赵尊阳 现代牧业集团营养中心、汶上牧场

　　为达到提高淀粉消化率和牛奶产量的目的，在实际生产中应选用糊化度高、容重适宜的压片玉米，或者使用粉碎较细的玉米粉。

　　赵尊阳，毕业于中国农业大学畜牧系，在美国弗吉尼亚理工大学获得奶牛科学博士学位。曾在奥特奇公司任职技术销售经理，现供职于现代牧业集团。

　　玉米是反刍动物生产中重要的饲料原料。玉米的淀粉消化率与牛奶产量有直接关系。为提高玉米淀粉的消化率，增加玉米的能值，生产中对玉米进行一定的加工，如粉碎、膨化、碾压、蒸汽压片和高湿储存等。本文主要谈一下品种和加工工艺对玉米淀粉消化率的影响。

　　一、玉米的营养化学

　　玉米籽实在解剖结构上分为种皮、胚乳和胚三部分。胚乳大约占到整个籽实重量的75%～80%，主要成分为淀粉和蛋白，也含有少量脂肪如磷脂。胚乳含有丰富的存贮蛋白，如白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白等。玉米淀粉和蛋白组成的组织构架，特别是醇溶蛋白的含量，对玉米淀粉的消化率有较大影响。

　　二、玉米品种对淀粉消化率的影响

　　世界上主要的玉米品种有硬质玉米、马齿种玉米、粉质玉米和糯质玉米等，在我国栽培最多的是硬质和马齿种玉米。品种的不同造成了玉米蛋白中醇溶蛋白含量的差异。玉米蛋白中一半以上为醇溶蛋白(50%～60%)，其分布在淀粉颗粒的表面上，并通过互相连接覆盖淀粉颗粒，最终形成淀粉/蛋白构架(图1)。醇溶蛋白不溶于水或瘤胃液，因而直接影响了玉米淀粉的可利用性。

　　图1 玉米淀粉颗粒扫描电镜。A：淀粉颗粒包裹在醇溶蛋白构架中;B：粉质玉米淀粉颗粒受醇溶蛋白包裹较少(Gibbon等，2003)。版权所有：National Academy of Sciences, U.S.A。

　　醇溶蛋白的含量一般随玉米成熟期的延长而增加，同时受品种的影响较大。粉质玉米因醇溶蛋白的编码基因部分缺失，醇溶蛋白含量较低，而硬质玉米含量较高，其他常见玉米品种醇溶蛋白含量居中(图2)。醇溶蛋白含量的高低可以通过玉米籽实的透光性衡量，即硬质胚乳(黄色、透光)与粉质胚乳(白色、不透光)的相对比例或占整个玉米胚乳的重量百分比。图3显示了不同玉米品种的透光性的不同，透光性越强的玉米籽实醇溶蛋白含量越高，淀粉的可利用性和消化率越低。Ngonyamo-Majee等(2008)用尼龙袋试验发现，玉米籽实的透光性与其瘤胃干物质消化率呈明显的负相关(R2=0.72-0.81)。Allen等(2008)在泌乳牛上比较了透光率分别为66%和25%的两种玉米的淀粉消化率，前者的瘤胃和全消化道淀粉消化率比后者分别降低19.1%和7.1%。

　　图2 不同品种玉米醇溶蛋白的含量(Hoffman，2010)。

　　图3 不同品种玉米透光性的不同。颜色较亮的玉米代表较强的透光性和较高的醇溶蛋白含量，而颜色较暗的玉米代表透光性弱和醇溶蛋白含量较低(Hoffmann和Shaver，2011)。

　　三、加工对玉米淀粉消化率的影响

　　上文提到，奶牛生产中玉米主要的加工方式有粉碎、膨化、碾压、蒸汽压片和高湿储存等。下面主要谈下粉碎和蒸汽压片对玉米淀粉消化率的影响。

　　1.粉碎

　　粉碎玉米的颗粒较小，不仅增加了淀粉颗粒的表面积，还有助于破碎包裹并阻碍淀粉消化的蛋白构架，尤其是对于醇溶蛋白含量较高的玉米品种影响更为明显。Remond等(2004)研究发现，某半硬质玉米颗粒大小从0.7毫米增加到1.8和3.7毫米时，其瘤胃淀粉表观消化率从58.6%下降到49.8%和35.5%，全消化道淀粉表观消化率从91.4%下降到86%和69.5%;而同一试验中，加工颗粒的大小对粉质玉米的消化率影响较小(0.6 vs. 3.5毫米，瘤胃淀粉表观消化率为69.8 vs. 53.5%，全消化道淀粉表观消化率为97.3 vs. 89.2%)。在Hoffmann和Shaver(2011)的综述中，粉碎玉米平均颗粒大小每下降1000um，全消化道淀粉消化率增加约5个百分点。笔者曾拜访国内某些大型牧场，其玉米粉碎筛孔径多以2毫米为主，牛粪中未见明显的淀粉颗粒。

　　2.蒸汽压片

　　蒸汽压片玉米是通过一定的温度、湿度和时间，切割淀粉颗粒之间的氢键，并形成有水参与的新键(即凝胶化的过程);因为熵值的增加，淀粉颗粒的排布由有序趋于无序，最终由反向旋转的滚筒产生的机械压力将玉米加工成规定密度的薄片。压片玉米质量的控制有三个指标，即容重、压片厚度、和淀粉糊化度。在生产上直观、较易操作的指标是容重，即测定1升压片玉米的重量，且研究表明容重和淀粉糊化度呈显著的负相关。压片玉米的应用在肉牛上研究较多，在奶牛上相对较少。

　　Plascencia和Zinn(1996)研究了不同容重的压片玉米对奶牛生产性能的影响。三种压片玉米的容重分别为390、320和260克/升，压片厚度分别为2.45、1.88和1.66毫米;当使用量占日粮干物质的39.5%时，瘤胃淀粉消化率存在明显差异(45.3、64.6和69.1%)，全消化道淀粉消化率差异不大(92.8、96.8和98.5%);牛奶产量和乳蛋白无明显影响，但乳脂率差异显著(3.77、3.55和3.30%);同一试验中，使用容重520克/升的干碾压玉米时，牛奶产量比蒸汽压片玉米组平均降低2.6公斤，差异显著。笔者曾陪同过的数位美国奶牛营养专家认为，理想的压片玉米的容重应在330~360克/升。

　　如何在生产上客观的评价玉米或全混合日粮的淀粉消化率呢?美国Cumberland Valley实验室曾分析了1420个奶牛粪便样品，结果发现牛粪中淀粉含量从0.2%到38.9%不等，其中62%的样品中淀粉含量小于5%;而美国宾州大学的数据表明，当牛粪中淀粉含量在4%~10%时，淀粉含量每增加1%，牛奶产量损失0.7磅(0.32公斤)(Hutjens, 2010)。一般说来，牛粪中淀粉含量低于3%基本上是可以接受的，大于5%时可能需要检查玉米、玉米青贮的加工是否存在问题，或者日粮的淀粉含量，以及影响瘤胃功能的可能的原因(Ward，2012)。

　　三、使用玉米的建议

　　蒸汽压片玉米的使用在大型牧场比较常见。但根据笔者的个人经验，压片玉米行业的现状有如下几个问题。第一，对压片玉米质量的控制，尚无统一的国家或行业标准;第二，部分厂家所生产的压片玉米，存在除杂相对不彻底、容重过高、糊化度低的问题;第三，部分牧场对压片玉米的质量及其对生产的影响如何，认识不足。

　　美国威斯康辛大学的研究者(Hoffmann和Shaver，2008)根据颗粒大小、醇溶蛋白含量和淀粉糊化度，给出了估计粉碎玉米和压片玉米奶牛全消化道淀粉消化率的公式。对于粉碎玉米，平均颗粒大小每降低1000um，淀粉消化率提高5.14个百分点;醇溶蛋白含量每增加1个百分点，消化率降低0.86个百分点。对于压片玉米，淀粉糊化度每增加1个百分点，淀粉消化率提高0.21个百分点。笔者根据其公式粗略计算得出，以醇溶蛋白含量为12%的马齿玉米品种为例，糊化度65%的压片玉米在泌乳牛上的淀粉消化率比粉碎玉米(平均颗粒大小1100um)约高出4.8个百分点。而根据国内某大型牧场的数据，粉碎玉米的加工成本约为16元/吨，包括电费、人工和机器折旧。业内同仁可参考此数值，并结合本牧场的实际情况，对粉碎玉米和压片玉米的使用价值和性价比进行合理的判断。

　　四、结论

　　综上所述，为达到提高淀粉消化率和牛奶产量的目的，在实际生产中应选用糊化度高、容重适宜的压片玉米，或者使用粉碎较细的玉米粉。

　　(参考文献略，可向作者函索，联系方式：zhaozunyang@yahoo.com.cn。)

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