《Animals》：Effects of Expansion Temperature on Fiber Characteristics, Feed Processing Quality, and Growth Performance of Pigs Fed Cyperus esculentus Meal
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膨胀加工可修饰膳食纤维结构并提升饲料品质，但其温度依赖效应对油莎草粕(Cyperus esculentus meal, CEM)的影响仍不明确。本研究评估了不同膨胀温度(110–125 °C)对CEM纤维特性、颗粒品质及仔猪生长性能的影响。共527头猪随机分配
膨胀加工可修饰膳食纤维结构并提升饲料品质，但其温度依赖效应对油莎草粕(Cyperus esculentus meal, CEM)的影响仍不明确。本研究评估了不同膨胀温度(110–125 °C)对CEM纤维特性、颗粒品质及仔猪生长性能的影响。共527头猪随机分配至6种日粮处理21天：玉米-豆粕对照、含20%未膨胀CEM日粮，以及4种含20%经110、115、120或125 °C膨胀CEM(ECEM)的日粮。110–120 °C膨胀最优改善纤维功能性，中性洗涤纤维(NDF)降低约12%，同时提升水持力(WHC)与油持力(OHC)。颗粒品质显著改善，硬度由29.5 N增至52.7 N，粉化率由5.4%降至1.9%。生长性能与腹泻率未受日粮处理影响。值得注意的是，ECEM提高粪便微生物多样性，富集有益菌并抑制潜在致病菌。综上，110–120 °C膨胀可有效将CEM转化为功能性原料，在维持生长前提下改善饲料品质与肠道健康，为仔猪日粮减少常规谷物依赖提供实用策略。
研究背景方面，全球猪肉消费中中国占比突出，饲料原料多元化需求推动非常规原料开发。油莎草(Cyperus esculentus L.)块茎榨油后副产物油莎草粕(CEM)含淀粉、低水平粗蛋白与9–13%粗纤维，其纤维以不溶性阿拉伯木聚糖为主，增加食糜黏度、阻碍养分吸收，限制单胃动物利用。膨胀(extrusion)通过高温(100–150 °C)、高压(3–8 MPa)与剪切力破坏纤维基质、降解抗营养因子、促进淀粉糊化，并将不溶性膳食纤维(IDF)转为可溶性膳食纤维(SDF)。已有研究提示全块茎约110 °C膨胀可改善理化性质，但脱脂粉超140 °C提取率下降，且CEM与全块茎组成差异大，最佳温度未系统阐明。因此研究人员在110–125 °C区间梯度设温，假设适中温度可兼顾纤维改性、养分保存与制粒品质，并在仔猪上验证生长与健康效应。论文发表于《Animals》。
关键技术方法上，研究人员采用单螺杆膨胀机（调质水分21%、螺杆320 r/min）对商品CEM行110/115/120/125 °C膨胀；以酶法（耐热α-淀粉酶、中性蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶）提取CEM纤维，结合扫描电镜(SEM)观察微结构，测定WHC、OHC与膨胀力(SC)；制粒后测容重、硬度、粉化率、崩解率与淀粉糊化度；仔猪试验选用528头杜×长×大仔猪（初始体重13.87 kg），分6组（22头/栏×4栏），20% CEM或ECEM替代玉米，期21天，以酸不溶灰分为内源指示剂算表观消化率，颈静脉采血测血清生化与抗氧化，粪便DNA提16S rRNA V3–V4区行Illumina NovaSeq测序分析微生物。
研究结果部分，3.1节纤维理化与微结构：膨胀显著降低NDF（120 °C最低），110 °C ECEM的ADF最低；WHC于120 °C最高、OHC于110 °C最高、125 °C OHC低于未处理；SC随温升而增；SEM显示ECEM纤维由致密光滑变为疏松多孔皱褶状。3.2节颗粒品质：ECEM组硬度均高于对照与CEM组，115 °C硬度最高；容重降低；粉化率与崩解率ECEM组均低于对照与CEM组，115 °C粉化最低、120 °C崩解最低；淀粉糊化度组间无差异。3.3节生长性能：终重、平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)、料重比(FCR)各组无显著差异。3.4节腹泻：腹泻率与腹泻指数各期均无差异。3.5节养分消化率：干物质(DM)消化率高度显著异，粗蛋白(CP)消化率115 °C低于120 °C，乙醚提取物(EE)与灰分消化率显著异。3.6节血清生化：125 °C总蛋白(TP)较高，120 °C碱性磷酸酶(ALP)较高，葡萄糖(GLU)与尿素氮(BUN)无统计差异。3.7节抗氧化：125 °C总抗氧化能力(T-AOC)与谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)较低，丙二醛(MDA)各ECEM组高于对照/CEM，过氧化氢酶(CAT)在CEM与110 °C较高。3.8节粪便微生物：α多样性110 °C ECEM最高（Shannon p=0.057趋势）；门水平厚壁菌门(Firmicutes)与拟杆菌门(Bacteroidota)占>85%；属水平普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)等占优；LEfSe示对照标志为Spirochaeta，110 °C为Ruminococcaceae UCG_002与Christensenellaceae，115 °C为Peptostreptococcales_Tissierellales，125 °C为Subdoligranulum，ECEM普遍抑制螺旋菌科与链球菌科。
讨论部分总结：膨胀打断糖苷键使IDF转SDF、降NDF/ADF，适度温升造多孔结构提升WHC/SC，110 °C OHC峰值因毛细管基质开放，125 °C过高致功能团嵌入而下降；制粒硬度受淀粉糊化与蛋白变性协同，ECEM粉化降约40%但未转成生长优势（自由采食缓冲）；消化率120 °C最近对照，过高温致美拉德反应；20%替代不损生长，与前期10%替代一致；血清抗氧化未显效可能因生物活性受剂量与工艺调节，125 °C致MDA升系热敏抗氧化剂（如维生素E）降解；微生物上ECEM升Bacteroidota与Ruminococcaceae利于多糖发酵产短链脂肪酸，并抑螺旋体等致病菌。
结论翻译：综上，110–120 °C膨胀改善CEM功能特性并提升颗粒品质、养分消化率与肠道微生物，且不损害生长性能。上述发现支持将膨胀CEM作为仔猪日粮功能性替代原料，为减少玉米与豆粕依赖及促进纤维副产物饲料化提供实用策略。
