鸡肉粉、猪肉粉和荚膜甲基球菌蛋白粉（FeedKind?）加工特性对低淀粉浮性膨化水产饲料物理质量影响研究

作     者：刘荣达 

作者单位：大连海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：薛敏;吴立新

授予年度：2023年

学科分类：090502[农学-动物营养与饲料科学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

主      题：蛋白源原料 水产饲料 挤压膨化 物理质量 原料加工特性 工艺参数 

摘      要：我国快速发展的水产养殖业对饲料种类及产量的需求越来越大,但优质饲用蛋白资源短缺,鱼粉、豆粕等原料进口依赖严重成为了限制产业发展的“卡脖子因素。与此同时,挤压膨化技术正在快速取代传统制粒工艺,但较晚的起步时间以及较少的研究导致了现在水产膨化饲料加工工艺控制体系不完善,在实际生产中存在原料特性、生产加工基本数据关联度缺乏,动物营养与实际生产工艺脱节等产业等共性问题。因此,开发应用新型蛋白质资源,建立基于多元化配方的数字化、智能化水产饲料精细加工技术体系是保证水产饲料行业高效稳定发展的重要途径。本文探究了鸡肉粉、猪肉粉和荚膜甲基球菌蛋白粉原料加工特性以及加工工艺参数对低淀粉浮性膨化水产饲料物理质量的影响规律并建立了关联模型,优化获得了利用不同新型非粮蛋白源生产低淀粉浮性膨化饲料的高效节能生产工艺参数。具体内容如下:(1)采用单因素方差分析、相关性分析以及主成分分析的方法分析了鱼粉、鸡肉粉、猪肉粉和荚膜甲基球菌蛋白粉原料之间的理化加工特性差异以及相关性。结果表明:鱼粉的振实密度最高,但p H和吸水性显著低于其他三种原料;鸡肉粉糊化温度最高,但流动性和崩解粘度显著低于其他三种原料;猪肉粉的p H最高,但水溶性、蛋白分散指数、水溶性蛋白、起泡性和泡沫稳定性显著低于其他三种原料;荚膜甲基球菌蛋白粉的流动性、水溶性蛋白、吸水性、水溶性、吸油性、蛋白分散指数、起泡性、泡沫稳定性、峰值粘度、崩解粘度、保持粘度以及乳化性均显著高于其他三种原料;振实密度、回升值和糊化温度显著低于其他三种原料。蛋白质原料加工特性指标间存在不同程度的相关性,振实密度、回升值、糊化温度、流动性显著正相关,他们与吸水性、保持粘度、峰值粘度、崩解粘度、吸油性、乳化性、乳化稳定性、起泡性、泡沫稳定性、蛋白分散指数、水溶性显著负相关。(2)采用响应面分析(RSM)研究了鸡肉粉替代鱼粉比例(0-100%)、调质水分含量(23-32%)和模头温度(100-150℃)对低淀粉浮性膨化水产饲料物理质量(容重、膨化率、硬度、水中溶失率和软化时间等)的影响。结果表明,随着鸡肉粉替代鱼粉比例的增加,饲料的水中溶失率、最大吸油率、膨化率显著降低,颗粒耐久性指数、硬度、容重显著增加;随着水分含量的增加,饲料的水中溶失率、最大吸油率和膨化率显著提高,而漏油率、硬度和容重显著降低。在确保饲料的容重小于450 g/L且漂浮率大于98%等优化条件下,通过优化得到了鸡肉粉替代鱼粉生产低淀粉浮性膨化水产饲料的最佳工艺参数为:用鸡肉粉替代48.2-53.6%鱼粉(添加比例19.3-21.4%),水分含量为26.0-26.7%,模头温度为124.7-129.7℃。(3)采用响应面分析研究了猪肉粉替代鱼粉的比例(0-100%)、调质水分含量(23-32%)和模头温度(100-150℃)对低淀粉浮性膨化水产饲料物理质量的影响。结果表明,随着猪肉粉替代鱼粉比例的增加,饲料的漏油率、水中溶失率、最大吸油率和膨化率显著降低,颗粒的耐久性指数、软化时间、硬度和容重显著增加;随着水分含量的增加,饲料的最大吸油率和膨化率显著提高,而硬度、软化时间和容重显著降低;随着模头温度的升高,容重显著降低,膨化率和最大吸油率显著增加。水分含量和模头温度以及和水分含量与替代比例的相互作用对水中溶失率有显著影响。在确保饲料的容重小于450 g/L且漂浮率大于98%等优化条件下,通过优化得到了鸡肉粉替代鱼粉生产低淀粉浮性膨化水产饲料的最佳工艺参数为:用猪肉粉替代3.6-13.3%鱼粉(添加比例在1.4-5.3%),水分含量为27.7-28.3%,模头温度为144.3-146.6℃。(4)采用响应面分析探究了荚膜甲基球菌蛋白粉替代鱼粉的添加量(0-9%)、水分含量(23-32%)和模头温度(100-150°C)对低淀粉浮性膨化水产饲料物理品质的影响。结果表明,随着荚膜甲基球菌蛋白粉添加量的增加,颗粒饲料膨化率显著增加,但漏油率、颗粒耐久性指数和容重显著降低;随着水分含量的增加,颗粒最大吸油率和膨化率显著增加,软化时间和容重显著降低,当荚膜甲基球菌蛋白粉添加量较高时(4.5-9%),随着水分含量的增加,颗粒耐久性指数显著增加;随着模头温度的升高,最大吸油率、漏油率和膨化率显著增加,容重和软化时间显著降低。在确保饲料的容重小于450 g/L且漂浮率大于98%等优化条件下,通过优化得到了荚膜甲基球菌蛋白粉替代鱼粉生产低淀粉浮性膨化水产饲料的最佳工艺参数为:添加5.2-6.0%荚膜甲基球菌蛋白粉,水分含量为24.3-24.9%,模头温度在127.6-136.7℃。(5)鸡肉粉、猪肉粉和荚膜甲基球菌蛋白粉原料替代鱼粉后同样生产低淀粉浮性膨化水产饲料,对工艺参数以及能耗的影响不尽相同。鸡肉粉替代鱼粉比例在48.2-53.6%(添加比例在19.3-21.4%)时,生产每吨饲料减少用水3.5-10.5 kg,模头温度降低10.4-15.4℃。生产每吨浮性水产膨化饲料可以降低总电能消耗9.2-18.2 k Wh。因此,综合考虑试验工艺参数设置、优化结果以及能耗等因素,鸡肉粉可作鱼粉替代品生产低淀粉浮性水产膨化饲料,但需要控制添加比例低于21.4%。猪肉粉替代鱼粉比例在3.6-13.3%(添加比例在1.4-5.3%)时,生产每吨低淀粉浮性膨化水产饲料需增加总电能消耗8.8-13.1 k Wh。因此,综合考虑试验工艺参数设置、优化结果以及能耗等因素,猪肉粉不利于作鱼粉替代品生产低淀粉浮性水产膨化饲料。荚膜甲基球菌蛋白粉替代鱼粉将使饲料生产中的用水需求每吨减少23-27 kg,模头温度降低3.4-12.5℃。饲料中添加5.2-6.0%FK,生产每吨低淀粉浮性膨化水产饲料可以降低总电能消耗21.6-30.5 k Wh。因此,综合考虑试验工艺参数设置、优化结果以及能耗等因素,荚膜甲基球菌蛋白利于低淀粉浮性饲料的生产,可作为加工低淀粉浮性膨化水产饲料的功能性蛋白。(6)通过偏最小二乘回归分析建立了原料加工特性与颗粒物理质量之间的量化关联模型并确定了原料的吸水性、p H、起泡性、泡沫稳定性、水溶性、回升值和吸油性是决定膨化产品物理质量的关键因素,并判断出加工特性与颗粒物理质量之间的相关性结果如下:水溶性与硬度、软化时间呈负相关,与水中溶失率呈正相关;原料与面粉混合物的峰值粘度、保持粘度和崩解粘度与漂浮率都为负相关;水中溶失率与吸水性以及与原料面粉混合物峰值粘度、保持粘度和崩解粘度呈负相关;吸油性与最大吸油率正相关,与漏油率负相关;起泡性和泡沫稳定性与容重和硬度负相关,与最大吸油率正相关;水溶性蛋白与漂浮率呈正相关。