■魯春靈 李軍國 楊 潔 于紀(jì)賓 梁東亮 蔣萬春*

（1.河北工程大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，河北邯鄲056038；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京100081；3.邯鄲市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)動物防疫站，河北邯鄲057151）

隨著減抗和無抗時代的來臨，以及人們對環(huán)境污染的關(guān)注，抗生素替代品已廣泛應(yīng)用。發(fā)酵飼料原料不僅可以消除抗?fàn)I養(yǎng)因子、降解蛋白質(zhì)、提高飼料原料營養(yǎng)吸收水平、解決動物的營養(yǎng)性腹瀉，還能補(bǔ)充大量活性益生菌、抑制有害菌的生長、減少疾病的發(fā)生，大大減少抗生素等藥物類添加劑的使用，改善動物健康水平，提高動物食品安全性[1]。

發(fā)酵飼料原料是指豆粕、棉粕、菜籽粕等一種或幾種蛋白質(zhì)飼料原料經(jīng)酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌等單一或混合益生菌，在水分30%～45%的固態(tài)狀態(tài)下，通過厭氧或耗氧方式發(fā)酵3～5 d而得[2-3]。一般發(fā)酵飼料原料產(chǎn)品都要經(jīng)過熱氣流烘干處理，使水分降低到12%以下[4]，以便于長期貯存。但是發(fā)酵后的干燥過程很容易讓發(fā)酵菌種失活，降低了發(fā)酵飼料原料的使用價值和營養(yǎng)附加值[5]，發(fā)酵飼料原料的烘干工藝成本也很高，約占加工成本的50%以上[6]。濕態(tài)發(fā)酵飼料原料是指發(fā)酵后不經(jīng)烘干處理，直接使用，以保護(hù)生物活性，提高使用價值，同時降低生產(chǎn)成本[7-8]。但是，由于濕態(tài)發(fā)酵原料水分含量高（35%～45%），流動性極差，直接投入配合飼料生產(chǎn)線中使用，無法粉碎到成品要求的粉碎粒度，在料倉中極易結(jié)拱，很難進(jìn)行自動配料，在混合過程中不易分散、容易與極易吸潮的原料瞬間形成不能分散的濕團(tuán)，導(dǎo)致混合粉料水分分布不均勻，制成的顆粒某點水分高易引起霉變[9]。同時，由于濕態(tài)發(fā)酵原料水分含量高，添加后使混合粉料的水分顯著增加，為了不影響顆粒質(zhì)量和制粒效率，在配合飼料中的添加比例受到限制，一般要求添加濕態(tài)發(fā)酵原料后混合粉料的水分含量增加不超過2%。因此，開發(fā)一種濕態(tài)發(fā)酵原料的預(yù)處理工藝，保護(hù)發(fā)酵原料生物活性，提高添加濕態(tài)發(fā)酵原料配合飼料水分的均勻性，降低添加濕態(tài)發(fā)酵原料對顆粒飼料質(zhì)量和制粒效率的影響非常必要。本研究在相同玉米和濕態(tài)發(fā)酵豆粕預(yù)混合配比下，設(shè)計4×4雙因素的顆粒飼料加工試驗，探討濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料質(zhì)量的影響，供顆粒飼料生產(chǎn)企業(yè)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

選擇典型肉雞飼料配方，設(shè)計4×4雙因素的加工試驗，研究濕態(tài)發(fā)酵豆粕不同添加比例和預(yù)處理工藝及其交互作用對顆粒飼料質(zhì)量的影響。其中，濕態(tài)發(fā)酵豆粕的添加比例為4%、6%、8%和10%，預(yù)處理工藝分別為：A：直接添加；B：與玉米粉按3∶7比例混合后添加；C：與玉米粉按3∶7 比例混合、粉碎后添加；D：與玉米粉按3∶7 比例混合、冷制粒、再粉碎后添加。飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 基礎(chǔ)飼料組成及營養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）

1.2 加工工藝與取樣

采用常規(guī)飼料加工工藝進(jìn)行試驗，加工參數(shù)：原料采用2.5 mm篩片粉碎后混合，調(diào)質(zhì)時間40 s，調(diào)質(zhì)溫度75 ℃，模孔直徑3 mm、長徑比5∶1。待調(diào)質(zhì)溫度、制粒機(jī)工作穩(wěn)定后開始取樣，分別取調(diào)質(zhì)前、調(diào)質(zhì)后的混合粉料和制粒后的樣品各3份，所有樣品按規(guī)定進(jìn)行編號，并將冷卻后的顆粒飼料于室溫下（溫度20～25 ℃、濕度50%～60%）進(jìn)行為期98 d的儲存試驗，每隔14 d取樣，檢測霉菌總數(shù)，觀察是否存在點狀發(fā)霉情況。

1.3 檢測指標(biāo)與方法

1.3.1 水分

參照《飼料中水分的測定》(GB/T 6435—2014)測定試樣的水分。

1.3.2 顆粒硬度飼料顆粒硬度采用質(zhì)構(gòu)分析儀（TA.XT2，Surrey，UK）測定，試驗數(shù)據(jù)為隨機(jī)采集20個樣品的平均值。

1.3.3 顆粒耐久性

將500 g已過篩除去細(xì)粉的樣品放進(jìn)顆粒耐久性測試裝置中翻轉(zhuǎn)10 min，取出樣品，過篩，稱量剩余的顆粒飼料重量，按下列公式計算顆粒耐久性（PDI）：

PDI（%）=翻轉(zhuǎn)后顆粒料的重量/翻轉(zhuǎn)前顆粒料的重量×100

1.3.4 成型率

從制粒機(jī)出料口接取約5 kg顆粒飼料，冷卻后稱重，選取孔徑為顆粒大小0.8倍篩網(wǎng)過篩后稱重。

成型率（%）=過篩后顆粒飼料重量/冷卻后顆粒飼料重量×100

1.3.5 霉菌總數(shù)

根據(jù)《飼料中霉菌總數(shù)的測定》（GB/T 13092—2006）測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”形式表示，所有數(shù)據(jù)用軟件IBM SPSS Statistics 20進(jìn)行雙因素方差分析（two-way ANOVA），用Duncan's法多重比較檢驗差異的顯著性，顯著性水平為P＜0.05，極顯著性水平為P＜0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對制粒性能的影響(見表2)

表2 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對制粒性能的影響

在飼料加工試驗中，通過觀察制粒過程，評價濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對制粒性能的影響。由表2可知，濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為4%時，制粒機(jī)在4種預(yù)處理工藝下都工作良好；濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為6%時，在A、B預(yù)處理工藝下，制粒機(jī)能正常工作，C、D 預(yù)處理工藝下工作良好；濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為8%時，A 預(yù)處理工藝易堵機(jī)，B 預(yù)處理工藝偶爾堵機(jī)，C、D 預(yù)處理工藝工作正常；濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為10%時，A、B預(yù)處理工藝嚴(yán)重堵機(jī)，C預(yù)處理工藝易堵機(jī)，D預(yù)處理工藝偶爾堵機(jī)。

2.2 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對飼料加工過程中水分的影響(見表3～表5)

表3 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對混合粉料調(diào)質(zhì)前水分的影響（%）

表4 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對混合粉料調(diào)質(zhì)后水分影響（%）

表5 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料水分影響（%）

由表3 可知，隨著預(yù)處理工藝變化（A～D），混合粉料調(diào)質(zhì)前水分極顯著降低（P＜0.01）；隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，混合粉料調(diào)質(zhì)前水分極顯著提高（P＜0.01）；預(yù)處理工藝和濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例交互作用對混合粉料水分有極顯著影響（P＜0.01）。一般認(rèn)為，飼料調(diào)質(zhì)前水分低于12.5%時，其吸收蒸汽的能力較強(qiáng)，調(diào)質(zhì)溫度較高，顆粒質(zhì)量較好[10]。調(diào)質(zhì)前水分過高，會導(dǎo)致其吸收蒸汽能力下降，調(diào)質(zhì)溫度降低，淀粉糊化和蛋白質(zhì)變性程度降低，進(jìn)而影響顆粒飼料質(zhì)量。本試驗中，當(dāng)濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為8%和10%時，A、B 預(yù)處理工藝混合粉料調(diào)質(zhì)前水分在12.57%～13.82%之間。因此，濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為10%時，建議采用D預(yù)處理工藝，添加比例為8%時，C、D預(yù)處理工藝均可。

由表4可知，預(yù)處理工藝對混合粉料調(diào)質(zhì)后水分影響不顯著（P＞0.05）；隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，混合粉料調(diào)質(zhì)后水分極顯著提高（P＜0.01），預(yù)處理工藝和濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例交互作用對混合粉料調(diào)質(zhì)后水分有極顯著影響（P＜0.01）。一般認(rèn)為，混合粉料調(diào)質(zhì)后水分在15.5%～17.0%時，生產(chǎn)的顆粒飼料質(zhì)量較好，光潔度均勻，粉化率最低，成品料的水分含量可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。本試驗中，濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為4%和6%時，混合粉料調(diào)質(zhì)后水分較標(biāo)準(zhǔn)要求較低，添加比例為8%和10%時符合要求。

由表5可知，隨著預(yù)處理工藝變化（A～D），顆粒飼料水分極顯著降低（P＜0.01）；隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，顆粒飼料水分極顯著提高（P＜0.01）；預(yù)處理工藝和濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例交互作用對顆粒飼料水分無顯著影響（P＞0.05）。關(guān)于成品顆粒飼料的水分含量，南方控制在不高于12.5%，北方不高于14%。本試驗中，顆粒飼料的水分基本符合要求，但在飼料加工過程中，隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，采用A、B 預(yù)處理工藝時，制粒機(jī)制粒性能降低，很難快速制出光滑、成型好的顆粒飼料，尤其是添加比例為10%時，由于含水量過高，制粒機(jī)嚴(yán)重堵機(jī)。因此，在濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例較高時，采用D預(yù)處理工藝制粒，顆粒飼料水分符合要求，制粒效率較高。

2.3 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料質(zhì)量影響(見表6～表8)

由表6 可知，隨著預(yù)處理工藝變化(A～D)，硬度極顯著升高（P＜0.01）；隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，硬度極顯著降低（P＜0.01）；二者交互作用對硬度無顯著影響（P＞0.05）。

由表7可知，預(yù)處理工藝對顆粒飼料耐久性無顯著影響（P＞0.05），隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，顆粒飼料耐久性極顯著升高（P＜0.01），二者交互作用對顆粒飼料耐久性無顯著影響（P＞0.05）。

表6 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料硬度影響（N）

表7 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料耐久性影響（%）

表8 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料成型率影響（%）

由表8可知，隨著預(yù)處理工藝變化（A～D），成型率極顯著提高（P＜0.01）；隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，成型率先升高再降低，添加量為8%時，成型率最高；二者交互作用對成型率有極顯著影響（P＜0.01）。

根據(jù)顆粒飼料通用技術(shù)條件（GB/T 16765—1997）可知肉雞顆粒料含粉率應(yīng)低于10%，本試驗中顆粒飼料的顆粒耐久性均在90%以上，成型率在96%以上，硬度在40～57 N之間，與馬世峰等[11]研究結(jié)果相似，以上三個顆粒指標(biāo)均符合顆粒質(zhì)量要求，但在飼料加工過程中，隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，A、B、C 預(yù)處理工藝下，制粒機(jī)開始出現(xiàn)堵機(jī)現(xiàn)象，影響了顆粒飼料制粒性能，因此建議采用D預(yù)處理工藝進(jìn)行顆粒飼料加工。

2.4 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料儲存期霉菌總數(shù)影響（見表9）

室溫條件下，預(yù)處理工藝、濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和儲存時間對霉菌總數(shù)的影響見表9。由表9 可知，隨著儲存時間的延長和濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，霉菌總數(shù)有升高趨勢，濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為4%、6%、8%、10%時，四種預(yù)處理工藝加工的顆粒料均能安全儲存的時間分別為84、70、42、42 d；濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為4%時，B、C、D 預(yù)處理工藝生產(chǎn)的顆粒飼料的保質(zhì)期為90 d 以上，A 預(yù)處理工藝在98 d時發(fā)霉；添加比例為6%時，B、D預(yù)處理工藝可保質(zhì)90 d 以上，C、A 預(yù)處理工藝分別在84 d 和98 d 時發(fā)霉；添加比例為8%時，C 預(yù)處理工藝在56 d 時發(fā)霉，B 預(yù)處理工藝在84 d 時發(fā)霉，A、D 預(yù)處理工藝在98 d 時發(fā)霉；添加比例為10%時，A、B、C 預(yù)處理工藝在56 d時發(fā)霉，D預(yù)處理工藝儲存至84 d時發(fā)霉。

3 討論

3.1 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料制粒性能影響

在飼料加工過程中，適宜的水分含量有利于制粒，能提高顆粒飼料產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低加工成本。相關(guān)研究表明，調(diào)質(zhì)前粉料的水分含量在12.5%左右[10]；調(diào)質(zhì)后入模物料的水分含量在15.0%～16.5%之間比較合理[12]，生產(chǎn)的顆粒飼料加工質(zhì)量較好，光潔度均勻，粉化率低，同時能耗也較低，最終產(chǎn)品的水分含量也易達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求（一般加工后顆粒飼料的水分應(yīng)不高于12.5%）。

調(diào)質(zhì)前水分如果高于12.5%，調(diào)質(zhì)時又想添加蒸汽達(dá)到合適的調(diào)質(zhì)溫度，調(diào)質(zhì)后水分就會升高，混合粉料就會在制粒機(jī)中打滑并堵機(jī)。在本試驗中，濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例達(dá)到8%時，A、B 兩種預(yù)處理工藝調(diào)質(zhì)前水分大于12.5%，A 預(yù)處理工藝甚至超過了13%，制粒機(jī)出現(xiàn)堵機(jī)現(xiàn)象，B 預(yù)處理工藝偶爾堵機(jī)；添加比例達(dá)到10%，A、B、C預(yù)處理工藝調(diào)質(zhì)前水分都超過了12.5%，A、B預(yù)處理工藝調(diào)質(zhì)前水分超過13%，A 預(yù)處理工藝下接近14%，A、B 預(yù)處理工藝下制粒機(jī)出現(xiàn)了嚴(yán)重堵機(jī)的現(xiàn)象，C預(yù)處理工藝堵機(jī)，D預(yù)處理工藝水分低于12.5%，偶爾堵機(jī)。以上結(jié)果表明，預(yù)處理工藝對調(diào)質(zhì)前水分有顯著性影響。這是因為，玉米與濕態(tài)發(fā)酵豆粕進(jìn)行預(yù)混合時，玉米可以吸附濕態(tài)發(fā)酵豆粕的水分，制成半干濕混合粉料，提高流動性和水分分布的均勻性，制粒和粉碎過程中也會損失一部分水分[13-15]。本試驗中，添加比例為4%和6%調(diào)質(zhì)后水分均小于15.5%，制粒效果不理想；添加比例為8%和10%時，A、B 預(yù)處理工藝符合要求，C、D 預(yù)處理工藝較理想含水量相差很小。顆粒飼料的水分基本符合要求，但在飼料加工過程中，隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，采用A、B 預(yù)處理工藝的制粒性能降低，尤其是添加比例為10%時，由于含水量過高，制粒機(jī)嚴(yán)重堵機(jī)。

表9 預(yù)處理工藝、濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和儲存時間對霉菌總數(shù)的影響（lgcfu/g）

3.2 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料質(zhì)量影響

顆粒質(zhì)量重要的指標(biāo)有硬度、耐久性、成型率等。Muramatsu[16]研究表明，水分對顆粒質(zhì)量影響占影響因素的16%，增加水分含量會提高顆粒飼料耐久性，與本試驗研究結(jié)果一致。硬度為40～57 N 在正常范圍內(nèi)[17-19]，成型率在97%以上符合顆粒質(zhì)量要求。本試驗中，濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料質(zhì)量的影響，主要是通過改變混合粉料的水分進(jìn)而改變顆粒飼料的質(zhì)量，但硬度、顆粒耐久性、成型率均在正常范圍內(nèi)，符合顆粒質(zhì)量要求，但隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，A、B 兩種簡單的預(yù)處理工藝在制粒時制粒機(jī)會發(fā)生堵機(jī)和嚴(yán)重堵機(jī)現(xiàn)象，C預(yù)處理工藝在添加比例為8%時，能夠正常工作，但是在添加比例為10%時也發(fā)生了堵機(jī)現(xiàn)象。D 預(yù)處理工藝將濕態(tài)發(fā)酵豆粕與玉米粉混合后經(jīng)過粉碎、冷制粒成型，使飼料原料緊密接觸，有利于水分進(jìn)一步擴(kuò)散均勻，最后成型顆粒再經(jīng)冷卻、粉碎使混合料的水分降低2.0～2.5 百分點，在提高濕態(tài)發(fā)酵豆粕在配合飼料中的添加比例的同時還能提高顆粒飼料質(zhì)量。

3.3 濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝對顆粒飼料儲存期霉菌總數(shù)影響

飼料儲存期間水分含量、水分活度和溫度是霉變的主要環(huán)境因素[20-21]，水分活度大于0.65，水分含量大于15%，會誘發(fā)飼料霉變[22-24]。濕態(tài)發(fā)酵豆粕的黏稠特性導(dǎo)致它在與其他原料混合過程中出現(xiàn)混合不均勻的問題，混合粉料混合不均會導(dǎo)致飼料點狀發(fā)霉，這在實際生產(chǎn)中會給飼料企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本試驗中，隨著濕態(tài)豆粕添加比例的提高，保質(zhì)期逐漸縮短，說明較高的水分含量會促進(jìn)微生物的生長，從而影響飼料儲存時間[25]。同一儲存時間，濕態(tài)發(fā)酵豆粕相同添加比例，當(dāng)A、B、C預(yù)處理工藝下的顆粒飼料發(fā)霉時，D 預(yù)處理工藝未發(fā)霉；甚至當(dāng)?shù)吞砑颖壤腁、B、C預(yù)處理工藝發(fā)霉時，濕態(tài)發(fā)酵豆粕高添加比例的D預(yù)處理工藝也未發(fā)霉，說明改變預(yù)處理工藝可以提高顆粒飼料水分均勻性，延長顆粒飼料的保質(zhì)期。同時，飼料儲存至98 d時，霉菌數(shù)下降，可能是因為飼料中水分活度降低，抑制了霉菌繁殖[26]。

4 結(jié)論

①濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為4%和6%時，在簡單的預(yù)處理工藝（A、B）下，制粒機(jī)也可以正常工作；添加比例提高到8%時，簡單的預(yù)處理工藝下，制粒機(jī)堵機(jī)無法制粒，預(yù)處理工藝C、D下，可以正常制粒；添加比例提高到10%時，預(yù)處理工藝A、B、C下，制粒機(jī)堵機(jī)嚴(yán)重，無法制粒，預(yù)處理工藝D下，能制造出顆粒但偶爾堵機(jī)。

②不同的濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例和預(yù)處理工藝下，顆粒飼料的耐久性、成型率和硬度均符合顆粒質(zhì)量要求，但在飼料加工過程中，隨著濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例的提高，影響了制粒機(jī)的制粒性能，僅可以采用預(yù)處理工藝D進(jìn)行顆粒飼料的加工。

③濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例為4%時，4種預(yù)處理工藝下生產(chǎn)的顆粒飼料均能保質(zhì)84 d，隨著添加比例的提高，顆粒飼料出現(xiàn)點狀發(fā)霉，保質(zhì)期逐漸縮短，預(yù)處理工藝D在4種工藝中保質(zhì)期最長，可達(dá)到70 d以上。

通過濕態(tài)發(fā)酵豆粕與玉米粉按3∶7 比例預(yù)混合、冷制粒、再粉碎預(yù)處理工藝下，濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例可以提高到10%，同時延長了顆粒飼料的儲存時間，實現(xiàn)了濕態(tài)發(fā)酵豆粕的高比例添加。