达到了显著水平（P<0.05），但糊化温度的品种差异并不显著（P>0.05）。这可能是与相关研究的结果表明一样，基因型、环境及其相互作用对小麦淀粉糊化特性均有影响。这与韩巧露等[17]和秦博闻等[18]研究的结果相符，不同小麦品种的淀粉糊化特性不同且受环境影响的程度不同。

2.2 混合饲料的糊化特性分析

2.2.1 不同配比对混合饲料起始糊化温度的影响（见图1、表4）

图1 起始糊化温度的三元等值线

表4 线性回归模型方差分析

在混料试验设计中可以根据三元等值线图直观反映各原料组分的变化对起始糊化温度的影响，比较3种组分的交互作用对响应值的影响。

由软件得到玉米、小麦以及糖蜜交互作用的3D曲线图和三元等值线图（如图1）所示。

从图1中可以看出，响应面图均为平面图，说明这3种原料之间没有交互作用。混合饲料的糊化温度始终在小麦和玉米的糊化温度之间变化。玉米的起始糊化温度是75.23 ℃，小麦的起始糊化温度为65.89 ℃，随着小麦含量的增加，混合饲料的起始糊化温度降低；相反的，随着玉米含量的增加，混合饲料的起始糊化温度升高。而糖蜜在混合饲料中的影响并不显著。

同时可应用Design-Expert 软件对响应值起始糊化温度的试验值进行线性回归拟合，建立了起始糊化温度的回归模型1（见式1）。

式中：y——起始糊化温度（℃）；

x1——玉米含量（%）；

x2——小麦含量（%）；

x3——糖蜜含量（%）。由表4 可以看出，起始糊化温度的线性拟合模型达到了极显著水平（P<0.01），表明该模型方程很好地拟合了起始糊化温度与所用饲料原料配方的比例关系。

2.2.2 不同配比对混合饲料峰值黏度的影响（见图2～图4）

图2 峰值黏度的三元等值线

图3 峰值黏度与小麦含量关系

图4 峰值黏度与糖蜜含量关系

从图2 中可以看出，峰值黏度响应面图为曲面图，说明这3种原料之间对于混合饲料的峰值黏度具有一定的交互作用。峰值黏度反映了混合物结合水的能力，但从3D曲线图和三元等值线图可以看出，不同配比对混合饲料峰值黏度的影响显著，但变化并没有呈现一定的规律性。

使用SPSS 对峰值黏度进行线性回归分析，结果显示，可剔除玉米这一因素的影响(P>0.05)，小麦含量和糖蜜含量是影响峰值黏度的主要因素（P<0.01 或P<0.05），故分别对小麦和糖蜜进行分析，如图3、图4所示，随着小麦含量的递增，峰值黏度的变化显著但并没有呈现出一定的规律性；从图4 却可以看出，当糖蜜含量为0、1.25%、2.5%时平均峰值黏度分别为1 091.67、911、866 cp，可以看出，糖蜜含量增加到1.25%和2.5%，平均峰值黏度分别降低了16.56%、20.68%，可见随着糖蜜含量的增加，峰值黏度总体呈逐渐降低的趋势。

2.2.3 不同配比对混合饲料崩解值的影响（见图5）

图5 崩解值的三元等值线图

崩解值表示的是峰值黏度与保持黏度之间的差值，反映了热糊的稳定性，对于饲料的制粒成形有着重要的影响，崩解值越小，说明热糊的稳定性越好。小麦品种鲁V80889的崩解值109，玉米品种高密8985的崩解值为8，说明玉米品种高密8985 的热糊稳定好，由图5 可知，崩解值响应面均为曲面，说明这3 种原料之间具有一定的交互作用。

从图5中可以看出，靠近玉米最大值（含量75%）的崩解值都较小，靠近小麦最大值（含量42%）的崩解值都较大，随着糖蜜含量的增加，靠近玉米最大值的崩解值呈上升趋势，这与孙杰等[19]报道的不同糖类物质对玉米淀粉糊化特性的影响的研究结果相符，研究结果表明，蔗糖的加入使玉米淀粉的崩解值增加；靠近小麦最大值的崩解值呈下降趋势，最后在糖蜜含量为1.25%处达到平衡。

2.2.4 不同配比对混合饲料回生值的影响（见图6）

图6 回生值的三元等值线

回生值是最终黏度和保持黏度的差值，当温度迅速降低时，已经糊化膨胀的淀粉开始相互挤压、黏结，产生一个较大的内聚力，从而使淀粉分子间的黏度升高，这一差值反映了冷糊的稳定性，回生值小，则冷糊的稳定性好，表现在商品饲料上则是不易老化，延长储藏期。从图6 可以看出，随着玉米含量的增加，混合饲料的回生值呈递增趋势。但随着糖蜜含量的增加，回生值总体呈降低趋势。这与孙杰等[19]、Zhang等[20]、Ahmad 等[21]、Sopade 等[22]、Chantaro 等[23]所报道的蔗糖对回生值无显著影响不符，原因可能是蔗糖与糖蜜在成分上存在着差异[24-25]。

3 结论

①本试验中的4 种玉米的糊化特征值除崩解值外，均无显著差异，这可能是由于玉米均来自山东地区，地理环境相似；3种小麦的糊化特征值除糊化温度外，其他均有显著性差异，这可能是由于基因不同导致；表明不同品种的玉米或小麦的糊化特性受地理环境和基因等多因素的影响。

②玉米、小麦和糖蜜的不同配比对混合饲料的糊化特征值有着均一影响。起始糊化温度不受玉米、小麦和糖蜜三者交互作用的影响，起始糊化温度与小麦呈负相关，而与玉米呈正相关，糖蜜的影响并不显著；峰值黏度受三者之间的交互作用影响，随着糖蜜含量的增加，峰值黏度总体呈逐渐降低的趋势，而玉米和小麦的单独影响并不显著；不同配比对崩解值的影响，取决于玉米和小麦含量的占比，玉米占比大时崩解值呈上升趋势，小麦占比大时崩解值呈下降趋势；糖蜜可显著降低回生值，减缓老化。