加水、淀粉種類及淀粉添加劑量對發(fā)酵全株青綠玉米制粒的影響

金娉婷 趙紅波 李?；? 張文娟 胡著然 王星凌 盛清凱

摘要：旨在促進(jìn)發(fā)酵全株青綠玉米的應(yīng)用。將發(fā)酵后的全株青綠玉米與干粉料混合，在混合物中添加不同劑量的水、淀粉，采用2×2×5析因設(shè)計，研究添加水（0、2%）、淀粉種類（玉米淀粉、膨化玉米淀粉）、淀粉添加劑量（4%、6%、8%、10%和12%）對全株青綠玉米制粒溫度和顆粒硬度的影響。結(jié)果表明，加水降低制粒溫度，但也降低顆粒硬度（P<0.01）;淀粉種類顯著影響制粒溫度（P<0.01），但對顆粒硬度無顯著影響（P>0.05）;淀粉添加劑量顯著影響制粒溫度（P<0.05）;加水效應(yīng)與淀粉添加劑量互作效應(yīng)對制粒溫度影響顯著（P<0.01）。

關(guān)鍵詞：全株青綠玉米;制粒;淀粉;溫度;硬度

中圖分類號：S513.092 ?文獻(xiàn)標(biāo)識號：A ?文章編號：1001-4942（2019）06-0086-05

Abstract The experiment was conducted as adding different dosages of water and two types of starch into the mixture of whole plant green corn and dry feed powder in order to promote the application of fermented whole green corn. The 2×2×5 factorial design was used to research the effects of adding different amount of water （0 and 2%）， starch type （corn starch and expanded corn starch） and starch dosages （4%， 6%， 8%， 10% and 12%） on temperature and hardness of whole green corn extrusion. The results showed that adding water significantly decreased the extruded temperature and extrusion hardness （P<0.01）. The starch type significantly affected the extruded temperature （P<0.01）， but had no significant effect on the extrusion hardness （P>0.05）. The additional dosage of starch influenced the extruded temperature significantly （P<0.05）. The significant interaction effects were found between adding water and starch dosage on extruded temperature （P<0.01）.

Keywords Whole green corn; Extrusion; Starch; Temperature; Hardness

發(fā)酵的全株青綠玉米具有改善飼料適口性、促進(jìn)豬生長、降低豬糞臭味、改善肉品質(zhì)的良好效果[1，2]，但是發(fā)酵的全株青綠玉米為濕料，水分含量高達(dá)60%左右。目前大規(guī)模豬場的飼料自動運(yùn)輸系統(tǒng)為高溫制粒顆粒料運(yùn)輸系統(tǒng)，發(fā)酵的全株青綠玉米飼喂時難以運(yùn)輸，無法大規(guī)模應(yīng)用。如果發(fā)酵的全株青綠玉米濕料參照普通飼料那樣85℃以上高溫制成顆粒[3]，理論上可以應(yīng)用于大規(guī)模豬場，但高溫制粒耗能且破壞發(fā)酵玉米中的益生菌、生物酶、維生素等熱敏物質(zhì)[3，4]。如果全株青綠玉米能夠低溫制粒，則在保留其中益生菌、酶等物質(zhì)活性的同時便于規(guī)模豬場的應(yīng)用。發(fā)酵的全株青綠玉米如何低溫制粒，未見報道。

過去青貯的全株青綠玉米粉碎粒度為1～3 cm，難以制粒。目前發(fā)酵的全株青綠玉米粉碎至0.2～0.4 cm，這為全株玉米制粒提供了可能[1]，但其水分含量高，制粒過程中如何調(diào)整水分至今未見報道。飼料制粒時，水分含量不但影響著制粒溫度，還影響著飼料的適口性[5]。飼料低溫制粒不需要高溫對飼料原料的熟化，因而不同原料之間難以粘合。為此，低溫制粒時飼料配方中常常添加粘結(jié)劑。淀粉作為常用的能量飼料原料，在高溫制粒過程中糊化，可促進(jìn)不同物料之間的粘結(jié)[6]。淀粉種類不同，其粘結(jié)性也不同。低溫制粒過程中淀粉種類對顆粒硬度的影響未見報道。飼料顆粒硬度不但影響管道中的運(yùn)輸，還影響動物的采食及消化[7]。基于上述分析和飼料生產(chǎn)要求，本試驗以水、淀粉種類及其不同添加量為試驗因子，研究其對全株青綠玉米制粒溫度和硬度的影響，以期為全株青綠玉米的廣泛使用提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

發(fā)酵的全株青綠玉米：參考盛清凱等[1]的方法，即乳熟期收割、粉碎至0.2～0.4 cm后，采用噸包厭氧發(fā)酵制成。全價配合飼料：由玉米、豆粕等原料組成，由濟(jì)南和美飼料公司提供。玉米淀粉、膨化玉米淀粉，皆由山東美事達(dá)飼料公司提供。平模制粒機(jī)，濟(jì)南某公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2018年6月在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所試驗基地進(jìn)行。采用2×2×5析因試驗設(shè)計。試驗因素3個，其中水分含量為：不添加水與添加2.0%的水;淀粉種類：玉米淀粉、膨化玉米淀粉（以下簡稱膨化淀粉）;淀粉添加劑量：4%、6%、8%、10%和12%。將發(fā)酵的全株青綠玉米與全價配合飼料按重量比1∶ 5混勻，然后在混合物中根據(jù)試驗設(shè)計分別加入相應(yīng)的水或淀粉，再次混勻后進(jìn)行制粒。每次制粒5 kg，每批重復(fù)制粒3次。

1.3 檢測指標(biāo)與方法

制粒溫度：在制粒機(jī)出口處堆積的顆粒料中隨機(jī)選取5處代表性位點(diǎn)用溫度計檢測溫度，取其均值計算。

顆粒硬度：收集制成的顆粒料，避光晾至室溫后密封包裝，每重復(fù)樣品隨機(jī)選取20粒進(jìn)行測定[7]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS v9.2 軟件對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。采用TWO-WAY ANOVA進(jìn)行方差分析，采用Student-Newmnan-Keuls法進(jìn)行多重比較，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉種類及添加劑量對制粒溫度和顆粒硬度的影響

由表1看出，全株青綠玉米制粒過程中無論加水與不加水，淀粉種類及添加劑量效應(yīng)對制粒溫度都有極顯著影響（P<0.01）。不加水前提下，玉米淀粉的制粒溫度極顯著高于膨化淀粉（P<0.01），而加水情況下正相反，表明淀粉種類對制粒溫度的影響與加水有關(guān)。除去不加水、玉米淀粉添加劑量為6%時的制粒溫度高于50℃，其它制粒溫度皆低于50℃。

淀粉種類對顆粒硬度無顯著影響（P>0.05）。在不加水前提下淀粉添加劑量對顆粒硬度的效應(yīng)顯著（P﹤0.05），而加水后淀粉添加劑量的效應(yīng)不顯著，表明淀粉添加劑量對顆粒硬度的影響與加水有關(guān)。

2.2 加水及淀粉添加劑量對制粒溫度和顆粒硬度的影響

由表2看出，全株青綠玉米制粒過程中的加水、淀粉添加劑量對制粒溫度都有極顯著影響，且加水與添加劑量兩效應(yīng)之間存在互作（P<0.01）。加水的制粒溫度極顯著低于不加水的制粒溫度（P<0.01），表明加水有助于降低制粒溫度。加水情況下，淀粉添加劑量為6%、8%、10%時的制粒溫度高于4%和12%，不加水情況下8%、10%時的制粒溫度大多高于4%、6%和12%。

2.3 淀粉種類及加水對制粒溫度和顆粒硬度的影響

由表3看出，不同添加劑量下的淀粉種類效應(yīng)對制粒溫度影響不同。添加劑量為4%及12%時，淀粉種類對制粒溫度影響顯著（P﹤0.05），而添加6%、8%、10%時淀粉種類影響不顯著。4%時玉米淀粉的制粒溫度低于膨化淀粉，而12%時正相反（P﹤0.05）。不同添加劑量下，加水效應(yīng)對制粒溫度有極顯著影響（P﹤0.01），不加水的制粒溫度皆高于加水的制粒溫度，并且4%、6%時淀粉種類與加水存在互作（P<0.01）。

不同添加劑量下淀粉種類效應(yīng)對顆粒硬度的影響也不同，添加劑量為4%、8%時淀粉種類對顆粒硬度影響顯著（P<0.05），其它添加劑量下影響不顯著。不同添加劑量下，顆粒硬度的加水效應(yīng)顯著低于不加水的（P<0.01或P<0.05）。

3 討論

3.1 單一制粒因素對全株玉米制粒溫度和顆粒硬度的影響

飼料制粒時需要調(diào)控水分，其目的在于使飼料水分含量達(dá)到適宜入模的水分含量，便于制粒及減少模具損耗。目前國內(nèi)外關(guān)于全株玉米低溫制粒入模水分的文獻(xiàn)未見報道。本試驗顯示，加水降低了制粒溫度，可以使制粒溫度低于50℃，這有助于發(fā)酵全株玉米中益生菌、酶及維生素等物質(zhì)的保護(hù)。全株青綠玉米制粒時的水分含量主要來源于全株青綠玉米發(fā)酵后自身的水分、玉米和豆粕等粉狀干飼料中的水分、淀粉的水分和外加的水分。本試驗加水降低發(fā)酵全株玉米顆粒硬度的結(jié)果與朝魯孟其其格[8]的混合草制粒的結(jié)果相似。其原因可能在于過高的制粒水分降低了制粒溫度，不利于制粒過程中的淀粉糊化[9]，導(dǎo)致顆粒內(nèi)部粘結(jié)性減弱，顆粒結(jié)構(gòu)松散所致。

目前國內(nèi)外未見關(guān)于淀粉種類效應(yīng)對全株玉米制粒溫度和顆粒硬度影響的報道。本試驗中對制粒溫度影響的淀粉種類效應(yīng)顯著，建議生產(chǎn)中為了降低制粒溫度，可以選擇性的使用不同種類的玉米淀粉。不加水情況下膨化淀粉制粒溫度低于玉米淀粉，而加水情況下正相反，可能的原因在于：其一，加水效應(yīng);其二，全株青綠玉米制粒時添加的干粉料中已經(jīng)含有玉米淀粉;其三，玉米淀粉與膨化淀粉的結(jié)構(gòu)和持水性等理化性質(zhì)不同[10]。淀粉膨化后，糊化度[11]、淀粉鏈長度等皆發(fā)生變化[12]。本試驗中對全株青綠玉米顆粒硬度影響的淀粉種類效應(yīng)不顯著，這與膨化淀粉添加到全價飼料中可以改善飼料品質(zhì)的報道不同[6]，其原因可能與淀粉的添加劑量有關(guān)，也可能與制粒工藝有關(guān)。

目前國內(nèi)外未見關(guān)于淀粉劑量效應(yīng)對全株玉米制粒溫度影響的報道。本試驗發(fā)現(xiàn)淀粉劑量效應(yīng)對制粒溫度有顯著影響，這可能與適量的外源淀粉增加了原料與制粒機(jī)的摩擦所致。本試驗淀粉劑量效應(yīng)對顆粒硬度在不加水的前提下有影響，而加水后影響不顯著，可能的原因除與水分含量有關(guān)外，還可能與劑量有關(guān)。國內(nèi)研究認(rèn)為低劑量的粘結(jié)劑膨潤土不利于草顆粒的粘結(jié)，過高劑量的膨潤土?xí)共蓊w粒通過?？资艿捷^大的壓力而導(dǎo)致顆粒出現(xiàn)裂紋，造成顆粒硬度降低[8]。全株玉米制粒時在不加水的前提下，建議外加淀粉的添加劑量在6%～10%之間。

3.2 不同制粒組合因素對全株玉米制粒溫度和顆粒硬度的影響

目前國內(nèi)外飼料擠壓制粒主要是豬禽飼料的高溫制粒和牛羊飼料的擠壓制粒。國內(nèi)外對于發(fā)酵飼料的擠壓制粒研究文獻(xiàn)很少，幾乎沒有，豬用發(fā)酵全株青綠玉米飼料的擠壓制粒研究更是未見報道。無論哪種制粒方式，飼料水分含量、粘結(jié)劑種類、添加劑量、飼料組分、粉碎粒度等多種因素都會交叉影響顆粒質(zhì)量。本試驗只對加水效應(yīng)、淀粉種類效應(yīng)和淀粉劑量效應(yīng)進(jìn)行了研究，對于飼料組分效應(yīng)[13]以及粉碎的粒度效應(yīng)[14]等有待進(jìn)一步研究。本試驗發(fā)現(xiàn)加水、淀粉種類和添加劑量影響制粒溫度和顆粒硬度，并且在一定條件下加水、淀粉種類及添加劑量彼此之間存在著一定的交互作用，這與牛羊全日糧復(fù)合秸稈顆粒飼料的加工類似[15]，淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)之間[16，17]可能發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)變化，具體變化的機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

發(fā)酵的全株青綠玉米制粒時，加水可以降低制粒溫度，使制粒溫度低于50℃，但也降低了顆粒硬度。玉米淀粉種類及添加劑量影響制粒溫度。加水效應(yīng)與淀粉添加劑量效應(yīng)對制粒溫度存在互作現(xiàn)象。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 盛清凱，李祥明，戰(zhàn)余銘，等. 豬用全株青綠玉米發(fā)酵前后營養(yǎng)成分的變化[J]. 飼料研究，2016（15）：48-51.

[2] 周超，李會榮，馬立霞，等. 飼喂青綠全株玉米對育肥豬肉質(zhì)特性及抗氧化性的影響[J].中國豬業(yè)，2017，12（10）：78-81，84.

[3] 楊潔，郭利亞，王宏，等. 飼料加工工藝對不同劑型植酸酶加工損耗的影響[J]. 飼料工業(yè)，2018，39（11）：6-11.

[4 ]劉澤輝，楊海鋒，黃志英，等. 不同制粒工藝對飼料脂溶性維生素穩(wěn)定性的影響規(guī)律研究[J]. 糧食與飼料工業(yè)，2015（4）：45-47，52.

[5] 陳靜波. 乳豬顆粒料在生產(chǎn)過程中的水分控制[J]. 廣東飼料，2017，26（8）：41-42.

[6] 葛春雨，李軍國，楊潔，等. 二次制粒工藝下膨化玉米添加比例對顆粒飼料加工質(zhì)量及斷奶仔豬生長性能的影響[J]. 動物營養(yǎng)學(xué)報，2018，30（11）：4379-4387.

[7] 馬世峰，李軍國，于紀(jì)賓，等. 不同工藝參數(shù)組合對肉雞顆粒飼料加工質(zhì)量、生長性能和養(yǎng)分表觀消化率的影響[J]. 動物營養(yǎng)學(xué)報，2017，29（4）：1148-1158.

[8] 朝魯孟其其格. 混合草顆粒制粒技術(shù)及飼用價值評價的研究[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[9] Cassiani D M，Yamul D K，Conforti P A，et al. Structure and functionality of whey protein concentrate-based products with different water contents[J]. Food and Bioprocess Technology，2013，6（1）：217-227.

[10] Ye J P，Hu X T，Luo S J，et al. Properties of starch after extrusion：a review[J]. Starch，2018，70（11/12）：1700110.

[11] Wang P，F(xiàn)u Y，Wang L J，et al. Effect of enrichment with stabilized rice bran and extrusion process on gelatinization and retrogradation properties of rice starch[J]. Starch-Starke，2017，69（7/8）：1600201.

[12] 劉林三. 不同直鏈淀粉含量玉米的淀粉合成基因表達(dá)、淀粉結(jié)構(gòu)與膨化特征分析[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2018.

[13] Zarzycki P，Rzedzicki Z，Sobota A，et al. The effect of plant-meat blends composition and extrusion temperature on the physical properties of extrudates[J]. Acta Agrophysica，2016，23（4）：705-717.

[14] Kallu S，Kowalski R J，Ganjyal G M. Impacts of cellulose fiber particle size and starch type on expansion during extrusion processing[J]. Journal of Food Science，2017，82（7）：1647-1656.

[15] 馬文智. 牛羊全日糧復(fù)合秸稈飼料成型工藝研究[D]. 銀川：寧夏大學(xué)，2005.

[16] Raphaelides S N，Arsenoudi K，Exarhopoulos S，et al. Effect of processing history on the functional and structural characteristics of starch-fatty acid extrudates[J]. Food Research International，2010，43（1）：329-341.

[17] Liu K，Hsieh F. Protein-protein interactions during high-moisture extrusions of fibrous meat analogs and comparison of protein solubility methods using different solvent systems[J]. J. Agric. Food Chem.，2008，56（8）：2681-2687.