摘 要：膨化大豆粉是一种重要的高蛋白全脂原料，不但保留了大豆中的主要营养物质，还在其纤维总数不变的情况下，其可溶性膳食纤维的含量显著增加，而且还大幅降低其抗营养因子，尤其是抗原蛋白、脲酶活性、抗胰蛋白酶等物质含量的降低，因其具有浓郁的香味，营养价值高，适口性好，养份消化吸收率高，减少对动物健康的负作用。随着绿色消费观念的深入，无抗养殖及环保饲料观念随之而生，对饲料原料的质量品质提出了更高的要求。本文简要综述了在无抗大环境下，膨化大豆粉的生产加工技术以及其在乳猪、反刍动物、家禽和水产中的应用。
关键词：膨化大豆粉；无抗；蛋白质；抗营养因子
膨化大豆粉因其营养价值高、豆香味浓郁、酥脆性强、适口性好等特性，在畜禽、反刍动物及水产中得到了广泛的使用，深受市场的青睐，其市场需求量逐年增加。近几年随着国内膨化大豆粉产能的急剧扩张，市场竞争也日趋激烈，市场对膨化大豆粉产品质量也提出了更高的要求。本文根据多年的生产实践经验，重点从膨化大豆粉生产工艺，关键设备对产品指标的影响，关键产品指标控制及应用等方面进行论述与分享，希望能给业内提供一些借鉴，共同提高产品质量，更好地服务于市场。
1 膨化大豆粉加工工艺
1.1 破碎、粉碎
原料豆经输送设备输入暂存仓，去除杂质（豆梗、豆荚、铁杂等）后，再经双对辊破碎机破碎成4～6瓣的粒状物，经锤片式粉碎机粉碎，达到满足调质及膨化工艺要求。
1.2 调质
经粉碎后的物料进入双层调质器，利用直接蒸汽进行加热调质。上层(单轴)调质器主要用于物料与蒸汽充分混合与初步调质，下层(双轴)调质器将混合均匀的物料进行初步熟化后，再进入膨化机中膨化。
1.3 膨化
物料在膨化腔内被强烈的搅拌、挤压与剪切，随着其压力和温度逐步升高，在高温、高压以及高剪切作用下，物性发生变化，由粉状变成糊状，淀粉被糊化，蛋白被变性，纤维质被部分降解和细化，而且提高了其卫生指标。当糊状料从出料模孔喷出的瞬间，在强大的压差作用下，物料被失水、降温和膨化。物料最终被膨化成结构疏松、多孔、酥脆，且具有较好的适口性和风味性的产品。
1.4 计量包装
经膨化后的膨化料先经逆流式翻板冷却器冷却、干燥，再经双对辊破碎机破碎，使其符合颗粒度标准，最终经称重包装后发运或库存。
图一是目前较为常见的一种膨化大豆粉生产工艺图
2 关键设备对生产加工的影响
膨化大豆粉生产线关键设备主要包括，原料破碎机、锤片时粉碎机、调质器、膨化机、冷干箱、成品破碎机（或成品粉碎机）、计量包装等设备。
2.1 大豆破碎机
大豆破碎机出料控制指标：4～6瓣的粒状物；有利于减小锤片式粉碎机锤片的磨损，提高产能。
2.2 粉碎机
锤片式粉碎机筛网孔径一般控制在1.6～2.0 mm之间，有利于调节粉状物在调质器中与蒸汽的接触表面积，保证调质效果，更好地控制产品脲酶活性和颗粒度。因大豆含油量高，全脂大豆粉过筛孔比较困难，所以粉碎系统中加装了吸风和除尘系统，其除尘器滤袋材质选用拒水防油涤纶针刺毡，可有效减少滤袋粘料的现象。
2.3 调质器
调质器多采取双层调质器，其优点在于:①空间体积增加，延长了有效调质时间;②蒸汽通过蒸汽喷嘴以雾状穿透整个料层，利于蒸汽热能与物料间的能量交换;③在上层调制器的进料口设有料封绞龙，保证进料的连续性，同时杜绝了蒸汽从进料口溢出进入料封绞龙、破拱暂存仓中，引起物料结拱。
双轴调质器出料水分≤14.7%、温度96～102 ℃，有利于膨化机的膨化效果。
2.4 膨化机
膨化机的出料模孔直径通常控制在8～10 mm、出料温度125～135 ℃之间、水分≤13.5%、脲酶活性0.02～0.03、蛋白溶解度70%～80%。
2.5 翻板冷却器
翻板冷却器采用的是负压干燥冷却工艺，顶部设有旋转阀，可阻隔膨化料闪蒸后的湿气进入翻板冷却器从而影响干燥冷却效果，其内部配旋转布料器，转速可调，翻板频率与进料量匹配，根据风机的风压，控制料位在420～580 mm。翻板冷却器出料控制指标：料温≤环境温度+8 ℃，水分≤12%（可随季节的变迁灵活调控）。若料温过高，膨化大豆粉易产生酸败现象，水份过高则容易霉变，会降低产品的保质期，不利于安全储存。
2.6 成品破碎机
成品破碎机出料控制指标：其颗粒度满足通过20目筛网的过筛率在90%以上，有利于反刍性小动物的消化、吸收。目前国内部分地区市场已将上述通过率提升至98%。
3 膨化大豆粉关键指标控制
膨化大豆粉常见的指标有：抗营养因子（脲酶活性0.02～0.03）、蛋白溶解度（70%～80%）、水份（≤12%）、颗粒度（过20目筛通过率≥80%）、脂肪（17%～20%）、粗蛋白（35%～39%）、灰份（5%～6%）、味道（香味浓、适口性好，无异味和酸味）等。下文重点阐述抗营养因子、脂肪、粗蛋白、水份、颗粒度等指标的控制方法。
3.1 抗营养因子的控制
抗营养因子主要包括抗原蛋白、脲酶活性、抗胰蛋白酶等指标，大量研究表明，脲酶活性与抗原蛋白、抗胰蛋白酶含量接近，遇热变性失活的程度相似，有一定的线性关系。在实践中，常用脲酶活性替代抗原蛋白、胰蛋白酶的测定来判定膨化大豆粉的熟化度，一般常用快速测定即半固体法来判定膨化大豆粉的熟化度[1]。脲酶活性越低则证明胰蛋白酶抑制因子被破坏的越彻底。由于脲酶活性易于生产企业及用户检测，而抗原蛋白、抗胰蛋白酶则不便于检测，所以业内一般通过监测脲酶活性值来间接反应抗营养因子改变情况，本企业多年的实践证明用脲酶活性检测替代是可行的。
实践证明，膨化大豆粉的脲酶活性与物料的颗粒度，调质时间与温度，膨化腔内压力与温度等因素有关。
3.1.1 颗粒度与脲酶活性的关系
等质量的物料，其颗粒度越小，表面积也越大，其调质及膨化效果也越好，其脲酶活性也越低。
3.1.2 调质时间、出料温度与脲酶活性的关系
物料在双层调质器内的调质总时间大约在150～180 s之间，双层调质器出料温度一般控制在96～102 ℃。如时间过短、温度过低，则调质效果不佳，从而影响膨化效果。
调质器的桨叶有前推桨叶、搅拌桨叶、后推桨叶（见下图二）。可以根据实际产量，通过调整前推桨叶或后推浆叶的安装角度来调节物料的调质时间。
图二：单轴调质器桨叶角度布制示意图
3.1.3 膨化的压力、温度与脲酶活性的关系
下图三是一种常用单螺杆豆粉膨化机内部挤压件的结构图，沿物料流动方向，螺旋的间距递减、耐磨环的直径递增、螺旋沟槽的深度越来越浅，膨化腔的体积也越来越小，上述结构有利于物料在膨化机末端增温、增压。
膨化机在同等产量的情况下，通过减小出料膜孔的孔径，增大耐压环的直径的方式，可增加膨化腔中物料压力和温度，从而增强膨化效果，降低脲酶活性。膨化机压力一般控制在4～5 MPa、出料温度料温控制在125～135 ℃，便于控制脲酶活性和蛋白溶解度。如温度过高、物料过熟，则会降低蛋白溶解度；若温度过低，则会导致脲酶活性超标。
膨化大豆粉脲酶活性的行业标准为≤0.1 U·g-1，尿酶活性没有负值，最低值为零。脲酶活性指标太低，易引起蛋白质溶解度降低，影响膨化大豆粉中蛋白质的利用。因此在生产实践中，将脲酶活性和蛋白质溶解度结合起来评价膨化大豆粉产品的品质。用脲酶活性反映膨化大豆粉熟化度，抗原蛋白、抗胰蛋白酶的破坏程度。用蛋白质溶解度反映膨化大豆粉的熟化程度。虽然部分养殖户对脲酶活性值的要求越来越严格，甚至要求脲酶活性值为0，但综合加工成本、养殖成本、养殖安全等方面考量，本文建议将脲酶活性控制在0.01～0.03 U·g-1范围内。
图三：单螺杆膨化机内部挤压件结构图
3.2脂肪、粗蛋白的控制
膨化大豆粉的脂肪、粗蛋白含量之和一般要求不能低于52%，其中脂肪含量不能低于18%。因膨化大豆粉的脂肪、粗蛋白质含量与原料大豆脂肪、蛋白质的含量有直接的关系，所以选择合适的原料是控制膨化大豆粉脂肪、粗蛋白质含量最行之有效的办法。当原料的脂肪、蛋白含量偏低时，可通过去除原料中杂质、降低成品水分的方式，提高脂肪、粗蛋白含量，有条件工厂可适当脱去部分豆皮来提高脂肪、粗蛋白含量。
3.3水份的控制
膨化大豆粉生产线控制成品水份的常见办法有：控制调质器出料水份、调整冷干箱物料高度、冷干风机风量、膨化机抽湿风机风量、冷干箱空气预热器温度、粉碎机出料颗粒度等办法。生产企业可根据自身实际情况和需求进行灵活调控。
3.4颗粒度的控制
调整膨化大豆粉颗粒度的方法主要包括控制粉碎机出料颗粒度，调整成品破碎机辊间距或改变成品粉碎机筛网孔径。
双对辊破碎机上对辊辊间距调节范围一般控制在0.35-0.55毫米之间，其下对辊辊间距调节范围一般控制在0.15-0.30毫米。辊间距过大，其产品颗粒度无法满足客户要求；辊间距过小，会增加破碎机电耗，加速磨损。
4 膨化大豆在动物日粮中的应用
4.1 膨化大豆在仔猪日粮中的应用
有研究报道，一般的无抗饲料在饲料利用率较低，抵抗疾病方面较差[2]。仔猪的肠道及众多消化器官发育并不完善，存在消化酶分泌不足，且胃酸分泌量不够等缺陷，同时幼龄动物普遍存在神经系统发育不完全，免疫力低下等问题[3]。普通豆粕添加过量会引起断奶仔猪的消化过程异常，包括消化物运动和肠道粘膜的炎症反应。膨化大豆则能替代豆粕，既能满足仔猪营养需求，又能有效缓解仔猪的过敏反应和腹泻程度，减少应激反应，提高疾病抵抗力，促进仔猪生长。邹成义等研究表明，将膨化大豆添加到断奶仔猪日粮中，对早期断奶仔猪生产性能的提高有显著效果[4]。有研究发现，在断奶仔猪日粮中添加膨化大豆后，相比普通大豆对照组仔猪的平均日增重提高了7.54%，且料重比和腹泻率下降了6.64%和15.76%。更有学者利用去皮膨化大豆饲喂仔猪，试验能有效提高断奶仔猪的平均日采食量并改善仔猪对饲料的消化率[3,5]。廖珂等研究表明，在断奶仔猪日粮中添加膨化大豆可以显著增加空肠蔗糖酶以及麦芽糖酶活性水平（P<0.05），但对乳糖酶活性没有显著影响（P>0.05）[6]。有研究表明，膨化大豆作为蛋白能量源，不但可以代替豆粕和油质，还可以代替部分甚至全部的鱼粉，由于仔猪断奶后脂肪酶分泌能力降低，21日或28日断奶对仔猪淀粉酶活性的增加有抑制性影响，经过1~2周后，脂肪活性仍未明显恢复，仔猪料中不宜加入大量膨化大豆，建议添加12%~15%。
4.2 膨化大豆粉在反刍动物中的应用
大量研究表明，日粮中添加一定量的膨化大豆粉能够显著提高奶牛泌乳量，可能是膨化加工破坏了种皮，增大了大豆养分与瘤胃液和后段消化液的接触面积，提高了能量和其他养分的消化率，促进了泌乳，为小肠段消化提供了更多的优质蛋白质和必须氨基酸，促进泌乳潜力的发挥。纪鹏等研究发现，在无抗日粮中分别添加膨化大豆粉、全棉籽、双低油菜，膨化大豆粉组干物质消化率最高达65.4%，粗蛋白质和日粮表观消化率均高于全棉籽组和双低油菜籽组（P<0.05）；同时添加膨化大豆粉组提高常乳产量（P<0.05）以及乳蛋白产量，但是对乳脂产量有一定的抑制作用（P>0.05）[7]。王斐然等研究表明随着膨化大豆粉补饲水平的增加，泌乳早期奶牛产奶量和能量校正乳产量有增加的趋势，乳脂率有降低趋势（P>0.05），尿氮含量及乳蛋白、乳糖及非脂固形物产量显著增加（P<0.05）,当膨化大豆粉补饲水平为2.0 kg/d时，血浆总胆红素含量有下降的趋势，乙酸/丙酸显著低于对照组（P<0.05），故推荐泌乳早期奶牛补饲膨化大豆粉的最佳水平为1.0~2.0 kg/d，有利于缓解能量负平衡提高生产性能[8]。
膨化大豆粉富含多不饱和脂肪酸，是n-3系列和n-6系列多不饱和脂肪酸最经济的来源之一，乳脂中多不饱和脂肪酸的含量及结构及它们的中间产物共轭亚油酸是衡量奶牛乳品品质的重要指标。日粮中添加膨化大豆粉降低了反刍瘤胃微生物的加氢作用，瘤胃亚油酸的加氢作用增加了乳脂中共轭亚油酸的含量，其他脂肪酸也可促进共轭亚油酸的生成，使乳脂中的多不饱和脂肪酸含量增加[9]。蒋树林研究结果表明膨化大豆粉添加组与对照组相比，长链不饱和脂肪酸的含量显著增加，中短链饱和脂肪酸的含量极显著下降，日粮中添加1.7 kg膨化大豆粉饲喂效果最佳[10]，与孟庆翔等研究结果一致[11]。
4.3 膨化大豆粉在水产养殖中的应用
膨化大豆粉在高温、高压处理过程中，将致病菌杀死，而且可使各种有害因子和酶失活，能减少饲料通过消化道将有害微生物传给鱼类的机会；而且膨化大豆粉在高温、高压处理过程中，提高了物料淀粉的糊化度、破坏和软化了纤维结构的细胞壁，使蛋白质变性、脂肪稳定，有利于水产类的消化吸收。同时其脂肪颗粒能从内部渗到表面，使饲料具有特殊的香味，提高了水产类的适口性。大量实验表明，膨化大豆粉代替部分动物蛋白用于水产中得到良好效果，如饲料膨化大豆粉在鱼和虾饲料中取代豆粕并补充植物性脂肪，降低了饲料成本。此外，水产类对水质环境要求较高，而膨化大豆粉经过充分的熟化，成型效果好，在水中的稳定性强、长时间不会容散，不会造成水质污染，有利于水产类饲养物的健康生长。由于膨化大豆粉作为水产类饲料具有以上优点，所以越来越被水产养殖户重视，其在水产饲料中的占比也越来越高。
4.4 膨化大豆粉在家禽中的应用
膨化大豆粉对肉鸡和蛋鸡也均有良好的饲料效果，大量家禽养殖户的饲养实践证明，在蛋鸡饲料中用膨化大豆粉取代大豆粕，可提高鸡蛋质量，并明显改变蛋黄中脂肪酸的组成，显著的提高亚麻酸及亚油酸的含量。钟丽华等研究表明，在肉仔鸡或蛋鸡中使用全脂膨化大豆粉可改善肉鸡增重、蛋鸡产蛋率和饲料转换率[12]。通过给家禽喂养膨化大豆粉，可提高家禽品质，更有益于人类健康。
5小结
综上所述，膨化大豆粉未添加任何食品添加剂，具有高蛋白高能量、营养高、安全、易吸收等特性，膨化大豆粉生产工艺简单、生产成本及安全环保风险低，同时对提高养殖经济效益方面具有十分重要的意义。
随着绿色消费观念的深入，人们对饲料原料的质量提出了更高的要求，对动物蛋白需求量也越来越大，膨化大豆粉的生产加工具有广阔的前景。在膨化大豆粉的生产实践中，我们还需要不断深入研究，优化工艺，致力于扩大产能，提高产品价值，研发新产品，提供适合更多不同类别动物的产品，更好服务于日益发展的饲养业，实现人民对日益增长的美好生活需求。
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作者：曾红卫 汤金甫 季茂忠（中储粮油脂（唐山）有限公司，河北 唐山 063611）
作者简介：曾红卫（1967），男，高级工程师，从事大型粮油企业生产运营管理（E-mail）zenghongwei123@126.com。
转自：中国油脂网络首发
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