0 引 言

饲料是畜牧养殖业的重要物质基础，随着畜牧业的发展，饲料成本占到养殖成本的 70%左右。在家畜日粮配方中寻求利用一些价格较低的副产物是一种降低饲料成本的重要途径，另一方面，改善饲料加工工艺也能有效提高目标动物的饲料价值，从而降低饲料成本[1]。调质作为饲料加工中最重要的工序之一，是一种典型的水热处理工艺，在调质器桨叶的搅拌混合作用下，饲料在与饱和蒸汽充分进行质热传递的过程中发生糊化[2]，改善了饲料利用率、畜禽胃肠道健康、制粒流变特性[3-5]和适口性。然而在实际生产中，调质的工艺参数往往依靠操作人员的经验设定，加工参数对产品内在特性的影响尚不明确，极大限制了配合饲料颗粒的优质生产。

现有饲料调质工艺的研究，包括对饲料原料[6]及不同原料组分配合饲料比热、导热率等热特性的分析[7-8]，饲料糊化度的测定方法[9]，饲料糊化过程和糊化阶段的划分等方面[10]。饲料的糊化主要是指饲料中淀粉源物料在水热作用下，伴随颗粒吸水溶胀、微晶结构熔融、双折射现象消失等不可逆变化，淀粉分子结构崩溃的过程[11]，主要受淀粉的植物来源、加工水分、加热温度和改性时间等因素共同影响[12-13]，淀粉在过量的水环境中易于糊化，而在水分不足的环境中即使在高温下也很难糊化[14]，只有水与淀粉的比例大于3∶1 时，淀粉在达到糊化温度后才能完全糊化[15]。事实上，在饲料加工的实际应用中，饲料膨化机和调质器中物料的水分是通过饱和蒸汽传热传质方式添加的，膨化腔中的饲料水分可增加至 20%～30%，而调质后的饲料水分仅能达到16%～18%，且水分分布不均匀，饲料整体水分含量通常是有限的甚至是稀缺不足的。但对有限水分条件下饲料糊化特性以及由糊化导致的颗粒结构变化的研究并不充分。

糊化动力学参数是工艺师设计和优化加工工艺的必要基础，用以获取“最适糊化度”产品[16]。左春柽等[17]提出了玉米淀粉在高压处理中保压时间与淀粉糊化度的动力学关系式，指出高压玉米淀粉糊化与热加工淀粉糊化同属一级反应；Sablani 等[18]对糯玉米淀粉的等压和等温动力学进行了量化，描述了时间-温度-压力组合对淀粉糊化的影响；Pielichowski 等[19]采用n级反应模型和Jander 型三维扩散模型拟合了马铃薯淀粉的双步糊化过程；Spigno 等[20]通过比较不同的数学模型研究了大米淀粉在不同浓度范围内的糊化动力学，以优化淀粉提取的最佳工艺。相关学者已对不同植物来源分离淀粉的糊化动力学进行了研究[21]，但尚未有报道对含有复合组分混合物的配合饲料糊化动力学进行评估。

基于以上分析，本文研究在限制水分条件下，温度和时间对配合饲料糊化动力学和颗粒结构特性的影响，基于均匀板加热法对饲料样品进行热处理，分析其糊化程度、动力学参数、结晶特性、双折射特性和微观形貌等理化性质，拟为饲料的热加工提供基础研究数据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为取自北京首农畜牧发展有限公司饲料分公司的育肥猪配合饲料（混合后调质前），其配方组成为：玉米66.52%、豆粕15.15%、麦麸8.00%、玉米干全酒糟7.00%、石粉0.85%、磷酸氢钙0.48%、复合预混料2.00%，是一个淀粉含量超过50%（干基）的高能饲料配方，经高速万能粉碎机粉碎后过212μm 筛，测得饲料初始水分为(10.)%。根据饲料膨化和调质热加工后物料的水分含量及饲料糊化所需的水分要求，计算饲料水分达到25%和30%所需的蒸馏水用量，向饲料中喷洒蒸馏水并充分混合15 min 后装入聚乙烯密封袋中，置于4 ℃的冰箱平衡48 h，期间每隔8 h 晃动一次，每次持续1 min[13]，获得水分分别为(25.)%、(30.)%且均匀的饲料作为热处理样品。

1.2 饲料均匀板加热处理

基于均匀板加热方法[13]，饲料样品的热处理采用图1所示的加热装置进行，样品达到温度均匀分布所需的时间尺度远小于样品糊化的时间尺度，可实现对样品热处理时间的准确控制。将(2.) g 预调水分的饲料样品密封于聚乙烯-聚酰胺真空袋中，夹持于一组平行温度可控的铸铝加热板内加热。根据目前饲料调质器的工作参数，设定样品热处理的温度梯度为75、80、85、90 和95 ℃，在目标温度下，对样品进行 0.5、1、3、5、7 和 10 min不同时长的加热处理，并将热处理完成后的样品真空袋立即取出置于冰袋上，以迅速停止饲料的糊化进程。冷却至室温后将饲料样品在40 ℃恒温干燥箱中干燥12 h至恒重，以用于后续糊化度和颗粒结构特性的表征分析。