水產飼料粘合劑應用及展望

2016-04-05 23:44:33王振潔孫濤孫汝江

山東畜牧獸醫 2016年5期

肖瑤王振潔孫濤孫汝江劉峰

（中國農業大學煙臺研究院山東煙臺 264670）

文獻綜述

水產飼料粘合劑應用及展望

肖瑤王振潔孫濤孫汝江*劉峰

（中國農業大學煙臺研究院山東煙臺 264670）

水產飼料耐水性一直以來受到普遍關注，而粘合劑的使用對水產飼料的穩定性起到重要作用。粘合劑，又稱賦形劑，主要用于改善飼料品質，降低含粉率，保證飼料在水中長時間不溶、不散，提高飼料的利用率。本文總結概述了典型水產飼料粘合劑，并介紹不同類別粘合劑的特點，以及飼料加工過程中影響粘合劑發揮作用的幾個因素。

粘合劑是水產飼料中特有的一種起粘合作用的添加劑，可以降低飼料成分在水中的溶失和潰散。水生動物與陸生動物生活環境差異決定了食物耐水性的要求不同，同時，不穩定水產飼料會造成飼料資源的浪費和水域環境的污染，也會對水產動物的營養及健康產生不利影響。尤其對于對蝦、蟹、鱉、鰻等具有啃食和抱食特征的養殖對象，邊游邊食，需要飼料在水中保持較長一段時間的穩定性。因此，粘合劑長期以來作為重要的水產動物飼料添加劑。下面對水產飼料粘合劑的有關問題加以討論。

1 粘合劑的分類

漁用飼料粘合劑大體可以分為天然物質和化學合成物質兩大類，前者又可分為來源于陸生植物的、來源于海藻的和來源于動物的。下面就每個類別中常用的粘合劑進行介紹。

1.1 天然粘合劑

1.1.1 來源于陸生植物類—以淀粉類物質為例來源于陸生植物的粘合劑主要是淀粉類。市面上常見的淀粉類粘合劑有小麥粉、玉米淀粉、土豆淀粉、馬鈴薯淀粉等等。較為常用的有小麥粉和α-淀粉[1]。淀粉類粘合劑粘度的發揮主要與淀粉糊化度有關。一般原料中淀粉含量越高，水熱作用越充分，淀粉糊化度越高。然而從營養平衡的角度來講，水產動物的營養生理及消化生理特性決定了飼料中淀粉的含量受到一定限制。此外，淀粉的使用受到加工工藝的重要影響。近年來，由于加工工藝的改進，產業上糖源類粘合物質已經可以較好地保證飼料的穩定性。

1.1.2 來源于海藻類—以海藻酸鈉為例海藻類粘合劑有海藻酸鈉、海帶膠、瓊脂等，海藻酸鈉具有更強的結合力，因此最為常用，但由于其成本較高，多用于實驗飼料中。一般好的粘合劑不溶或微溶于水，具有一定的持水性和浮率，并具有較穩定的物理狀態。實驗表明，海藻酸鈉膠團雖然浸潤較慢，但能夠產生較強的抗延伸力和較高的持水率且在水中處于懸浮狀態。以上特征說明該粘合劑膠體保形性好，對顆粒沉浮沒有影響，因此可用于制作沉性或浮性飼料[2]。

1.1.3 來源于動物類—以明膠為例來自于動物的粘合劑包括魚蝦漿、明膠、幾丁聚糖等，其中明膠更易獲得，且粘合效果好。明膠是由動物皮膚、骨、肌膜等結締組織降解而成的，可溶于熱水，不溶于冷水，可吸收相當于其重量5～10倍的水。除了可以起到粘合作用外，還可以提供蛋白質，具有一定的營養價值。實驗對粘合劑膠團物化性能的測定結果表明，明膠膠團遇水后迅速吸水膨脹形成顆粒膠體，但其粘滯性小，攪動即散，在24h后顆粒膠體開始溶失，說明明膠具有一定的粘合性，但其性能不如海藻酸鈉[2]。

1.2 人工化學合成粘合劑

目前人工合成的粘合劑種類繁多，包括多聚脲甲醛、脲醛樹脂、木質素磺酸鹽、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸、各種淀粉磷酸鹽等。其中以羧甲基纖維素鈉(CMC)用途廣泛，近年來發展迅速。CMC是一種水溶性高分子纖維素醚，專門起粘合作用，沒有營養作用，因此在飼料中的添加量不宜超過2%。實驗表明，CMC膠團的物化性能與海藻酸鈉相似，具有很好的抗延展性和一定的持水率，因而也具有很好的粘合性能[2]。

2 影響水產顆粒飼料中粘合劑作用效果的因素

2.1 粉碎粒度

在水產飼料加工中，粉碎的目的是對飼料施以機械力，減小飼料粒度，從而提高飼料利用率，有利于進一步加工。大多數水產飼料中蛋白質飼料占的比例較大，而能夠起到粘合作用的淀粉類物質含量相對較低，這會限制其粘合作用的發揮。然而減小原料的粒度將有助于此[3]。實驗表明，淡水魚顆粒飼料的溶失率隨原料粉碎粒度從28目增加到80目而呈遞減的趨勢；河蟹和對蝦顆粒飼料的溶失率隨著原料粉碎粒度從40目增加到120目也呈逐漸降低的趨勢，這說明飼料耐水性與飼料原料粉碎力度成負相關[4]。淀粉經過粉碎這一步工藝后，其粒子數大大增加，同時比表面積也隨之增加，在飼料各個組分中分布的均勻度增加，從而有更多的機會能夠粘合周圍的粒子。此外，飼料原料粉碎粒度的減小會使得成型時粉粒被壓得更緊，有利于后續的加工。

2.2 混合程度

魚蝦每次攝食的飼料只是每次生產的一大批飼料中很小的一部分，因此在生產中不僅要求準確地稱量、配料，而且要求保證各種組分在整批飼料中均勻地分布。尤其是像粘合劑這樣的添加量極少卻又發揮著重要作用的組分，其混合均勻地程度幾乎決定著飼料制作的成敗。在混合過程中，雖然混合機械對物料起著混合作用，但是由于物料自身在密度、粒度、表面特性之間的差異，在運動時必定會發生自動分級。這種通過自動分級降低混合均勻度的現象叫做離析。因此，由于混合和離析矛盾的存在使得各種飼料原料難以達到理想完全混合狀態，一般只要求物料在混合作業后能夠達到統計上完全混合的狀態[3]。

2.3 調質

（1）在飼料制作的過程中，調質是很關鍵的一步，是對飼料進行水熱處理，將熱干飽和蒸汽均勻地加入到混合后的粉狀飼料中。通過調質，生淀粉得以熟化，這樣一方面提高了飼料的消化率，另一方面增加了淀粉的糊化度。調質效果的好壞取決于調質的水分、熱量和時間3個因素。有研究發現，隨著調質溫度的提高以及調質時間的增加，淀粉糊化度得到顯著的提高[5]。入模水分反映了調質的強弱程度。雖然水分越大，淀粉糊化度會增加，飼料耐水性越好，但過高的入模水分(＞20%)會引起模孔堵塞，使生產出的飼料不易存放。（2）調質使得粉狀原料軟化，從而使它們具有更大的可變性。在成型設備的擠壓下，排出粉粒之間的空氣，使其互相貼緊。由于這些具有可塑性的粒子間空隙的減小，粘合劑就能充分地粘結周邊的組分，從而使顆粒飼料的結構更加緊密，耐水性提高。

2.4 制粒

制粒是經水熱處理后的粉狀飼料通過機械壓縮并強制通過模孔聚合成型的過程。有研究發現，在70℃和75℃制粒溫度下，顆粒飼料的淀粉糊化度分別較制粒前提高53.66%和61.90%(P＜0.05)[5-6]。制粒的過程是在高溫、高壓下進行的，這一過程可以使淀粉類物質進一步糊化，更好地發揮粘合作用，提高耐水性，降低含粉率。

2.5 成型后處理

飼料雖然已被制成顆粒，但是濕度高，在水中易散，因此還需要對其進行處理。將制成顆粒的飼料放在一個高溫、高濕的近似密閉的箱體中，數十分鐘后，顆粒內部結構逐漸穩定，淀粉類物質糊化度提高，封閉顆粒中的毛細管，從而提高飼料顆粒的耐水性[3]。

3 問題與展望

近年來我國水產飼料總產量的大幅攀升，到2015年已經到達5500萬t，飼料生產技術及加工工藝的進步是質量的根本保障。保證水產飼料穩定性的因素很多，近年來粘合劑本身重視度似乎有所降低。然而，作為廣義的粘合劑，淀粉類物質等發揮粘合作用的飼料營養成分對飼料物性及營養作用功能的發揮和改善，以及相關理論研究仍需深入探討。其他與營養無關的粘合劑作用的發揮，以及特殊飼料(微顆粒飼料、實驗室飼料)對粘合性物質的需求和應用仍有重要的研究價值和探討空間。研究粘合劑最終目標還是要解決水產飼料的品質，包括營養利用效率，誘食性，適口性，水穩定性等，確保物性為前提，最終實現飼料功能高效發揮，粘合性物質(營養性和非營養性)仍將起到關鍵性作用。

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