[2006第7期]不同加工處理玉米的OM和蛋白質(zhì)和在奶牛瘤胃中降解規(guī)律的研究

新飼料

原載《新飼料》雜志2006年第7期
廊坊市廣陽區(qū)畜牧局/王淑香
廊坊市農(nóng)林科學(xué)院畜牧研究所/盧壽鋒  路國(guó)強(qiáng)
內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)院/嘎爾迪

摘要 ：本試驗(yàn)以4頭裝有永久性瘤胃瘺管的中國(guó)荷斯坦奶牛為試驗(yàn)動(dòng)物，采用4×4拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在1.3M飼養(yǎng)水平上利用尼龍袋法測(cè)定了不同的物理加工處理（膨化、制粒、壓扁、烘炒及生玉米）的玉米在奶牛瘤胃中有機(jī)物質(zhì)（OM）和粗蛋白（CP）的降解率。結(jié)果表明：玉米經(jīng)不同加工處理后其OM和CP的瘤胃降解模型參數(shù)a、b、c和P 值發(fā)生了顯著的變化。各組玉米OM和CP的有效降解率P值從大到小依次均為：膨化玉米〉顆粒玉米〉壓扁玉米〉對(duì)照玉米〉烘炒玉米。試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照玉米相比，膨化玉米和顆粒玉米的OM和CP有效降解率P值顯著增加，壓扁玉米的P值差異不顯著，烘炒玉米的P值顯著降低。OM和粗蛋白的有效降解率P值的顯著改變可能是在水分、熱量和壓力的作用下，玉米籽實(shí)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導(dǎo)致各組玉米的瘤胃降解率也不同。

關(guān)鍵詞 ：玉米  加工處理；有機(jī)物質(zhì)；粗蛋白；泌乳奶牛；瘤胃；降解規(guī)律

1.前言
玉米是我國(guó)的主要農(nóng)作物之一，當(dāng)前我國(guó)玉米消費(fèi)主要有口糧、飼料、工業(yè)用和種子用四個(gè)方面。近年來玉米的工業(yè)消費(fèi)（以飼料消費(fèi)為主）一直占總消費(fèi)量的80%左右，并呈不斷上升的趨勢(shì)。玉米是一種常見的谷物飼料，也是奶牛最重要的能量飼料之一。按干物質(zhì)計(jì)算，玉米含碳水化合物70%-80%，OM中淀粉含量大約為72%-76%，粗蛋白含量為8%-14%。

傳統(tǒng)的玉米－豆粕型日糧在瘤胃中能氮釋放不匹配。在大多數(shù)情況下，約有25%以上的氮以氨的形式損失（Nolan，1975），從而限制了其在奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用。加工處理可以改變玉米在消化道中的消化位點(diǎn)和消化比例（Huntington，1997）。采用適當(dāng)?shù)募庸ぜ夹g(shù)，可以調(diào)控瘤胃降解和小腸消化的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比例，一方面維持瘤胃發(fā)酵的正常進(jìn)行，促使瘤胃內(nèi)能氮同步釋放；另一方面降低氮的排出量，減少代謝產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染，使飼料利用達(dá)到最大效率，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和飼養(yǎng)效果。

隨著瘤胃營(yíng)養(yǎng)生理研究的深入和發(fā)展，飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃內(nèi)的動(dòng)態(tài)降解率已成為現(xiàn)代反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)新體系的一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前廣泛采用尼龍袋法研究飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃中的降解規(guī)律，尼龍袋法簡(jiǎn)便易行，比體內(nèi)法省時(shí)省工，又能較好的代表動(dòng)物的實(shí)際情況，因而是一種較好的測(cè)定方法。

玉米經(jīng)過不同加工處理，其OM和CP在瘤胃內(nèi)的降解參數(shù)可能會(huì)發(fā)生改變。本試驗(yàn)采用尼龍袋法研究不同加工處理對(duì)OM和CP降解規(guī)律的影響，為生產(chǎn)實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù)。有關(guān)玉米加工處理對(duì)DM和淀粉的影響，參見《不同加工處理玉米的干物質(zhì)和淀粉在奶牛瘤胃中降解規(guī)律的研究》(飼料廣角2005年16期)。

2  材料與方法
1.1 玉米的加工處理方法
1.1.1 對(duì)照玉米:內(nèi)蒙古呼和浩特市的本地玉米；
1.1.2 膨化玉米：由內(nèi)蒙古伊利飼料有限公司生產(chǎn)（130℃，30min）；
1.1.3 顆粒玉米：在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院進(jìn)行，由山西大同農(nóng)牧機(jī)械廠制造的9KS304型顆粒機(jī)生產(chǎn)。顆粒機(jī)孔徑大小為8mm,制粒時(shí)先用粉碎機(jī)粉碎，然后加入20%的自來水進(jìn)行攪拌、制粒。
1.1.4 壓扁玉米：由內(nèi)蒙古呼和浩特市石羊橋炒貨廠組合對(duì)輥機(jī)生產(chǎn)（0.8mm壓扁）。
1.1.5 烘炒玉米：由內(nèi)蒙古呼和浩特市石羊橋炒貨廠旋轉(zhuǎn)式炒爐生產(chǎn)（160℃，15min）。
1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與日糧
選擇4頭健康狀況良好，年齡、體重、胎次、泌乳期相近的安裝永久性瘤胃瘺管的黑白花奶牛，按照NRC(2001)飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)配合日糧。日糧的精粗比為55:45。四種日糧的不同之處在于各種加工處理的玉米，其它營(yíng)養(yǎng)成分相同，見表1。

表1 日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平
Table 1 Dietary composition and its nutrition level

日糧組成 Dietary Composition	組分含量 Content (%OM)	營(yíng)養(yǎng)成分 Ingredient	營(yíng)養(yǎng)水平 Nutrition Level
青干草Hay	24.55	NND	2.04
玉米青貯Corn silage	21.96	NEL（Mcal/Kg）	1.53
玉米Control corn	27.20	CP（%）	16.58
麩皮Wheat bran	3.33	NDF（%）	35.32
豆粕Soybean meal	15.24	Ca（%）	0.79
胡麻餅Flaxseed meal	3.92	P（%）	0.54
尿素Urea	0.42
磷酸氫鈣CaHPO4	1.11
食鹽Salt	0.42
碳酸氫鈉NaHCO3	0.53
添加劑Additive	0.53

注：*礦物質(zhì)預(yù)混料由FeSO4.7H2O 31200mg/Kg；CuSO4.5H2O  1500mg/Kg；ZnSO4.7H2O  17500mg/Kg ；MnSO4.5H2O  7800mg/Kg；碘鈣粉（含1%KI）17000mg/Kg； Na2SeO3  4.3mg/Kg ；CoCI2.6H2O 1030mg/Kg和沸石粉組成。維生素預(yù)混料中每公斤含VA  5400萬IU；VD3 1080萬IU；VE  18000IU；VK35g；VB1 2g；VB2 15g；VB12 0.03g；VB5 35g；泛酸鈣25g；葉酸0.5g；抗氧化劑0.2g。**NEL為計(jì)算值，其它均為實(shí)測(cè)值。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼養(yǎng)管理
采用單因子完全隨機(jī)試驗(yàn)，試驗(yàn)牛于每天早晨6:00和下午4:00飼喂，順序?yàn)椋河衩浊噘A、青干草、混合精料。試驗(yàn)牛在飼喂和擠奶時(shí)栓在畜舍內(nèi)，其余時(shí)間在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中自由運(yùn)動(dòng)。每天在早晨6:30和晚上6:30擠奶兩次，自由飲水，預(yù)試期為10天。

1.4 實(shí)驗(yàn)樣品的制備
分別稱取5g不同加工處理的玉米風(fēng)干樣品，裝入標(biāo)號(hào)、已恒重的尼龍袋中，尼龍袋大小為10×17cm2,孔徑為40μm（300目）。將兩個(gè)裝有平行樣的尼龍袋用工程線和橡皮筋纏緊，穿過長(zhǎng)約50cm的塑料管，工程線的另一頭固定在瘤胃瘺管上；按照“依次加入，一齊取出”的原則，于第一天20:00，第二天8:00、12:00、16:00、18:00 分別投入到瘤胃中，20:00取出（尼龍袋分別降解0h、2h、4h、8h、12h、24h）。取出尼龍袋后，立即用自來水沖洗尼龍袋的外表面，然后在冷水中浸泡55分鐘，用自來水洗干凈后，將尼龍袋放在65ºC烘箱中烘干；樣品在4ºC保存以備分析，尼龍袋殘?jiān)ㄟ^1mm篩粉碎進(jìn)行分析。

1.5 測(cè)定指標(biāo)與樣品分析
對(duì)所有尼龍袋內(nèi)樣品測(cè)定OM和CP兩個(gè)指標(biāo)，采用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)方法測(cè)定。

1.6 計(jì)算公式

1.6.1 待測(cè)飼料在瘤胃中不同時(shí)間點(diǎn)消失率的計(jì)算公式
A(%)=100× (B-C)/B
其中：A：待測(cè)飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的瘤胃消失率（%）
B：樣品中待測(cè)飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的質(zhì)量（g）
C：殘?jiān)写郎y(cè)飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的質(zhì)量（g）

1.6.2 待測(cè)飼料OM和CP的有效降解率（P）的計(jì)算
有效降解率（P）根據(jù)Ørskov和McDonald(1979)提出的公式進(jìn)行計(jì)算。公式如下：
dp=a+b(1-e-Kd×(t))           P=a+(b×Kd)/(Kd+Kp)   
其中：dp: t時(shí)間營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消失率   a: 快速降解部分（%）
b: 慢速降解部分（%）     t: 待測(cè)飼料在瘤胃中滯留時(shí)間(h)  
Kd: b的降解速率          P:待測(cè)飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效降解率
Kp: 待測(cè)飼料的瘤胃流通速率，這里Kp=0.06/h (Tamminga等,1994)

1.7 統(tǒng)計(jì)處理
試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析利用SAS軟件包中平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析過程（ANOVA）和非平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析過程（GLM）進(jìn)行。

2. 結(jié)果與分析
2.1 不同加工處理對(duì)玉米瘤胃OM降解率的影響
玉米進(jìn)行不同的加工處理后，OM含量變化不大（P>0.05），但OM的降解率發(fā)生了的 改變（表2）。比較各組玉米OM的降解模型，可以看出顆粒玉米的快速降解部分a顯著高于對(duì)照玉米和壓扁玉米（P<0.05），極顯著的高于烘炒玉米和膨化玉米的a值（P<0.01）。與對(duì)照玉米相比，顆粒玉米的a值顯著增加（P<0.05），膨化玉米和烘炒玉米的a值顯著或極顯著降低，壓扁玉米的a值則差異不顯著（P>0.05）。

表2  不同處理對(duì)玉米瘤胃OM降解率的影響
Table 2 Effects of different processing methods on corn OM ruminal degradability

項(xiàng)目 瘤胃降解模型參數(shù)	組 別 Group
	E	P	D	R	C
a（%）	14.73d	37.14a	22.20b	18.60c	23.19b
b（%）	70.90a	44.66b	76.13a	54.40ab	77.91a
c（%/h）	16.72a	7.26b	4.21bc	2.95c	3.82bc
有效降解率P（%）	66.73a	59.23b	53.57c	36.05d	52.61c

注：E為膨化組，P為制粒組，D為干壓扁組，R為烘炒組，C為對(duì)照組。a為快速降解部分，b為慢速降解部分，c為b的降解速率。同行數(shù)據(jù)右肩有相同字母為差異不顯著（P>0.05），右肩有相鄰字母為差異顯著（P<0.05），相間字母表示差異極顯著（P<0.01）。

顆粒玉米與烘炒玉米的慢速降解部分b值差異不顯著（P>0.05），顯著低于其它組的b值（P<0.05），而其它組之間b值差異不顯著（P>0.05）。烘炒玉米OM的a,b,c值都很低，其瘤胃有效降解率P也顯著或極顯著低于其它各組。

由于受到高溫處理，膨化玉米和烘炒玉米的快速降解部分a都顯著或極顯著的低于其它組，而且膨化玉米的a值顯著低于烘炒玉米組（P<0.05）；膨化玉米的慢速降解部分b與烘炒玉米的b值差異不顯著（P>0.05），但是膨化玉米的慢速降解常數(shù)c極顯著高于烘炒玉米的c值（P<0.01），顯著高于其它組（P<0.05），這與膨化玉米受到高濕、高壓的影響有很大的關(guān)系。

各組玉米OM的有效降解率P順序?yàn)椋号蚧衩住殿w粒玉米〉壓扁玉米〉對(duì)照玉米〉烘炒玉米。膨化玉米的P值顯著高于顆粒玉米（P<0.05），極顯著的高于其它組（P<0.01）。對(duì)照生玉米在進(jìn)行加工處理后，膨化玉米和顆粒玉米的瘤胃有效降解率顯著增加（P<0.05），烘炒玉米的P值顯著降低（P<0.05），而壓扁處理玉米的P值沒有明顯的變化（P>0.05）。

2.2 不同加工處理對(duì)玉米瘤胃CP降解率的影響

玉米進(jìn)行不同的加工處理后，CP含量變化不大（P>0.05），但CP的降解率發(fā)生了明顯的變化（表3）。比較各組玉米的CP瘤胃降解模型參數(shù)，可以看出顆粒玉米的快速降解部分a顯著高于壓扁玉米的a值（P<0.05），極顯著的高于其它組（P<0.01）。與對(duì)照玉米相比，顆粒玉米和壓扁玉米的快速降解部分a顯著或極顯著增加，膨化玉米的a值顯著降低（P<0.05），烘炒玉米的a值變化不顯著（P>0.05），這與OM的顯著性不同。

表3 不同處理對(duì)玉米瘤胃CP降解率的影響
Table 3 Effects of different processing methods on corn CP ruminal degradability

項(xiàng)目Item 瘤胃降解模型參數(shù)	組 別 Group
	E	P	D	R	C
a（%）	8.67d	28.56a	24.76b	20.20c	20.17c
b（%）	58.77b	31.07c	34.59c	57.42b	76.01a
c（%/h）	15.07a	10.47a	4.03b	2.39b	2.05c
有效降解率P（%）	49.58a	46.29a	38.53b	20.76c	38.24b

注：E為膨化組，P為制粒組，D為干壓扁組，R為烘炒組，C為對(duì)照組。a為快速降解部分，b為慢速降解部分，c為b的降解速率。同行數(shù)據(jù)右肩有相同字母為差異不顯著（P>0.05），右肩有相鄰字母為差異顯著（P<0.05），相間字母表示差異極顯著（P<0.01）。

與對(duì)照玉米相比，各種加工處理玉米CP的慢速降解部分b都顯著或極顯著降低，這可能是由于在加工過程中各組玉米的CP在一定程度上發(fā)生了變性所致。膨化玉米和顆粒玉米的慢速降解常數(shù)c值和有效降解率P的差異均不顯著（P>0.05），這與OM的顯著性不同。OM中主要成分為淀粉，其瘤胃降解率顯著高于CP（P<0.05）。與對(duì)照玉米相比，膨化玉米和顆粒玉米的有效降解率P顯著增加（P<0.05），烘炒玉米的P值顯著降低（P<0.05），而壓扁玉米的P值變化不明顯（P>0.05）。各組玉米的CP有效降解率都低于相應(yīng)組OM的P值（P<0.05），這可能與籽實(shí)中蛋白質(zhì)基質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。

3.結(jié)論與討論

本試驗(yàn)中采用了膨化、制粒、壓扁、烘炒等物理加工方法，對(duì)玉米進(jìn)行了加工處理。試驗(yàn)結(jié)果表明，在水分、熱量和壓力的作用下，玉米籽實(shí)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導(dǎo)致各組玉米的瘤胃降解率也不同。由于OM中的主要成分為淀粉和CP（脂肪含量為2%-5%），因此OM的瘤胃降解率與淀粉和CP的瘤胃降解率密不可分。

玉米籽實(shí)中淀粉表面被蛋白質(zhì)基質(zhì)和脂肪所包圍，其表面的鋸齒、小溝、裂縫或小孔，可作為微生物和酶進(jìn)攻的位點(diǎn)。加工處理可破碎谷物顆粒的外種皮，使其顆粒減少，表面積增加，增大瘤胃微生物和酶進(jìn)入的機(jī)會(huì)而提高瘤胃對(duì)淀粉的消化速度，從而提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

膨化玉米受到高溫、高濕和高壓的共同作用，玉米籽實(shí)的結(jié)構(gòu)變得疏松，OM中淀粉的晶體結(jié)構(gòu)被破壞。膨化玉米中水分充足，在高溫處理時(shí)糊化徹底；在突然減壓時(shí)淀粉顆粒瞬間汽化，填充在間隙內(nèi)的水便會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的膨化力，促使淀粉體積膨脹而呈多孔狀。此外，由于受到高溫的影響，淀粉顆?？赡艹霈F(xiàn)凝沉現(xiàn)象，導(dǎo)致快速降解部分a降低，但慢速降解部分的降解常數(shù)c增加，其OM和CP在瘤胃中的降解率最高；

顆粒玉米受到蒸汽和壓力的作用，淀粉顆粒糊化，晶體結(jié)構(gòu)被破壞，直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例發(fā)生改變，其快速降解部分升高，慢速降解部分降低，其OM和CP瘤胃降解率顯著高于對(duì)照玉米。

膨化玉米與顆粒玉米進(jìn)行比較，可能由于受到高溫的影響，膨化玉米的快速降解部分a很低，但是由于水分充足的補(bǔ)償作用，以及膨化時(shí)瞬間減壓產(chǎn)生巨大的膨化力（剪切力），使其慢速降解常數(shù)c顯著高于顆粒玉米的c值（P<0.05），而且膨化玉米的糊化度高于顆粒玉米，因此，膨化玉米OM和CP的瘤胃降解率高于顆粒玉米。

壓扁玉米相當(dāng)于粗粉碎，由于受到壓力的作用，降解率高于生玉米，OM和CP的降解率與對(duì)照玉米差異不顯著(P>0.05)。

烘炒玉米由于水分的限制，在高溫（130℃以上）和攪拌的作用下，籽實(shí)中的淀粉顆粒出現(xiàn)糊精化，形成抗酶解的配糖鍵（產(chǎn)生抗性淀粉），在冷卻或低溫保存的過程中可能重結(jié)晶（凝沉），有助于慢速降解淀粉或不可消化淀粉（即抗性淀粉）的形成。在高溫處理時(shí)，蛋白質(zhì)可能發(fā)生變性，淀粉酶的活性降低（Holm，1985）；另外，玉米籽實(shí)中的蛋白質(zhì)與碳水化合物結(jié)合后，發(fā)生美拉德反應(yīng)，形成蛋白質(zhì)—碳水化合物復(fù)合體而不易在瘤胃中降解，因此其OM和CP的瘤胃有效降解率最低。

（參考文獻(xiàn)略）
注：本文是國(guó)家自然基金項(xiàng)目《玉米的加工處理對(duì)瘤胃氮排出量影響的研究》的一部分內(nèi)容。通訊作者為嘎爾迪教授，特此致謝。

藍(lán)藍(lán)的天

看來精補(bǔ)料制粒的結(jié)果使玉米的發(fā)酵加速，起負(fù)作用了

zsp123

物料的熟化度對(duì)其的消化利用率影響較大

chenjianhua

要感謝你們一直以來給予支持，無私的支持，大力的支持！

藍(lán)藍(lán)的天

多了解些基礎(chǔ)研究知識(shí)