[2006第7期]不同加工處理玉米的OM和蛋白質(zhì)和在奶牛瘤胃中降解規(guī)律的研究

新飼料

原載《新飼料》雜志2006年第7期
廊坊市廣陽區(qū)畜牧局/王淑香
廊坊市農(nóng)林科學院畜牧研究所/盧壽鋒  路國強
內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學動物科學與醫(yī)學學院/嘎爾迪

摘要 ：本試驗以4頭裝有永久性瘤胃瘺管的中國荷斯坦奶牛為試驗動物，采用4×4拉丁方試驗設計，在1.3M飼養(yǎng)水平上利用尼龍袋法測定了不同的物理加工處理（膨化、制粒、壓扁、烘炒及生玉米）的玉米在奶牛瘤胃中有機物質(zhì)（OM）和粗蛋白（CP）的降解率。結(jié)果表明：玉米經(jīng)不同加工處理后其OM和CP的瘤胃降解模型參數(shù)a、b、c和P 值發(fā)生了顯著的變化。各組玉米OM和CP的有效降解率P值從大到小依次均為：膨化玉米〉顆粒玉米〉壓扁玉米〉對照玉米〉烘炒玉米。試驗結(jié)果表明，與對照玉米相比，膨化玉米和顆粒玉米的OM和CP有效降解率P值顯著增加，壓扁玉米的P值差異不顯著，烘炒玉米的P值顯著降低。OM和粗蛋白的有效降解率P值的顯著改變可能是在水分、熱量和壓力的作用下，玉米籽實的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導致各組玉米的瘤胃降解率也不同。

關鍵詞 ：玉米  加工處理；有機物質(zhì)；粗蛋白；泌乳奶牛；瘤胃；降解規(guī)律

1.前言
玉米是我國的主要農(nóng)作物之一，當前我國玉米消費主要有口糧、飼料、工業(yè)用和種子用四個方面。近年來玉米的工業(yè)消費（以飼料消費為主）一直占總消費量的80%左右，并呈不斷上升的趨勢。玉米是一種常見的谷物飼料，也是奶牛最重要的能量飼料之一。按干物質(zhì)計算，玉米含碳水化合物70%-80%，OM中淀粉含量大約為72%-76%，粗蛋白含量為8%-14%。

傳統(tǒng)的玉米－豆粕型日糧在瘤胃中能氮釋放不匹配。在大多數(shù)情況下，約有25%以上的氮以氨的形式損失（Nolan，1975），從而限制了其在奶牛生產(chǎn)中的應用。加工處理可以改變玉米在消化道中的消化位點和消化比例（Huntington，1997）。采用適當?shù)募庸ぜ夹g，可以調(diào)控瘤胃降解和小腸消化的營養(yǎng)物質(zhì)的比例，一方面維持瘤胃發(fā)酵的正常進行，促使瘤胃內(nèi)能氮同步釋放；另一方面降低氮的排出量，減少代謝產(chǎn)物對環(huán)境的污染，使飼料利用達到最大效率，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和飼養(yǎng)效果。

隨著瘤胃營養(yǎng)生理研究的深入和發(fā)展，飼料營養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃內(nèi)的動態(tài)降解率已成為現(xiàn)代反芻動物營養(yǎng)新體系的一項重要指標。目前廣泛采用尼龍袋法研究飼料營養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃中的降解規(guī)律，尼龍袋法簡便易行，比體內(nèi)法省時省工，又能較好的代表動物的實際情況，因而是一種較好的測定方法。

玉米經(jīng)過不同加工處理，其OM和CP在瘤胃內(nèi)的降解參數(shù)可能會發(fā)生改變。本試驗采用尼龍袋法研究不同加工處理對OM和CP降解規(guī)律的影響，為生產(chǎn)實踐提供科學依據(jù)。有關玉米加工處理對DM和淀粉的影響，參見《不同加工處理玉米的干物質(zhì)和淀粉在奶牛瘤胃中降解規(guī)律的研究》(飼料廣角2005年16期)。

2  材料與方法
1.1 玉米的加工處理方法
1.1.1 對照玉米:內(nèi)蒙古呼和浩特市的本地玉米；
1.1.2 膨化玉米：由內(nèi)蒙古伊利飼料有限公司生產(chǎn)（130℃，30min）；
1.1.3 顆粒玉米：在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學機電工程學院進行，由山西大同農(nóng)牧機械廠制造的9KS304型顆粒機生產(chǎn)。顆粒機孔徑大小為8mm,制粒時先用粉碎機粉碎，然后加入20%的自來水進行攪拌、制粒。
1.1.4 壓扁玉米：由內(nèi)蒙古呼和浩特市石羊橋炒貨廠組合對輥機生產(chǎn)（0.8mm壓扁）。
1.1.5 烘炒玉米：由內(nèi)蒙古呼和浩特市石羊橋炒貨廠旋轉(zhuǎn)式炒爐生產(chǎn)（160℃，15min）。
1.2 實驗動物與日糧
選擇4頭健康狀況良好，年齡、體重、胎次、泌乳期相近的安裝永久性瘤胃瘺管的黑白花奶牛，按照NRC(2001)飼養(yǎng)標準配合日糧。日糧的精粗比為55:45。四種日糧的不同之處在于各種加工處理的玉米，其它營養(yǎng)成分相同，見表1。

表1 日糧組成及營養(yǎng)水平
Table 1 Dietary composition and its nutrition level

日糧組成 Dietary Composition	組分含量 Content (%OM)	營養(yǎng)成分 Ingredient	營養(yǎng)水平 Nutrition Level
青干草Hay	24.55	NND	2.04
玉米青貯Corn silage	21.96	NEL（Mcal/Kg）	1.53
玉米Control corn	27.20	CP（%）	16.58
麩皮Wheat bran	3.33	NDF（%）	35.32
豆粕Soybean meal	15.24	Ca（%）	0.79
胡麻餅Flaxseed meal	3.92	P（%）	0.54
尿素Urea	0.42
磷酸氫鈣CaHPO4	1.11
食鹽Salt	0.42
碳酸氫鈉NaHCO3	0.53
添加劑Additive	0.53

注：*礦物質(zhì)預混料由FeSO4.7H2O 31200mg/Kg；CuSO4.5H2O  1500mg/Kg；ZnSO4.7H2O  17500mg/Kg ；MnSO4.5H2O  7800mg/Kg；碘鈣粉（含1%KI）17000mg/Kg； Na2SeO3  4.3mg/Kg ；CoCI2.6H2O 1030mg/Kg和沸石粉組成。維生素預混料中每公斤含VA  5400萬IU；VD3 1080萬IU；VE  18000IU；VK35g；VB1 2g；VB2 15g；VB12 0.03g；VB5 35g；泛酸鈣25g；葉酸0.5g；抗氧化劑0.2g。**NEL為計算值，其它均為實測值。

1.3 實驗設計與飼養(yǎng)管理
采用單因子完全隨機試驗，試驗牛于每天早晨6:00和下午4:00飼喂，順序為：玉米青貯、青干草、混合精料。試驗牛在飼喂和擠奶時栓在畜舍內(nèi)，其余時間在運動場中自由運動。每天在早晨6:30和晚上6:30擠奶兩次，自由飲水，預試期為10天。

1.4 實驗樣品的制備
分別稱取5g不同加工處理的玉米風干樣品，裝入標號、已恒重的尼龍袋中，尼龍袋大小為10×17cm2,孔徑為40μm（300目）。將兩個裝有平行樣的尼龍袋用工程線和橡皮筋纏緊，穿過長約50cm的塑料管，工程線的另一頭固定在瘤胃瘺管上；按照“依次加入，一齊取出”的原則，于第一天20:00，第二天8:00、12:00、16:00、18:00 分別投入到瘤胃中，20:00取出（尼龍袋分別降解0h、2h、4h、8h、12h、24h）。取出尼龍袋后，立即用自來水沖洗尼龍袋的外表面，然后在冷水中浸泡55分鐘，用自來水洗干凈后，將尼龍袋放在65ºC烘箱中烘干；樣品在4ºC保存以備分析，尼龍袋殘渣通過1mm篩粉碎進行分析。

1.5 測定指標與樣品分析
對所有尼龍袋內(nèi)樣品測定OM和CP兩個指標，采用實驗室常規(guī)方法測定。

1.6 計算公式

1.6.1 待測飼料在瘤胃中不同時間點消失率的計算公式
A(%)=100× (B-C)/B
其中：A：待測飼料營養(yǎng)物質(zhì)的瘤胃消失率（%）
B：樣品中待測飼料營養(yǎng)物質(zhì)的質(zhì)量（g）
C：殘渣中待測飼料營養(yǎng)物質(zhì)的質(zhì)量（g）

1.6.2 待測飼料OM和CP的有效降解率（P）的計算
有效降解率（P）根據(jù)Ørskov和McDonald(1979)提出的公式進行計算。公式如下：
dp=a+b(1-e-Kd×(t))           P=a+(b×Kd)/(Kd+Kp)   
其中：dp: t時間營養(yǎng)物質(zhì)消失率   a: 快速降解部分（%）
b: 慢速降解部分（%）     t: 待測飼料在瘤胃中滯留時間(h)  
Kd: b的降解速率          P:待測飼料中營養(yǎng)物質(zhì)有效降解率
Kp: 待測飼料的瘤胃流通速率，這里Kp=0.06/h (Tamminga等,1994)

1.7 統(tǒng)計處理
試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析利用SAS軟件包中平衡實驗設計方差分析過程（ANOVA）和非平衡實驗設計方差分析過程（GLM）進行。

2. 結(jié)果與分析
2.1 不同加工處理對玉米瘤胃OM降解率的影響
玉米進行不同的加工處理后，OM含量變化不大（P>0.05），但OM的降解率發(fā)生了的 改變（表2）。比較各組玉米OM的降解模型，可以看出顆粒玉米的快速降解部分a顯著高于對照玉米和壓扁玉米（P<0.05），極顯著的高于烘炒玉米和膨化玉米的a值（P<0.01）。與對照玉米相比，顆粒玉米的a值顯著增加（P<0.05），膨化玉米和烘炒玉米的a值顯著或極顯著降低，壓扁玉米的a值則差異不顯著（P>0.05）。

表2  不同處理對玉米瘤胃OM降解率的影響
Table 2 Effects of different processing methods on corn OM ruminal degradability

項目 瘤胃降解模型參數(shù)	組 別 Group
	E	P	D	R	C
a（%）	14.73d	37.14a	22.20b	18.60c	23.19b
b（%）	70.90a	44.66b	76.13a	54.40ab	77.91a
c（%/h）	16.72a	7.26b	4.21bc	2.95c	3.82bc
有效降解率P（%）	66.73a	59.23b	53.57c	36.05d	52.61c

注：E為膨化組，P為制粒組，D為干壓扁組，R為烘炒組，C為對照組。a為快速降解部分，b為慢速降解部分，c為b的降解速率。同行數(shù)據(jù)右肩有相同字母為差異不顯著（P>0.05），右肩有相鄰字母為差異顯著（P<0.05），相間字母表示差異極顯著（P<0.01）。

顆粒玉米與烘炒玉米的慢速降解部分b值差異不顯著（P>0.05），顯著低于其它組的b值（P<0.05），而其它組之間b值差異不顯著（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也顯著或極顯著低于其它各組。

由于受到高溫處理，膨化玉米和烘炒玉米的快速降解部分a都顯著或極顯著的低于其它組，而且膨化玉米的a值顯著低于烘炒玉米組（P<0.05）；膨化玉米的慢速降解部分b與烘炒玉米的b值差異不顯著（P>0.05），但是膨化玉米的慢速降解常數(shù)c極顯著高于烘炒玉米的c值（P<0.01），顯著高于其它組（P<0.05），這與膨化玉米受到高濕、高壓的影響有很大的關系。

各組玉米OM的有效降解率P順序為：膨化玉米〉顆粒玉米〉壓扁玉米〉對照玉米〉烘炒玉米。膨化玉米的P值顯著高于顆粒玉米（P<0.05），極顯著的高于其它組（P<0.01）。對照生玉米在進行加工處理后，膨化玉米和顆粒玉米的瘤胃有效降解率顯著增加（P<0.05），烘炒玉米的P值顯著降低（P<0.05），而壓扁處理玉米的P值沒有明顯的變化（P>0.05）。

2.2 不同加工處理對玉米瘤胃CP降解率的影響

玉米進行不同的加工處理后，CP含量變化不大（P>0.05），但CP的降解率發(fā)生了明顯的變化（表3）。比較各組玉米的CP瘤胃降解模型參數(shù)，可以看出顆粒玉米的快速降解部分a顯著高于壓扁玉米的a值（P<0.05），極顯著的高于其它組（P<0.01）。與對照玉米相比，顆粒玉米和壓扁玉米的快速降解部分a顯著或極顯著增加，膨化玉米的a值顯著降低（P<0.05），烘炒玉米的a值變化不顯著（P>0.05），這與OM的顯著性不同。

表3 不同處理對玉米瘤胃CP降解率的影響
Table 3 Effects of different processing methods on corn CP ruminal degradability

項目Item 瘤胃降解模型參數(shù)	組 別 Group
	E	P	D	R	C
a（%）	8.67d	28.56a	24.76b	20.20c	20.17c
b（%）	58.77b	31.07c	34.59c	57.42b	76.01a
c（%/h）	15.07a	10.47a	4.03b	2.39b	2.05c
有效降解率P（%）	49.58a	46.29a	38.53b	20.76c	38.24b

注：E為膨化組，P為制粒組，D為干壓扁組，R為烘炒組，C為對照組。a為快速降解部分，b為慢速降解部分，c為b的降解速率。同行數(shù)據(jù)右肩有相同字母為差異不顯著（P>0.05），右肩有相鄰字母為差異顯著（P<0.05），相間字母表示差異極顯著（P<0.01）。

與對照玉米相比，各種加工處理玉米CP的慢速降解部分b都顯著或極顯著降低，這可能是由于在加工過程中各組玉米的CP在一定程度上發(fā)生了變性所致。膨化玉米和顆粒玉米的慢速降解常數(shù)c值和有效降解率P的差異均不顯著（P>0.05），這與OM的顯著性不同。OM中主要成分為淀粉，其瘤胃降解率顯著高于CP（P<0.05）。與對照玉米相比，膨化玉米和顆粒玉米的有效降解率P顯著增加（P<0.05），烘炒玉米的P值顯著降低（P<0.05），而壓扁玉米的P值變化不明顯（P>0.05）。各組玉米的CP有效降解率都低于相應組OM的P值（P<0.05），這可能與籽實中蛋白質(zhì)基質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點有關。

3.結(jié)論與討論

本試驗中采用了膨化、制粒、壓扁、烘炒等物理加工方法，對玉米進行了加工處理。試驗結(jié)果表明，在水分、熱量和壓力的作用下，玉米籽實的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導致各組玉米的瘤胃降解率也不同。由于OM中的主要成分為淀粉和CP（脂肪含量為2%-5%），因此OM的瘤胃降解率與淀粉和CP的瘤胃降解率密不可分。

玉米籽實中淀粉表面被蛋白質(zhì)基質(zhì)和脂肪所包圍，其表面的鋸齒、小溝、裂縫或小孔，可作為微生物和酶進攻的位點。加工處理可破碎谷物顆粒的外種皮，使其顆粒減少，表面積增加，增大瘤胃微生物和酶進入的機會而提高瘤胃對淀粉的消化速度，從而提高其營養(yǎng)價值。

膨化玉米受到高溫、高濕和高壓的共同作用，玉米籽實的結(jié)構(gòu)變得疏松，OM中淀粉的晶體結(jié)構(gòu)被破壞。膨化玉米中水分充足，在高溫處理時糊化徹底；在突然減壓時淀粉顆粒瞬間汽化，填充在間隙內(nèi)的水便會產(chǎn)生強大的膨化力，促使淀粉體積膨脹而呈多孔狀。此外，由于受到高溫的影響，淀粉顆粒可能出現(xiàn)凝沉現(xiàn)象，導致快速降解部分a降低，但慢速降解部分的降解常數(shù)c增加，其OM和CP在瘤胃中的降解率最高；

顆粒玉米受到蒸汽和壓力的作用，淀粉顆粒糊化，晶體結(jié)構(gòu)被破壞，直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例發(fā)生改變，其快速降解部分升高，慢速降解部分降低，其OM和CP瘤胃降解率顯著高于對照玉米。

膨化玉米與顆粒玉米進行比較，可能由于受到高溫的影響，膨化玉米的快速降解部分a很低，但是由于水分充足的補償作用，以及膨化時瞬間減壓產(chǎn)生巨大的膨化力（剪切力），使其慢速降解常數(shù)c顯著高于顆粒玉米的c值（P<0.05），而且膨化玉米的糊化度高于顆粒玉米，因此，膨化玉米OM和CP的瘤胃降解率高于顆粒玉米。

壓扁玉米相當于粗粉碎，由于受到壓力的作用，降解率高于生玉米，OM和CP的降解率與對照玉米差異不顯著(P>0.05)。

烘炒玉米由于水分的限制，在高溫（130℃以上）和攪拌的作用下，籽實中的淀粉顆粒出現(xiàn)糊精化，形成抗酶解的配糖鍵（產(chǎn)生抗性淀粉），在冷卻或低溫保存的過程中可能重結(jié)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。在高溫處理時，蛋白質(zhì)可能發(fā)生變性，淀粉酶的活性降低（Holm，1985）；另外，玉米籽實中的蛋白質(zhì)與碳水化合物結(jié)合后，發(fā)生美拉德反應，形成蛋白質(zhì)—碳水化合物復合體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。

（參考文獻略）
注：本文是國家自然基金項目《玉米的加工處理對瘤胃氮排出量影響的研究》的一部分內(nèi)容。通訊作者為嘎爾迪教授，特此致謝。

藍藍的天

看來精補料制粒的結(jié)果使玉米的發(fā)酵加速，起負作用了

zsp123

物料的熟化度對其的消化利用率影響較大

chenjianhua

要感謝你們一直以來給予支持，無私的支持，大力的支持！

藍藍的天

多了解些基礎研究知識