蒸汽壓片玉米的營養價值及其在泌乳奶牛生產中的應用

張　婷，田　瑤，陳宇光（湖南農業大學動物科學技術學院，長沙　410128）

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蒸汽壓片玉米的營養價值及其在泌乳奶牛生產中的應用

張婷，田瑤，陳宇光*
（湖南農業大學動物科學技術學院，長沙410128）

摘要：玉米經過蒸汽壓片處理后，玉米淀粉分子與蛋白質內部結構均遭到破壞，從而提高淀粉、蛋白質的消化率，提高有機物、干物質、中性洗滌纖維等營養物質的全腸道表觀消化率，增加乳產量、乳蛋白率、乳脂肪率，使奶牛泌乳性能得到提高。文章主要介紹蒸汽壓片玉米的加工工藝及其對玉米營養水平的影響和蒸汽壓片玉米在瘤胃、小腸的消化特性及其在泌乳奶牛生產中的應用。

關鍵詞：蒸汽壓片玉米；淀粉；泌乳奶牛；泌乳性能

玉米是重要的糧食作物與飼料來源，因其胚乳中較高的淀粉含量成為奶牛飼糧中主要的能量來源，所以淀粉消化效率的高低直接影響了奶牛的泌乳性能。為了提高玉米的利用效率，在飼喂前通常都需經過加工處理。最常見的加工處理方法是粉碎，其對設備及技術要求低，簡單易行，在養殖業中應用廣泛。在20世紀60年代，谷物壓片技術在育肥牛生產中得到應用，直到20世紀90年代，谷物壓片技術才陸續應用于奶牛生產中。大量研究表明，蒸汽壓片玉米可以改善淀粉在瘤胃和小腸中的消化特性，提高營養物質的利用率，從而提高奶牛的泌乳性能。蒸汽壓片技術是結合濕、熱處理和物理剪切促進玉米凝膠化，打亂緊密結合一起的淀粉分子和破壞包裹淀粉顆粒的基質蛋白來提高玉米淀粉的消化率。本文主要對蒸汽壓片工藝對玉米營養物質及消化特點的改變和蒸汽壓片玉米在泌乳奶牛生產中的應用作以綜述，以期泌乳奶牛中推廣利用蒸汽壓片技術提供理論參考。

1　蒸汽壓片玉米加工工藝

將經過除雜處理后的玉米加入水和調制劑，使水分充分滲入，然后將浸泡好的玉米輸入蒸汽箱內，將溫度升高到100～110℃維持30～60 min的蒸汽處理，使水分含量達到16%～20%。在該溫度下，玉米會發生不可逆的凝膠糊化反應，電子發生轉移，淀粉分子的氫鍵遭到破壞，使其分子結構發生擴展，表面積增加，然后再將其輸入預熱好的雙向條輪軋輥壓成一定密度的薄片。為了保持軋輥的距離不會隨著下落玉米的擠壓發生改變，通常使用定壓法將玉米壓成薄片，該方法保證了加工后蒸汽壓片玉米品質的一致性[1]。

2　蒸汽壓片技術對玉米營養水平的影響

淀粉占玉米營養成分的70%，其中27%為直鏈淀粉，73%為支鏈淀粉，均以顆粒的形式存在于玉米胚乳中。淀粉顆粒間緊密排列，有的以氫鍵相互連接，有的有序排列形成緊密的結晶區。此外淀粉顆粒周圍還被醇溶性蛋白質包裹，不利于酶與微生物的消化。蒸汽壓片技術之所以能改變玉米營養價值在于100～110℃時蛋白質發生變性，再蒸汽處理使淀粉吸水到18%～20%，使淀粉顆粒吸水發生不可逆的膨脹分裂，晶體結構遭到破壞，并通過物理壓力破壞蛋白質與晶體的空間結構，制成的薄片與瘤胃消化液的接觸面積增大，使消化率提高。有研究發現，蒸汽處理對玉米營養價值無影響，且當蒸汽與壓片兩種技術同時使用時能達到改變玉米營養價值的最佳效果。說明僅使玉米淀粉顆粒凝膠化還不夠，還需在外力基礎上破壞空間結構才能增加玉米的營養價值[2]。蒸汽壓片技術對玉米營養價值的改變受蒸汽溫度、蒸汽時間、水分含量、軋輥距離、壓片密度和厚度等多種因素的影響。Domby等和Ponce等研究發現，壓片密度與玉米淀粉的可降解含量和酶的降解度聯系緊密，隨壓片密度的增加，淀粉的消化率呈下降趨勢[3-4]。Zhong等研究發現，在奶牛飼糧中最佳的壓片密度約為0.36 kg·L-1[5]。此外，在以產奶量和消化率變化的基礎上，為維持3倍飼喂水平需要量時，蒸汽壓片玉米的產奶凈能比破碎干玉米高11%，而比粉碎玉米高約4%[6]。玉米經蒸汽壓片處理后能值與總可消化養分得到了提高，營養價值比普通玉米高。

3　蒸汽壓片玉米在泌乳奶牛瘤胃和小腸內的消化特性

玉米在經過蒸汽與壓片處理后，淀粉顆粒的糊化和接觸面積的增大影響了其在瘤胃與小腸中的發酵，使其他營養物質的消化率也得到了增加。Plascencia等研究表明，與干碾白玉米相比，蒸汽壓片白玉米可以增加瘤胃、后瘤胃和全腸道的有機物（OM）表觀消化率；此外，蒸汽壓片白玉米后瘤胃與全腸道氮的表觀消化率也高于干碾白玉米[7]。Cooke等研究表明，與粉粹玉米相比，蒸汽壓片玉米增加了全腸道干物質（DM）與OM消化率。其主要歸因于蒸汽壓片玉米提高了淀粉消化率，從而使DM與OM消化率增加[8]。有研究報道，蒸汽壓片玉米與干碾玉米瘤胃淀粉消化率沒有顯著差異（P> 0.05），但十二指腸與全腸道的淀粉消化率要好于干碾玉米。霍小凱等研究表明，與破碎玉米相比，蒸汽壓片玉米的瘤胃淀粉有效降解率高于破碎玉米（82.76%、64.37%），過瘤胃淀粉含量低于破碎玉米（216.22、21.50 g·kg-1）[9]。研究發現，大量過瘤胃淀粉進入小腸時不能完全被吸收，容易造成日糧營養物質的浪費。過量的瘤胃淀粉降解又會引起瘤胃pH變小，影響其他營養物質的消化，增加瘤胃酸中毒危險。如果將玉米粉碎飼喂奶牛，其中有40%的淀粉將會略過瘤胃的消化直接進入小腸，而經過蒸汽后，大部分淀粉在瘤胃中降解，蒸汽壓片玉米的使用對pH無顯著影響（P>0.05），均在正常范圍內[5]。但蒸汽壓片玉米使纖維降解率受到了一定影響，在泌乳奶牛的研究中發現，與干碾、破碎玉米相比，蒸汽壓片玉米的中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）瘤胃與全腸道消化率平均分別減少了16%、22%。有研究報道，與干碾玉米相比，日糧添加蒸汽壓片玉米40%時增加了NDF、ADF的消化率。Zhong等報道，NDF的消化率隨蒸汽壓片玉米的增加而降低，當蒸汽壓片玉米與粉碎玉米添加比例在20?20時，蛋白質表觀消化率最高[5]。說明蒸汽壓片玉米對NDF、ADF降解率的影響關鍵在于蒸汽壓片玉米對瘤胃發酵模式的影響，不同加工技術可能存在一個最適添加量與最佳組合比例，能使瘤胃發酵環境達到最優，且在不減少NDF、ADF降解率的前提下，提高其他營養物質的消化率。

4　蒸汽壓片玉米在泌乳奶牛生產中的應用

蒸汽壓片玉米的應用改變了營養物質的轉化效率，提高了淀粉消化率和其他有機物的消化率，增加了瘤胃微生物蛋白質合成量，提高了飼料使用率，使奶牛泌乳性能及乳品質的提高成為可能。但在具體實踐中要注意蒸汽壓片玉米的最適添加量及添加比例，使其得到最大轉化效率。Harvatine等研究發現，與普通玉米相比，蒸汽壓片玉米減少了干物質采食量1.1 kg·d-1，而對乳產量與乳蛋白含量沒有顯著影響（P>0.05），說明與普通玉米相比，蒸汽壓片玉米增加了飼料報酬，提高了飼料轉化率[10]。有研究表明，用蒸汽壓片玉米替代細粉玉米能提高乳產量與乳蛋白產量。Zhong等研究表明，添加40%蒸汽壓片玉米比添加40%細粉玉米更能提高乳蛋白含量，而兩者添加量均為20%時，達到了最高的乳產量與乳蛋白含量以及乳脂含量；且還發現與細粉玉米相比，蒸汽壓片玉米能減少瘤胃中氨氮濃度[9]。可能是由于蒸汽壓片玉米增加了微生物蛋白質的合成，導致瘤胃中氨氮濃度減少。這與Plascencia等報道相似，蒸汽壓片玉米促進瘤胃氮的利用，提高瘤胃微生物蛋白質的合成，這可能是導致乳蛋白質率增加的主要原因。陳濤等研究發現，與普通玉米相比，蒸汽壓片玉米顯著降低了乳尿氮水平（P<0.05），增加了奶牛乳產量，提高了飼料轉化率[11]。戴輝等研究表明，與普通玉米相比，蒸汽壓片玉米提高奶牛的乳產量與乳蛋白率，泌乳性能得到提高[12]。Dhiman等研究發現，給泌乳奶牛飼喂蒸汽壓片玉米，奶牛的進食量沒有發生變化，而乳蛋白的含量顯著提高（P<0.05），而且產乳量也比干粉玉米高出4%，但是乳脂量要低于其他處理組[13]。這與Bargo等的結論相一致，但是在放牧條件下壓片玉米并沒有影響奶牛的產乳量及乳蛋白率，說明蒸汽壓片玉米對奶牛生產性能的影響與很多因素相關，如飼養方式、管理水平、試驗周期、動物本身的基因類型及其所處的生理時期等。另外，玉米的品種和加工程度也會對產奶量產生影響[14-15]。

有研究表明，蒸汽壓片玉米會使乳脂率降低，主要是由于淀粉的消化率增加使瘤胃發酵以丙酸型為主體，導致乙酸和丙酸比值降低。乙酸作為乳脂合成的前體物質，乙酸比例的下降將會影響乳脂的合成。瘤胃中高丙酸含量會增加糖異生作用，刺激胰島素的分泌，抑制脂肪酸從脂肪組織釋放到乳腺，從而降低乳脂百分比。有研究表明，與粉碎玉米相比，蒸汽壓片玉米能增加乳脂肪率。Zhong等研究表明，隨蒸汽壓片玉米的增加，乳脂率呈先升后降的趨勢，添加量為20%時乳脂率最高，可能是由于日糧中纖維含量的不同所致，添加低劑量蒸汽壓片玉米時能增加纖維的消化率，此時乙酸比例也得到提高，乙酸和丙酸比值處于有利于營養物質消化的范圍，隨蒸汽壓片玉米量的加大，乙酸和丙酸比值失去平衡，最終以丙酸型發酵為主，限制了纖維分解菌的發酵，從而導致乳脂含量下降。可見，蒸汽壓片玉米的使用對奶牛泌乳性能的影響有弊有利，如何合理的使用，發掘出最大的應用潛能仍需進一步探討研究。

5　小　結

蒸汽壓片玉米在肉牛生產中得到了廣泛的研究與應用。在歐美等國家，蒸汽壓片玉米在奶牛生產中的應用已經逐步擴大，而我國蒸汽壓片玉米在奶牛養殖中還處于起步階段。蒸汽壓片技術改變了玉米的營養價值。在泌乳奶牛生產應用中，蒸汽壓片玉米能提高瘤胃、小腸及全腸道的淀粉消化率，提高OM、DM、NDF等營養物質的全腸道表觀消化率，增加乳產量、乳蛋白率、乳脂肪率，提高奶牛泌乳性能。但要使蒸汽壓片玉米在泌乳奶牛生產中發揮最大的積極作用，最適添加量以及最適添加比例問題還需進一步研究。

[參考文獻]

[1] Zinn R A, Owens F N, Ware R A. Flaking corn: processing mechanics, quality standards, and impacts on energy availability and performance of feedlot cattle[J]. Journal of Animal Science, 2002, 80（5）: 1 145-1 156.

[2]辛杭書,許曾曾,張躍文,等.蒸汽壓片技術對玉米營養價值及奶牛飼用效果的影響[J].中國畜牧雜志, 2006, 42（10）: 57-60.

[3] Domby E. M. Interactive effects of bulk density of steam-flaked corn and concentration of sweet bran wet corn gluten feed on feed?lot cattle performance, carcass characteristics, and appatent total tract nutrient digestibility[D].Texas:Texas Tech University,2013.

[4] Ponce C H, Domby E M, Anele U Y, et al. Effects of bulk density of steam-flaked corn in diets containing wet corn gluten feed on feedlot cattle performance, carcass characteristics, apparent totaltract digestibility, and ruminal fermentation[J]. Journal of Animal Science, 2013, 91（7）: 3 400.

[5] Zhong R Z, Li J G, Gao Y X, et al. Effects of substitution of differ?ent levels of steam-flaked corn for finely ground corn on lactation and digestion in early lactation dairy cows[J]. Journal of Dairy sci?ence, 2008, 91（10）: 3 931-3 937.

[6] NRC（National Research Council）. Nutrient requirements of dairy cattle[M]. Washington: National Academy of Sciences, 2001.

[7] Plascencia A, Bermúdez R M, Cervantes M, et al. Influence of pro?cessing method on comparative digestion of white corn versus con?ventional steam-flaked yellow dent corn in finishing diets for feed?lot cattle[J]. Journal of Animal Science, 2011, 89（1）: 136-141.

[8] Cooke K M, Bernard J K, West J W. Performance of lactating dairy cows fed ryegrass silage and corn silage with ground corn, steam-flaked corn, or hominy feed[J]. Journal of Dairy Science, 2009, 92（3）: 1 117-1 123.

[9]霍小凱,李喜艷,王加啟,等.不同加工方式玉米的干物質和淀粉瘤胃降解率及過瘤胃淀粉含量的測定[J].中國奶牛, 2009 （7）: 11-14.

[10] Harvatine D I, Firkins J L, Eastridge M L. Whole linted cotton? seed as a forage substitute fed with ground or steam-flaked corn: digestibility and performance[J]. Journal of Dairy Science, 2002, 85（8）: 1 976-1 987.

[11]陳濤,高艷霞,曹玉鳳,等.蒸汽壓片玉米對奶牛生產性能和氮磷排放影響的研究[J].畜牧獸醫學報, 2009, 40（12）: 1 769-1 775.

[12]戴輝,任麗萍,孟慶翔.玉米蒸汽壓片和活性酵母添加對奶牛產奶性能及血液指標的影響[J].中國農業大學學報, 2010, 15 （1）: 50-54.

[13] Dhiman T R, Zaman M S, MacQueen I S, et al. Influence of corn processing and frequency of feeding on cow performance[J]. Jour?nal of Dairy Science, 2002, 85: 217-226.

[14] Bargo F, Muller L D, Altman N S. Invited review: Production and digestion of supplemented dairy cows on pasture[J]. Journal of Dairy Science, 2003, 86: 1-42.

[15] Alvarez H J, Santini F J, Rearte D H, et al. Milk production and ruminal digestion in lactatingdairy cows grazing temperate pas?tures and supplemented with dry cracked corn or high moisture corn[J]. Animal Feed Science and Technology, 2001, 91: 183-195.

前沿科技摘編

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

*通訊作者：副教授，碩士生導師，E-mail: ayu800@126.com。

作者簡介：張婷（1987-），女，湖南瀏陽人，碩士研究生，研究方向為反芻動物營養。

基金項目：湖南省“海外名師”項目計劃（湘教通[2014]309號）

收稿日期：2015-03-13

中圖分類號：S823.9+1

文獻標志碼：A

文章編號：1001-0084（2015）05-0023-04