■鄭召君 張日俊

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院動(dòng)物營養(yǎng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193）

環(huán)境污染、能源緊張及蛋白短缺的日趨嚴(yán)重是世界各國所面臨的難題，而通過對廢棄資源物質(zhì)的轉(zhuǎn)化作用，能在有利于生態(tài)平衡的條件下同時(shí)解決這三個(gè)問題。作為畜禽屠宰加工過程中的主要副產(chǎn)物，畜禽血液營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高（17%～22%），賴氨酸等必需氨基酸含量高，脂肪含量低（0.15%～0.2%），素有“液態(tài)肉”之稱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國家禽年出欄數(shù)已超過110億羽，通常每屠宰一只家禽，約可收集0.1 kg血液，則粗估家禽血液產(chǎn)量高達(dá)110萬噸。此外，我國每年豬出欄數(shù)超過6.4億頭，肉牛出欄數(shù)超過5 000萬頭，羊出欄數(shù)超過2億頭（吳孛，2009）。由此可見，我國畜禽血液資源豐富，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而國內(nèi)畜禽血液深加工技術(shù)落后，產(chǎn)業(yè)化程度較低，利用率不到10%，造成極大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。而利用膨化加工而成的血粉因其蛋白質(zhì)含量高、消化吸收率高、操控流程簡單、易于運(yùn)輸貯存、安全性高和成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為了畜禽血液加工向系列化、多樣化和高附加值方向發(fā)展的重要的途徑與措施。因此，本文針對血粉膨化原理、膨化血粉營養(yǎng)成分變化及其在動(dòng)物生產(chǎn)上應(yīng)用作詳細(xì)闡述。

1 血粉膨化技術(shù)

膨化加工技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于飼料行業(yè)始于上個(gè)世紀(jì)50年代末和60年代初，并于80年代引入我國，主要用于加工寵物飼料、水產(chǎn)飼料等，對飼料進(jìn)行預(yù)處理以改進(jìn)消化性、適口性和穩(wěn)定性等。近年來，隨著養(yǎng)殖業(yè)對飼料品質(zhì)、安全、環(huán)保等性能的要求越來越高，膨化技術(shù)飛速發(fā)展，成為國內(nèi)外發(fā)展速度最快的飼料加工技術(shù)（韋爾特等，2008）。

作為加工工藝的典型代表，膨化是將物料加溫、加壓處理，并擠出模孔或突然噴出壓力容器，使之驟然降壓而實(shí)現(xiàn)體積膨大的工藝操作（甘振威等，2009;楊紅軍等，2006）。膨化技術(shù)使物料物性發(fā)生質(zhì)的變化，極大改善了飼料產(chǎn)品品質(zhì)，拓展了飼料資源，提高了飼喂飼料的消化吸收率，膨化技術(shù)在有效預(yù)防動(dòng)物消化道疾病及飼料貯存、安全方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢（Luzzana等，1994），并以其低污染、低成本、高利用率的優(yōu)勢占據(jù)著越來越大的市場份額，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

作為優(yōu)質(zhì)蛋白源的典型代表，血粉是將屠宰食用動(dòng)物獲得的新鮮血液經(jīng)高溫蒸煮、滅菌、干燥等步驟后所獲得的產(chǎn)品。血粉的營養(yǎng)特性首先體現(xiàn)在蛋白質(zhì)上，因動(dòng)物種類和制備方法的差異，其蛋白含量一般在65%～85%之間（Khawaja等，2007;Liu等，2010;于美娟等，2004），是全乳粉的三倍。雖然血粉蛋白含量高，營養(yǎng)價(jià)值豐富，但血液本身固有的缺陷如血腥味、顏色、吸收率低、發(fā)霉變質(zhì)等，使其固有的營養(yǎng)潛力難以得到充分有效的發(fā)揮，極大限制了產(chǎn)品的使用和推廣。因此，尋求適宜的加工處理方式是開發(fā)利用血粉的關(guān)鍵，而膨化技術(shù)在提高血粉的飼用價(jià)值、改善適口性、提高消化利用率等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

物料膨化的主要機(jī)理是擠壓膨化機(jī)內(nèi)形成的黏彈性物體并使其在壓模處因壓力瞬間下降而膨脹，改變產(chǎn)品的密度，從而顯著影響物料的外觀、質(zhì)地（如易碎性、硬度）、適口性、顆粒穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和漂浮性（對水產(chǎn)品飼料而言）等。如圖1所示，血粉的膨化是將含有一定水分的血粉原料置于膨化機(jī)內(nèi)，隨著加溫、加壓的進(jìn)行，原料中的水分呈過熱狀態(tài)，并不斷吸收能量而汽化，并向血分子內(nèi)部強(qiáng)行滲透、切割，在達(dá)到均化段之前，血粉原料從堅(jiān)硬的固態(tài)逐漸變成柔軟的黏流態(tài)。黏流態(tài)的血蛋白分子在均化段中繼續(xù)進(jìn)行其蛋白質(zhì)變性過程，并不斷連續(xù)擠出，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高壓而瞬間離開膨化機(jī)時(shí)，擠入蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的水分瞬間汽化而發(fā)生強(qiáng)烈爆炸，巨大的膨脹壓力不僅破壞了原料的外部形態(tài)，而且也拉斷了原料內(nèi)在分子結(jié)構(gòu)，完成最后變性過程，同時(shí)使產(chǎn)品形成具有無數(shù)微孔的疏松物質(zhì)——膨化血條，膨化血條再經(jīng)自然冷卻和粉碎后即成為膨化血粉（劉運(yùn)楓，2001;馬稚昱，2003;周孝峰等，2009）。在擠壓膨化加工過程中物料發(fā)生兩個(gè)變化——熟化和膨化，對物料進(jìn)行了“預(yù)消化”，從而提高了物料的消化吸收效率。擠壓膨化所得到的血粉為深紅褐色、帶晶狀閃光的多微孔粉末，具有烤香味，適口性、消化利用率明顯改善，貯存時(shí)間延長，其品質(zhì)優(yōu)于其它任何方法加工的血粉。

圖1 原料的擠壓膨化過程

膨化過程中，血粉通過高溫高壓瞬時(shí)處理產(chǎn)生的一系列有益的物理化學(xué)變化，具體表現(xiàn)為質(zhì)構(gòu)、組織和外觀上的改變，而原有營養(yǎng)成分并沒有明顯破壞。而影響膨化血粉品質(zhì)的因素有許多，膨化溫度、進(jìn)料速度、原料水分、螺桿轉(zhuǎn)速、?？诖笮〉燃夹g(shù)參數(shù)均與血粉的膨化效果密切相關(guān)。其中水分含量是影響血粉的膨化加工質(zhì)量主要的工藝參數(shù)之一，物料水分不同，產(chǎn)品的膨化度也有差異，水分越低，膨化度越高，直接反映在產(chǎn)品容重上。因此，有效地控制水分不僅可以防止微生物、霉菌的生長，而且可以減少干物質(zhì)損耗，節(jié)約血粉膨化的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益（顧俊峰等，2005;韋爾特等，2008）。此外，膨化過程中溫度和壓力是影響膨化血粉的關(guān)鍵因子，膨化溫度和壓力越高，膨化程度提高，但營養(yǎng)損耗增加，相對耗電增加，成本隨之增加，產(chǎn)量下降。因此，需要根據(jù)產(chǎn)品需求，通過控制膨化溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、?？椎裙に噮?shù)來確定適宜的膨化度，以獲得優(yōu)質(zhì)的膨化血粉。

2 膨化血粉的營養(yǎng)特性

2.1 蛋白質(zhì)和氨基酸

眾所周知，蛋白質(zhì)是由多種氨基酸通過肽鍵結(jié)合而成的高分子化合物，高溫、高壓等物理因素易導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。血粉膨化的最顯著的特點(diǎn)是血粉中的蛋白質(zhì)變性，血粉原料經(jīng)高溫、高壓、機(jī)械剪切力作用等膨化過程處理后，蛋白質(zhì)分子表面電荷重排且趨向均一化，分子結(jié)構(gòu)延展、重組，分子間氫鍵、二硫鍵等次級鍵部分?jǐn)嗔?，進(jìn)而使其特定的空間構(gòu)象被改變，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變，進(jìn)而引起蛋白質(zhì)變性（Coulter等，1991；何云等，2010）。適宜的蛋白質(zhì)變性使動(dòng)物機(jī)體內(nèi)消化酶更易進(jìn)入蛋白質(zhì)內(nèi)部，增加消化酶與蛋白分子的接觸機(jī)會(huì)，加快酶解進(jìn)程，從而提高消化率。適度變性能提高消化率的另一可能原因是膨化技術(shù)鈍化了蛋白酶抑制劑等抗生理物質(zhì)。此外，經(jīng)膨化處理的血粉可塑性增加，制粒性能改善，粉末率低并使氧合酶失活，延長蛋白質(zhì)的保質(zhì)期。

血粉的另一營養(yǎng)特點(diǎn)是賴氨酸等必需氨基酸含量高，而賴氨酸、精氨酸等氨基酸易受膨化條件的影響，從而改變血粉的蛋白質(zhì)品質(zhì)。膨化血粉的品質(zhì)主要取決于膨化過程中有效賴氨酸的損失，總的趨勢是在原料水分低于15%，膨化溫度高于180℃條件下，水分愈低，溫度愈高，賴氨酸損失越大，蛋白質(zhì)的生物學(xué)效價(jià)就越低（馬稚昱，2003）。然而，劉運(yùn)楓（2001）通過控制水分、溫度、壓力等措施生產(chǎn)的膨化血粉比普通血粉的賴氨酸和蛋氨酸提高了1.65%和0.16%。因此，合理控制物料水分、膨化溫度、壓力等工藝參數(shù)可發(fā)揮膨化技術(shù)的最佳加工潛力。

2.2 礦物質(zhì)和維生素

除蛋白質(zhì)外，血粉等畜禽血液產(chǎn)品還具有其它蛋白原料無法比擬的優(yōu)勢，那就是有機(jī)鐵含量高（30 mg/kg），礦物質(zhì)含量豐富。膨化過程中，蛋白、淀粉等營養(yǎng)成分對無機(jī)鹽的包被作用可有效改善礦物質(zhì)的理化性質(zhì)（如氧化還原性、吸濕返潮等）。一般來說，礦物質(zhì)較為穩(wěn)定，不易被破壞，但是具有凝固特性的新聚合物的形成可能會(huì)降低某些礦物質(zhì)的生物效價(jià)，膨化物料中礦物質(zhì)的利用率會(huì)有所下降，例如血粉中三價(jià)鐵鹽的形成，其消化吸收率低于二價(jià)鐵（Cheng等，2003；劉春雪等，2003）。因維生素和礦物質(zhì)消化吸收相關(guān)，所以膨化過程中維生素的變化很可能會(huì)影響血粉原料礦物質(zhì)的吸收利用。

維生素是一類具有生物活性的化學(xué)物質(zhì)，極不穩(wěn)定，膨化過程中水分、高溫、高壓等都會(huì)破壞維生素。舉例來說，抗壞血酸、硫胺素、葉酸、維生素A、維生素E等熱敏性維生素最易受到破壞，膨化損失率可高達(dá)50%。通常，隨膨化溫度的升高，物料在擠壓腔內(nèi)滯留時(shí)間的延長，物料水分的降低、模頭縫隙或孔徑的減小均有可能會(huì)增大維生素的損失（徐學(xué)明等，1998）。因此，在加工過程中，常采用降低加工溫度、縮短加工時(shí)間、添加抗氧化劑、加無機(jī)載體、超量添加、后噴涂技術(shù)等措施來降低物料中的維生素?fù)p失。

2.3 其它物質(zhì)

畜禽血液中以水和蛋白質(zhì)的含量最高，以豬血為例，其水分和蛋白含量分別為80.09%和19.07%，而剩余的不到2%的組分中包括碳水化合物、脂肪以及礦物質(zhì)。由此可見，碳水化合物和脂肪含量極少，使得膨化工藝對其影響不易觀察或不顯著，所以關(guān)于膨化對血粉中碳水化合物和脂肪含量影響的研究報(bào)道甚少。但從其他物料的膨化效果來看，膨化工藝對物料中碳水化合物與脂肪的影響較大，膨化過程中淀粉糊化有利于制粒，但膨化會(huì)降低物料中營養(yǎng)成分如脂肪等的穩(wěn)定性和營養(yǎng)價(jià)值。換言之，血粉中因碳水化合物和脂肪含量極低而避免了營養(yǎng)損失，這也是血粉膨化的優(yōu)勢之一。

3 膨化血粉在動(dòng)物中的應(yīng)用

隨著養(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展和蛋白質(zhì)資源的日益匾乏，豆粕、魚粉等優(yōu)質(zhì)飼料蛋白源的價(jià)格的不斷攀升，使血粉的加工利用及代替昂貴蛋白原料的可能性具有特別重要的實(shí)際意義。膨化加工處理的血粉營養(yǎng)價(jià)值豐富，消化利用率高，可用于豬、雞、水產(chǎn)動(dòng)物、寵物等動(dòng)物飼料中。許多學(xué)者指出膨化血粉的飼喂效果明顯優(yōu)于普通干燥血粉，且加工過程便于操控，易規(guī)?；a(chǎn)，因此具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

劉延賀等（2009）以魚粉為對照組，不同添加比例的膨化血粉為試驗(yàn)組飼喂15 kg的長、大、杜三元雜交豬，研究發(fā)現(xiàn)隨著膨化血粉在生長豬日糧中用量的增加（5%最佳），豬生產(chǎn)性能明顯提高，并得出在生長豬飼料中使用膨化血粉替代魚粉作為唯一動(dòng)物蛋白源是可行的結(jié)論。劉運(yùn)楓等（2007）選用100只肉雞對膨化血粉、普通血粉、魚粉的氨基酸消化率進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)2%膨化血粉組與相同比例的魚粉對照組的雞體重、消化率均差異不顯著，但優(yōu)于2%的普通血粉組，這說明膨化血粉品質(zhì)優(yōu)于普通血粉，可用于替代價(jià)格昂貴的魚粉。與膨化血粉飼喂肉雞結(jié)果相似的是，在相同營養(yǎng)水平下，3%膨化血粉飼喂效果明顯優(yōu)于普通血粉，對鵝生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)表觀代謝率、肉品質(zhì)等效果顯著（苗志國等，2011;張海棠等，2010;張金洲等，2011）。張效榮等（2013）和劉延賀等（2011）報(bào)道，日糧中添加膨化血粉可提高櫻桃谷肉鴨生長性能，添加量為3%～4%的膨化血粉可使肉鴨日糧蛋白水平降低1個(gè)百分點(diǎn)。膨化血粉不僅能在畜禽養(yǎng)殖中推廣使用，還可廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)動(dòng)物。以鯉魚飼養(yǎng)試驗(yàn)為例，在同等條件下鯉魚對膨化血粉的干物質(zhì)、蛋白質(zhì)以及各種氨基酸表觀消化率均高于魚粉和普通血粉（許建剛等，2008）。此外，范宏剛等（2003）以魚粉作為對照組，不同比例的膨化血粉飼喂2月齡生長犬，結(jié)果表明日糧中添加5%～10%的膨化血粉可替代一定比例的魚粉達(dá)到理想的飼喂效果，添加量為5%時(shí)飼喂效果最佳，能夠快速促進(jìn)動(dòng)物生長，提高飼料效價(jià)，并具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

綜合上述研究結(jié)果可知，在日糧中添加適宜比例（2%～5%）的膨化血粉飼喂動(dòng)物，效果明顯優(yōu)于普通血粉，可有效提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能并替代價(jià)格持續(xù)攀升的魚粉，降低飼養(yǎng)成本，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。然而，目前膨化血粉在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用主要集中于畜禽、淡水魚等少數(shù)動(dòng)物，處于初期起步階段，仍需進(jìn)一步規(guī)?；a(chǎn)實(shí)踐并推廣應(yīng)用。

4 小結(jié)

隨著養(yǎng)殖動(dòng)物數(shù)量的不斷增加和蛋白原料需求的不斷提高，開發(fā)利用現(xiàn)有蛋白資源，“變廢為寶”仍是飼料行業(yè)備受關(guān)注的熱點(diǎn)話題。膨化血粉因其操控流程簡單、蛋白質(zhì)含量高、消化吸收率高、易于運(yùn)輸和貯存、飼喂方便、安全性高和成本低等特點(diǎn)，在畜禽飼料、水產(chǎn)飼料及寵物飼料等方面具有傳統(tǒng)加工方法無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，可增加動(dòng)物性蛋白原料的自給率，減少豆粕和魚粉進(jìn)口量，對我國飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展具有戰(zhàn)略性意義。目前我國膨化技術(shù)仍處于初期發(fā)展階段，膨化技術(shù)所造成的營養(yǎng)素流失等問題仍亟待解決，然而隨著新的研究方法、研究工具的不斷引入以及科研力量的不斷投入，膨化設(shè)備的生產(chǎn)能力及膨化工藝的進(jìn)一步提高，膨化技術(shù)與其他加工工藝的結(jié)合，膨化技術(shù)將逐步完善并日趨成熟，膨化血粉等膨化產(chǎn)品必將在我國飼料與養(yǎng)殖行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。