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原载《新饲料》杂志2006年第7期
廊坊市广阳区畜牧局/王淑香
廊坊市农林科学院畜牧研究所/卢寿锋 路国强
内蒙古农业大学动物科学与医学学院/嘎尔迪
摘要 ：本试验以4头装有永久性瘤胃瘘管的中国荷斯坦奶牛为试验动物，采用4×4拉丁方试验设计，在1.3M饲养水平上利用尼龙袋法测定了不同的物理加工处理（膨化、制粒、压扁、烘炒及生玉米）的玉米在奶牛瘤胃中有机物质（OM）和粗蛋白（CP）的降解率。结果表明：玉米经不同加工处理后其OM和CP的瘤胃降解模型参数a、b、c和P 值发生了显著的变化。各组玉米OM和CP的有效降解率P值从大到小依次均为：膨化玉米〉颗粒玉米〉压扁玉米〉对照玉米〉烘炒玉米。试验结果表明，与对照玉米相比，膨化玉米和颗粒玉米的OM和CP有效降解率P值显著增加，压扁玉米的P值差异不显著，烘炒玉米的P值显著降低。OM和粗蛋白的有效降解率P值的显著改变可能是在水分、热量和压力的作用下，玉米籽实的结构发生了变化，导致各组玉米的瘤胃降解率也不同。
关键词 ：玉米 加工处理；有机物质；粗蛋白；泌乳奶牛；瘤胃；降解规律
1.前言
玉米是我国的主要农作物之一，当前我国玉米消费主要有口粮、饲料、工业用和种子用四个方面。近年来玉米的工业消费（以饲料消费为主）一直占总消费量的80%左右，并呈不断上升的趋势。玉米是一种常见的谷物饲料，也是奶牛最重要的能量饲料之一。按干物质计算，玉米含碳水化合物70%-80%，OM中淀粉含量大约为72%-76%，粗蛋白含量为8%-14%。
传统的玉米－豆粕型日粮在瘤胃中能氮释放不匹配。在大多数情况下，约有25%以上的氮以氨的形式损失（Nolan，1975），从而限制了其在奶牛生产中的应用。加工处理可以改变玉米在消化道中的消化位点和消化比例（Huntington，1997）。采用适当的加工技术，可以调控瘤胃降解和小肠消化的营养物质的比例，一方面维持瘤胃发酵的正常进行，促使瘤胃内能氮同步释放；另一方面降低氮的排出量，减少代谢产物对环境的污染，使饲料利用达到最大效率，以提高产品质量和饲养效果。
随着瘤胃营养生理研究的深入和发展，饲料营养物质在瘤胃内的动态降解率已成为现代反刍动物营养新体系的一项重要指标。目前广泛采用尼龙袋法研究饲料营养物质在瘤胃中的降解规律，尼龙袋法简便易行，比体内法省时省工，又能较好的代表动物的实际情况，因而是一种较好的测定方法。
玉米经过不同加工处理，其OM和CP在瘤胃内的降解参数可能会发生改变。本试验采用尼龙袋法研究不同加工处理对OM和CP降解规律的影响，为生产实践提供科学依据。有关玉米加工处理对DM和淀粉的影响，参见《不同加工处理玉米的干物质和淀粉在奶牛瘤胃中降解规律的研究》(饲料广角2005年16期)。
2 材料与方法
1.1 玉米的加工处理方法
1.1.1 对照玉米:内蒙古呼和浩特市的本地玉米；
1.1.2 膨化玉米：由内蒙古伊利饲料有限公司生产（130℃，30min）；
1.1.3 颗粒玉米：在内蒙古农业大学机电工程学院进行，由山西大同农牧机械厂制造的9KS304型颗粒机生产。颗粒机孔径大小为8mm,制粒时先用粉碎机粉碎，然后加入20%的自来水进行搅拌、制粒。
1.1.4 压扁玉米：由内蒙古呼和浩特市石羊桥炒货厂组合对辊机生产（0.8mm压扁）。
1.1.5 烘炒玉米：由内蒙古呼和浩特市石羊桥炒货厂旋转式炒炉生产（160℃，15min）。
1.2 实验动物与日粮
选择4头健康状况良好，年龄、体重、胎次、泌乳期相近的安装永久性瘤胃瘘管的黑白花奶牛，按照NRC(2001)饲养标准配合日粮。日粮的精粗比为55:45。四种日粮的不同之处在于各种加工处理的玉米，其它营养成分相同，见表1。
表1 日粮组成及营养水平
Table 1 Dietary composition and its nutrition level
Dietary Composition
| | | | 青干草Hay
| | | | 玉米青贮Corn silage
| | | | 玉米Control corn
| | | | 麸皮Wheat bran
| | | | 豆粕Soybean meal
| | | | 胡麻饼Flaxseed meal
| | | | 尿素Urea
| | | | 磷酸氢钙CaHPO4
| | | | 食盐Salt
| | | | 碳酸氢钠NaHCO3
| | | | 添加剂Additive
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1.3 实验设计与饲养管理
采用单因子完全随机试验，试验牛于每天早晨6:00和下午4:00饲喂，顺序为：玉米青贮、青干草、混合精料。试验牛在饲喂和挤奶时栓在畜舍内，其余时间在运动场中自由运动。每天在早晨6:30和晚上6:30挤奶两次，自由饮水，预试期为10天。
1.4 实验样品的制备
分别称取5g不同加工处理的玉米风干样品，装入标号、已恒重的尼龙袋中，尼龙袋大小为10×17cm2,孔径为40μm（300目）。将两个装有平行样的尼龙袋用工程线和橡皮筋缠紧，穿过长约50cm的塑料管，工程线的另一头固定在瘤胃瘘管上；按照“依次加入，一齐取出”的原则，于第一天20:00，第二天8:00、12:00、16:00、18:00 分别投入到瘤胃中，20:00取出（尼龙袋分别降解0h、2h、4h、8h、12h、24h）。取出尼龙袋后，立即用自来水冲洗尼龙袋的外表面，然后在冷水中浸泡55分钟，用自来水洗干净后，将尼龙袋放在65ºC烘箱中烘干；样品在4ºC保存以备分析，尼龙袋残渣通过1mm筛粉碎进行分析。
1.5 测定指标与样品分析
对所有尼龙袋内样品测定OM和CP两个指标，采用实验室常规方法测定。
1.6 计算公式
1.6.1 待测饲料在瘤胃中不同时间点消失率的计算公式
A(%)=100× (B-C)/B
其中：A：待测饲料营养物质的瘤胃消失率（%）
B：样品中待测饲料营养物质的质量（g）
C：残渣中待测饲料营养物质的质量（g）
1.6.2 待测饲料OM和CP的有效降解率（P）的计算
有效降解率（P）根据Ørskov和McDonald(1979)提出的公式进行计算。公式如下：
dp=a+b(1-e-Kd×(t)) P=a+(b×Kd)/(Kd+Kp)
其中：dp: t时间营养物质消失率 a: 快速降解部分（%）
b: 慢速降解部分（%） t: 待测饲料在瘤胃中滞留时间(h)
Kd: b的降解速率 P:待测饲料中营养物质有效降解率
Kp: 待测饲料的瘤胃流通速率，这里Kp=0.06/h (Tamminga等,1994)
1.7 统计处理
试验数据统计分析利用SAS软件包中平衡实验设计方差分析过程（ANOVA）和非平衡实验设计方差分析过程（GLM）进行。
2. 结果与分析
2.1 不同加工处理对玉米瘤胃OM降解率的影响
玉米进行不同的加工处理后，OM含量变化不大（P>0.05），但OM的降解率发生了的 改变（表2）。比较各组玉米OM的降解模型，可以看出颗粒玉米的快速降解部分a显著高于对照玉米和压扁玉米（P<0.05），极显著的高于烘炒玉米和膨化玉米的a值（P<0.01）。与对照玉米相比，颗粒玉米的a值显著增加（P<0.05），膨化玉米和烘炒玉米的a值显著或极显著降低，压扁玉米的a值则差异不显著（P>0.05）。
表2 不同处理对玉米瘤胃OM降解率的影响
Table 2 Effects of different processing methods on corn OM ruminal degradability
注：E为膨化组，P为制粒组，D为干压扁组，R为烘炒组，C为对照组。a为快速降解部分，b为慢速降解部分，c为b的降解速率。同行数据右肩有相同字母为差异不显著（P>0.05），右肩有相邻字母为差异显著（P<0.05），相间字母表示差异极显著（P<0.01）。
颗粒玉米与烘炒玉米的慢速降解部分b值差异不显著（P>0.05），显著低于其它组的b值（P<0.05），而其它组之间b值差异不显著（P>0.05）。烘炒玉米OM的a,b,c值都很低，其瘤胃有效降解率P也显著或极显著低于其它各组。
由于受到高温处理，膨化玉米和烘炒玉米的快速降解部分a都显著或极显著的低于其它组，而且膨化玉米的a值显著低于烘炒玉米组（P<0.05）；膨化玉米的慢速降解部分b与烘炒玉米的b值差异不显著（P>0.05），但是膨化玉米的慢速降解常数c极显著高于烘炒玉米的c值（P<0.01），显著高于其它组（P<0.05），这与膨化玉米受到高湿、高压的影响有很大的关系。
各组玉米OM的有效降解率P顺序为：膨化玉米〉颗粒玉米〉压扁玉米〉对照玉米〉烘炒玉米。膨化玉米的P值显著高于颗粒玉米（P<0.05），极显著的高于其它组（P<0.01）。对照生玉米在进行加工处理后，膨化玉米和颗粒玉米的瘤胃有效降解率显著增加（P<0.05），烘炒玉米的P值显著降低（P<0.05），而压扁处理玉米的P值没有明显的变化（P>0.05）。
2.2 不同加工处理对玉米瘤胃CP降解率的影响
玉米进行不同的加工处理后，CP含量变化不大（P>0.05），但CP的降解率发生了明显的变化（表3）。比较各组玉米的CP瘤胃降解模型参数，可以看出颗粒玉米的快速降解部分a显著高于压扁玉米的a值（P<0.05），极显著的高于其它组（P<0.01）。与对照玉米相比，颗粒玉米和压扁玉米的快速降解部分a显著或极显著增加，膨化玉米的a值显著降低（P<0.05），烘炒玉米的a值变化不显著（P>0.05），这与OM的显著性不同。
表3 不同处理对玉米瘤胃CP降解率的影响
Table 3 Effects of different processing methods on corn CP ruminal degradability
注：E为膨化组，P为制粒组，D为干压扁组，R为烘炒组，C为对照组。a为快速降解部分，b为慢速降解部分，c为b的降解速率。同行数据右肩有相同字母为差异不显著（P>0.05），右肩有相邻字母为差异显著（P<0.05），相间字母表示差异极显著（P<0.01）。
与对照玉米相比，各种加工处理玉米CP的慢速降解部分b都显著或极显著降低，这可能是由于在加工过程中各组玉米的CP在一定程度上发生了变性所致。膨化玉米和颗粒玉米的慢速降解常数c值和有效降解率P的差异均不显著（P>0.05），这与OM的显著性不同。OM中主要成分为淀粉，其瘤胃降解率显著高于CP（P<0.05）。与对照玉米相比，膨化玉米和颗粒玉米的有效降解率P显著增加（P<0.05），烘炒玉米的P值显著降低（P<0.05），而压扁玉米的P值变化不明显（P>0.05）。各组玉米的CP有效降解率都低于相应组OM的P值（P<0.05），这可能与籽实中蛋白质基质的结构特点有关。
3.结论与讨论
本试验中采用了膨化、制粒、压扁、烘炒等物理加工方法，对玉米进行了加工处理。试验结果表明，在水分、热量和压力的作用下，玉米籽实的结构发生了变化，导致各组玉米的瘤胃降解率也不同。由于OM中的主要成分为淀粉和CP（脂肪含量为2%-5%），因此OM的瘤胃降解率与淀粉和CP的瘤胃降解率密不可分。
玉米籽实中淀粉表面被蛋白质基质和脂肪所包围，其表面的锯齿、小沟、裂缝或小孔，可作为微生物和酶进攻的位点。加工处理可破碎谷物颗粒的外种皮，使其颗粒减少，表面积增加，增大瘤胃微生物和酶进入的机会而提高瘤胃对淀粉的消化速度，从而提高其营养价值。
膨化玉米受到高温、高湿和高压的共同作用，玉米籽实的结构变得疏松，OM中淀粉的晶体结构被破坏。膨化玉米中水分充足，在高温处理时糊化彻底；在突然减压时淀粉颗粒瞬间汽化，填充在间隙内的水便会产生强大的膨化力，促使淀粉体积膨胀而呈多孔状。此外，由于受到高温的影响，淀粉颗粒可能出现凝沉现象，导致快速降解部分a降低，但慢速降解部分的降解常数c增加，其OM和CP在瘤胃中的降解率最高；
颗粒玉米受到蒸汽和压力的作用，淀粉颗粒糊化，晶体结构被破坏，直链淀粉和支链淀粉的比例发生改变，其快速降解部分升高，慢速降解部分降低，其OM和CP瘤胃降解率显著高于对照玉米。
膨化玉米与颗粒玉米进行比较，可能由于受到高温的影响，膨化玉米的快速降解部分a很低，但是由于水分充足的补偿作用，以及膨化时瞬间减压产生巨大的膨化力（剪切力），使其慢速降解常数c显著高于颗粒玉米的c值（P<0.05），而且膨化玉米的糊化度高于颗粒玉米，因此，膨化玉米OM和CP的瘤胃降解率高于颗粒玉米。
压扁玉米相当于粗粉碎，由于受到压力的作用，降解率高于生玉米，OM和CP的降解率与对照玉米差异不显著(P>0.05)。
烘炒玉米由于水分的限制，在高温（130℃以上）和搅拌的作用下，籽实中的淀粉颗粒出现糊精化，形成抗酶解的配糖键（产生抗性淀粉），在冷却或低温保存的过程中可能重结晶（凝沉），有助于慢速降解淀粉或不可消化淀粉（即抗性淀粉）的形成。在高温处理时，蛋白质可能发生变性，淀粉酶的活性降低（Holm，1985）；另外，玉米籽实中的蛋白质与碳水化合物结合后，发生美拉德反应，形成蛋白质—碳水化合物复合体而不易在瘤胃中降解，因此其OM和CP的瘤胃有效降解率最低。
（参考文献略）
注：本文是国家自然基金项目《玉米的加工处理对瘤胃氮排出量影响的研究》的一部分内容。通讯作者为嘎尔迪教授，特此致谢。 |
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发表于 2007-7-17 20:11:17
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