乳酸處理小麥和玉米對其植酸磷和抗性淀粉含量的影響

范洪瓊

（重慶三峽職業學院，重慶 404155）

小麥和玉米等含淀粉的谷物是豬和家禽日糧中最重要的能量成分，這些谷物也是良好的蛋白質、纖維和礦物質來源。然而，單胃動物通常需要額外補充無機磷，主要因為谷物原料中大多數磷是以植酸磷的形式存在，磷的利用率低。動物胃腸pH、消化道通過率、飼料配方、飼料工藝和飼養管理都會降低植物飼料中外源性微生物和內在植酸酶的活性。傳統的谷物加工方法包括發酵、浸泡、發等，這些方法通常用于提高人類食品中磷的利用率，這可能也適用于動物營養。飼料加工方法與營養物質的損失有關，而營養物質的損失可能會降低飼料的營養價值，因此，飼養前飼料的加工（如浸泡和發酵）主要用于豬的液體飼養系統。盡管營養有所流失，浸泡或發酵引起的日糧谷物化學成分的變化可能對動物健康和生長有額外的好處（王雁燦等，2017）。乳酸浸泡大麥后提高了抗性淀粉和半纖維素組分，可能具有刺激后腸發酵的潛力（Metzler-Zebeli等，2015）。增加后腸發酵可能增強礦物質吸收，促進腸道健康（王芳芳等，2016），因此，用乳酸處理的谷物可能會改變其營養物質的利用率。本試驗用不同濃度的乳酸浸泡小麥和玉米，儲存不同時間，研究其對兩種谷物原料植酸磷、抗性淀粉和營養成分變化的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 整粒仔細清洗收獲的玉米和小麥，去除多余物質。0、10和25 g/kg乳酸溶液分別由高壓去離子水和相應含量的水組成，3種乳酸溶液的pH為5.7、2.2和2.0。

1.2 試驗處理 玉米和小麥以1∶1的比例混合，每組3個重復，每個重復200 g樣品。將樣品分別浸泡在0、10、25 g/kg乳酸液中，分別浸泡0、6、12、24和48 h。谷物浸泡前分析營養成分。浸泡后65℃烘干24 h，一部分樣品用于相關指標的測定，另一部分樣品-20℃儲存4周后進行測定。

1.3 樣品分析 分析樣品常規營養成分，植酸磷含量和植酸酶活性參考Naumann和Bassler（2012）的研究方法進行。

1.4 統計分析 采用SAS軟件Multi-ANOVA多因素方差分析模型分析數據，采用Tukey法進行多重比較，以P＜0.05作為差異顯著判定標準。

2 結果與分析

2.1 處理前玉米和小麥的營養成分 由表1可知，未經處理的玉米和小麥樣品浸泡后在相同的條件下干燥，小麥和玉米樣品的營養成分存在顯著差異（P＜0.05）。具體而言，小麥比玉米多含39.4%、33.6%、33.8%和31.5%的粗灰分、粗蛋白質、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維（P＜0.05）。此外，小麥中總磷、植酸磷和有效磷的含量比玉米分別高39.2%、30.8%和63.2%，而小麥中淀粉總量和非抗性淀粉含量比玉米低10.3%和12.7%（P＜ 0.05）。

表1 不同儲存時間玉米和小麥乳酸處理前營養成分??????????????????????????????????g/kg

2.2 乳酸處理玉米和小麥對干物質、粗灰分、粗蛋白質、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的影響 由表2可知，隨著乳酸濃度的逐漸增加，玉米、小麥和玉米+小麥混合谷物浸泡48 h后，粗灰分含量分別降低了23.0%、29.2%和15.9%（P＜0.05）。儲存時間顯著提高了粗灰分含量（P＜ 0.05）。

由表3可知，儲存時間對粗蛋白質含量無顯著影響（P＞0.05）。乳酸處理顯著降低了玉米、小麥和玉米+小麥混合中性洗滌纖維含量（P＜0.05）。與0周相比，儲存4周后中性洗滌纖維含量顯著降低（P＜0.05）。

2.3 乳酸處理對玉米和小麥磷含量的影響 由表4可知，用10和25 g/kg乳酸浸泡小麥、玉米和小麥-玉米混合料對總磷、植酸磷和有效磷的影響隨浸泡時間的增加而增加，浸泡48 h后影響最大（P＜0.05）。用10和25 g/kg乳酸浸泡玉米較小麥和玉米+小麥混合物顯著降低了總磷含量（P＜0.05）。與0 h時相比，25 g/kg乳酸浸泡玉米、小麥和玉米+小麥混合物48 h后植酸磷水平分別下降了24.4%、29.9%和25.7%（P＜0.05）。25 g/kg乳酸浸泡小麥和玉米+小麥混合物48 h后，再儲存4周，較浸泡后0周，植酸磷水平分別降低了24.5%和23.9%（P＜0.05）。

2.4 乳酸處理對玉米和小麥植酸酶活性的影響由表5可知，無論乳酸濃度是多少，玉米中植酸酶活性約占小麥和小麥-玉米混合料中植酸酶活性的5.0%～9.0%。與浸泡0 h相比，單粒和復合粒在48 h后植酸酶活性下降了37.5%（P＜0.05）。然而，10和25 g/kg乳酸浸泡谷物籽粒，與在水中浸泡48 h相比，小麥和小麥-玉米混合料中植酸酶活性的降低幅度更大。

2.5 乳酸處理對玉米和小麥淀粉含量的影響由表6可知，0、10和25 g/kg浸泡處理48 h后，小麥、玉米和小麥-玉米混合料的淀粉總含量分別增加了0.5%、0.5%和1.5%（P＜0.05）。與此同時，玉米和小麥-玉米組合的抗性淀粉含量分別降低了53.7和27.5%，而在小麥浸泡48 h后抗性淀粉含量增加了36.4%（P＜0.05）。

3 討論

為了提高谷類和豆類原料磷在動物腸道中的生物利用率，飼料中通常會額外添加植酸酶。此外，飼料加工技術（如發芽，發酵和浸泡）也對植酸磷的降解有幫助（Gupta等，2013）。但由于這些加工處理方法可能會降低其他營養物質（淀粉和蛋白質）的含量和利用率，降低飼料的營養質量，同時商品植酸酶已較成熟，這些加工方法的研究較少。在本研究中，我們評估了0和25 g/kg乳酸浸泡處理小麥和玉米對植酸磷降解的影響，結果表明，小麥在25 g/kg中浸泡48 h后植酸磷含量降低了33%，而短時間處理和10 g/kg乳酸對小麥和玉米的植酸磷降解效果較差。同時乳酸對玉米中植酸磷降解效果不如小麥，所以在乳酸中浸泡可能更適合于具有較高植酸酶的谷物，如小麥。

由于乳酸菌和酵母菌的代謝活性，當谷物面粉或谷物在中等溫度的水中浸泡較長時間（通常pH＜5時）會發生自發發酵（Poutanen等，2009）。本試驗在22℃離子水中浸泡48 h的谷物與此過程類似，因為小麥和小麥-玉米混合溶液中pH分別降低1.8和2.3。由于玉米浸泡液pH變化不大，說明玉米果皮微生物的發酵性較差，保護了果仁內部。但本研究中，浸泡全谷物48 h不足以有效激活固有植酸酶活性，啟動植酸磷的水解。浸泡48 h后小麥和小麥-玉米的植酸酶活性降低可能與浸泡過程中磷酸鹽的釋放量有關。由于我們在浸泡48 h內沒有改變浸泡液，最終產物即釋放磷酸鹽基團抑制小麥和小麥-玉米混合中植酸酶活性（Greiner等，2003）。

表2 不同濃度乳酸、不同處理時間對玉米和小麥干物質、粗灰分含量的影響?????????g/kg

表3 不同濃度乳酸、不同處理時間對玉米和小麥粗蛋白質、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的影響??g/kg

表4 不同濃度乳酸、不同處理時間對玉米和小麥磷含量的影響???????????g/kg

表5 不同濃度乳酸、不同處理時間對玉米和小麥植??????????????酸酶活性的影響????????FTU/kg

表6 不同濃度乳酸、不同處理時間對玉米和小麥淀粉含量的影響

總的來說，蛋白質、礦物質、纖維和淀粉組分的變化是評價飼料技術提高磷利用率的重要標準，因為它們可能影響谷物的營養質量。乳酸處理小麥和玉米對粗蛋白質含量的影響幾乎可以忽略。由于谷物籽粒中酸性洗滌纖維的含量相似，乳酸處理對纖維素和木質素組分沒有影響。雖然乳酸處理對谷物淀粉總量無顯著影響，但抗性淀粉含量的變化可能會改變谷物回腸淀粉的消化率（Giuberti等，2015）。但由于所分析的小麥和玉米抗性淀粉含量較低，這種影響對單胃動物可能微不足道。值得注意的是，我們觀察到25 g/kg乳酸處理對小麥和玉米中抗性淀粉含量的影響是相反的，這可能是由于不同淀粉分子結構、結晶度和淀粉酶的激活程度不同有關（Bajaj等，2018）。

4 結論

乳酸處理小麥和玉米可以有效降低谷物中植酸磷的含量。小麥和玉米在25 g/kg乳酸中浸泡48 h是降低植酸磷含量的最適方案，而較短的浸泡時間和10 g/kg乳酸濃度對植酸磷的降解效果較差。乳酸處理后對谷物籽粒養分損失不大。