膨化過程中原料發(fā)生了哪些變化？

IMCTT

　　定義及原理

　　定義：一種食品加工方法。把被加工的食品放入密閉容器中，加熱加壓后突然減壓，食品中的水分汽化膨脹，使食品中出現(xiàn)許多小孔，變得松脆，成為膨化食品。其特點為高溫（130－180℃）、短時（15-30s）。

　　原理：當把糧食置于膨化器以后，隨著加溫、加壓的進行，糧粒中的水分呈過熱狀態(tài)，糧粒本身變得柔軟。當?shù)竭_一定高壓而啟開膨化器蓋時，高壓迅速變成常壓。這時糧粒內(nèi)呈過熱狀態(tài)的水分便一下子在瞬間汽化而發(fā)生強烈爆炸，水分子可膨脹約2000倍。巨大的膨脹壓力不僅破壞了糧粒的外部形態(tài)，而且也拉斷了糧粒內(nèi)在的分子結(jié)構(gòu)，將不溶性長鏈淀粉切短成水溶性短鏈淀粉、糊精和糖。

　　于是膨化食品中的不溶性物質(zhì)減少了，水溶性物質(zhì)增多了。

　　設(shè) 備

　　根據(jù)螺桿數(shù)量可分為：單螺桿擠壓機（依靠物料與筒壁的摩擦推送物料）、雙螺桿擠壓機（兩根螺桿并排安放）。

　　根據(jù)處理步驟可分為：干法膨化機（一步膨化）、混法膨化機（二步膨化，原料先進行預(yù)加熱、預(yù)熟化處理）

　　影響膨化效果的因素

　　原料：類型、水分、物理狀態(tài)、化學(xué)組成（淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、糖的數(shù)量及類型）、pH。

　　膨化機類型及物理參數(shù)：螺桿數(shù)量、幾何尺寸及轉(zhuǎn)速、筒體內(nèi)徑及長度、壓縮比、螺旋升角。

　　膨化工藝：時間、壓力、溫度、口模直徑、剪切力。

　　膨化處理對飼料的利弊及原則

　　利：適當膨化可降低抗營養(yǎng)因子及提高飼料蛋白質(zhì)、油脂、碳水化合物、纖維消化利用率。

　　弊：過度膨化導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、維生素等）損失。

　　原則：保持降低抗營養(yǎng)因子、提高營養(yǎng)素消化率、降低營養(yǎng)素損失三者間的平衡。

　　膨化過程中原料營養(yǎng)素的理化特性變化

　　1、蛋白質(zhì)

　　適度膨化可使蛋白質(zhì)空間折疊結(jié)構(gòu)破壞，消化率提高、抗營養(yǎng)因子失活（胰蛋白酶抑制劑、血凝素、單寧、植酸等），膨化時高溫、高比例蛋白原料、高螺桿轉(zhuǎn)速均可提高物料蛋白質(zhì)消化率。過度膨化將導(dǎo)致美拉德反應(yīng)發(fā)生。

　　2、氨基酸

　　部分損失，參與美拉德反應(yīng)或形成丙烯酰胺。膨化時高螺桿轉(zhuǎn)速、高給料速率可提高物料賴氨酸存留率，高環(huán)模直徑、高水分可降低物料賴氨酸存留率。

　　美拉德反應(yīng)（Maillard reaction）：羰基化合物（還原糖類）+氨基化合物（氨基酸和蛋白質(zhì)）→棕色（黑色）類黑精（擬黑素）。

　　參與反應(yīng)還原糖：五碳糖褐變速度＞＞六碳糖（約為10倍），且核糖＞阿拉伯糖＞木糖、半乳糖＞甘露糖＞葡萄糖。

　　參與反應(yīng)氨基酸：賴氨酸、精氨酸、色氨酸、半胱氨酸、組氨酸，且賴氨酸反應(yīng)活性最高。

　　溫度：20～25℃即可發(fā)生反應(yīng)。一般每相差10℃，反應(yīng)速度相差3～5倍。30℃以上速度加快，高于80℃時，反應(yīng)速度受溫度和氧氣影響小。

　　水分：10%～15%時，反應(yīng)易發(fā)生，完全干燥的食品難以發(fā)生。

　　pH:3以上時，反應(yīng)隨pH值增加而加快。

　　丙烯酰胺：致癌物質(zhì)，存在于超過120℃制作的土豆、餅干、面包等食物中。

　　參與反應(yīng)氨基酸：天冬酰胺＞＞半胱氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、冬氨酸。

　　參與反應(yīng)還原糖：葡萄糖、低聚糖。

　　抑制反應(yīng)氨基酸：甘氨酸、賴氨酸。

　　3、碳水化合物－－淀粉糊化，消化率提高；不可消化的纖維轉(zhuǎn)化成可溶性纖維或簡單糖

　　單糖：部分損失，膨化過程中單糖可與其它物質(zhì)發(fā)生多種反應(yīng)，故需控制膨化原料中游離單糖的水平。

　　有害低聚糖：棉子糖、水蘇糖水平顯著下降。

　　淀粉：糊化，支鏈淀粉更易被降解，直鏈淀粉可與日糧中甘油一酯、游離脂肪酸形成直鏈淀粉－脂肪復(fù)合物。

　　纖維：輕、中度膨化條件下對原料纖維無影響，但高條件下膨化可增加原料可溶性纖維水平。

　　4、脂肪－－酸敗率降低，貨架期延長；脂肪細胞破裂，油脂消化率提高

　　水解酶失活：脂肪酶、脂肪氧合酶、過氧化物酶。

　　天然抗氧化物質(zhì)釋放：維生素E及其類似物。

　　與碳水化合物形成復(fù)合物：結(jié)合比例1比10（需用酸水解法測定總脂肪含量，而不是用一般的乙醚浸提法）。

　　更高的儲存、運輸要求：細胞破裂，游離脂肪酸顯露。

　　5、維生素－－損失率為15-100%，可使用耐高溫的原料或膨化后補充

　　脂溶性維生素：維生素D、K對熱、氧（膨化）穩(wěn)定性優(yōu)于A、E。

　　維生素B1：高溫、高螺桿轉(zhuǎn)速、高pH可降低物料B1存留率，高水分、高給料速度可提高物料B1存留率。

　　維生素B2：高溫、高水分對B2穩(wěn)定性無影響，高螺桿轉(zhuǎn)速降低物料B2存留率。

　　6、礦物質(zhì)－－提高植物磷的利用率，但對其它礦物質(zhì)元素無益處。

　　7、水分－－降低

　　來源：飼料技術(shù)匯 黃鶴 譯