乳酸處理小麥和玉米對(duì)其植酸磷和抗性淀粉含量的影響

范洪瓊

（重慶三峽職業(yè)學(xué)院，重慶 404155）

小麥和玉米等含淀粉的谷物是豬和家禽日糧中最重要的能量成分，這些谷物也是良好的蛋白質(zhì)、纖維和礦物質(zhì)來源。然而，單胃動(dòng)物通常需要額外補(bǔ)充無機(jī)磷，主要因?yàn)楣任镌现写蠖鄶?shù)磷是以植酸磷的形式存在，磷的利用率低。動(dòng)物胃腸pH、消化道通過率、飼料配方、飼料工藝和飼養(yǎng)管理都會(huì)降低植物飼料中外源性微生物和內(nèi)在植酸酶的活性。傳統(tǒng)的谷物加工方法包括發(fā)酵、浸泡、發(fā)等，這些方法通常用于提高人類食品中磷的利用率，這可能也適用于動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)。飼料加工方法與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失有關(guān)，而營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失可能會(huì)降低飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，因此，飼養(yǎng)前飼料的加工（如浸泡和發(fā)酵）主要用于豬的液體飼養(yǎng)系統(tǒng)。盡管營(yíng)養(yǎng)有所流失，浸泡或發(fā)酵引起的日糧谷物化學(xué)成分的變化可能對(duì)動(dòng)物健康和生長(zhǎng)有額外的好處（王雁燦等，2017）。乳酸浸泡大麥后提高了抗性淀粉和半纖維素組分，可能具有刺激后腸發(fā)酵的潛力（Metzler-Zebeli等，2015）。增加后腸發(fā)酵可能增強(qiáng)礦物質(zhì)吸收，促進(jìn)腸道健康（王芳芳等，2016），因此，用乳酸處理的谷物可能會(huì)改變其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率。本試驗(yàn)用不同濃度的乳酸浸泡小麥和玉米，儲(chǔ)存不同時(shí)間，研究其對(duì)兩種谷物原料植酸磷、抗性淀粉和營(yíng)養(yǎng)成分變化的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 整粒仔細(xì)清洗收獲的玉米和小麥，去除多余物質(zhì)。0、10和25 g/kg乳酸溶液分別由高壓去離子水和相應(yīng)含量的水組成，3種乳酸溶液的pH為5.7、2.2和2.0。

1.2 試驗(yàn)處理 玉米和小麥以1∶1的比例混合，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)200 g樣品。將樣品分別浸泡在0、10、25 g/kg乳酸液中，分別浸泡0、6、12、24和48 h。谷物浸泡前分析營(yíng)養(yǎng)成分。浸泡后65℃烘干24 h，一部分樣品用于相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定，另一部分樣品-20℃儲(chǔ)存4周后進(jìn)行測(cè)定。

1.3 樣品分析 分析樣品常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分，植酸磷含量和植酸酶活性參考Naumann和Bassler（2012）的研究方法進(jìn)行。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析 采用SAS軟件Multi-ANOVA多因素方差分析模型分析數(shù)據(jù)，采用Tukey法進(jìn)行多重比較，以P＜0.05作為差異顯著判定標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 處理前玉米和小麥的營(yíng)養(yǎng)成分 由表1可知，未經(jīng)處理的玉米和小麥樣品浸泡后在相同的條件下干燥，小麥和玉米樣品的營(yíng)養(yǎng)成分存在顯著差異（P＜0.05）。具體而言，小麥比玉米多含39.4%、33.6%、33.8%和31.5%的粗灰分、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維（P＜0.05）。此外，小麥中總磷、植酸磷和有效磷的含量比玉米分別高39.2%、30.8%和63.2%，而小麥中淀粉總量和非抗性淀粉含量比玉米低10.3%和12.7%（P＜ 0.05）。

表1 不同儲(chǔ)存時(shí)間玉米和小麥乳酸處理前營(yíng)養(yǎng)成分??????????????????????????????????g/kg

2.2 乳酸處理玉米和小麥對(duì)干物質(zhì)、粗灰分、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的影響 由表2可知，隨著乳酸濃度的逐漸增加，玉米、小麥和玉米+小麥混合谷物浸泡48 h后，粗灰分含量分別降低了23.0%、29.2%和15.9%（P＜0.05）。儲(chǔ)存時(shí)間顯著提高了粗灰分含量（P＜ 0.05）。

由表3可知，儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)粗蛋白質(zhì)含量無顯著影響（P＞0.05）。乳酸處理顯著降低了玉米、小麥和玉米+小麥混合中性洗滌纖維含量（P＜0.05）。與0周相比，儲(chǔ)存4周后中性洗滌纖維含量顯著降低（P＜0.05）。

2.3 乳酸處理對(duì)玉米和小麥磷含量的影響 由表4可知，用10和25 g/kg乳酸浸泡小麥、玉米和小麥-玉米混合料對(duì)總磷、植酸磷和有效磷的影響隨浸泡時(shí)間的增加而增加，浸泡48 h后影響最大（P＜0.05）。用10和25 g/kg乳酸浸泡玉米較小麥和玉米+小麥混合物顯著降低了總磷含量（P＜0.05）。與0 h時(shí)相比，25 g/kg乳酸浸泡玉米、小麥和玉米+小麥混合物48 h后植酸磷水平分別下降了24.4%、29.9%和25.7%（P＜0.05）。25 g/kg乳酸浸泡小麥和玉米+小麥混合物48 h后，再儲(chǔ)存4周，較浸泡后0周，植酸磷水平分別降低了24.5%和23.9%（P＜0.05）。

2.4 乳酸處理對(duì)玉米和小麥植酸酶活性的影響由表5可知，無論乳酸濃度是多少，玉米中植酸酶活性約占小麥和小麥-玉米混合料中植酸酶活性的5.0%～9.0%。與浸泡0 h相比，單粒和復(fù)合粒在48 h后植酸酶活性下降了37.5%（P＜0.05）。然而，10和25 g/kg乳酸浸泡谷物籽粒，與在水中浸泡48 h相比，小麥和小麥-玉米混合料中植酸酶活性的降低幅度更大。

2.5 乳酸處理對(duì)玉米和小麥淀粉含量的影響由表6可知，0、10和25 g/kg浸泡處理48 h后，小麥、玉米和小麥-玉米混合料的淀粉總含量分別增加了0.5%、0.5%和1.5%（P＜0.05）。與此同時(shí)，玉米和小麥-玉米組合的抗性淀粉含量分別降低了53.7和27.5%，而在小麥浸泡48 h后抗性淀粉含量增加了36.4%（P＜0.05）。

3 討論

為了提高谷類和豆類原料磷在動(dòng)物腸道中的生物利用率，飼料中通常會(huì)額外添加植酸酶。此外，飼料加工技術(shù)（如發(fā)芽，發(fā)酵和浸泡）也對(duì)植酸磷的降解有幫助（Gupta等，2013）。但由于這些加工處理方法可能會(huì)降低其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（淀粉和蛋白質(zhì)）的含量和利用率，降低飼料的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量，同時(shí)商品植酸酶已較成熟，這些加工方法的研究較少。在本研究中，我們?cè)u(píng)估了0和25 g/kg乳酸浸泡處理小麥和玉米對(duì)植酸磷降解的影響，結(jié)果表明，小麥在25 g/kg中浸泡48 h后植酸磷含量降低了33%，而短時(shí)間處理和10 g/kg乳酸對(duì)小麥和玉米的植酸磷降解效果較差。同時(shí)乳酸對(duì)玉米中植酸磷降解效果不如小麥，所以在乳酸中浸泡可能更適合于具有較高植酸酶的谷物，如小麥。

由于乳酸菌和酵母菌的代謝活性，當(dāng)谷物面粉或谷物在中等溫度的水中浸泡較長(zhǎng)時(shí)間（通常pH＜5時(shí)）會(huì)發(fā)生自發(fā)發(fā)酵（Poutanen等，2009）。本試驗(yàn)在22℃離子水中浸泡48 h的谷物與此過程類似，因?yàn)樾←満托←?玉米混合溶液中pH分別降低1.8和2.3。由于玉米浸泡液pH變化不大，說明玉米果皮微生物的發(fā)酵性較差，保護(hù)了果仁內(nèi)部。但本研究中，浸泡全谷物48 h不足以有效激活固有植酸酶活性，啟動(dòng)植酸磷的水解。浸泡48 h后小麥和小麥-玉米的植酸酶活性降低可能與浸泡過程中磷酸鹽的釋放量有關(guān)。由于我們?cè)诮?8 h內(nèi)沒有改變浸泡液，最終產(chǎn)物即釋放磷酸鹽基團(tuán)抑制小麥和小麥-玉米混合中植酸酶活性（Greiner等，2003）。

表2 不同濃度乳酸、不同處理時(shí)間對(duì)玉米和小麥干物質(zhì)、粗灰分含量的影響?????????g/kg

表3 不同濃度乳酸、不同處理時(shí)間對(duì)玉米和小麥粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的影響??g/kg

表4 不同濃度乳酸、不同處理時(shí)間對(duì)玉米和小麥磷含量的影響???????????g/kg

表5 不同濃度乳酸、不同處理時(shí)間對(duì)玉米和小麥植??????????????酸酶活性的影響????????FTU/kg

表6 不同濃度乳酸、不同處理時(shí)間對(duì)玉米和小麥淀粉含量的影響

總的來說，蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、纖維和淀粉組分的變化是評(píng)價(jià)飼料技術(shù)提高磷利用率的重要標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗鼈兛赡苡绊懝任锏臓I(yíng)養(yǎng)質(zhì)量。乳酸處理小麥和玉米對(duì)粗蛋白質(zhì)含量的影響幾乎可以忽略。由于谷物籽粒中酸性洗滌纖維的含量相似，乳酸處理對(duì)纖維素和木質(zhì)素組分沒有影響。雖然乳酸處理對(duì)谷物淀粉總量無顯著影響，但抗性淀粉含量的變化可能會(huì)改變谷物回腸淀粉的消化率（Giuberti等，2015）。但由于所分析的小麥和玉米抗性淀粉含量較低，這種影響對(duì)單胃動(dòng)物可能微不足道。值得注意的是，我們觀察到25 g/kg乳酸處理對(duì)小麥和玉米中抗性淀粉含量的影響是相反的，這可能是由于不同淀粉分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和淀粉酶的激活程度不同有關(guān)（Bajaj等，2018）。

4 結(jié)論

乳酸處理小麥和玉米可以有效降低谷物中植酸磷的含量。小麥和玉米在25 g/kg乳酸中浸泡48 h是降低植酸磷含量的最適方案，而較短的浸泡時(shí)間和10 g/kg乳酸濃度對(duì)植酸磷的降解效果較差。乳酸處理后對(duì)谷物籽粒養(yǎng)分損失不大。