Kaip pašarų ekstruderis pagerina vandens gyvūnų pašarų virškinamumą?

Supraskite pašarų ekstruderių vaidmenį vandens telkinių pašarų virškinamumo procese

Kas yra pašarų ekstruderis ir kaip jis veikia akvakultūroje

Pašarų ekstruderiai iš esmės yra mašinos, kurios paima įvairias žaliavas ir jas paverčia vienodais, maistingomis medžiagomis praturtintais granulėmis. Jų veikimo būdas iš tiesų yra gana įdomus – kai baltymai, angliavandeniai ir riebalai yra stumiama per šildomą cilindrą dideliu slėgiu, su krakmolu ir baltymais vyksta tam tikri pokyčiai, dėl kurių jie tampa lengviau virškinami gyvūnams. Papildomas pranašumas? Visa šildymo procedūra naikina kenksmingas medžiagas, tokius kaip Salmonella, todėl pašaras tampa saugesnis. Be to, granulės geriau išlaiko formą vandenyje, todėl žuvininkams nereikia jaudintis, kad pašaras per greitai ištirps akvakultūros baseinuose.

Pagrindiniai mechanizmai: šiluma, drėgnumas ir slėgis ekstruzijos procese

Ekstruderiai padidina virškinamumą trimis susijusiomis jėgomis:

1. Šilumos : 120–150°C temperatūros sukelia krakmolo geliantinizaciją, verčiant jį lengvai virškinamais angliavandeniais.
2. Drėgmės : Garų tiekimas (18–25% drėgnumo) suminkština žaliavas ir užtikrina tolygų šilumos perdavimą.
3. Skirimo šilumos jėga baruke (20–40 bar) suardo augalų ląstelių sienas, išlaisvindama surištus maistingumus.

Šis derinys denatūruoja anti-maistingumo faktorius augalinėse baltymuose ir padidina paviršiaus plotą fermentų veiksmui žuvų virškinimo trakte.

Ekstruduotas pašaras prieš įprastą pašarą: skirtingumai virškinamumoje

Ekstruduoti pašarai pranašesni už įprastus granuliuotus pašarus pagal pagrindinius rodiklius:

Charakteristika	Ekstruduotas pašaras	Įprastas pašaras
Krakmolio virškinamumas	90–95%	60–70%
Vandens stabilumas	12–36 valandos	2–6 valandos
Patogenų mažinimas	99 % sterilizacija	Ribotą veiksmingumą

Tokios rūšys kaip tilapija ir karšiai parodo 15–20 % geresnius pašaro panaudojimo rodiklius naudojant ekstruduotus pašarus dėl pagerinto maistinių medžiagų suvirškinimo (FAO, 2023). Ekstruduotų granulių porėta struktūra taip pat sulėtina suvartojimą, sumažindama atliekas ir vandens taršą.

Krakmolo geliantinizacija ir padidintas energijos pasiekiamumas per ekstruziją

Kaip aukšta temperatūra ir slėgis sukelia krakmolo geliantinizaciją

Pašarus ekstruduoja sujungdami tam tikrą kiekį šilumos, apie 120 iki net 150 laipsnių Celsijaus, su mechaniniu slėgiu tarp 10 ir 20 barų. Šis derinys sunaikina krakmolo kristalinę struktūrą. Kai tai įvyksta, krakmolo molekulės susiduria su drėgme, kuri inicijuoja geliantizacijos procesą. Tai, kas iš tikrųjų vyksta šio proceso metu, yra tai, kad krakmolo grūdeliai pradeda pūsti ir galiausiai sukuria tai, kas žinoma kaip virškinamas gelio tinklas. Įvairių tyrimų apie terminį apdorojimą duomenimis, tokios sąlygos gali padidinti krakmolo prieinamumą fermentams, kad jį suskaidytų, apie 40–60 procentų, lyginant su neapdorotomis žaliavomis.

Geliantizuoto krakmolo poveikis maistinių medžiagų absorbcijai žuvyse, tokiuose kaip tilapija

Gelatinizuotas krakmolas padidina energijos prieinamumą visavalgiams gyvūnams, o tilapijos parodo 18–25 % didesnį gliukozės suvartojimą iš ekstruduotų pašarų. Išplėstas paviršius leidžia efektyviai veikti amilazės fermentui, kas ypač svarbu žuvims, prisitaikiusioms prie angliavandenių turtingos dietos. Tai lemia matomus patobulinimus pašaro konversijos koeficientuose visose augimo stadijose.

Drėgmės ir temperatūros optimizavimas maksimaliam krakmolui įsisavininti

Optimaliam krakmolo transformavimui reikia subalansuoti drėgmę (20–30 %) ir temperatūrą ekstruzijos metu. Per aukšta temperatūra gali sukelti Mailardo reakcijas, kurios suriša maistingas medžiagas, o nepakankama drėgmė riboja gelatinizaciją. Šiuolaikiniai ekstruderiai naudoja realaus laiko stebėjimą, kad išlaikytų šį balansą, pasiekiant krakmolo įsisavinimo lygį, viršijantį 85 %, tokioms rūšims kaip karpiams ir somams.

Baltymų denatūracija ir anti-anksningųjų faktorių inaktyvacija ekstruduotuose pašaruose

Baltymų struktūrinių pokyčių ekstruzijos metu ir gerėjančio įsisavinimo

Kai taikome kontroliuojamą šilumą tarp 120 ir 150 laipsnių Celsijaus kartu su mechaninėmis šlyties jėgomis, iš tikrųjų suskaidomos sudėtingos baltymų struktūros. Šis procesas atskleidžia peptidines jungtis, kad jos galėtų geriau sąveikauti su virškinimo fermentais. Pagal 1993 m. Mansour ir kolegų atliktus tyrimus, šis denatūracijos procesas padaro baltymus žymiai lengviau virškinamus vėžiagyviams, pagerinant jų virškinimo rodiklius apie 18 procentų, palyginti su įprastomis neekstruduotomis pašarų parinktimis. Atsižvelgiant į faktinius naudojimo rodiklius, vandens gyvūnai po ekstruzijos apdorojimo absorbuoja apie 92–95 procentus sojos baltymų, tuo tarpu iš neapdorotų žaliavų – tik apie 78–82 procentus. Skirtumas priklauso nuo to, kaip gerai per apdorojimą buvo optimizuota struktūra.

Anti-šėrimo veiksnių, tokių kaip proteazės inhibitoriai, inaktyvacija

Ekstruzijos procesas efektyviai pašalina tuos varganus šilumai jautrius anti-mitybos komponentus, tokius kaip tripsino inhibitoriai, randami daugelyje augalinės kilmės ingredientų, todėl tai ypač naudinga visavalgiams žuvims. Paimkime pvz. sojos miltus – kai jie apdorojami esant maždaug 135 laipsnių Celsijaus temperatūrai, šis metodas sumažina lektinų aktyvumą apie 94 procentais ir pašalina proteazės inhibitorius maždaug 88 procentų. Šiuos duomenis pateikė neseniai 2023 metais Osuna Gallardo su kolegomis. Ką tai reiškia? Na, tai ne tik padeda išlaikyti būtinųjų amino rūgščių prieinamumą, bet taip pat pašalina medžiagas, kurios gali dirginti vandens gyvūnų virškinimo traktą. Labai svarbu kuriant geresnes tvarias pašarų parinktis žuvininkystės ūkiams.

Šilumos poveikio balansavimas, siekiant išsaugoti maistingąsias medžiagas, sumažinant anti-mitybos komponentus

Optimali ekstruzija pasiekia 15–30 sekundžių ilgumo užlaikymo laiką 130–140 °C temperatūroje, naikinant 85–90 % anti-nutrinės veikos turinčių junginių, nesunaikinant lizino. Realiojo laiko drėgmės jutikliai palaiko 18–22 % pradinės drėkinimo drėgnį, neleidžiant pernelyg aktyvuotis Mailardo reakcijoms, kurios gali pakenkti baltymų kokybei (Faliarizao et al., 2024).

Skaidulų ir maistinių medžiagų matricos modifikavimas geresniam virškinimo sveikatos būklės gerinimui

Kaip ekstruzija keičia skaidulų struktūrą ir padidina augalinio pašaro naudojimą

Kai taikome šilumą apie 120–150 laipsnių Celsijaus kartu su mechanine jėga, su sojų klijavimo ir kvietinių lupinėlių randamomis atspariomis pluoštinėmis ima vykti įdomūs pokyčiai. Jos virsta iš sunkiai virškinamų formų į tokias, kurios gyvūnams tampa skaidomos ir naudojamos. Paimkime miežius – jų beta gliukanai po šį procesą tampa maždaug 40 procentų labiau prieinami. Čikorijos šaknis taip pat turi inulino, kuris šiuo būdu apdorojus tampa žymiai veiksmingesnis skatinant žarnyno sveikatą. Praktiniai rezultatai? Žvejybos ūkiuose pastebėta, kad karpiams ir karšiams tokiu specialiai apdorotu augaliniu maistu maitinant gaunama apie 15–20 procentų daugiau energijos, lyginant su įprastu pašaru, neapdorotu šiuo būdu. Aišku, kodėl daugelis akvakultūros ūkių pradeda taikyti šį metodą, nepaisant pradinių investicijų sąnaudų.

Maistinių medžiagų skaidymas ir jo reikšmė vandens gyvūnų žarnyno sveikatai

Ekstruzijos procesas suskaido tas standžias augalų ląstelių sienas, todėl išsiskiria toks fosforas ir įvairūs amino rūgštys, kurie anksčiau buvo užfiksuoti viduje. Praeitais metais paskelbtas tyrimas parodė kažką gana įdomaus – kai tilapija valgo ekstruduotą pašarą, jos užpakalinėje žarnoje susidaro apie 35 % daugiau trumpųjų grandžių riebiųjų rūgščių (SCFAs). Šios SCFA padeda stiprinti žarnyno gleivinę ir iš tikrųjų sumažina uždegimines problemas. Ypač įspūdinga tai, kad ekstruzija pašalina didžiąją dalį varšėtinių augalų lektinų – jų sumažėja nuo 80 iki 90 procentų. Tai leidžia saugiai naudoti didesnį kiekį augalinio baltymo gyvūnų pašaruose. Jau matome realių rezultatų. Naujausios tyrės veislės sugeba perdirbti apie 22 % daugiau augalinio baltymo iš ekstruduotų pašarų, nei buvo įmanoma naudojant tradicinius metodus anksčiau.

Ekstruzijos būdu padidinama tvaraus žuvies pašarų maistinė vertė

Kai tirpiųjų pluoštų tirpumas pasiekia apie 55–65 procentus, ekstruderiai gali išlaikyti žymiai daugiau dumblių komponentų pašarų formulėse – kartais net iki 25 %, taip pat nemažai vabzdžių miltelių, galbūt 15–20 %, nesugadinant granulės. Kai kurie naujausi tyrimai apie žarnyno mikrobus parodė įdomų dalyką: kai žuvys suvartoja šiuos perdirbtus augalinius pluoštus, jų žarnyne pradeda daugintis Bacteroidetes bakterijos – populiacija padidėja apie 30 %. Tai svarbu, nes šios bakterijos padeda gaminti vitaminą K ir reguliuoti imunitetą. Taip pat stebėti ir realūs pranašumai. Lobiai, auginami ant šių mišrių augalinės kilmės dietų, maistą paverčia kūno mase su maisto panaudojimo koeficientu (FCR) apie 1,15, kas yra geriau nei standartinis 1,35 rodiklis iš įprastų komercinių pašarų. Aišku, kodėl vis daugiau ūkių sveria šį požiūrį.

Ekstruzijos parametrų optimizavimas maksimaliam virškinamumui

Temperatūra, drėgmė ir sraigto sukimosi greitis: jų bendras poveikis pašarų kokybei

Tai, kaip gerai kontroliuojame ekstruzijos procesą, labai įtakoja gyvūnų pašarų virškinamumą. Kai pagal Naujausius Maisto ir žemės ūkio organizacijos tyrimus (2023 m.) nustatoma cilindro temperatūra tarp apie 130–150 laipsnių Celsijaus ir palaikomas drėgnumas apie 18–22 procentus, krakmolas yra daug labiau geliantinizuotas nei naudojant įprastus granuliavimo metodus. Svarbus taip pat sriegio sukimosi greitis. Veikimas apie 250–400 apsukų per minutę sukuria tiksliai pakankamai šlyties jėgos, kad sunaikintų tas atsparias celiuliozės pluoštas, nesugadinant šilumai jautrių aminorūgščių. Per didelis karštis iš tiesų gali sumažinti lizino prieinamumą maždaug 12 procentų, tačiau jei apdorojama nepakankamai, pavojingos medžiagos lieka pašare. Tai rodo, kodėl tokiose nuostatose viską nustatyti teisingai yra itin svarbu kokybiškiems pašarų produktams gaminti.

Duomenimis paremtos strategijos: ekstruzijos parametrų siejimas su skardininkų virškinamumu

Lupstų tyrimai parodė, kad baltymų išlaikymui (25 %) reikia:

• 142°C ±3°C išėjimo temperatūros
• Sriegio kompresijos santykis 1:3,5
• 90 sekundžių laikymo trukmė

Šie nustatymai padidino baltymų virškinamumą iki 92 % Atlanto lasiui, palyginti su 78 % naudojant neoptimalizuotus pašarus („Aquaculture Nutrition“ 2024). Mašininio mokymosi modeliai dabar su 89 % tikslumu prognozuoja virškinamumą, analizuodami 15 ekstruzijos kintamųjų, leidžiantys pritaikyti rūšims specifinius koregavimus pagal virškinimo fiziologiją.

Tikrojo laiko stebėjimas ir protingos sistemos tikslumo ekstruzijos technologijoje

Šių dienų ekstruderiai yra aprūpinti IoT jutikliais, kurie gali stebėti klampumo pokyčius ir temperatūros profilius per tokį trumpą laikotarpį kaip 50 milisekundžių. Surinkta informacija siunčiama į automatizuotas valdymo sistemas, kurios reguliuoja sraigto greitį apie ±5 apsukų per minutę diapazone, kad palaikytų tikslų krakmolo geliantizaciją. Pagal 2024 m. Ekstruzijos parametrų tyrimo duomenis, šios protingos sistemos sumažino maistinių medžiagų praradimo svyravimus maždaug 18 procentų, tuo pačiu padidindamos bendrą gamybos išvestį apie 22 procentais, palyginti su tradiciniais rankiniais metodais. Gamytojai pradeda jausti tikras naudas, gaunamas integruojant šią technologiją.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kas yra pašarų ekstruderis?

Pašarų ekstruderis – tai mašina, kuri perdirba įvairias žaliavas į maistingomis medžiagomis praturtintas granules, palengvindama jų virškinimą gyvūnams.

Kodėl ekstruzija naudinga vandens gyvūnų pašarams?

Ekstruzija padidina virškinamumą, pagerina vandens stabilumą ir veiksmingai sumažina patogenus, dėl ko pašarai tampa saugesni ir efektyvesni vandens gyvūnams.

Kaip ekstruzija pagerina krakmolo virškinamumą?

Ekstruzijos metu naudojama šiluma, slėgis ir drėgmė, kad būtų gelatinizuotas krakmolas, kuris paverčiamas į virškinamą formą, taip gerinant maistinių medžiagų absorbciją.

Kaip ekstruzijos metu pašalinami anti-nutriniai faktoriai?

Kontroliuojama šiluma ir slėgis ekstruzijos metu denatūruoja baltymus ir inaktyvina anti-nutrinius faktorius, tokius kaip proteazės inhibitoriai.