任鳳蕓，儲(chǔ)德勝，浦 軍，吳 凡，張東偉，梁停停，劉則學(xué)

[1.中糧家佳康（赤峰）有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.中糧家佳康（吉林）有限公司，吉林松原 131500；3.武漢中糧肉食品有限公司，湖北 武漢 430200]

在飼料生產(chǎn)過程中，調(diào)質(zhì)是非常重要的環(huán)節(jié)，不僅直接影響到飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和產(chǎn)品質(zhì)量，還會(huì)對(duì)豬只的消化吸收和健康水平產(chǎn)生影響。調(diào)質(zhì)的機(jī)理主要就是使飼料原料在水熱作用下，發(fā)生蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化等過程，改變?cè)系奈锢砘蚧瘜W(xué)結(jié)構(gòu)。其中調(diào)質(zhì)溫度是此過程的重要工藝參數(shù)，會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)和淀粉產(chǎn)生直接影響，從而間接影響到飼喂動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率[1]。除此之外，調(diào)質(zhì)過程對(duì)飼料的生物安全有積極作用，細(xì)菌總數(shù)、霉菌總數(shù)、大腸菌群數(shù)都隨調(diào)質(zhì)溫度的升高而明顯減少，當(dāng)調(diào)質(zhì)溫度達(dá)到75 ℃時(shí)，飼料中微生物滅活率大于99%；當(dāng)調(diào)質(zhì)溫度達(dá)到80 ℃時(shí)，飼料中微生物滅活率接近100%[2]。同時(shí)調(diào)質(zhì)時(shí)的高溫會(huì)造成熱敏性營(yíng)養(yǎng)成分的失效，如維生素、部分氨基酸、酶制劑等，降低飼料使用效果[3-4]。本文研究了不同調(diào)質(zhì)溫度對(duì)飼料維生素和氨基酸的影響，為飼料加工生產(chǎn)中維生素和氨基酸損失提供參考依據(jù)，并且為飼料配方制作時(shí)根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)工藝參數(shù)，對(duì)維生素和氨基酸進(jìn)行補(bǔ)充添加提供指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021年3月5—7日在內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市翁牛特旗烏丹鎮(zhèn)某飼料生產(chǎn)工廠進(jìn)行。采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，由于飼料工廠生產(chǎn)參數(shù)中，保育一期料使用65 ℃調(diào)質(zhì)，保育三期料使用85 ℃調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)時(shí)間140 s。所以試驗(yàn)的調(diào)質(zhì)溫度設(shè)定2個(gè)水平，分別為65 ℃和85 ℃。在此調(diào)質(zhì)溫度和調(diào)質(zhì)時(shí)間基礎(chǔ)上研究不同溫度下維生素和氨基酸的變化情況。取樣操作時(shí)，由于取調(diào)質(zhì)前后的樣品，無法保證取樣一致性，可能由于取樣誤差造成樣品存在客觀差異，所以隨機(jī)取調(diào)質(zhì)前的保育一期料和保育三期料半成品飼料樣，采用恒溫箱模擬調(diào)質(zhì)溫度和時(shí)間的方法進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

調(diào)質(zhì)前保育一期和保育三期半成品飼料樣，由北方某飼料生產(chǎn)加工企業(yè)提供。按照要求抽取試驗(yàn)樣品，每個(gè)料號(hào)各抽取2 400 g，分成6份（每份400 g）。保育一期料的其中3份裝入自封塑料袋中，標(biāo)記為A1-1、A1-2和A1-3，并裝入黑色塑料袋中；另外3份放入金屬托盤，置于提前預(yù)熱到65 ℃的恒溫烘箱中，140 s后拿出自然冷卻。待冷卻完畢后裝入自封塑料袋中，標(biāo)記為B1-1、B1-2、B1-3，并裝入黑色塑料袋中。保育三期料的其中3份裝入自封塑料袋中，標(biāo)記為A2-1、A2-2和A2-3，并裝入黑色塑料袋中；另外3份放入金屬托盤，置于提前預(yù)熱到85 ℃的恒溫烘箱中，140 s后拿出自然冷卻。待冷卻完畢后裝入自封塑料袋中，標(biāo)記為B2-1、B2-2和B3-3，并裝入黑色塑料袋中。樣品分組和處理如表1所示。

表1 樣品分組和處理

1.3 檢測(cè)與分析方法

所有樣品中維生素和氨基酸的檢測(cè)均送CTI（華測(cè)檢測(cè)）青島進(jìn)行第三方檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 20.0進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)及顯著性差異比較，結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 65 ℃調(diào)質(zhì)工藝對(duì)飼料中維生素含量的影響

由表2可知，65 ℃調(diào)質(zhì)對(duì)飼料中維生素A含量有極顯著影響（P＜0.01），損失率為33.6%；對(duì)維生素E有顯著影響（P＜0.05），損失率為3.8%；對(duì)維生素C有極顯著影響（P＜0.01），損失率為20.9%；對(duì)泛酸有極顯著影響（P＜0.01），損失率為7.07%。65 ℃時(shí)各維生素的損失率大小排序?yàn)椋壕S生素A＞維生素C＞泛酸＞維生素E。

表2 65 ℃調(diào)質(zhì)工藝對(duì)飼料中維生素含量的影響

2.2 85 ℃調(diào)質(zhì)工藝對(duì)飼料中維生素含量的影響

由表3可知，85 ℃調(diào)質(zhì)對(duì)飼料中維生素A含量有極顯著影響（P＜0.01），損失率為34.5%；對(duì)維生素E有極顯著影響（P＜0.01），損失率為8.4%；對(duì)維生素C有極顯著影響（P＜0.01），損失率為26.9%；對(duì)泛酸有極顯著影響（P＜0.01），損失率為10.1%。85 ℃時(shí)各維生素的損失率大小排序?yàn)椋壕S生素A＞維生素C＞泛酸＞維生素E，與65 ℃調(diào)質(zhì)數(shù)據(jù)排序一致。但是對(duì)比65 ℃數(shù)據(jù)表明，隨著調(diào)質(zhì)溫度的升高，維生素A、E、C和泛酸的損失率有增加趨勢(shì)，溫度升高與維生素?fù)p失率有正相關(guān)關(guān)系。

表3 85 ℃調(diào)質(zhì)工藝對(duì)飼料中維生素含量的影響

2.3 85 ℃調(diào)質(zhì)工藝對(duì)飼料中氨基酸含量的影響

由表4可知，85 ℃調(diào)質(zhì)對(duì)飼料中賴氨酸含量有極顯著影響（P＜0.01），損失率為4.23%；對(duì)蛋氨酸有顯著影響（P＜0.05），損失率為5.88%；對(duì)蘇氨酸有極顯著影響（P＜0.01），損失率為3.70%；對(duì)色氨酸影響不顯著（P＞0.05），損失率為2.91%。

表4 85 ℃調(diào)質(zhì)工藝對(duì)飼料中氨基酸含量的影響 %

3 討論

3.1 調(diào)質(zhì)工藝對(duì)飼料中維生素的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著模擬調(diào)質(zhì)溫度的升高，4種維生素的損失率都增大，說明高溫環(huán)境中維生素的穩(wěn)定性顯著降低。維生素A、維生素C和泛酸的分子結(jié)構(gòu)中都含有醇羥基，會(huì)在高溫高濕條件下發(fā)生水解，生成羥基自由基，并且發(fā)生Fenton（芬頓）反應(yīng)，破壞維生素的活性。而維生素E含有的是苯羥基，可能對(duì)于高溫的敏感度有差異。

維生素A具有多種功能，它對(duì)于動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、免疫系統(tǒng)的維持和良好的視力都很重要[5]。維生素A缺乏會(huì)導(dǎo)致豬生長(zhǎng)性能降低、運(yùn)動(dòng)失衡等問題。維生素A還具有調(diào)節(jié)機(jī)體代謝的激素功能，它對(duì)上皮組織及其他細(xì)胞來說，是一種重要的類似激素的生長(zhǎng)因子[6]。然而，維生素A是不飽和營(yíng)養(yǎng)有機(jī)化合物，光、氧、熱等可促進(jìn)其氧化破壞反應(yīng)[7-9]。羅榮等（2002）[10]研究結(jié)果表明，溫度對(duì)維生素A的穩(wěn)定性有極顯著影響（P＜0.01），40 ℃溫度條件下，一定時(shí)間內(nèi)維生素A的損失率可達(dá)到31.3%，高溫條件下維生素A的損失率極顯著高于低溫條件（P＜0.01）。孫海霞（2000）[11]研究結(jié)果表明，維生素A對(duì)溫度極為敏感。另一些研究也表明維生素A的損失與溫度有關(guān)[12-14]。Zhuge等（1986）[15]研究了溫度對(duì)預(yù)混料中維生素穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明，維生素A的損失隨貯存溫度的升高而增加。以上研究與本試驗(yàn)結(jié)果相一致。

維生素E（Vitamin E）是一種脂溶性維生素，是最主要的抗氧化劑之一。對(duì)熱力和酸性穩(wěn)定，對(duì)堿性不穩(wěn)定；對(duì)氧氣敏感，但對(duì)熱力不敏感。本文研究結(jié)果也顯示，相對(duì)于其他維生素，維生素E在65 ℃和85 ℃模擬調(diào)質(zhì)下的損失率是最低的。但是溫度也是影響維生素E穩(wěn)定性的重要因素之一。低溫時(shí)，維生素E穩(wěn)定性好[16]。

維生素C參與組織修復(fù)和某些神經(jīng)遞質(zhì)中的酶促生產(chǎn)[17]。它是幾種酶的功能所必需的，并且對(duì)于免疫系統(tǒng)運(yùn)作很重要[18]。它還可用作抗氧化劑[19]。宋崇富等（2015）[20]研究發(fā)現(xiàn)，30～40 ℃時(shí)，放置150 min后維生素C的含量沒有顯著變化；而90 ℃時(shí)，放置5 min和150 min后維生素C的含量分別降低至30 ℃初始最大值的59.4%和37.7%；從而可以認(rèn)為，維生素C的含量隨溫度升高而降低，即高溫會(huì)加速和加大維生素C的損失。這與本試驗(yàn)結(jié)果相一致。另外，對(duì)于維生素C在更大溫度范圍的損失情況，李艷霞等（2013）[21]研究發(fā)現(xiàn)，在20～40 ℃時(shí)，蔬菜中維生素C較穩(wěn)定，損失不顯著；當(dāng)溫度上升至40～60 ℃之間，維生素C的保存率呈現(xiàn)加速下降的趨勢(shì)，損失量顯著增加；考慮主要原因是維生素C氧化酶的活性與溫度呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，其在40～60 ℃時(shí)活性最強(qiáng)，加速了維生素C的氧化，造成損失率增大；在60～80 ℃，維生素C的含量變化相對(duì)較小，其氧化速度在此范圍內(nèi)對(duì)溫度變化不太敏感；當(dāng)溫度高于80 ℃時(shí)，蔬菜中維生素C的含量顯著下降，呈現(xiàn)出嚴(yán)重破壞性。其結(jié)果與本試驗(yàn)數(shù)據(jù)相一致。

泛酸也稱作維生素B5，是水溶性維生素。動(dòng)物需要泛酸以合成輔酶A，而輔酶A是動(dòng)物代謝糖類、蛋白質(zhì)、脂肪的必要物質(zhì)[22-23]。朱敏等（2019）[24]研究發(fā)現(xiàn)，在高溫高濕條件下，維生素預(yù)混合飼料中多種維生素包括泛酸的含量顯著降低，在精準(zhǔn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)配方制作與飼養(yǎng)中需要加以考慮。Muhamad等（2015）[25]采用高效液相色譜法（HPLC）分析了藿香果中泛酸等的熱降解動(dòng)力學(xué)，結(jié)果表明，泛酸對(duì)溫度變化很敏感。

3.2 調(diào)質(zhì)工藝對(duì)飼料中氨基酸的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在85 ℃模擬調(diào)質(zhì)溫度下，賴氨酸、蛋氨酸和蘇氨酸穩(wěn)定性都有顯著或極顯著降低，色氨酸變化不顯著。丁富傳等（2003）[26]研究也表明，在常溫下氨基酸較為穩(wěn)定；但由于各種氨基酸有不同的分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其熱分解動(dòng)力學(xué)、熱穩(wěn)定性和熱分解活化能都會(huì)有差異。

?；赖龋?013）[27]研究表明，擠壓工藝制粒過程中，擠壓溫度顯著影響氨基酸損失（P＜0.05），隨著溫度的升高，氨基酸損失率有增加的趨勢(shì)；90 ℃條件下，賴氨酸損失率為9.83%，蛋氨酸損失為7.89%?？赡苡捎谄湓O(shè)定的擠壓溫度較高，賴氨酸和蛋氨酸損失率都要高于本試驗(yàn)結(jié)果。柳敏海等（2003）[28]研究表明，在制粒過程中的高溫處理，會(huì)導(dǎo)致必需氨基酸的損失和利用率的下降；肉骨粉在高溫作用下，所有氨基酸的利用率都出現(xiàn)下降，其中賴氮酸的可利用率下降30%以上；并且數(shù)據(jù)顯示，蛋氨酸在高溫制粒過程中的損失率顯著高于其他氨基酸。其結(jié)果與本試驗(yàn)相近，模擬調(diào)質(zhì)溫度下蛋氨酸損失率高于其他氨基酸。伍喜林（1994）[29]研究也得到相似結(jié)果，高溫制粒對(duì)賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸均有不同程度的破壞，蛋氨酸的損失在高溫制粒過程中很顯著。

張曦等（2002）[30]研究膨化加工對(duì)一些氨基酸的穩(wěn)定性和利用率的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，120 ℃時(shí)，總氨基酸和可消化賴氨酸含量沒有明顯變化；130 ℃時(shí)，膨化飼料的賴氨酸含量相對(duì)于未膨化飼料稍有下降，但差異不顯著（P＜0.05）；而其他氨基酸的含量沒有表現(xiàn)顯著變化。其研究結(jié)果與本試驗(yàn)存在差異，可能是由于其研究的是膨化的影響，膨化時(shí)間相對(duì)較短，可能沒有顯示對(duì)氨基酸的顯著破壞；另外，氨基酸的劑型也會(huì)顯著影響其對(duì)高溫的敏感性。隨著溫度的升高，晶體氨基酸損失量顯著增加，而包被微囊氨基酸損失量不顯著；在膨化制粒條件下，微囊氨基酸較晶體氨基酸更為穩(wěn)定。金征宇（2005）[31]研究表明，在膨化加工的高溫高壓條件下，一方面使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，從而提高蛋白質(zhì)的消化吸收率；另一方面，也會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致有效氨基酸的損失，影響飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。可見，氨基酸的劑型會(huì)影響其對(duì)高溫的敏感性，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的差異。

3.3 改善高溫調(diào)質(zhì)對(duì)維生素和氨基酸的破壞

由本文試驗(yàn)結(jié)果和以上分析可知，調(diào)質(zhì)時(shí)的高溫會(huì)造成部分維生素和氨基酸的損失，降低飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和飼喂效果，通過一定的措施來避免其破壞非常必要，而包被或微囊技術(shù)有可能帶來顯著的改善效果。

包被或微囊技術(shù)是將具有生物活性的物質(zhì)用特殊的聚合物進(jìn)行包裹封閉，從而保護(hù)有效成分免受復(fù)雜不利條件的影響，比如光、熱、氧等，從而提高其穩(wěn)定性[32]，避免氧化分解[33]，使有效營(yíng)養(yǎng)成分更好地提供給飼養(yǎng)動(dòng)物[34]。大量研究表明，將維生素包被處理能顯著降低維生素的損失[35-37]。金青等（1999）[38]制備了維生素E與β-胡精的包被物，研究了溫度對(duì)包含率及有效期的影響，結(jié)果表明，其穩(wěn)定性比正常維生素E提高了5倍以上。冷向軍（2014）[39]研究結(jié)果表明，在顆粒飼料中補(bǔ)充晶體蛋氨酸對(duì)魚體生長(zhǎng)性能沒有改善，但補(bǔ)充微囊蛋氨酸提高了增重率11.4%，顯著降低了飼料系數(shù)（P＜0.05）。但是其效果可能是由于氨基酸被包被后，在腸道中的吸收過程減緩，客觀上起到了緩釋作用，從而提高了利用率。除此之外，將飼料添加劑中的葡萄糖顆粒包被起來，就可以減少葡萄糖粉的比表面積，大幅降低葡萄糖這一還原糖與游離氨基酸產(chǎn)生美拉德反應(yīng)的機(jī)會(huì)，也可能降低氨基酸損失[40]。

4 結(jié)論

（1）高溫調(diào)質(zhì)會(huì)顯著或極顯著增加飼料中維生素A、E、C和泛酸的損失率，并且隨著調(diào)質(zhì)溫度的升高，維生素A、E、C和泛酸的損失率有增加趨勢(shì)，溫度升高與維生素?fù)p失率有正相關(guān)關(guān)系。

（2）85 ℃模擬調(diào)質(zhì)溫度下，賴氨酸、蛋氨酸和蘇氨酸穩(wěn)定性都有顯著或極顯著降低，色氨酸變化不顯著。

（3）包被或微囊技術(shù)有可能改善高溫調(diào)質(zhì)時(shí)維生素的損失，并且提高氨基酸的利用率。