陳玉米粉碎粒度的研究

■靳一丹 王友利 武玉欽 董曉宇 袁建敏

（動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京100193）

我國(guó)是畜禽養(yǎng)殖大國(guó)，玉米是畜禽日糧的主要原料，提高玉米的利用效果是促進(jìn)我國(guó)畜禽生產(chǎn)，節(jié)約飼料資源，緩解我國(guó)飼料不足的重要措施之一。玉米的粉碎粒度對(duì)畜禽的養(yǎng)分代謝、消化道發(fā)育、生產(chǎn)性能具有重要影響[1-3]。研究表明，對(duì)玉米進(jìn)行適宜的粉碎可顯著提高飼料的轉(zhuǎn)化率和動(dòng)物的生產(chǎn)性能，且有利于飼料加工[4]。但是，雖然粉碎過細(xì)的谷物飼料可以增大飼料利用率并減少浪費(fèi)，但同時(shí)也會(huì)增加加工成本并引起家畜消化道疾病[5-6]。近年來認(rèn)為，適當(dāng)增大玉米的粉碎粒度，有利于家禽采食量的增加[7]，延長(zhǎng)食糜在消化道停留的時(shí)間，改善胃腸道的生理狀況，從而提高家禽的生產(chǎn)性能[8-9]。

谷物飼料的粉碎粒度受品種[10]、干燥條件、儲(chǔ)存條件、粉碎機(jī)和篩孔直徑[11-12]等因素影響。谷物儲(chǔ)存后組織硬化、柔性與韌性變?nèi)?、質(zhì)地變脆[13]。此外，玉米的粉碎粒度還可能與其含水量和硬度有關(guān)。2017年以來，由于國(guó)庫(kù)存在大量的陳玉米需要轉(zhuǎn)化成飼料，關(guān)于玉米長(zhǎng)期儲(chǔ)存對(duì)其粉碎粒度的影響以及如何提高粉碎粒度的問題亟待解決。因此，本研究通過測(cè)定玉米粉碎粒度與玉米儲(chǔ)存時(shí)間和條件、玉米品種和粉碎機(jī)篩片直徑的關(guān)系，為生產(chǎn)中改善玉米的利用提供實(shí)踐應(yīng)用指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

分別從國(guó)內(nèi)不同地區(qū)采集到25個(gè)2013～2016年國(guó)庫(kù)陳玉米樣品，2015年收獲的20個(gè)品種東北玉米，以及儲(chǔ)存在相對(duì)溫度較低（環(huán)境溫度低于28 ℃）和相對(duì)溫度較高（環(huán)境最高溫度約為35 ℃）的3個(gè)品種的玉米。

1.2 粉碎方法

收集每個(gè)玉米樣品約2 kg，采用SD 系列水滴式錘片粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，分別通過3.60 mm 篩片和6.00 mm篩片。

1.3 粉碎粒度測(cè)定方法

采用GB/T 5917.1—2008 的方法，選用C2300 型號(hào)振動(dòng)篩，將粉碎后的樣品均勻混合，用四分法稱取約300 g，將粉碎的玉米采用5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)金屬編織篩（10、20、30、40、50目的篩孔），震動(dòng)10 min，篩分過濾，將每層篩子上的物料準(zhǔn)確稱重并記錄。

1.4 粉碎粒度的計(jì)算

按下列公式計(jì)算算數(shù)平均粒徑M[14]。

式中：M0——每次篩分的玉米樣品總質(zhì)量(g)；

a0、a1、a2、a3、a4、a5——底篩及底篩上數(shù)各層篩的孔徑(mm)；

a6——假設(shè)的2.00 mm 10 目孔徑篩的篩上物能全部通過的孔徑，此處按篩比為2 計(jì)算時(shí)，a5=4.00 mm；

p0、p1、p2、p3、p4、p5——由底篩及底篩上數(shù)各層篩的篩上物質(zhì)量(g)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 軟件進(jìn)行處理，采用SPSS 20.0 中的ANOVA 過程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和單因子方差分析，數(shù)據(jù)采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。百分?jǐn)?shù)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行單因子方差分析?！癙＜0.05”為差異顯著，“P＜0.01”為差異極顯著。

2 結(jié)果

2.1 不同儲(chǔ)存年份對(duì)玉米粉碎粒度的影響

國(guó)庫(kù)不同年份玉米粉碎并經(jīng)過3.60 mm 和6.00 mm篩片后的粉碎粒度及其升降幅度如表1。

表1 國(guó)庫(kù)不同年份玉米粉碎粒度

由表1及統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：國(guó)庫(kù)不同年份玉米的粉碎粒度間無顯著差異(P＞0.05)，通過6.00 mm 和3.60 mm篩片的玉米粉碎粒度隨年份的變化一致：隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米粉碎粒度呈“下降、上升、下降”的波動(dòng)而變化，且變化幅度都小于10%。

2.2 不同儲(chǔ)存條件對(duì)玉米粉碎粒度的影響

3 個(gè)品種的玉米在兩種儲(chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏2 年后，進(jìn)行粉碎處理并通過3.60 mm篩片，粉碎后的粒度大小及其變化情況如表2。

儲(chǔ)存環(huán)境溫度相對(duì)低的玉米與儲(chǔ)存環(huán)境溫度相對(duì)高的玉米相比，粉碎粒度均有提高，提高幅度為1.84%～3.61%。

2.3 不同品種玉米粉碎粒度的差異

2015年收獲的19個(gè)品種的玉米在較好條件下儲(chǔ)存2 年后，粉碎并通過3.60 mm 篩片后得到的粒度大小如表3。分析儲(chǔ)存2年后不同品種玉米粒度與理化特性[15]相關(guān)性，如表4。

表3 不同品種玉米粉碎粒度（μm）

表4 玉米粉碎粒度與理化特性的相關(guān)性

由表4的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：粉碎粒度與玉米粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、總淀粉、粗纖維含量沒有相關(guān)性(P＞0.05)，但與玉米NDF、ADF含量呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，即玉米ADF和NDF含量越高，玉米粉碎粒度越小。

2.4 不同篩片直徑對(duì)陳玉米粉碎粒度的影響

國(guó)庫(kù)玉米樣品粉碎并通過兩種篩片后的粒度及粒度分布如圖1，平均粒徑及粒徑變化如表5，粉碎后通過兩種篩片的玉米平均粒徑的變化對(duì)比如表6。

由圖1 和表5 發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過兩種篩片后的粒度分布基本一致。玉米粉碎后通過3.60 mm 篩孔的粒度主要（大于43%）分布在850～2 000 μm，其平均粒徑為(900.19±34.53)μm；通過6.00 mm篩孔的玉米，其粒度主要（大于54%)分布在850～2 000 μm，其平均粒徑為(1 193.35±68.58)μm。陳玉米粉碎后通過兩種篩片后的平均粒徑有極顯著的變化（P＜0.01），與3.60 mm 篩片相比，通過6.00 mm篩片的原料玉米粉碎后的平均粒徑約提高了34.35%。

圖1 玉米粉碎粒度及粒度分布

表5 不同篩片類型下玉米的粉碎粒度

由表6 發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于使用3.60 mm 的篩片，粉碎后通過6.00 mm 篩片的玉米平均粒徑在各個(gè)粒度分布范圍內(nèi)都有較大的變化，其中顆粒度大于2 000 μm 玉米顆粒的比例幾乎提高了8 倍，850～2 000 μm 的顆粒也有23.83%的提高，而小于850 μm 的顆粒都有所下降，且在各區(qū)間下降幅度基本相同。

表6 通過6.00 mm篩片的國(guó)庫(kù)陳玉米粒度增加幅度(%)

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，玉米的粉碎粒度隨儲(chǔ)存時(shí)間延長(zhǎng)的變化沒有明顯的規(guī)律性，其原因可能是儲(chǔ)存了1年和2年的玉米樣品只有2個(gè)，樣品數(shù)量太少?zèng)]有代表性，數(shù)據(jù)的變異度較大。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，谷物儲(chǔ)存后物理性質(zhì)的變化大致為糧粒組織硬化、柔性與韌性變?nèi)?、質(zhì)地變脆、黏性較差[13]，隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米的水分、硬度以及其他理化因素的變化導(dǎo)致了粉碎粒度的變化。

通過本研究發(fā)現(xiàn)，玉米的各種理化特性中，ADF和NDF 含量與玉米粉碎粒度有關(guān)?？紤]到纖維有延展性好、耐分解的特性，玉米的ADF和NDF含量越高很可能會(huì)使玉米的脆性增加，從而導(dǎo)致粉碎粒度越小。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)玉米的ADF 和NDF 含量或玉米的品種來選擇適宜孔徑的粉碎機(jī)篩片。

除了儲(chǔ)存時(shí)間和理化特性，儲(chǔ)存條件也會(huì)影響玉米的粉碎粒度。本研究發(fā)現(xiàn)，在較低溫條件下儲(chǔ)藏的玉米比在較高溫條件下儲(chǔ)藏的玉米的粉碎粒度高一點(diǎn)，其原因很可能是由于高溫環(huán)境影響了玉米中一些營(yíng)養(yǎng)成分的分解、轉(zhuǎn)化等過程[16-18]，最終還是由于各種理化因素的改變導(dǎo)致了粉碎粒度的差異。由于不同地區(qū)玉米的儲(chǔ)藏條件不同，因此，儲(chǔ)藏溫度較高的玉米在粉碎時(shí)可以適當(dāng)提高篩片孔徑，以保證最適飼料粒度。

除了原料玉米本身因素的影響，粉碎時(shí)選用的粉碎機(jī)篩片的篩孔直徑直接決定了玉米的粉碎粒度。本研究選用的3.60 mm 和6.00 mm 篩片粉碎后所得的玉米粉碎粒度分布情況與張燕鳴等[19]的研究基本一致，粉碎后經(jīng)3.60 mm 篩片的玉米平均粒徑為850 μm 左右，經(jīng)6.00 mm 篩片的玉米平均粒徑為1 100 μm 左右，此結(jié)果與張春蘭等、段海濤等[20-21]的測(cè)量結(jié)果基本一致。在本研究中，同Wadhwa 等[22]的研究一樣，粉碎機(jī)篩片直徑對(duì)玉米粉碎粒度有顯著影響，且提高篩片直徑有助于提高大顆粒玉米粉（粒度＞850 μm）的數(shù)量，降低小顆粒玉米粉（粒度＜850 μm）的數(shù)量。

飼料的粉碎粒度除了會(huì)影響飼料的品質(zhì)，還可以通過影響其消化率而進(jìn)一步影響動(dòng)物的生長(zhǎng)性能[23-24]，還決定著飼料加工過程的效果和成本[25]，因此根據(jù)適宜粉碎粒度選擇相應(yīng)的篩片具有十分重要的意義。由于不同種類畜禽的最適飼料粉碎粒度不同，以玉米為主的肉雞飼料的最適粉碎粒度為600～900 μm，而當(dāng)玉米粉碎粒度超過1 042 μm時(shí)，肉雞的生長(zhǎng)性能和能力代謝降低[26-27]；玉米-豆粕型蛋雞飼糧中玉米粉碎的最適粉碎機(jī)篩孔直徑為8.00 mm[19]；肉鴨飼料中玉米推薦粉碎篩片為5.0 mm[28]；以玉米、豆粕為主的豬飼料最適粉碎粒度為626 μm，而小于400 μm 的顆粒很容易導(dǎo)致胃潰瘍，所以不提倡使用[21，24]。在以上國(guó)內(nèi)外的研究中可以看出，禽類飼料的最適粉碎粒度較大，家畜飼料的最適粉碎粒度較禽類小。大粒度玉米不僅能提高禽類的肌胃重量，Kasim、Kilburn等[29-30]還發(fā)現(xiàn)顆粒較大的玉米能顯著提高肉雞對(duì)鈣、磷的利用，且玉米粒度越大改善作用越明顯。目前畜禽大量飼喂顆粒飼料，而制粒過程中會(huì)發(fā)生玉米等原料顆粒的再粉碎[26]。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該考慮畜禽的種類、飼料的利用方式來選擇適宜的篩片進(jìn)行粉碎，根據(jù)適當(dāng)降低或提高粉碎機(jī)篩片孔徑來調(diào)整最適粒度顆粒的比例。

4 結(jié)論

玉米粉碎粒度隨儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)成波動(dòng)變化；較低溫度的儲(chǔ)存條件下，玉米的粉碎粒度有提高的趨勢(shì)；玉米的各種理化特性中，ADF和NDF含量與玉米粉碎粒度有關(guān)，其含量越高，玉米的粉碎粒度越??；提高篩片直徑能顯著增大玉米的平均粒徑，且有助于提高大顆粒玉米粉的數(shù)量，降低小顆粒玉米粉的數(shù)量。