CN103202407A - 一种膨化水产饲料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膨化水产饲料及其制备方法。将发酵脱酚棉粕、鱼粉、豆粕、葵仁粕、面粉去杂清理，进行粗粉碎、目筛，按比例混合经超微粉碎，进行二次粉碎、目筛，并与鱼用复合维生素、矿物饲料添加剂、磷酸二氢钙、石粉、小麦麸、水产耐高温酶进行二次混合；加入水均匀调质，移入双螺杆挤压膨化机，得膨化饲料；螺杆转速为65r/min，喂料速度30r/min，机筒温度的进料段控制在90℃，中间段控制在105℃，出料段控制在125℃，喷涂温度控制为85-90℃。本发明具有鱼体消化率高、饲料浪费少、水中稳定性好、对水体污染小的优点，广泛应用于淡水鱼类膨化水产饲料的生产。

Description

一种膨化水产饲料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水产饲料及其加工工艺领域。具体的说，本发明涉及一种膨化水产饲料及其制备工艺的技术领域。

背景技术

膨化技术，在饲料工业中早期主要用于宠物食品，后来逐步应用于水产饲料和畜禽饲料的加工。膨化水产饲料是一种极具应用前景的饲料。其主要特点是水中稳定性好，消化率高，饲料浪费少，对水体污染小。饲料在膨化腔内经过一个高温高压的过程，形成一种膨松多孔的颗粒。膨化过程可以提高饲料中淀粉糊化度，因此与硬颗粒饲料相比，更易于被水产动物消化吸收。同时，高温、高压、高剪切力的过程还可以钝化抗营养因子，杀灭原料中的微生物，提高产品品质，增加产品稳定性。而优质水产饲料是一种营养丰富而又均衡、不含抗生素、稳定性好、吸收利用率高的绿色饲料，这种饲料在水产动物养殖过程中对养殖水环境的负面影响较小，对改善水质、降低水体富营养化有显著的作用，有利于促进我国水产养殖业持续稳定发展。

20世纪80年代，国外许多国家生产膨化颗粒饲料就已经迅速发展到规模化生产，并逐步淘汰硬颗粒水产饲料。但我国水产饲料生产厂家受到原有生产工艺条件和设备等方面的限制，生产的水产饲料绝大部分是硬颗粒饲料，膨化颗粒饲料只占很小一部分，并且其使用主要集中在沿海地区。能够广泛适用于淡水鱼类的膨化水产饲料还未见报道。

鱼粉是传统水产饲料的主要蛋白源，然而目前鱼粉资源日益短缺，价格上涨，迫切需要寻求一种廉价优质蛋白源替代鱼粉。发酵脱酚棉粕是重要的植物性蛋白原料，新疆地区有着丰富优质的棉花资源，是棉籽粕的原产地，将棉籽粕作为鱼粉的替代原料，既经济又便捷。

我国是世界上主要产棉国之一，棉籽饼粕是我国除豆饼之外的重要饼粕类蛋白质饲料资源，年均产量在500万吨左右，对其进行充分开发利用，无疑为饲料蛋白质资源开拓了一条新路，将成为解决我国蛋白质资源短缺的途径之一。但是用量不断增加，特别是高密度养殖、高投饲率情况下，游离棉酚对鱼类的生长棉籽粕中含有棉酚、植酸、环丙烯脂肪酸等对动物有毒害作用的物质，其中游离棉酚是限制棉籽饼粕利用的主要因素。虽然水产动物对游离棉酚的耐受力比畜禽等动物高许多，但目前棉籽粕在水产饲料中的还是存在较大的负面影响。而通过微生物对棉籽粕进行发酵处理，这是提高棉粕营养价值的一种有效方法，具有广阔的开发和应用前景。陈道仁等用23％发酵棉粕替代9％豆粕和全部棉粕(15％)，饲养草鱼鱼种，结果，发酵棉粕组较对照组提高鱼体增重率24.51％ ，饲料系数降低了11.89％，血清溶菌酶、肝胰脏SOD活力均有显著提高。上述结果表明，在草鱼配合饲料中使用发酵棉粕取代全部棉粕和部分豆粕，能促进鱼体生长，降低饵料系数，提高草鱼的非特异性免疫能力。可见，发酵棉粕在水产饲料中应用具有一定的积极作用和经济效益。目前，在水产饲料生产中已有应用发酵棉粕的事例，但到目前为止，国内有关研究报道很少。有必要加强其在水产养殖代表鱼类饲料中应用和理论研究，为在水产饲料工业和养殖业中合理、大量、高效应用发酵棉粕提供理论指导。

挤压膨化制粒技术已经在欧美等国饲料生产中得到普遍应用，生产技术和设备在我国沿海城市水产养殖中也有部分引进，并通过试验和使用得到明显的增产、增效和保持水质环境的效果。挤压技术将成为提高我国水产饲料质量、提高饲料转化率、降低饲养成本、保障水产品质量安全的主要发展技术之一。

挤压(Extrusion，俗称膨化)制粒是一种集混合、剪切、加热、揉合、冷却和成型等多种功能于一体的饲料加工新兴技术，通过机械能和热能转化，能够更好地提高饲料的有效能量，释放饲料中的营养，保障饲料的卫生安全性；能根据不同鱼类的摄食习性生产不同容重的浮性、沉性或慢沉性饲料；是一种生产低污染、浪费少、高效率、高转化率的优质环保型水产饲料加工技术，具有其他饲料加工技术无可比拟的优越性。

挤压膨化技术在饲料运用可以说是饲料工业发展史上的一个重要的里程碑。双螺杆挤压膨化机是多螺杆挤压膨化机中的一种，是在单螺杆挤压膨化机的基础上发展起来的，是一个多输入多输出的系统，不同的膨化参数与膨化产品质量有密切的关系，由于挤压过程影响因素较多，膨化过程受多种因素的制约，而各个因素之间又相互制约、相互影响，膨化产品质量的好坏是各个膨化参数共同作用的结果。不仅为水产饲料品质的提高、饲料报酬的提高，饲料资源的利用，改善水质等方面提供一个新的平台。随着消费者对膨化产品质量和种类要求的不断提高，加强挤压膨化加工工艺基础性研究，提高膨化产品质量已是当务之急，而我国目前在这方面还缺乏系统的研究。目前，已有报道研究各个单因素对膨化结果的影响，但因膨化操作系统的复杂性，仅从单因素方面分析研究不能全面描述该膨化系统，还需要考虑各个因素之间的相互作用，目前还没有建立一个系统全面的理论模型来反映整个挤压的全过程，也没有综合的膨化过程受多种因素的制约的各个因素之间又相互制约、相互影响搞清楚，亟需加以研究和解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鱼体消化率高、饲料浪费少、水中稳定性好、对水体污染小的膨化水产饲料及其制备方法，旨在解决目前饲料利用率低、污染水体环境等问题，还为饲料企业生产高效水产饲料提供了切实可行的方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案。

将发酵脱酚棉粕、鱼粉、豆粕、葵仁粕、面粉去杂清理，进行粗粉碎、目筛，按比例混合；将此原料粗混料采用超微粉碎工艺，进行二次粉碎、目筛，并与鱼用复合维生素、矿物饲料添加剂、磷酸二氢钙、石粉、小麦麸、水产耐高温酶按比例进行二次混合；加入水均匀调质，移入双螺杆挤压膨化机，得膨化饲料；将膨化饲料置于干燥箱内，经干燥后对膨化饲料进行油脂外涂，使油脂均匀地喷在膨化饲料上；将膨化饲料冷却、分级、筛分、包装、得到成品。

本发明具体提供一种膨化水产饲料，膨化水产饲料的配方比例为，鱼粉24%、发酵脱酚棉粕33%、豆粕7%、葵仁粕8%、面粉19%、鱼用复合维生素0.5%、矿物饲料添加剂2.0%、磷酸二氢钙1.5%、石粉2.0%、菜油2.3%、小麦麸0.65%、水产耐高温酶0.05%，其中，采用水产耐高温酶的蛋白酶活力≥5000U/g，纤维素酶活力≥1000U/g，β-葡聚糖活力≥200U/g。

同时，本发明具体提供上述膨化水产饲料的制备方法：

（1）将发酵脱酚棉粕、鱼粉、豆粕、葵仁粕、面粉原料去杂清理，进行粗粉碎，按所述比例进行一次混合，得原料粗混料待用。

（2）将上述原料粗混料进行超微粉碎，然后与鱼用复合维生素、矿物饲料添加剂、磷酸二氢钙、石粉、小麦麸、水产耐高温酶按比例进行二次混合。

（3）将混合均匀的原料加水调质，通过双螺杆挤压膨化机制成膨化颗粒饲料；

（4）置于干燥箱中后熟化干燥。

（5）对膨化饲料进行油脂外涂，使油脂均匀地喷在膨化饲料上。

（6）将膨化饲料冷却、分级、筛分、包装、得到成品。

具体的，本发明提供一种膨化水产饲料的制备方法，%按重量比w/w计，具体制备方法如下：

（1）将33%的发酵脱酚棉粕、24%的鱼粉、7%的豆粕、8%的葵仁粕、19%的面粉原料经去杂清理、粗粉碎，通过40-60目筛后进行一次混合，得原料粗混料待用。

（2）将上述原料粗混料进行超微粉碎，超微粉碎通过80-100目筛，然后与0.5%的鱼用复合维生素、2.0%的矿物饲料添加剂、1.5%的磷酸二氢钙、2.0%的石粉、0.65%的小麦麸、0.05%的水产耐高温酶进行二次混合。

（3）将步骤（2）获得二次混合料均匀加入30%（w/w）水进行调质后，移入双螺杆挤压膨化机进行挤压膨化工序，螺杆转速为65 r/min，喂料速度30 r/min，机筒温度的进料段控制在90℃，中间段控制在105℃，出料段控制在125℃，通过双螺杆挤压膨化机制成膨化颗粒饲料。

（4）将步骤（3）获得膨化颗粒饲料置于干燥箱中后熟化干燥，干燥箱内温度控制为65-70℃，干燥时间为4小时。

（5）对步骤（4）获得干燥后膨化颗粒饲料膨化饲料进行油脂外涂，油脂外涂采用喷入不高于3%的菜油，使油脂均匀地喷在膨化饲料上，喷涂温度控制为85-90℃。

（6）将油脂外涂后的膨化饲料经冷却、分级、筛分、包装，得到膨化水产饲料成品。

目前，水产饲料通常采用两种生产工艺：一是采用先配料后粉碎再混合、制粒、后熟化、冷却、分级、出仓后再分级、包装出厂；二是采用先配料后粉碎再微粉碎、混合、膨化、烘干、冷却、分级、出仓后再分级、包装出厂。前者的制粒过程主要是将粉末压成颗粒，属于硬颗粒饲料，不存在膨化过程。后者是采用膨化过程，利用双螺杆挤压机，饲料在膨化腔内经过高温、高湿、高压的过程，制得膨化多孔饲料。但是，本发明通过详实科学的试验，通过采用不同的粉碎参数、不同的膨化参数证明了与膨化产品质量有密切的关系，由于挤压过程影响因素较多，膨化过程受多种因素的制约，而各个因素之间又相互制约、相互影响，膨化产品质量的好坏是各个膨化参数共同作用的结果，可见，本申请提供的上述膨化水产饲料的制备方法中，为获得比较好的膨化水产饲料，在最大程度的提高发酵脱酚棉粕代替鱼粉的配方情况下，上述组成膨化水产饲料制备方法的六个技术步骤紧密相依，密不可分，整体作用下获得本发明提供具有典型性的膨化水产饲料。

本领域熟知，一种优质的膨化水产饲料是由原料配方和制备工艺共同决定的，原料中淀粉含量、物料特性、以及调质过程中物料中水分含量均会影响挤压膨化过程，影响膨化产品质量；同时，挤压膨化过程的高温、高压、高剪切力，也能够钝化植物性蛋白中抗营养因子，如破坏了棉籽粕中游离棉酚的结构，使之失去活性，降低毒性，从而提高配方中棉籽粕的用量，降低水产饲料成本。由此可见，也证实了本发明提供膨化水产饲料制备方法的六个技术步骤紧密相依，密不可分，整体作用下获得本发明提供具有典型性的膨化水产饲料。

本发明采用SYSLG-30型双螺杆挤压机对选用的混合原料进行挤压蒸煮生产水产饲料，通过改变螺杆转速、水分含量、机筒中段温度三个方面，利用中心组合设计以及响应面分析法，通过响应面分析法，建立二次回归模型，研究膨化参数对水产饲料淀粉糊化度、水中稳定性、含粉率物理特性的影响，确定以研究螺杆转速、喂料速度和机筒温度三个主要因素对膨化结果的影响规律及交互作用，较全面的反映了整个挤压过程，同时，除膨化系统自身的膨化参数会对膨化产品质量有直接影响外，膨化产品的物料性质对膨化结果也起到重要作用。故本发明在综合考虑了原料配比、组分特性、粉碎粒度等方面后，在配方研究的基础上进行膨化工艺的研究。

本发明中，采用的发酵脱酚棉粕是将棉籽粕经过微生物发酵处理，不仅能够降低棉粕中的游离棉酚含量，还能够分解纤维素，使细胞壁破裂，释放细胞内的养分，产生小肽、氨基酸和促生长因子等营养物质，从而提高蛋白的消化率，弥补其不足。

通过实施本发明具体的内容，可以达到以下有益效果。

（1）本发明采用胃蛋白酶-胰蛋白酶两步酶解法测定饲料的体外消化率，确定本发明提供的配方中发酵脱酚棉粕取代鱼粉以及磷的需要量，优化水产饲料配方，降低养殖成本，改善养殖水环境。

（2）本发明在配方研究的基础上，根据Central Composite Design中心组合设计原理，采用三因素五水平的响应面分析法，分析了螺杆转速、水分含量、机筒温度3个因素对产品的淀粉糊化度、水中稳定性、含粉率物理特性影响规律及其交互作用，优化了适用于本发明配方的水产饲料的膨化工艺。

（3）通过本发明提供的方法，膨化水产饲料的淀粉糊化度为95.68%，溶失率（水中稳定性）为4.61%，含粉率为3.28%，符合水产行业标准。

附图说明

图1显示为膨化水产饲料的工艺流程图。

图2显示为不同胃蛋白酶活力下发酵脱酚棉粕的体外消化率图。

图3显示为不同胰蛋白酶活力下发酵脱酚棉粕的体外消化率图。

图4显示为不同发酵脱酚棉粕替代鱼粉配合饲料的体外消化率图。

图5显示为不同添加量的磷对无石粉饲料体外消化率的影响图。

图6显示为不同添加量的磷对含石粉饲料体外消化率的影响图。

图7显示为石粉对磷消化率的影响图。

图2-7中，不同字母代表有显著差异，P＜0.05。

具体实施方式

结合附图1-7，举实施例说明，但是，本发明并不限于下述的实施例。

主要仪器：正方体网筛（自制），边长6.5 cm，网孔规格2.00mm；标准分样筛；SYSLG-30型双螺杆挤压机，济南赛信膨化机械有限公司；紫外分光光度计；恒温水浴锅。粉碎机，天津市泰斯特仪器公司；隔水式恒温培养箱，上海森信实验仪器有限公司； 101型电热鼓风干燥箱，北京光明医疗仪器厂等。

本发明试验原料全部由新疆泰昆集团股份有限公司提供。其中鱼粉的营养成分（实测）：干物质91.30%、粗蛋白55.14%、粗脂肪11.24%、灰分11.78%、总磷3.31%；发酵脱酚棉粕的营养成分（实测）：干物质88.99%、粗蛋白51.32%、粗脂肪1.01%、灰分6.74%、总磷1.05%。

本发明采用主要对照试验饲料基础配方：鱼粉48%、豆粕7%、葵仁粕8%、面粉20%、鱼用复合维生素0.5%、矿物饲料添加剂2.0%、磷酸二氢钙1.5%、石粉2.0%、菜油2.3%、小麦麸8.65%，水产耐高温酶0.05%。营养成分：干物质76.94%、粗蛋白38.29%、粗脂肪5.34%、粗纤维3.74%、灰分6.94%。

胃蛋白酶，活性1:3000；胰蛋白酶，活性2500U/mg，购于上海蓝季科技发展有限公司。HCl-KCl缓冲溶液：pH=1.4，0.05 mol/L；KH2PO4-NaOH 缓冲溶液：pH=6.8，0.05 mol/L。鱼用复合维生素由新疆泰昆集团股份有限公司提供；矿物饲料添加剂由新疆泰昆集团股份有限公司提供；水产耐高温酶（佳酶JM301）由广州市博仕奥水产饲料科技有限公司提供，蛋白酶活力≥5000U/g，纤维素酶活力≥1000U/g，β-葡聚糖活力≥200U/g。

实施例一：膨化水产饲料的制备

参见附图1，本发明提供一种膨化水产饲料的制备方法，%按重量比w/w计，具体制备方法如下：

（1）将33%的发酵脱酚棉粕、24%的鱼粉、7%的豆粕、8%的葵仁粕、19%的面粉原料经去杂清理、粗粉碎，通过40-60目筛后进行一次混合，得原料粗混料待用。

（2）将上述原料粗混料进行超微粉碎，超微粉碎通过80-100目筛，然后与0.5%的鱼用复合维生素、2.0%的矿物饲料添加剂、1.5%的磷酸二氢钙、2.0%的石粉、0.65%的小麦麸、0.05%的水产耐高温酶进行二次混合。

（3）将步骤（2）获得二次混合料均匀加入30%（w/w）水进行调质后，移入双螺杆挤压膨化机进行挤压膨化工序，螺杆转速为65 r/min，喂料速度30 r/min，机筒温度的进料段控制在90℃，中间段控制在105℃，出料段控制在125℃，通过双螺杆挤压膨化机制成膨化颗粒饲料。

（4）将步骤（3）获得膨化颗粒饲料置于干燥箱中后熟化干燥，干燥箱内温度控制为65-70℃，干燥时间为4小时。

（5）对步骤（4）获得干燥后膨化颗粒饲料膨化饲料进行油脂外涂，油脂外涂采用喷入不高于3%的菜油，使油脂均匀地喷在膨化饲料上，喷涂温度控制为85-90℃。

（6）将油脂外涂后的膨化饲料经冷却、分级、筛分、包装，得到膨化水产饲料成品。

通过上述方法制备获得的膨化水产饲料的配方比例为：鱼粉24%、发酵脱酚棉粕33%、豆粕7%、葵仁粕8%、面粉19%、鱼用复合维生素0.5%、矿物饲料添加剂2.0%、磷酸二氢钙1.5%、石粉2.0%、菜油2.3%、小麦麸0.65%、水产耐高温酶0.05%，其中，水产耐高温酶采用的蛋白酶活力≥5000U/g，纤维素酶活力≥1000U/g，β-葡聚糖活力≥200U/g。

实施例二：膨化水产饲料的制备

参见附图1，膨化水产饲料的制备如下：

（1）原料接收清理：取鱼粉24公斤、发酵脱酚棉粕33公斤、豆粕7公斤、葵仁粕8公斤、面粉19公斤去杂清理。

（2）粗粉碎：原料粗粉碎，过40-60目筛。

（3）配料混合：取上述原料一次混合。

（4）超微粉碎：将上述混合料移入超微粉碎仓，进行超微粉碎，过80-100目筛。

（5）二次配料混合：将上述超微粉碎混合料与鱼用复合维生素0.5公斤、矿物饲料添加剂2.0公斤、磷酸二氢钙1.5公斤、石粉2.0公斤、菜油2.3公斤、小麦麸0.65公斤、水产耐高温酶0.05公斤，进行二次混合。

（6）调质：调质机中加入30%（w/w）水均匀调质。

（7）挤压膨化：将调质后的混合料移入双螺杆挤压膨化机，进行膨化过程，其中螺杆转速：65 r/min，喂料速度30 r/min，机筒温度(进料段-中间段-出料段)：90℃-105℃-125℃），得膨化饲料。

（8）熟化：将膨化饲料置于干燥箱内，70℃烘干4小时。

（9）外涂：对膨化饲料进行油脂外涂，喷入不高于3%（w/w）的菜油，喷涂温度控制在85-90℃，使油脂均匀地喷在膨化饲料上。

（10）成品：将膨化饲料冷却、分级、筛分、包装、得到成品。

实施例三：膨化饲料体外消化率的测定

采用的胃蛋白酶-胰蛋白酶两步法测定饲料中某物质的体外消化率，并作适当调整。每个样品作3个平行样。

试验数据采用本领域常用的 SPSS 16.0软件进行单因素方差分析（ANOVA）处理，采用Tukey多重比较法分析平均数的差异显著性（P<0.05）。数值以平均数±标准差表示。

1.体外消化试验最适酶用量的选择

1.1.胃蛋白酶最适用量的选择

选择不同酶活力单位（120IU、180IU、240IU）的胃蛋白酶，以发酵脱酚棉粕为底物进行消化试验，所得结果参见附图2所示。根据不同胃蛋白酶活力对发酵脱酚棉粕的干物质消化率和蛋白质消化率的影响，选择180IU为体外消化试验中最适胃蛋白酶活力。

1.2胰蛋白酶最适用量的选择

发酵脱酚棉粕以180IU胃蛋白酶消化3h后，再分别加入含不同胰蛋白酶活性（100IU、150IU、200IU）的磷酸盐缓冲溶液，继续消化3h。测定其干物质和蛋白质消化率，结果参见附图3所示。确定胰蛋白酶的最适用量为150IU。

实施例四：膨化水产饲料配方的优化

1.发酵脱酚棉粕最适替代量的确定

以试验饲料基础配方为基础，根据等氮等能的原则，分别用发酵脱酚棉粕取代基础饲料中0%（对照）、33.33%、50%、66.66%、83.33%、100%的鱼粉蛋白，配制一种以鱼粉、发酵脱酚棉粕为主要蛋白源的试验饲料。不同发酵脱酚棉粕替代鱼粉配合饲料的体外消化率参见附图4所示。

观察附图4可知，随着发酵脱酚棉粕替代量的增加，干物质消化率呈先增后减的趋势，在替代量50%的饲料样品处达到最大值63.93%；蛋白质消化率在替代量较小时有一个先减后增的过程，之后随着替代量的增加呈下降的趋势，对照组饲料样品的蛋白质消化率显著高于处理组，50%替代量的饲料样品蛋白质消化率显著高于其他处理组。结果表明，发酵脱酚棉粕比例增大到50%时干物质消化率达到最高点，蛋白质消化率也较高，分别为63.93%和61.41%，之后随棉粕替代量的增加，体外消化率显著下降。这可能与游离棉酚含量增加影响饲料消化有关。

发酵脱酚棉粕替代量为50%时呈现出较高的干物质和蛋白质消化率，故选择50%为适宜的发酵脱酚棉粕替代鱼粉的需要量。

2.磷最适需要量的确定

在含33%发酵脱酚棉粕的试验饲料的基础上，添加0.0%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%磷酸二氢钙，研究不同磷添加量对配合饲料消化率的影响，从而选取最适磷需要量，优化水产饲料配方。参见附图5、图6分别为不同添加量的磷对无/有石粉饲料体外消化率的影响。

参见附图5所示，随着磷添加量的增加，饲料干物质消化率先增后减，添加量0.8%和1.2%的试样的体外消化率相对较高，但变化不显著（P＞0.05）。磷消化率的变化与干物质消化率的变化相似，呈现先增后减的趋势，添加1.2%的磷达到最大值43.09%，添加量0.8%和1.2%的试样显著高于其他试验组（P＜0.05）。

参见附图6所示，随着磷添加量的增加，干物质消化率变化不显著；磷消化率变化呈现先增后减的趋势，添加量从0.0%到0.8%，磷消化率变化较大，而1.2%和1.6%时消化率趋于稳定。添加量0.8%的试样显著高于其它试验组，达到最大值49.78%。

综合考虑磷不同添加量在含石粉和无石粉的两种饲料中对体外消化率的影响，确定磷的需要量范围是0.8%-1.2%，选择磷的最适需要量为0.8%。

3.石粉对磷体外消化率的影响

石粉的主要成分是碳酸钙，含钙含量38%以上，可做饲料中钙的补充剂。在上述添加磷饲料配方的基础上，添加2%石粉，并减少小麦麸添加量以达到配比平衡。研究钙对磷消化率的影响。结果参见附图7所示。

参见附图7所示，添加石粉的试样的磷消化率均高于无石粉添加的试样的消化率，钙的增加对磷消化率有促进作用。无磷添加的试样（0.0%）两组消化率变化不显著，说明无磷添加时石粉对消化率基本没有影响。磷添加量达到1.6%时，两组消化率变大差值达到最大，相差9.78%。结果表明，钙对磷的消化有一定的促进作用，水产饲料中添加2%石粉进一步优化配方。本文只是从石粉的添加与去除方面对钙磷的消化作了研究，最适合钙磷比的研究还有待设计实验深入研究和探讨。

4.水产饲料配方的优化

综合上述研究试验，在原有基础饲料的基础上，以发酵脱酚棉粕替代50%的鱼粉，发酵脱酚棉粕含量为33%，改进磷酸二氢钙的添加量为0.8%，并继续添加2.0%石粉，其余不足部分以小麦麸补足，以此优化配方制备优质膨化水产饲料。最终，优质水产饲料的干物质、蛋白质、磷体外消化率分别为63.07%、61.66%、55.90%。

结论：本发明以体外消化率为评价指标，对水产饲料配方中蛋白质和磷两个主要指标进行了优化。试验表明在原有基础饲料的基础上，发酵脱酚棉粕可替代50%的鱼粉，即发酵脱酚棉粕含量为33%，蛋白质消化率达到61.66%；磷酸二氢钙需要量为0.8%，并同时添加2.0%石粉，饲料呈现出较优的磷消化率55.90%。研究所得优质水产饲料能够降低饲料成本，改善水质环境，但其在鱼类养殖中的实际应用还有待进一步研究和验证。

实施例五：水产饲料的膨化工艺优化

本发明利用中心组合设计以及响应面分析法，研究膨化参数对水产饲料淀粉糊化度、水中稳定性、含粉率物理特性的影响，优化水产饲料的膨化工艺。

1.材料与方法

试验饲料配方：鱼粉24%、发酵脱酚棉粕33%、豆粕7%、葵仁粕8%、面粉19%、鱼用复合维生素0.5%、矿物饲料添加剂2.0%、磷酸二氢钙1.5%、石粉2.0%、菜油2.3%、小麦麸0.65%、水产耐高温酶0.05%。

2.实验设计

根据旋转性的中心组合设计（CCD）方法，以螺杆转速、水分含量、机筒温度作为自变量，进行3因素5水平的响应面优化试验，因素各水平的设计见表1。选取淀粉糊化度（Y1）、溶失率（Y2）、含粉率（Y3）这三项物理特性作为评价指标。淀粉糊化度反映饲料挤压过程的膨化程度，并能够间接反映饲料产品的抗溶失能力；溶失率反映饲料产品的水中稳定性和耐水性；溶失率和含粉率均反映饲料产品的加工品质。

表1 因素水平设计表

3.检测方法

饲料淀粉糊化度的测定：采用葡萄糖淀粉酶酶水解法测定。

水中稳定性：参照SC/T1026-2002《鲤鱼配合饲料》及SC/T 1024-2002《草鱼配合饲料》中水中稳定性的测定方法，选取筛孔尺寸比被测颗粒直径小一级的网筛，饲料静水浸泡时间20 min。饲料稳定性用溶失率表示，按下式计算。

溶失率A(%)=(G(1-X)-W)/(G(1-X))×100

式中，G为试样的配合饲料质量（g）；W为烘干后的残余饲料质量（g）；X为水分百分含量（%）。

含粉率的测定采用 GB/T 16765-1997法

4.结果与讨论

试验方案及结果见表2。采用Design Expert软件，根据二次回归方程Y=a₀+a₁X₁+a₂X₂+a₃X3+a₁₁X₁ ²+a₂₂X₂ ²+a₃₃X₃ ²+a₁₂X₁X₂+a₁₃X₁X₃+a₂₃X₂X₃，对表2中试验数据进行回归分析，建立了关于各个指标的二次回归方程，并进而寻求最优响应因素水平。回归系数及方差分析结果见表3。

表2 响应面试验结果

序号	X1	X2	X3	Y1	Y2	Y3
							1	-1	-1	-1	92.90	8.72	7.31
2	1	-1	-1	71.82	7.90	15.9
							3	-1	1	-1	81.68	9.17	4.26
4	1	1	-1	88.71	5.95	4.25
							5	-1	-1	1	95.68	4.61	3.28
6	1	-1	1	88.09	9.18	6.59
							7	-1	1	1	95.00	8.88	8.50
8	1	1	1	93.02	8.10	5.50
							9	-1.68	0	0	91.49	7.54	7.70
10	1.68	0	0	75.80	10.01	8.66
							11	0	-1.68	0	93.19	8.01	10.53
12	0	1.68	0	80.88	8.56	8.58
							13	0	0	-1.68	76.01	8.77	14.94
14	0	0	1.68	91.04	9.50	7.56
							15	0	0	0	77.03	7.29	4.32
16	0	0	0	77.43	7.25	4.31
							17	0	0	0	77.18	7.32	4.34
18	0	0	0	77.33	7.22	4.36
							19	0	0	0	77.32	7.26	4.36
20	0	0	0	77.50	7.29	4.36
							21	0	0	0	77.61	7.30	4.38
22	0	0	0	77.59	7.31	4.39
							23	0	0	0	77.47	7.35	4.37

表3 响应面回归系数取值

系数	Y1（淀粉糊化度）	Y2（溶失率）	Y3（含粉率）
				a0	+3364.068	+667.564	+1300.516
a1	-27.940b	-4.480	+4.793
				a2	-45.658	-1.066	-18.533c
a3	-27.481a	-8.177	-19.473b
				a11	+0.115b	+0.013	+0.029
a22	+0.452a	+0.016	+0.134c
				a33	+0.113c	+0.018c	+0.072b
a12	+0.281b	-0.064b	-0.124b
				a13	+0.022	+0.039b	-0.041
a23	-0.012	+0.039c	+0.157b
				F值	8.83	5.33	7.97
R2	0.8595	0.7867	0.8465

*a表示P＜0.001，b表示P＜0.01，c表示P＜0.05

5.Y₁：淀粉糊化度

由表3可知，回归方程Y₁（淀粉糊化度）的F值为8.83，说明方程自变量与响应值之间的线性关系明显，该模型回归显著（P＜0.05）。方程Y1的相关系数R²=0.8595，表明85.95%的数据可以用该模型进行解释，说明方程可靠性较高，可用于对试验进行分析和理论推测。

由表3中各个回归系数的显著性检验可以看出，X₁、X₃、X₁X₂、X₁ ²、X₂ ²、X₃ ²对饲料淀粉糊化度影响显著（P＜0.01），其余项未达到显著水平。螺杆转速、螺杆转速和水分含量的交互项对淀粉糊化度有明显的影响。随着螺杆转速的增加，物料所受的剪切力增加，糊化度增大，但螺杆转速过大，物料在机筒内停留时间过短，淀粉糊化度又有所下降。水分含量较低时，增加螺杆转速，迫使颗粒分解破坏，可提高淀粉糊化程度。水分含量过高时，物料在机筒内流动性增加，剪切力减小，不利于淀粉糊化，糊化度减小。

6.Y₂：水中稳定性/溶失率

由表3可知，回归方程Y₂（溶失率）的F值为5.33，说明方程自变量与响应值之间的线性关系明显，方程回归效果显著（P＜0.01）。方程Y3的相关系数R²=0.7867，表明78.67%的试验数据可以用该模型解释，该模型与试验拟合较好，仍可用于对试验的理论推测。

由表3中各个回归系数的显著性检验可以看出，X₁X₂、X₁X₃、X₂X₃、X₃ ²对饲料水中稳定性的影响显著（P＜0.05），即X₁（螺杆转速）、X₂（水分含量）、X₃（机筒温度）两两之间的交互作用，以及X₃（机筒温度）的二次项显著影响饲料的水中稳定性，说明饲料水中稳定性由三因素相互制约、共同影响。由实验数据可以看出，水中稳定性指标（溶失率）与淀粉糊化度呈一定的负相关性。

7.Y₃：含粉率

与上述两个响应值类似，由表3可以看出，回归方程Y₃（含粉率）的F值为7.97，方程自变量与响应值之间的线性关系明显，回归方程具有显著性（P＜0.01）。方程Y₃的相关系数R²=0.8465，84.65%的试验数据可以用该模型解释，该回归方程可靠性较高，可用于对试验的推测。

由表3中各个回归系数的显著性检验可以看出，X₂（水分含量）以及X₂（水分含量）的二次项对饲料含粉率的影响显著（P＜0.05），X₃（机筒温度）、X₃（机筒温度）的二次项，以及X₁X₂、X₂X₃交互项对饲料含粉率的影响极显著（P＜0.01）。含粉率是评价水产饲料产品质量的重要指标。机筒温度过高时，淀粉分子的降解程度增大，使能够糊化的淀粉含量减少，饲料粘度降低，含粉率增加，物料还易在机筒内焦糊结块，影响产品感官品质。水分含量过低时，饲料不易糊化，粘黏性差，含粉率高，往往会在运输和搬运过程中造成饲料产品的损失。

8.膨化参数的优化

通过Design-Expert软件对试验结果进行优化分析，在X₁（螺杆转速）、（水分含量）、X₃（机筒温度）的取值范围内，响应值Y₁（淀粉糊化度）取最大值，Y₂（溶失率）、Y₃（含粉率）取最小值， 得到最佳的膨化参数，X₁取65 r/min，X₂取27%， X₃取125℃。

结论

利用响应面分析法对水产饲料的膨化工艺进行了优化，并建立了相应的数学模型。综合考虑膨化参数对饲料产品四种物理特性（淀粉糊化度、水中稳定性、含粉率）的影响，通过研究分析得到了最优膨化参数为：螺杆转速65 r/min，水分含量27%，机筒温度125℃。

实施例六

为了进一步说明本发明，按照本发明实施例一或二提供的步骤及工艺条件进行粉碎、混合、调质、挤压膨化、熟化、外涂等程序后，获得膨化水产饲料，其淀粉糊化度为95.68%，溶失率（水中稳定性）为4.61%，含粉率为3.28%，符合水产行业标准。

实施例七

按照本发明上述提供的制备膨化水产饲料步骤及工艺条件，按照常规饲喂和管理方法进行鲤鱼饲养，为期8周，并以市售鲤鱼等价饲料作对照。饲喂本发明膨化水产饲料的鲤鱼，特定生长率为2.31%，较对照组显著提高14.9%。本发明对鲤鱼的生长、消化有一定的促进作用，对鲤鱼的健康生长并无明显影响。饲养效果优于市售其他水产饲料的饲养效果。

Claims (3)

1.一种膨化水产饲料，其特征在于，膨化水产饲料的配方比例为，鱼粉24%、发酵脱酚棉粕33%、豆粕7%、葵仁粕8%、面粉19%、鱼用复合维生素0.5%、矿物饲料添加剂2.0%、磷酸二氢钙1.5%、石粉2.0%、菜油2.3%、小麦麸0.65%、水产耐高温酶0.05%。

2.如权利要求1所述的膨化水产饲料，其特征在于，所述的水产耐高温酶的蛋白酶活力≥5000U/g，纤维素酶活力≥1000U/g，β-葡聚糖活力≥200U/g。

3.如权利要求1所述膨化水产饲料的制备方法，%按重量比w/w计，其特征在于，具体制备方法如下：

（1）将33%的发酵脱酚棉粕、24%的鱼粉、7%的豆粕、8%的葵仁粕、19%的面粉原料经去杂清理、粗粉碎，通过40-60目筛后进行一次混合，得原料粗混料待用；

（2）将上述原料粗混料进行超微粉碎，超微粉碎通过80-100目筛，然后与0.5%的鱼用复合维生素、2.0%的矿物饲料添加剂、1.5%的磷酸二氢钙、2.0%的石粉、0.65%的小麦麸、0.05%的水产耐高温酶进行二次混合；

（3）将步骤（2）获得二次混合料均匀加入30%（w/w）水进行调质后，移入双螺杆挤压膨化机进行挤压膨化工序，螺杆转速为65 r/min，喂料速度30 r/min，机筒温度的进料段控制在90℃，中间段控制在105℃，出料段控制在125℃，通过双螺杆挤压膨化机制成膨化颗粒饲料；

（4）将步骤（3）获得膨化颗粒饲料置于干燥箱中后熟化干燥，干燥箱内温度控制为65-70℃，干燥时间为4小时；

（5）对步骤（4）获得干燥后膨化颗粒饲料膨化饲料进行油脂外涂，油脂外涂采用喷入不高于3%的菜油，使油脂均匀地喷在膨化饲料上，喷涂温度控制为85-90℃；

（6）将油脂外涂后的膨化饲料经冷却、分级、筛分、包装，得到膨化水产饲料成品。

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