飼料的糊化作為一種功能特性廣泛存在于飼料的熱加工中,水分、溫度和時(shí)間是影響飼料糊化的重要工藝參數(shù)。為探究飼料在水熱處理過(guò)程中的糊化動(dòng)力學(xué)參數(shù)及飼料顆粒結(jié)構(gòu)的內(nèi)在變化,該研究基于均勻板加熱法,將25%和30%水分的育肥豬配合飼料,分別在75、80、85、90和95℃溫度下,進(jìn)行0.5、1、3、5、7和10min加熱時(shí)間的熱處理,分析熱處理后飼料樣品的糊化程度、糊化動(dòng)力學(xué)參數(shù)、結(jié)晶特性、雙折射特性和微觀形貌等理化性質(zhì)。結(jié)果顯示,水分是飼料糊化的第一限制性因素,25%和30%水分飼料的最大糊化度分別為0.320 6±0.016 2和0.668 8±0.015 0,飼料的糊化過(guò)程遵循非線性一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,且在熱處理時(shí)長(zhǎng)達(dá)到3 min左右時(shí),糊化度趨向糊化終端的漸進(jìn)值;由Arrhenius公式回歸得到的25%和30%水分飼料糊化活化能分別為11 356.58和52 705.59 J/mol,是限制水分條件下的"不完全糊化活化能"。具有不同雙折射消失程度的顆粒共存于同一熱處理樣品體系中,淀粉顆粒雙折射性的消失從顆粒中心開(kāi)始,熱處理樣品微觀結(jié)構(gòu)的變化主要表現(xiàn)為顆粒中心無(wú)定形區(qū)的優(yōu)先破壞,中心結(jié)構(gòu)的破... 

【文章來(lái)源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2020,36(16)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【圖文】：

飼料樣品熱處理裝置Fig.1Heattreatmentdeviceforfeedsamples

數(shù)CoefficientofdeterminationR2752.0716±0.15100.1574±0.00230.9939802.1203±0.22020.1689±0.00340.9878852.2762±0.13860.2104±0.00240.9961902.4498±0.14940.2571±0.00280.996325952.5159±0.32510.3043±0.00700.9841751.3106±0.04260.3063±0.00230.9986801.6000±0.11740.3362±0.00900.9929852.2810±0.10020.4502±0.00370.9980902.6311±0.29660.5109±0.00990.988530953.5191±0.59790.6389±0.01460.9834以1/GT為橫坐標(biāo)，lnk為縱坐標(biāo)，繪制飼料糊化的Arrhenius圖如圖3所示，由式（5）可知，Ea為圖中直線斜率的絕對(duì)值。25%和30%水分飼料樣品糊化的Ea值分別為11356.58和52705.56J/mol，遠(yuǎn)低于天然淀粉糊化活化能83000～920000J/mol的范圍[15]。Resio等[15]指出只有水與淀粉的比例大于3∶1時(shí)，淀粉在達(dá)到糊化溫度后才能完全糊化，而本文在限制水分條件下對(duì)飼料進(jìn)行熱處理，由于水分不足，飼料中淀粉顆粒未完全糊化，也就是說(shuō)，在有限水體系中得到的是飼料“不完全糊化活化能”，故其Ea值相對(duì)較低。30%水分下的糊化活化能高于25%水分，是由于30%水分下飼料的糊化程度更高，若繼續(xù)增加飼料水分，則糊化活化能會(huì)隨著水分的提高而增大，直至達(dá)到飼料完全糊化的活化能值。注：G為理想氣體常數(shù)。Note:Gistheuniversalgasconstant.圖3飼料糊化的Arrhenius圖Fig.3Arrheniusplotofthefeedgelatinization活化能是淀粉源飼料在糊化轉(zhuǎn)化過(guò)程中必須克服的能量勢(shì)壘，從活化分子與活化能的關(guān)系上來(lái)看，增加單位體積內(nèi)活化分子總數(shù)可加快反應(yīng)速率[17]，更高的熱處

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http://www.tcsae.org）2020年296理溫度和更持久的加熱時(shí)間能有效激活更多淀粉分子加快反應(yīng)，但在有限水體系下，飼料中的淀粉糊化機(jī)理很大程度上受水分?jǐn)U散作用的控制。2.2熱處理對(duì)淀粉顆粒結(jié)構(gòu)的影響雙折射特性是由于淀粉顆粒內(nèi)部高度有序的分子結(jié)構(gòu)引起的，也是淀粉顆粒為晶體的重要標(biāo)志[25]。原樣品和經(jīng)過(guò)熱處理的25%水分飼料樣品的偏光顯微圖像如圖4所示，飼料中的淀粉顆粒在中心呈現(xiàn)黑色的偏光十字，將顆粒分成四個(gè)白色區(qū)域，原樣品的偏光十字明顯，而經(jīng)過(guò)不同溫度熱處理的樣品，其雙折射強(qiáng)度不同程度減弱，但即使熱處理溫度達(dá)到95℃，同一熱處理樣品中仍共存有不同雙折射消失程度的顆粒（如圖4箭頭所示），這表明在有限水分條件下，經(jīng)過(guò)熱處理飼料中淀粉顆粒的晶體特性仍有保持，顆粒結(jié)構(gòu)未被完全破壞，且不同顆粒對(duì)熱處理的敏感性不同。Evans等[26]也報(bào)道了在過(guò)量水或糖溶液中，馬鈴薯淀粉同時(shí)存在不穩(wěn)定和更穩(wěn)定顆粒的兩種熔融狀態(tài)。30%和25%水分條件下淀粉顆粒雙折射消失程度基本相同，而在較高熱處理溫度下，由于30%水分飼料的糊化度更高，其淀粉顆粒的破壞程度明顯高于25%水分飼料。在熱處理飼料樣品中存在部分顆粒，其中心的雙折射消失，而邊緣仍保持著清晰的雙折射性（如圖4矩形框所示），這一觀察結(jié)果與Xing等[27]對(duì)玉米淀粉濕熱處理和酸解過(guò)程中的雙折射變化一致。雙折射性的損失可能是由于熱處理向顆粒輸入的熱能增加了淀粉分子鏈的流動(dòng)性，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的破壞。淀粉顆粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由低到高依次為無(wú)定形區(qū)、亞結(jié)晶區(qū)和結(jié)晶區(qū)[28]，顆粒中心無(wú)定形區(qū)淀粉分子鏈的排列較松弛，而顆粒外圍結(jié)晶區(qū)的排列更為緊密[29]，因此?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于均勻板加熱法的飼料糊化參數(shù)試驗(yàn)研究[J]. 金楠,方鵬,王紅英,段恩澤.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2019(10)
[2]梯度恒溫水熱處理飼料的糊化時(shí)間溫度特性研究[J]. 金楠,段恩澤,王紅英,方鵬,祁忠賢,陳計(jì)遠(yuǎn).  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2019(14)
[3]基于本構(gòu)模型的顆粒飼料成型特性研究[J]. 陳嘯,孔丹丹,王紅英,方鵬.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(23)
[4]高壓均質(zhì)對(duì)玉米淀粉機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)研究[J]. 李貴蕭,牛凱,侯漢學(xué),張慧,代養(yǎng)勇,董海洲,劉傳富.  中國(guó)糧油學(xué)報(bào). 2017(09)
[5]高含量乳清粉的仔豬配合飼料熱特性及調(diào)質(zhì)溫度控制[J]. 孔丹丹,方鵬,王紅英,陳嘯,岳巖,呂芳,金楠.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(16)
[6]不同原料組分的配合飼料比熱模型[J]. 王紅英,高蕊,李軍國(guó),楊潔,康宏彬.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2013(09)
[7]不同前處理對(duì)飼料玉米比熱的影響[J]. 王紅英,李倪薇,高蕊,楊潔,康宏彬.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2012(14)
[8]顆粒飼料淀粉糊化度的快速檢測(cè)方法[J]. 王海東,董致遠(yuǎn),呂小文,李軍國(guó),秦玉昌.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2008(12)
[9]熱分析動(dòng)力學(xué)及其在食品研究中的應(yīng)用[J]. 趙學(xué)偉.  糧食加工. 2007(04)
[10]飼料淀粉糊化度(熟化度)的測(cè)定[J]. 熊易強(qiáng).  飼料工業(yè). 2000(03)



本文編號(hào)：3253825