加工處理對飼料營養價值之影響(上)
飼料加工處理，尤其是穀物之加工處理對其營養價值之影響，已受廣泛之研究探討，穀物為豬隻及家禽飼糧之主成分，為反芻動物能量之主要來源。一般而言，一完全日糧中穀物大都均佔全部組成之50％以上，因此如何改善穀物利用率之加工處理方法，一直受重視，已開發之加工處理方法相當多且日趨繁雜，原始物質可能超過一次以上之處理。加工處理對飼料營養價值之影響，已有諸多報告，在此擬主就穀物加工處理方法，在反芻動物營養價值之影響加以論述。
一、加工方法
主要之加工處理方法歸類如表1：
表一 主 要 之 飼 料 加 工 處 理 方 法
冷 處 理 |
熱 處 理 |
||
濕 |
乾 |
濕 |
乾 |
浸 泡 醱 酵 重 組 加有機酸 或𦮳處理 |
磨 碎 滾 壓 碎 裂 |
蒸氣滾壓 蒸氣壓片 炸 裂 加壓蒸煮 擠 壓 打 拉 |
爆 裂 擠 壓 微波處理 供 烤 |
二、穀物加工澱粉顆粒之變化
澱粉是一種貯存性的多醣類，主要是一種以α－D－(1→4)結合的葡萄聚糖(G-lucan)，並帶有呈α－D－(1→6)分支點(每20∼25 glucose residues：unit)結構之支鏈，是一種含澱粉糖(Amylose)和膠澱粉(Amylopectin)之混合物，在大部分之穀類澱粉佔70∼80％，在根莖亦佔相當大之比例，為動物熱能之主要來源。大多數澱粉其澱粉糖比例佔20∼30％，膠澱粉佔70∼80％，這些澱粉糖與膠澱粉以氫鍵緊密連結著，穀粒中之澱粉在乾燥過程中可能產生裂縫或凹穴有利澱粉分解鋛之作用，但塊莖中之澱粉則相反，外表堅實而完整，酵素很難侵入。穀物加工仍使澱粉暴露，使增加與酵素接觸之面積，其中包括物理之破壞及加熱之糊膠化作用。
澱粉之糊膠化(Gelatinnization of starch)：
當澱粉與冷水混合時沒有什麼特殊之變化，但水加熱時則混合物之粘性增加，如澱粉的濃度夠大時則形成膠體。
在顯微鏡下觀察澱粉顆粒之變化可分三步驟：
(一)在冷水中，由於澱粉顆粒的乾燥，因此會吸收20∼30％的水，而其構造沒有變化，粘度亦無變化。
(二)第二步約達65℃時，大部分之澱粉顆粒很快地吸收大量的水，並膨脹起來，此時即為糊膠化溫度，澱粉顆粒中的結晶被破壞，此為不可逆，此時晶體中維繫聚合鏈間之氫鍵斷裂，而破裂了分子間排列之秩序性。
(三)如溫度一直維持高溫，則澱粉顆粒會不斷膨脹，顆粒最後破裂分散於液體中，且粘性增加，澱粉顆粒堅固地靠在一起而無法分開。
另外，澱粉亦具有逆行現象(retrogradation)，當澱粉過熱時，可溶性之澱粉糖會溶出，而於緩慢冷卻的過程中，葡萄糖分子間又會重建具氫鍵結合，葡萄糖鏈集合成束，此現象亦為不可逆者，很難再溶解，此乃很難消化。澱粉之消化受其構造及組成以及其與蛋白質反應結合之情形(褐化反應)等所影響。澱粉顆粒埋於蛋白性間質中(protein matrix)，加工處理即是使蛋白性間質裂開，使易受酵素之水解(增加接觸面)，它也有可能成糊膠化澱粉，使澱粉(醛基或酮基)與蛋白質(胺化合物─胺基酸)結合，而降低澱粉與蛋白質之消化率。
抗營養因子亦是影響消化率者，如植酸(phytate)、血球凝集素(Lectin：由某些植物種子抽出)，單寧等均會降低澱粉之消化率，而使用率下降，不過這些因子均可藉熱處理加以破壞。加工後蛋白體似尚完整，但圍繞在澱粉旁之蛋白質裂開，水解酵素即切割澱粉之表面邊緣。例如爆裂者乃由膨脹澱粉之邊緣開始水解。
三、家畜對加工穀物之利用效能
此方面之研究結果不甚一致，因加工方法及動物，穀物種類不同而異。近年來許多研究報告指稱，穀物加工對山羊或綿羊並不重要，亦即加工之效能不顯著，此乃山羊與綿羊能有效的利用全粒穀物(可咀嚼)，例如綿羊消化高梁中之非蛋白有機物和蛋白質較肉牛高出10∼20％(Buchanan-Smith et al 1968)，而穀物種類不同加工後之改善效果為高梁＞玉米＞大麥或小麥，此乃與穀物本身消化率之高低有關，因高梁之澱粉與蛋白質之消化率最低，其次玉米，再其次為大麥(表1、2)，由表1、2上亦可見穀物之消化大部分在瘤胃，逃離瘤胃者較低，由逃離瘤胃之量似也可做為說明澱粉與蛋白質消化率之不同。表3至表5分別說明玉米及高梁經各種加工處理，改善肉牛之飼料效率及增產情形，顯示加工對高梁改善之效果大於玉米。
表一 肉牛對各種穀物之蛋白質與澱粉之消化率
項 目 |
高 梁 |
玉 米％ |
大 麥 |
蛋白質1 全消化道之消化 澱 粉1 全消化道之消化 瘤胃之消化 逃過瘤胃 腸道之消化 蛋白質2 全消化道之消化 澱 粉2 全消化道之消化 瘤胃之消化 逃過瘤胃 腸道之消化 |
55 92 66 34 79 61 97 75 25 87 |
68 96 73 27 82 66 99 84 16 94 |
72 99 93 7 78 68 99 88 12 93 |
資料來源：
Waldo (1973)，Sowe (1982)，Theurer (1984)。
2.Spicer et al.(1986)。
表二 肉 牛 飼 予 各 種 殼 物 之 飼 料 與 細 菌 氮 之 消 化 率
項 目 |
高 梁 |
玉 米 |
大 麥 |
| 瘤胃之消化 飼料中氮，％ 飼料中氮，克 瘤胃後之消化 飼料中氮，％ 飼料中氮，克 飼料中氮，佔瘤胃後總氮消化之％ 細菌氮，% 細菌氮，克 細菌氮，佔瘤胃後總氮消化之％ |
27.1 29.9 86.7 70.4 60.2 51.6 39.6 39.8 |
40.2 46.4 87.9 60.4 52.8 57.2 46.6 47.2 |
68.6 82.6 77.6 29.7 26.8 68.6 77.8 73.2 |
資料來源：Spicer et al. (1986)。
表三 各種加工處理玉米飼予肉牛之比較1
加 工 方 法 |
||||
項 目 |
乾燥滾壓 | 壓 片 | 整粒帶穀 | 早期收穫與加水重組 |
| 每日增重，磅 每日飼料採食量，磅2 減少，％ 飼料／磅增體重，磅2 穀物含量，％ 飼料效率改善率，％ 穀物之改善率，％ |
2.75 18.97 － 6.90 74 － － |
17.44 8.1 6.34 74 8.1 10.9 |
2.75 18.92 － 6.88 78 － － |
2.84 18.31
6.45 80 6.5 8.1 |
平均飼養150天，初重550磅
90％乾物質為基礎。
資料來源：Church (1980)。
表四 各 種 加 工 處 理 高 梁 飼 予 肉 牛 之 比 較 1
加 工 方 法 |
||||
項 目 |
乾燥滾壓 | 壓 片 | 加水重組 | 爆裂，炸裂與微波處理 |
| 每日增重，磅 每日飼料採食量，磅2 減少，％ 飼料／磅增重，磅2 穀物含量，％ 飼料效率改善率，％ 穀物之改善率，％ |
2.56 18.66 － 7.29 74 － － |
2.76 17.85 4.3 6.47 74 11.2 15.1 |
2.76 17.42 6.6 6.31 78 13.4 17.2 |
2.76 17.85 4.3 6.47 74 11.2 15.1 |
平均飼養140天，初重540磅。
90％乾物質為基礎。
資料來源：Church (1980)。
表五 加 工 處 理 方 法 對 圈 公 司 肉 牛 飼 養 成 績 之 影 響
比 較 |
日 增 重，磅 | 每日飼料採 食量，磅 |
飼料轉換 率，磅 |
飼量轉換率之改善量，％ |
| 整粒帶穀玉米 與摺縐玉米 |
2.73 2.66 |
18.5 18.4 |
6.78 6.92 |
2 |
| 整粒帶穀玉米 與粉碎玉米 |
2.25 2.19 |
14.8 15.2 |
6.58 6.94 |
5 |
| 碎裂玉米 與打粒玉米 |
2.32 1.96 |
19.1 17.4 |
8.23 8.88 |
8 |
| 乾滾壓高梁 與蒸氣壓片 |
2.90 3.04 |
21.8 21.4 |
7.52 7.04 |
6 |
| 粉碎玉米 1／32〞壓片 1／12〞壓片 |
2.65 2.82 2.70 |
18.9 17.3 18.0 |
6.88 6.14 6.66 |
11 3 |
| 高濕度玉米* 與乾燥玉米* |
2.40 2.44 |
15.7 18.3 |
6.54 7.50 |
13 |
| 高濕度玉米* 與乾燥玉米* |
2.73 2.40 |
20.6 20.1 |
7.63 8.38 |
9 |
| 高濕度高梁* 與乾燥高梁* |
2.02 2.00 |
24.3 27.4 |
12.03 13.70 |
12 |
*90％乾物質為基礎。
資料來源：Church (1980)。
飼料營養雜誌(66~73)
88年．第7期─許挀忠
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