黃淮海區(qū)域全果穗高濕玉米裹包加工工藝及其應(yīng)用價(jià)值

馬曉飛

（中化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)山東有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

1 全果穗高濕玉米裹包的基本原理

高濕玉米可根據(jù)原料玉米不同的形態(tài)，分為籽粒高濕玉米、籽粒帶軸高濕玉米和全果穗（含少量苞葉）高濕玉米。高濕玉米均為高淀粉能量飼料，但干物質(zhì)含量、淀粉含量等不同。黃淮海區(qū)域果穗原料豐富，玉米收割方式以果穗收割為主，籽粒收割技術(shù)推廣尚處在初級(jí)階段，因此，建議以全果穗高濕玉米作為主要推廣方向。高濕玉米可根據(jù)不同的發(fā)酵環(huán)境和存儲(chǔ)形式，分為窖貯式、裹包式、香腸式等。不同形式的高濕玉米，加工工藝、生產(chǎn)成本不同，形成的產(chǎn)品各有優(yōu)劣。高濕玉米裹包便于運(yùn)輸和存儲(chǔ)，前期建窖的固定資產(chǎn)投入低，可減少飼喂環(huán)節(jié)中因好氧變質(zhì)等造成的損耗，深受中小規(guī)模牧場(chǎng)的歡迎。

全果穗高濕玉米裹包的基本原理是以玉米穗（含少量苞葉）為原料，經(jīng)粉碎后均勻噴灑乳酸菌菌劑，高密度壓實(shí)打捆包裹，密閉環(huán)境發(fā)酵。好氧菌消耗裹包內(nèi)部的少量氧氣，乳酸菌迅速成為優(yōu)勢(shì)菌群，以破碎的玉米原料為底物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，生成乳酸或有機(jī)酸，迅速降低發(fā)酵環(huán)境的pH值，抑制其他腐敗菌或有害霉菌增殖，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期保存且質(zhì)量穩(wěn)定的目的。

2 全果穗高濕玉米裹包的關(guān)鍵加工工藝

高濕玉米的加工環(huán)節(jié)可分為原料收割與堆存、原料粉碎、壓縮包裹、裹包堆存。

2.1 原料收割與堆存

玉米籽粒形成黑色離層，玉米達(dá)到生理成熟，干物質(zhì)不再增加，玉米水分逐漸減少，即可收割。

水分對(duì)發(fā)酵品質(zhì)影響較大，收割時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注水分。牧業(yè)針對(duì)全果穗高濕玉米到場(chǎng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，要求干物質(zhì)含量為55%～75%，淀粉含量大于60%，為確保發(fā)酵效果，全果穗高濕玉米發(fā)酵的最佳含水量為35%～42%。全果穗原料水分比籽粒原料水分高約4%～5%，因此，可通過(guò)測(cè)量果穗中籽粒的水分估量全果穗原料水分。目前多使用儀器檢測(cè)水分，但實(shí)際應(yīng)用中，可通過(guò)觀察乳線進(jìn)行定性分析。一般乳線達(dá)到約1/2 時(shí)，籽粒水分約35%，全果穗水分約40%；乳線達(dá)到約2/3 時(shí)，籽粒水分約30%，全果穗水分約35%，具體指標(biāo)根據(jù)品種不同有所差異。

牧業(yè)針對(duì)全果穗高濕玉米到場(chǎng)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，要求嘔吐毒素含量小于1 mg/kg，黃曲霉毒素含量小于10 μg/kg，玉米赤霉烯酮含量小于0.5 mg/kg，灰分含量小于3%。收購(gòu)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制毒素、灰分指標(biāo)。

每日原料加工量應(yīng)與供應(yīng)量匹配，玉米棒當(dāng)天收割當(dāng)天清空，防止原料積存。玉米果穗堆垛高度≤2 m，避免發(fā)熱霉變。堆存運(yùn)輸過(guò)程產(chǎn)生的破碎粒需要另外存放，避免影響整體品質(zhì)。不同水分品種應(yīng)分貨位存放，原則上先進(jìn)先出，控制水分損耗。

2.2 原料粉碎

高濕玉米粉碎要求粉末重量與粉碎原料重量之比小于10%，半粒重量與粉碎原料重量之比小于3%，要求粉碎后不能有整粒，每粒籽粒破碎至4～6片。此外，應(yīng)避免粉碎太細(xì)導(dǎo)致淀粉在瘤胃內(nèi)發(fā)酵速度過(guò)快，導(dǎo)致奶牛酸中毒風(fēng)險(xiǎn)升高。

目前粉碎設(shè)備一般可分為2種：一是進(jìn)口青貯設(shè)備，利用滾壓式原理進(jìn)行粉碎，機(jī)械相對(duì)穩(wěn)定，效率連貫，可通過(guò)適當(dāng)調(diào)整達(dá)成一次性粉碎，但機(jī)械損耗較大，粉碎苞葉的效果一般；二是通過(guò)擺錘式原理進(jìn)行粉碎的粉碎機(jī)，對(duì)機(jī)械損傷較少，由于收獲水分不同，可能導(dǎo)致二次加工，對(duì)粉碎效率有一定影響。喬艷輝等[1]研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)大功率高水分玉米果穗粉碎機(jī)設(shè)備，通過(guò)錘式、刀式和鏈?zhǔn)降母哳l、反復(fù)擊打，可粉碎制成符合飼料企業(yè)要求的物料。

2.3 壓縮裹包

高濕玉米壓縮要求擠壓更多的空氣，達(dá)到一定密實(shí)度，確保發(fā)酵效果。干物質(zhì)含量不同導(dǎo)致全果穗高濕玉米單包重量不同，密度為800～1 000 kg/m3最佳。目前多使用大型國(guó)外進(jìn)口裹包機(jī)，主要原因?yàn)椋阂皇侨敫邼裼衩坠募庸て诒容^集中，裹包機(jī)出現(xiàn)故障將影響整體加工進(jìn)度，且已經(jīng)粉碎的玉米原料易腐敗；二是壓實(shí)密度、裹包效果對(duì)于發(fā)酵效果及后續(xù)飼喂效果影響顯著，因此，安全、穩(wěn)定、高效的裹包設(shè)備尤為重要。

發(fā)酵效果的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在于密閉無(wú)氧環(huán)境，裹包膜的效果極為關(guān)鍵。由于裹包存儲(chǔ)周期可能長(zhǎng)達(dá)2年，裹包膜應(yīng)具備更高的強(qiáng)度、彈性和穩(wěn)定性，還要具有更強(qiáng)的耐紫外線能力、抗穿刺性和附著能力。裹包的透氧性和氣密性直接影響到滲入裹包的氧氣量，裹包的氧氣量直接影響飼料的質(zhì)量，因此，內(nèi)外膜需要極佳的阻氧效果。

2.4 菌劑噴灑

制作全果穗高濕玉米裹包時(shí)，使用發(fā)酵菌劑是保證發(fā)酵質(zhì)量的因素之一。周昕等[2]研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)向粉碎原料均勻噴灑菌劑，利用原料中的糖、水溶性碳水化合物產(chǎn)生乳酸，使pH值迅速下降至3.7～4.1，抑制其他霉菌增殖。喬艷輝等[3]認(rèn)為pH 值為4.0～4.3 時(shí)原料適宜長(zhǎng)期貯存，可抑制有氧腐敗、野生酵母菌生長(zhǎng)以及高濕玉米發(fā)熱變質(zhì)。

發(fā)酵原理是利用乳酸菌分解原料中的糖分，轉(zhuǎn)換成乳酸或其他有機(jī)酸，降低pH值，達(dá)到長(zhǎng)期儲(chǔ)存的目的。針對(duì)高濕玉米噴灑的菌種，建議選擇含有復(fù)合型菌株的添加劑。同型菌可快速繁殖產(chǎn)生乳酸，pH值能夠在密封3 d后快速降低至5.0以下，若發(fā)酵菌劑中含有異型乳酸菌，如布氏乳桿菌可同時(shí)產(chǎn)生乳酸和乙酸，乙酸可限制真菌增殖，進(jìn)而影響高濕玉米發(fā)熱與干物質(zhì)損耗。

2.5 裹包堆存

裹包的堆存應(yīng)注意夾包機(jī)與裹包接觸面有無(wú)棱角。堆垛擺放應(yīng)遵照分解承重壓力，并充分利用場(chǎng)地的原則，建議采用下5 上2 的方式均勻擺放。存儲(chǔ)過(guò)程中，應(yīng)注意檢查鳥(niǎo)類啄食拉伸膜以及嚙齒動(dòng)物啃咬的情況，發(fā)現(xiàn)有破包情況，應(yīng)及時(shí)采用專用膠帶修補(bǔ)，避免好氧腐敗造成的產(chǎn)品品質(zhì)下降。高濕玉米裹包堆存方式見(jiàn)圖1。

圖1 高濕玉米裹包堆存方式示意圖Fig.1 High moisture corn bale storage mode schematic

3 全果穗高濕玉米裹包的應(yīng)用價(jià)值

3.1 有效降低牧場(chǎng)養(yǎng)殖成本

全果穗高濕玉米裹包干物質(zhì)含量大于55%，淀粉含量大于60%，屬于精飼料，可替代玉米壓片。韓吉雨等[4]研究發(fā)現(xiàn)，玉米壓片和高濕玉米以1∶1.3比例替代時(shí)，對(duì)干物質(zhì)采食量、全群奶乳成分等均無(wú)顯著影響，奶成本降低約0.12元/kg。孟錦濤等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在乳成分無(wú)顯著影響的前提下，使用全果穗高濕玉米的飼料成本和每kg奶飼料成本均有所降低。2021 年10 月上旬，山東淄博桓臺(tái)的35%水分玉米果穗收購(gòu)價(jià)為1 200 元/t，考慮5%的加工損耗以及240元/t左右的粉碎、裹包費(fèi)用，高濕玉米裹包的成本約1 500 元/t；若按照35%果穗出干籽粒率55%計(jì)算，估計(jì)可增加200 元脫粒、烘干、壓片成本；而玉米壓片成本約為2 400元/t。綜上所述，高濕玉米按照1.3～1.4∶1替代玉米壓片，仍有約300～450元/t的成本優(yōu)勢(shì)，可有效降低牧場(chǎng)的養(yǎng)殖成本。

3.2 提高動(dòng)物的消化吸收率

玉米胚乳富含淀粉，但玉米胚乳中的蛋白基質(zhì)呈網(wǎng)狀，緊密包裹淀粉顆粒，阻礙淀粉顆粒釋放。閆榮[6]研究發(fā)現(xiàn)，玉米胚乳中含量最多的蛋白質(zhì)是玉米醇溶蛋白，占總量的47%。醇溶蛋白最典型的特征是不溶于水，但溶于60%～75%的乙醇、高濃度的堿等。劉昊等[7]研究發(fā)現(xiàn)，隨著乳酸和玉米醇溶蛋白比例的提升，玉米醇溶蛋白網(wǎng)絡(luò)變?nèi)?，?duì)淀粉顆粒包裹水平下降。

玉米中主要蛋白質(zhì)是谷蛋白，占37%。玉米谷蛋白溶解性較差，在水、鹽和己醇溶液中溶解性較小，但溶于稀酸和稀堿溶液。乳酸發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的酸性環(huán)境可有效溶解玉米谷蛋白，釋放淀粉顆粒。張霞等[8]研究發(fā)現(xiàn)，玉米醇溶蛋白含量與7 h體外淀粉降解率以及瘤胃淀粉有效降解率均呈極顯著的負(fù)相關(guān)，結(jié)果表明，生成乳酸可降低醇溶蛋白含量，提高淀粉的降解率及消化吸收率。

3.3 幫助農(nóng)場(chǎng)節(jié)本增效

高濕玉米可降低糧食種植環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)，增加糧食種植環(huán)節(jié)收益。高濕玉米果穗收割早于干玉米2～3 w，為增加產(chǎn)量且避免天氣導(dǎo)致收割工作量增加，可種植生育期較長(zhǎng)的糧食品種為高濕玉米原料。高濕玉米可減少糧食產(chǎn)后處理成本。全果穗高濕玉米裹包的加工工藝是將濕玉米穗直接粉碎裹包，省去糧食脫粒、晾曬、烘干等環(huán)節(jié)，節(jié)省了產(chǎn)后處理成本。

3.4 保障糧食減損

糧食損耗受天氣情況、作物成熟度、農(nóng)戶收獲方式等因素影響，比如，惡劣天氣會(huì)引起作物倒伏，作物過(guò)熟會(huì)導(dǎo)致果實(shí)脫落等。高濕玉米可提前收割，果穗收獲可降低收獲過(guò)程中的損耗。

糧食干燥受晾曬溫度、晾曬時(shí)間、晾曬天氣、晾曬厚度、翻料次數(shù)等因素影響較大，霉變、碎粒、丟損是自然晾曬過(guò)程中占95%以上的損失來(lái)源。此外，機(jī)械輸送、車輛運(yùn)輸、扦樣、零散拋散等也會(huì)造成烘干過(guò)程中糧食損失。高濕玉米直接將玉米果穗粉碎裹包，減少加工環(huán)節(jié)，降低糧食損耗。微生物發(fā)酵工藝可促進(jìn)節(jié)能減排，利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.5 促進(jìn)奶業(yè)振興

近些年我國(guó)奶業(yè)發(fā)展取得長(zhǎng)足進(jìn)步，但仍存在資源短缺等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)奶業(yè)振興和70%的供給目標(biāo)仍需謀求新變化，應(yīng)從改善飼料結(jié)構(gòu)、發(fā)展種養(yǎng)結(jié)合、降低飼喂成本等方面尋求突破。目前歐洲及北美80%以上的規(guī)模奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)均使用高濕玉米，并將其作為T(mén)MR 日糧中的重要組成部分。在國(guó)內(nèi)，以高濕玉米為核心精料，調(diào)整優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)配方，可能是乳制品產(chǎn)量、質(zhì)量提升的突破點(diǎn)。

4 結(jié)論

全果穗高濕玉米裹包在國(guó)內(nèi)仍處于發(fā)展的初級(jí)階段，隨著種植、養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，高濕玉米在粉碎技術(shù)、發(fā)酵工藝、裹包技術(shù)等加工工藝層面日趨成熟，不僅可以提高養(yǎng)殖業(yè)效益，還可以幫助玉米種植者節(jié)本增效，具有較高的研究和推廣價(jià)值。