蒸汽壓片玉米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及其在泌乳奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用

張　婷，田　瑤，陳宇光（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙　410128）

?

蒸汽壓片玉米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及其在泌乳奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用

張婷，田瑤，陳宇光*
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128）

摘要：玉米經(jīng)過(guò)蒸汽壓片處理后，玉米淀粉分子與蛋白質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)均遭到破壞，從而提高淀粉、蛋白質(zhì)的消化率，提高有機(jī)物、干物質(zhì)、中性洗滌纖維等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的全腸道表觀消化率，增加乳產(chǎn)量、乳蛋白率、乳脂肪率，使奶牛泌乳性能得到提高。文章主要介紹蒸汽壓片玉米的加工工藝及其對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)水平的影響和蒸汽壓片玉米在瘤胃、小腸的消化特性及其在泌乳奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：蒸汽壓片玉米；淀粉；泌乳奶牛；泌乳性能

玉米是重要的糧食作物與飼料來(lái)源，因其胚乳中較高的淀粉含量成為奶牛飼糧中主要的能量來(lái)源，所以淀粉消化效率的高低直接影響了奶牛的泌乳性能。為了提高玉米的利用效率，在飼喂前通常都需經(jīng)過(guò)加工處理。最常見的加工處理方法是粉碎，其對(duì)設(shè)備及技術(shù)要求低，簡(jiǎn)單易行，在養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用廣泛。在20世紀(jì)60年代，谷物壓片技術(shù)在育肥牛生產(chǎn)中得到應(yīng)用，直到20世紀(jì)90年代，谷物壓片技術(shù)才陸續(xù)應(yīng)用于奶牛生產(chǎn)中。大量研究表明，蒸汽壓片玉米可以改善淀粉在瘤胃和小腸中的消化特性，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率，從而提高奶牛的泌乳性能。蒸汽壓片技術(shù)是結(jié)合濕、熱處理和物理剪切促進(jìn)玉米凝膠化，打亂緊密結(jié)合一起的淀粉分子和破壞包裹淀粉顆粒的基質(zhì)蛋白來(lái)提高玉米淀粉的消化率。本文主要對(duì)蒸汽壓片工藝對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及消化特點(diǎn)的改變和蒸汽壓片玉米在泌乳奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用作以綜述，以期泌乳奶牛中推廣利用蒸汽壓片技術(shù)提供理論參考。

1　蒸汽壓片玉米加工工藝

將經(jīng)過(guò)除雜處理后的玉米加入水和調(diào)制劑，使水分充分滲入，然后將浸泡好的玉米輸入蒸汽箱內(nèi)，將溫度升高到100～110℃維持30～60 min的蒸汽處理，使水分含量達(dá)到16%～20%。在該溫度下，玉米會(huì)發(fā)生不可逆的凝膠糊化反應(yīng)，電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，淀粉分子的氫鍵遭到破壞，使其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生擴(kuò)展，表面積增加，然后再將其輸入預(yù)熱好的雙向條輪軋輥壓成一定密度的薄片。為了保持軋輥的距離不會(huì)隨著下落玉米的擠壓發(fā)生改變，通常使用定壓法將玉米壓成薄片，該方法保證了加工后蒸汽壓片玉米品質(zhì)的一致性[1]。

2　蒸汽壓片技術(shù)對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)水平的影響

淀粉占玉米營(yíng)養(yǎng)成分的70%，其中27%為直鏈淀粉，73%為支鏈淀粉，均以顆粒的形式存在于玉米胚乳中。淀粉顆粒間緊密排列，有的以氫鍵相互連接，有的有序排列形成緊密的結(jié)晶區(qū)。此外淀粉顆粒周圍還被醇溶性蛋白質(zhì)包裹，不利于酶與微生物的消化。蒸汽壓片技術(shù)之所以能改變玉米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在于100～110℃時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生變性，再蒸汽處理使淀粉吸水到18%～20%，使淀粉顆粒吸水發(fā)生不可逆的膨脹分裂，晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞，并通過(guò)物理壓力破壞蛋白質(zhì)與晶體的空間結(jié)構(gòu)，制成的薄片與瘤胃消化液的接觸面積增大，使消化率提高。有研究發(fā)現(xiàn)，蒸汽處理對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值無(wú)影響，且當(dāng)蒸汽與壓片兩種技術(shù)同時(shí)使用時(shí)能達(dá)到改變玉米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的最佳效果。說(shuō)明僅使玉米淀粉顆粒凝膠化還不夠，還需在外力基礎(chǔ)上破壞空間結(jié)構(gòu)才能增加玉米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[2]。蒸汽壓片技術(shù)對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的改變受蒸汽溫度、蒸汽時(shí)間、水分含量、軋輥距離、壓片密度和厚度等多種因素的影響。Domby等和Ponce等研究發(fā)現(xiàn)，壓片密度與玉米淀粉的可降解含量和酶的降解度聯(lián)系緊密，隨壓片密度的增加，淀粉的消化率呈下降趨勢(shì)[3-4]。Zhong等研究發(fā)現(xiàn)，在奶牛飼糧中最佳的壓片密度約為0.36 kg·L-1[5]。此外，在以產(chǎn)奶量和消化率變化的基礎(chǔ)上，為維持3倍飼喂水平需要量時(shí)，蒸汽壓片玉米的產(chǎn)奶凈能比破碎干玉米高11%，而比粉碎玉米高約4%[6]。玉米經(jīng)蒸汽壓片處理后能值與總可消化養(yǎng)分得到了提高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比普通玉米高。

3　蒸汽壓片玉米在泌乳奶牛瘤胃和小腸內(nèi)的消化特性

玉米在經(jīng)過(guò)蒸汽與壓片處理后，淀粉顆粒的糊化和接觸面積的增大影響了其在瘤胃與小腸中的發(fā)酵，使其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率也得到了增加。Plascencia等研究表明，與干碾白玉米相比，蒸汽壓片白玉米可以增加瘤胃、后瘤胃和全腸道的有機(jī)物（OM）表觀消化率；此外，蒸汽壓片白玉米后瘤胃與全腸道氮的表觀消化率也高于干碾白玉米[7]。Cooke等研究表明，與粉粹玉米相比，蒸汽壓片玉米增加了全腸道干物質(zhì)（DM）與OM消化率。其主要?dú)w因于蒸汽壓片玉米提高了淀粉消化率，從而使DM與OM消化率增加[8]。有研究報(bào)道，蒸汽壓片玉米與干碾玉米瘤胃淀粉消化率沒有顯著差異（P> 0.05），但十二指腸與全腸道的淀粉消化率要好于干碾玉米?；粜P等研究表明，與破碎玉米相比，蒸汽壓片玉米的瘤胃淀粉有效降解率高于破碎玉米（82.76%、64.37%），過(guò)瘤胃淀粉含量低于破碎玉米（216.22、21.50 g·kg-1）[9]。研究發(fā)現(xiàn)，大量過(guò)瘤胃淀粉進(jìn)入小腸時(shí)不能完全被吸收，容易造成日糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的浪費(fèi)。過(guò)量的瘤胃淀粉降解又會(huì)引起瘤胃pH變小，影響其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化，增加瘤胃酸中毒危險(xiǎn)。如果將玉米粉碎飼喂奶牛，其中有40%的淀粉將會(huì)略過(guò)瘤胃的消化直接進(jìn)入小腸，而經(jīng)過(guò)蒸汽后，大部分淀粉在瘤胃中降解，蒸汽壓片玉米的使用對(duì)pH無(wú)顯著影響（P>0.05），均在正常范圍內(nèi)[5]。但蒸汽壓片玉米使纖維降解率受到了一定影響，在泌乳奶牛的研究中發(fā)現(xiàn)，與干碾、破碎玉米相比，蒸汽壓片玉米的中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）瘤胃與全腸道消化率平均分別減少了16%、22%。有研究報(bào)道，與干碾玉米相比，日糧添加蒸汽壓片玉米40%時(shí)增加了NDF、ADF的消化率。Zhong等報(bào)道，NDF的消化率隨蒸汽壓片玉米的增加而降低，當(dāng)蒸汽壓片玉米與粉碎玉米添加比例在20?20時(shí)，蛋白質(zhì)表觀消化率最高[5]。說(shuō)明蒸汽壓片玉米對(duì)NDF、ADF降解率的影響關(guān)鍵在于蒸汽壓片玉米對(duì)瘤胃發(fā)酵模式的影響，不同加工技術(shù)可能存在一個(gè)最適添加量與最佳組合比例，能使瘤胃發(fā)酵環(huán)境達(dá)到最優(yōu)，且在不減少NDF、ADF降解率的前提下，提高其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率。

4　蒸汽壓片玉米在泌乳奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用

蒸汽壓片玉米的應(yīng)用改變了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化效率，提高了淀粉消化率和其他有機(jī)物的消化率，增加了瘤胃微生物蛋白質(zhì)合成量，提高了飼料使用率，使奶牛泌乳性能及乳品質(zhì)的提高成為可能。但在具體實(shí)踐中要注意蒸汽壓片玉米的最適添加量及添加比例，使其得到最大轉(zhuǎn)化效率。Harvatine等研究發(fā)現(xiàn)，與普通玉米相比，蒸汽壓片玉米減少了干物質(zhì)采食量1.1 kg·d-1，而對(duì)乳產(chǎn)量與乳蛋白含量沒有顯著影響（P>0.05），說(shuō)明與普通玉米相比，蒸汽壓片玉米增加了飼料報(bào)酬，提高了飼料轉(zhuǎn)化率[10]。有研究表明，用蒸汽壓片玉米替代細(xì)粉玉米能提高乳產(chǎn)量與乳蛋白產(chǎn)量。Zhong等研究表明，添加40%蒸汽壓片玉米比添加40%細(xì)粉玉米更能提高乳蛋白含量，而兩者添加量均為20%時(shí)，達(dá)到了最高的乳產(chǎn)量與乳蛋白含量以及乳脂含量；且還發(fā)現(xiàn)與細(xì)粉玉米相比，蒸汽壓片玉米能減少瘤胃中氨氮濃度[9]?？赡苁怯捎谡羝麎浩衩自黾恿宋⑸锏鞍踪|(zhì)的合成，導(dǎo)致瘤胃中氨氮濃度減少。這與Plascencia等報(bào)道相似，蒸汽壓片玉米促進(jìn)瘤胃氮的利用，提高瘤胃微生物蛋白質(zhì)的合成，這可能是導(dǎo)致乳蛋白質(zhì)率增加的主要原因。陳濤等研究發(fā)現(xiàn)，與普通玉米相比，蒸汽壓片玉米顯著降低了乳尿氮水平（P<0.05），增加了奶牛乳產(chǎn)量，提高了飼料轉(zhuǎn)化率[11]。戴輝等研究表明，與普通玉米相比，蒸汽壓片玉米提高奶牛的乳產(chǎn)量與乳蛋白率，泌乳性能得到提高[12]。Dhiman等研究發(fā)現(xiàn)，給泌乳奶牛飼喂蒸汽壓片玉米，奶牛的進(jìn)食量沒有發(fā)生變化，而乳蛋白的含量顯著提高（P<0.05），而且產(chǎn)乳量也比干粉玉米高出4%，但是乳脂量要低于其他處理組[13]。這與Bargo等的結(jié)論相一致，但是在放牧條件下壓片玉米并沒有影響奶牛的產(chǎn)乳量及乳蛋白率，說(shuō)明蒸汽壓片玉米對(duì)奶牛生產(chǎn)性能的影響與很多因素相關(guān)，如飼養(yǎng)方式、管理水平、試驗(yàn)周期、動(dòng)物本身的基因類型及其所處的生理時(shí)期等。另外，玉米的品種和加工程度也會(huì)對(duì)產(chǎn)奶量產(chǎn)生影響[14-15]。

有研究表明，蒸汽壓片玉米會(huì)使乳脂率降低，主要是由于淀粉的消化率增加使瘤胃發(fā)酵以丙酸型為主體，導(dǎo)致乙酸和丙酸比值降低。乙酸作為乳脂合成的前體物質(zhì)，乙酸比例的下降將會(huì)影響乳脂的合成。瘤胃中高丙酸含量會(huì)增加糖異生作用，刺激胰島素的分泌，抑制脂肪酸從脂肪組織釋放到乳腺，從而降低乳脂百分比。有研究表明，與粉碎玉米相比，蒸汽壓片玉米能增加乳脂肪率。Zhong等研究表明，隨蒸汽壓片玉米的增加，乳脂率呈先升后降的趨勢(shì)，添加量為20%時(shí)乳脂率最高，可能是由于日糧中纖維含量的不同所致，添加低劑量蒸汽壓片玉米時(shí)能增加纖維的消化率，此時(shí)乙酸比例也得到提高，乙酸和丙酸比值處于有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化的范圍，隨蒸汽壓片玉米量的加大，乙酸和丙酸比值失去平衡，最終以丙酸型發(fā)酵為主，限制了纖維分解菌的發(fā)酵，從而導(dǎo)致乳脂含量下降。可見，蒸汽壓片玉米的使用對(duì)奶牛泌乳性能的影響有弊有利，如何合理的使用，發(fā)掘出最大的應(yīng)用潛能仍需進(jìn)一步探討研究。

5　小　結(jié)

蒸汽壓片玉米在肉牛生產(chǎn)中得到了廣泛的研究與應(yīng)用。在歐美等國(guó)家，蒸汽壓片玉米在奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)逐步擴(kuò)大，而我國(guó)蒸汽壓片玉米在奶牛養(yǎng)殖中還處于起步階段。蒸汽壓片技術(shù)改變了玉米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在泌乳奶牛生產(chǎn)應(yīng)用中，蒸汽壓片玉米能提高瘤胃、小腸及全腸道的淀粉消化率，提高OM、DM、NDF等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的全腸道表觀消化率，增加乳產(chǎn)量、乳蛋白率、乳脂肪率，提高奶牛泌乳性能。但要使蒸汽壓片玉米在泌乳奶牛生產(chǎn)中發(fā)揮最大的積極作用，最適添加量以及最適添加比例問(wèn)題還需進(jìn)一步研究。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Zinn R A, Owens F N, Ware R A. Flaking corn: processing mechanics, quality standards, and impacts on energy availability and performance of feedlot cattle[J]. Journal of Animal Science, 2002, 80（5）: 1 145-1 156.

[2]辛杭書,許曾曾,張躍文,等.蒸汽壓片技術(shù)對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及奶牛飼用效果的影響[J].中國(guó)畜牧雜志, 2006, 42（10）: 57-60.

[3] Domby E. M. Interactive effects of bulk density of steam-flaked corn and concentration of sweet bran wet corn gluten feed on feed?lot cattle performance, carcass characteristics, and appatent total tract nutrient digestibility[D].Texas:Texas Tech University,2013.

[4] Ponce C H, Domby E M, Anele U Y, et al. Effects of bulk density of steam-flaked corn in diets containing wet corn gluten feed on feedlot cattle performance, carcass characteristics, apparent totaltract digestibility, and ruminal fermentation[J]. Journal of Animal Science, 2013, 91（7）: 3 400.

[5] Zhong R Z, Li J G, Gao Y X, et al. Effects of substitution of differ?ent levels of steam-flaked corn for finely ground corn on lactation and digestion in early lactation dairy cows[J]. Journal of Dairy sci?ence, 2008, 91（10）: 3 931-3 937.

[6] NRC（National Research Council）. Nutrient requirements of dairy cattle[M]. Washington: National Academy of Sciences, 2001.

[7] Plascencia A, Bermúdez R M, Cervantes M, et al. Influence of pro?cessing method on comparative digestion of white corn versus con?ventional steam-flaked yellow dent corn in finishing diets for feed?lot cattle[J]. Journal of Animal Science, 2011, 89（1）: 136-141.

[8] Cooke K M, Bernard J K, West J W. Performance of lactating dairy cows fed ryegrass silage and corn silage with ground corn, steam-flaked corn, or hominy feed[J]. Journal of Dairy Science, 2009, 92（3）: 1 117-1 123.

[9]霍小凱,李喜艷,王加啟,等.不同加工方式玉米的干物質(zhì)和淀粉瘤胃降解率及過(guò)瘤胃淀粉含量的測(cè)定[J].中國(guó)奶牛, 2009 （7）: 11-14.

[10] Harvatine D I, Firkins J L, Eastridge M L. Whole linted cotton? seed as a forage substitute fed with ground or steam-flaked corn: digestibility and performance[J]. Journal of Dairy Science, 2002, 85（8）: 1 976-1 987.

[11]陳濤,高艷霞,曹玉鳳,等.蒸汽壓片玉米對(duì)奶牛生產(chǎn)性能和氮磷排放影響的研究[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào), 2009, 40（12）: 1 769-1 775.

[12]戴輝,任麗萍,孟慶翔.玉米蒸汽壓片和活性酵母添加對(duì)奶牛產(chǎn)奶性能及血液指標(biāo)的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 15 （1）: 50-54.

[13] Dhiman T R, Zaman M S, MacQueen I S, et al. Influence of corn processing and frequency of feeding on cow performance[J]. Jour?nal of Dairy Science, 2002, 85: 217-226.

[14] Bargo F, Muller L D, Altman N S. Invited review: Production and digestion of supplemented dairy cows on pasture[J]. Journal of Dairy Science, 2003, 86: 1-42.

[15] Alvarez H J, Santini F J, Rearte D H, et al. Milk production and ruminal digestion in lactatingdairy cows grazing temperate pas?tures and supplemented with dry cracked corn or high moisture corn[J]. Animal Feed Science and Technology, 2001, 91: 183-195.

前沿科技摘編

The Nutrition of Steam-flaked Corn and Application in Dairy Cow Production

ZHANG Ting, TIAN Yao, CHEN Yuguang*
（College of Animal Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China）

Abstract:After dealing with steam-flaked, corn starch molecules and protein structure were destroyed, which increased the digestibility of starch and protein, increased the apparent digestibility of organic matter, dry matter, neutral detergent fiber and other nutrients, increased milk production, milk protein percentage and milk fat percent?age, improved the cow lactation performance. The process of steam-flaked corn, effect of the process on nutrient lev?els, steam-flaked corn digestion characteristics in the rumen and intestinal and steam-flaked corn application in lactating dairy cows were reviewed.

Key words:steam-flaked corn; starch; lactating dairy cows; lactation performance

*通訊作者：副教授，碩士生導(dǎo)師，E-mail: ayu800@126.com。

作者簡(jiǎn)介：張婷（1987-），女，湖南瀏陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)榉雌c動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)。

基金項(xiàng)目：湖南省“海外名師”項(xiàng)目計(jì)劃（湘教通[2014]309號(hào)）

收稿日期：2015-03-13

中圖分類號(hào)：S823.9+1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-0084（2015）05-0023-04