蒸汽压片玉米的营养价值及其在泌乳奶牛生产中的应用

张　婷，田　瑶，陈宇光（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙　410128）



蒸汽压片玉米的营养价值及其在泌乳奶牛生产中的应用

张婷，田瑶，陈宇光*
（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙410128）

摘要：玉米经过蒸汽压片处理后，玉米淀粉分子与蛋白质内部结构均遭到破坏，从而提高淀粉、蛋白质的消化率，提高有机物、干物质、中性洗涤纤维等营养物质的全肠道表观消化率，增加乳产量、乳蛋白率、乳脂肪率，使奶牛泌乳性能得到提高。文章主要介绍蒸汽压片玉米的加工工艺及其对玉米营养水平的影响和蒸汽压片玉米在瘤胃、小肠的消化特性及其在泌乳奶牛生产中的应用。

关键词：蒸汽压片玉米；淀粉；泌乳奶牛；泌乳性能

玉米是重要的粮食作物与饲料来源，因其胚乳中较高的淀粉含量成为奶牛饲粮中主要的能量来源，所以淀粉消化效率的高低直接影响了奶牛的泌乳性能。为了提高玉米的利用效率，在饲喂前通常都需经过加工处理。最常见的加工处理方法是粉碎，其对设备及技术要求低，简单易行，在养殖业中应用广泛。在20世纪60年代，谷物压片技术在育肥牛生产中得到应用，直到20世纪90年代，谷物压片技术才陆续应用于奶牛生产中。大量研究表明，蒸汽压片玉米可以改善淀粉在瘤胃和小肠中的消化特性，提高营养物质的利用率，从而提高奶牛的泌乳性能。蒸汽压片技术是结合湿、热处理和物理剪切促进玉米凝胶化，打乱紧密结合一起的淀粉分子和破坏包裹淀粉颗粒的基质蛋白来提高玉米淀粉的消化率。本文主要对蒸汽压片工艺对玉米营养物质及消化特点的改变和蒸汽压片玉米在泌乳奶牛生产中的应用作以综述，以期泌乳奶牛中推广利用蒸汽压片技术提供理论参考。

1　蒸汽压片玉米加工工艺

将经过除杂处理后的玉米加入水和调制剂，使水分充分渗入，然后将浸泡好的玉米输入蒸汽箱内，将温度升高到100～110℃维持30～60 min的蒸汽处理，使水分含量达到16%～20%。在该温度下，玉米会发生不可逆的凝胶糊化反应，电子发生转移，淀粉分子的氢键遭到破坏，使其分子结构发生扩展，表面积增加，然后再将其输入预热好的双向条轮轧辊压成一定密度的薄片。为了保持轧辊的距离不会随着下落玉米的挤压发生改变，通常使用定压法将玉米压成薄片，该方法保证了加工后蒸汽压片玉米品质的一致性[1]。

2　蒸汽压片技术对玉米营养水平的影响

淀粉占玉米营养成分的70%，其中27%为直链淀粉，73%为支链淀粉，均以颗粒的形式存在于玉米胚乳中。淀粉颗粒间紧密排列，有的以氢键相互连接，有的有序排列形成紧密的结晶区。此外淀粉颗粒周围还被醇溶性蛋白质包裹，不利于酶与微生物的消化。蒸汽压片技术之所以能改变玉米营养价值在于100～110℃时蛋白质发生变性，再蒸汽处理使淀粉吸水到18%～20%，使淀粉颗粒吸水发生不可逆的膨胀分裂，晶体结构遭到破坏，并通过物理压力破坏蛋白质与晶体的空间结构，制成的薄片与瘤胃消化液的接触面积增大，使消化率提高。有研究发现，蒸汽处理对玉米营养价值无影响，且当蒸汽与压片两种技术同时使用时能达到改变玉米营养价值的最佳效果。说明仅使玉米淀粉颗粒凝胶化还不够，还需在外力基础上破坏空间结构才能增加玉米的营养价值[2]。蒸汽压片技术对玉米营养价值的改变受蒸汽温度、蒸汽时间、水分含量、轧辊距离、压片密度和厚度等多种因素的影响。Domby等和Ponce等研究发现，压片密度与玉米淀粉的可降解含量和酶的降解度联系紧密，随压片密度的增加，淀粉的消化率呈下降趋势[3-4]。Zhong等研究发现，在奶牛饲粮中最佳的压片密度约为0.36 kg·L-1[5]。此外，在以产奶量和消化率变化的基础上，为维持3倍饲喂水平需要量时，蒸汽压片玉米的产奶净能比破碎干玉米高11%，而比粉碎玉米高约4%[6]。玉米经蒸汽压片处理后能值与总可消化养分得到了提高，营养价值比普通玉米高。

3　蒸汽压片玉米在泌乳奶牛瘤胃和小肠内的消化特性

玉米在经过蒸汽与压片处理后，淀粉颗粒的糊化和接触面积的增大影响了其在瘤胃与小肠中的发酵，使其他营养物质的消化率也得到了增加。Plascencia等研究表明，与干碾白玉米相比，蒸汽压片白玉米可以增加瘤胃、后瘤胃和全肠道的有机物（OM）表观消化率；此外，蒸汽压片白玉米后瘤胃与全肠道氮的表观消化率也高于干碾白玉米[7]。Cooke等研究表明，与粉粹玉米相比，蒸汽压片玉米增加了全肠道干物质（DM）与OM消化率。其主要归因于蒸汽压片玉米提高了淀粉消化率，从而使DM与OM消化率增加[8]。有研究报道，蒸汽压片玉米与干碾玉米瘤胃淀粉消化率没有显著差异（P> 0.05），但十二指肠与全肠道的淀粉消化率要好于干碾玉米。霍小凯等研究表明，与破碎玉米相比，蒸汽压片玉米的瘤胃淀粉有效降解率高于破碎玉米（82.76%、64.37%），过瘤胃淀粉含量低于破碎玉米（216.22、21.50 g·kg-1）[9]。研究发现，大量过瘤胃淀粉进入小肠时不能完全被吸收，容易造成日粮营养物质的浪费。过量的瘤胃淀粉降解又会引起瘤胃pH变小，影响其他营养物质的消化，增加瘤胃酸中毒危险。如果将玉米粉碎饲喂奶牛，其中有40%的淀粉将会略过瘤胃的消化直接进入小肠，而经过蒸汽后，大部分淀粉在瘤胃中降解，蒸汽压片玉米的使用对pH无显著影响（P>0.05），均在正常范围内[5]。但蒸汽压片玉米使纤维降解率受到了一定影响，在泌乳奶牛的研究中发现，与干碾、破碎玉米相比，蒸汽压片玉米的中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）瘤胃与全肠道消化率平均分别减少了16%、22%。有研究报道，与干碾玉米相比，日粮添加蒸汽压片玉米40%时增加了NDF、ADF的消化率。Zhong等报道，NDF的消化率随蒸汽压片玉米的增加而降低，当蒸汽压片玉米与粉碎玉米添加比例在20ϑ20时，蛋白质表观消化率最高[5]。说明蒸汽压片玉米对NDF、ADF降解率的影响关键在于蒸汽压片玉米对瘤胃发酵模式的影响，不同加工技术可能存在一个最适添加量与最佳组合比例，能使瘤胃发酵环境达到最优，且在不减少NDF、ADF降解率的前提下，提高其他营养物质的消化率。

4　蒸汽压片玉米在泌乳奶牛生产中的应用

蒸汽压片玉米的应用改变了营养物质的转化效率，提高了淀粉消化率和其他有机物的消化率，增加了瘤胃微生物蛋白质合成量，提高了饲料使用率，使奶牛泌乳性能及乳品质的提高成为可能。但在具体实践中要注意蒸汽压片玉米的最适添加量及添加比例，使其得到最大转化效率。Harvatine等研究发现，与普通玉米相比，蒸汽压片玉米减少了干物质采食量1.1 kg·d-1，而对乳产量与乳蛋白含量没有显著影响（P>0.05），说明与普通玉米相比，蒸汽压片玉米增加了饲料报酬，提高了饲料转化率[10]。有研究表明，用蒸汽压片玉米替代细粉玉米能提高乳产量与乳蛋白产量。Zhong等研究表明，添加40%蒸汽压片玉米比添加40%细粉玉米更能提高乳蛋白含量，而两者添加量均为20%时，达到了最高的乳产量与乳蛋白含量以及乳脂含量；且还发现与细粉玉米相比，蒸汽压片玉米能减少瘤胃中氨氮浓度[9]。可能是由于蒸汽压片玉米增加了微生物蛋白质的合成，导致瘤胃中氨氮浓度减少。这与Plascencia等报道相似，蒸汽压片玉米促进瘤胃氮的利用，提高瘤胃微生物蛋白质的合成，这可能是导致乳蛋白质率增加的主要原因。陈涛等研究发现，与普通玉米相比，蒸汽压片玉米显著降低了乳尿氮水平（P<0.05），增加了奶牛乳产量，提高了饲料转化率[11]。戴辉等研究表明，与普通玉米相比，蒸汽压片玉米提高奶牛的乳产量与乳蛋白率，泌乳性能得到提高[12]。Dhiman等研究发现，给泌乳奶牛饲喂蒸汽压片玉米，奶牛的进食量没有发生变化，而乳蛋白的含量显著提高（P<0.05），而且产乳量也比干粉玉米高出4%，但是乳脂量要低于其他处理组[13]。这与Bargo等的结论相一致，但是在放牧条件下压片玉米并没有影响奶牛的产乳量及乳蛋白率，说明蒸汽压片玉米对奶牛生产性能的影响与很多因素相关，如饲养方式、管理水平、试验周期、动物本身的基因类型及其所处的生理时期等。另外，玉米的品种和加工程度也会对产奶量产生影响[14-15]。

有研究表明，蒸汽压片玉米会使乳脂率降低，主要是由于淀粉的消化率增加使瘤胃发酵以丙酸型为主体，导致乙酸和丙酸比值降低。乙酸作为乳脂合成的前体物质，乙酸比例的下降将会影响乳脂的合成。瘤胃中高丙酸含量会增加糖异生作用，刺激胰岛素的分泌，抑制脂肪酸从脂肪组织释放到乳腺，从而降低乳脂百分比。有研究表明，与粉碎玉米相比，蒸汽压片玉米能增加乳脂肪率。Zhong等研究表明，随蒸汽压片玉米的增加，乳脂率呈先升后降的趋势，添加量为20%时乳脂率最高，可能是由于日粮中纤维含量的不同所致，添加低剂量蒸汽压片玉米时能增加纤维的消化率，此时乙酸比例也得到提高，乙酸和丙酸比值处于有利于营养物质消化的范围，随蒸汽压片玉米量的加大，乙酸和丙酸比值失去平衡，最终以丙酸型发酵为主，限制了纤维分解菌的发酵，从而导致乳脂含量下降。可见，蒸汽压片玉米的使用对奶牛泌乳性能的影响有弊有利，如何合理的使用，发掘出最大的应用潜能仍需进一步探讨研究。

5　小　结

蒸汽压片玉米在肉牛生产中得到了广泛的研究与应用。在欧美等国家，蒸汽压片玉米在奶牛生产中的应用已经逐步扩大，而我国蒸汽压片玉米在奶牛养殖中还处于起步阶段。蒸汽压片技术改变了玉米的营养价值。在泌乳奶牛生产应用中，蒸汽压片玉米能提高瘤胃、小肠及全肠道的淀粉消化率，提高OM、DM、NDF等营养物质的全肠道表观消化率，增加乳产量、乳蛋白率、乳脂肪率，提高奶牛泌乳性能。但要使蒸汽压片玉米在泌乳奶牛生产中发挥最大的积极作用，最适添加量以及最适添加比例问题还需进一步研究。

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前沿科技摘编

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

*通讯作者：副教授，硕士生导师，E-mail: ayu800@126.com。

作者简介：张婷（1987-），女，湖南浏阳人，硕士研究生，研究方向为反刍动物营养。

基金项目：湖南省“海外名师”项目计划（湘教通[2014]309号）

收稿日期：2015-03-13

中图分类号：S823.9+1

文献标志码：A

文章编号：1001-0084（2015）05-0023-04