淀粉的糊化度對飼料品質的影響

摘 要：淀粉可以從各種植物性原料中獲得。淀粉的具體來源、淀粉成熟過程中的環境條件以及植物的年齡都會影響淀粉的理化組成，特別是淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量以及它們的相對數量。淀粉又是飼料中主要的能量來源，淀粉糊化度是衡量顆粒飼料中淀粉糊化程度的指標，糊化的淀粉可以更快被消化酶分解，從而提高飼料的消化吸收效果。顆粒飼料的淀粉糊化度會影響飼料的消化吸收效果，對于養殖業，其營養價值及經濟價值都至關重要。

關鍵詞：糊化；淀粉；制粒

中圖分類號：S816.9 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2024）05-0089-03

新米之所以比陳米好吃，除了新鮮度與香味以外，影響其口感的主要原因是新米含有較多的水分和較高的支鏈淀粉含量，這使新米煮熟后更加柔軟、黏糯，且有嚼勁。相比之下，陳米因為長時間存放，水分減少，淀粉結構發生變化，由于支鏈淀粉更容易被水解酶分解，而直鏈淀粉則相對穩定，從而導致陳化過程中，直鏈淀粉的比例相對增加，而支鏈淀粉的比例減少。另外，由于淀粉分子重新排列，形成更有序的結晶結構，導致支鏈淀粉中長鏈組分的含量降低，同時淀粉的結晶性增強。并且淀粉分子在陳化過程中會經歷老化過程，也就是淀粉分子重新聚集形成不溶于水的結構，這會降低淀粉的消化性和可利用性，同時也會改變大米的烹飪特性。

盧紫君、趙時珊等[1]通過研究表明，陳化后的大米直鏈淀粉含量顯著增加（表1），同時其淀粉粒徑也會增大（表2），最終導致糊化起始溫度、峰值溫度和終止溫度均發生變化（表3）。

在飼料的制粒與膨化工藝過程中，產品前期的調質是至關重要的一個環節，調質過程中，產品進入熟化和糊化狀態，這種狀態與產品的構成息息相關。我們所生產的飼料，一般由三部分原料構成：動物性原料、植物性原料和添加劑原料，其中植物性原料占比最大。在植物性原料中，淀粉是自然界中分布廣泛的化學物質之一，也是植物材料的能量儲存形式。

淀粉是一種碳水化合物，分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉具有剛性，不溶于水，但可溶于熱水而不會形成凝膠。支鏈淀粉在結構上是非剛性的，可溶于水，在熱水中形成凝膠。研究表明，淀粉的來源以及化學成分和性質會影響其黏度[2]。不同來源的淀粉具有不同的糊化溫度（表4）。

淀粉的糊化可以分為三個主要階段：

⑴可逆吸水階段。在這個階段，淀粉顆粒在相對較低的溫度下（通常低于淀粉糊化的起始溫度）與水接觸時，水分子開始滲透到淀粉顆粒的非結晶區域。這個時候，淀粉顆粒體積略有膨脹，但這種吸水是可逆的，如果冷卻并干燥，顆粒可以恢復到原來的形態，雙折射現象依然可見，這表明晶體結構依然保持良好。

⑵不可逆吸水階段。當加熱至特定溫度時，淀粉顆粒開始不可逆地吸收更多的水分。這個溫度被稱為糊化起始溫度，通常介于50～80 ℃，取決于淀粉的類型和來源。隨著溫度升高，淀粉顆粒的結晶區開始溶解，水分子進入淀粉的微晶間隙，導致淀粉顆粒迅速膨脹，體積可以增大至原來體積的幾十至上百倍。雙折射現象在這個階段變得模糊直至消失，這表明晶體結構正在瓦解。

⑶顆粒解體階段。繼續加熱后，淀粉顆粒完全解體，淀粉分子（主要是直鏈淀粉）從顆粒中釋放出來，形成連續的膠體溶液。支鏈淀粉的分子結構也發生變化，開始形成一個松散的網絡，其中的直鏈淀粉分子伸展并分散在水中。此時，溶液變得非常黏稠，形成了所謂的糊化淀粉。幾種天然淀粉的Brabender糊化黏度曲線[2]如圖1所示。

糊化過程的關鍵在于淀粉分子間的氫鍵斷裂，使淀粉分子能夠與水分子相互作用。當淀粉顆粒充分吸水并加熱時，淀粉分子的有序結構被打亂，從而形成溶液。這個過程不僅改變了淀粉的物理性質，還影響了它的功能特性，如黏度、透明度和穩定性，這些特性都是食品及飼料工業中非常重要的屬性。雖然水分子與直鏈淀粉和支鏈淀粉都可以形成氫鍵，但支鏈淀粉結構已被證明可以物理捕獲水分子。測試表明，支鏈淀粉比直鏈淀粉更容易糊化。這是因為支鏈淀粉具有分支結構，這些分支提供了更多的親水部位，使得水分子可以更容易進入淀粉分子之間，從而在加熱時迅速吸水膨脹，發生糊化。相比之下，直鏈淀粉的線性結構使其在水中溶脹的能力較差，糊化過程相對較慢。

淀粉的糊化度會顯著影響飼料產品的制粒過程及產品質量。首先，淀粉的糊化度會直接影響顆粒的硬度。糊化度越高，淀粉分子間的氫鍵斷裂程度越高，微晶束分離形成間隙較大的立體網狀結構，導致顆粒內部結構松散，硬度降低。相反，糊化度較低的淀粉顆粒則保持相對緊密的微晶結構，顆粒硬度較高。糊化度也會影響顆粒的成型性。高糊化度的淀粉顆粒易于在制粒過程中糊化、膨脹和變形，有利于形成形狀規則、大小均勻的顆粒。而低糊化度的淀粉顆粒則難以完全糊化，導致顆粒成型性不佳，易產生碎片或不規則顆粒。另外，淀粉的糊化度還會影響顆粒的穩定性。高糊化度的淀粉顆粒在飼料產品制粒過程中易于與其他成分緊密結合，形成穩定的顆粒結構。由此可見，淀粉的糊化度對產品質量具有重要作用。適宜的糊化度可以提高顆粒的硬度、成型性和穩定性，從而改善產品的外觀質量、口感和保質期。然而，過高的糊化度可能導致顆粒硬度降低、成型性不佳，進而影響產品的整體品質。

對飼料生產加工中的淀粉源來說，不同產品、同一產品不同產地、同一產品，相同產地不同存儲時間和條件都會對加工過程中的糊化度產生影響，需要針對不同糊化度選擇不同的加工參數，以確保產品質量的穩定。在選用、采購淀粉產品時，除了要關注其產地，也要關注其貯存的品質，因為這些都會影響產品的加工工藝參數。可以參照農業行業標準的NY/T4125-2022《飼料中淀粉糊化度的測定》中的方法建立一套原料入廠的檢驗機制，通過提前調整設備的參數來確保產品品質的穩定。

參考文獻

[1] 盧紫君，趙時珊，等．陳化前后大米的淀粉結構及理化性質分析[J]．現代食品科技，2022（6）：126-135。

[2] OLOBAYO O KUNLE．chemical properties of starch， starch source and its impact on[J]．Pharmaceutical Application，2019. DOI： 10.5772/intechopen.89811