1.前言
玉米是我國的主要農(nóng)作物之一，當(dāng)前我國玉米消費(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。玉米是一種重要的能量飼料，按干物質(zhì)（DM）計(jì)算，玉米含碳水化合物70%-80%，DM中淀粉含量大約為72%-76%。但是，在生產(chǎn)實(shí)踐中，由于淀粉在反芻動(dòng)物消化道內(nèi)得不到很好的調(diào)控而限制了玉米營養(yǎng)作用的充分發(fā)揮，因此最大限度的提高淀粉利用率是提高其生產(chǎn)性能的前提。采用適當(dāng)?shù)募庸ぜ夹g(shù)，使飼料利用達(dá)到最大效率，充分發(fā)揮其營養(yǎng)價(jià)值潛力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和飼養(yǎng)效果，對(duì)反芻動(dòng)物來說至關(guān)重要。
隨著瘤胃營養(yǎng)生理研究的深入和發(fā)展，飼料營養(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養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃中的降解規(guī)律，尼龍袋法簡便易行，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定方法。
玉米經(jīng)過不同加工處理，其DM和淀粉在瘤胃內(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)DM和淀粉降解規(guī)律的影響，為生產(chǎn)實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù)。
1.材料與方法
1.1玉米的加工處理方法
1.1 對(duì)照玉米:內(nèi)蒙古呼和浩特市的本地玉米；
1.2 膨化玉米：由內(nèi)蒙古伊利飼料有限公司生產(chǎn)（130℃，30min）；
1.3 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。
1.4 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）。
1.5 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。四種日糧中的是不同加工處理的玉米，其它營養(yǎng)成分相同。
表1-1 日糧組成及營養(yǎng)水平
Table 1-1 Dietary composition and its nutrition level
日糧組成Dietary Composition 組分含量Content (%DM) 營養(yǎng)成分Ingredient 營養(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 測定指標(biāo)與樣品分析
對(duì)所有尼龍袋內(nèi)樣品測定DM和淀粉兩個(gè)指標(biāo)。
1.5.1 DM的測定：650C烘干至恒重測定DM質(zhì)量。
1.5.2 淀粉的測定：采用α-淀粉酶和β-葡聚糖雙酶水解法進(jìn)行測定（任瑩，2001）。
1.6 計(jì)算公式
1.6.1 待測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：待測飼料營養(yǎng)物質(zhì)的瘤胃消失率（%）
B：樣品中待測飼料營養(yǎng)物質(zhì)的質(zhì)量（g）
C：殘?jiān)写郎y飼料營養(yǎng)物質(zhì)的質(zhì)量（g）
1.6.2 待測飼料DM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: 待測飼料在瘤胃中滯留時(shí)間(h) 
Kd: b的降解速率          P:待測飼料中營養(yǎng)物質(zhì)有效降解率
Kp: 待測飼料的瘤胃流通速率，這里Kp=0.06/h (Tamminga等,1994)
1.6.3 待測飼料淀粉有效降解率和過瘤胃淀粉量的計(jì)算
⑴.淀粉有效降解率（P）根據(jù)Ørskov和McDonald（1979）提出的公式計(jì)算。
公式為：R(t)=U+D×e-Kd×(t)
其中：R(t):某時(shí)間點(diǎn)的淀粉存留率
S:淀粉的快速降解部分
D:淀粉的慢速降解部分（理論上認(rèn)為D=100-S）
U:淀粉中不可降解部分（理論上認(rèn)為U=0）
Kd: D的降解速率
⑵.過瘤胃淀粉量的計(jì)算：根據(jù)Tamminga(1994)提出的公式進(jìn)行計(jì)算。公式如下：
BPSt(%)=D×Kp/(Kp+Kd)+0.1×S
BPSt(g/kgDM)= St(g/kgDM) ×BPSt(%)/100
其中：S:淀粉快速降解部分      D:淀粉慢速降解部分
Kp:淀粉瘤胃流通速率     Kd:淀粉慢速降解部分的速率
BPSt(%):過瘤胃淀粉率    BPSt:過瘤胃淀粉量
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DM降解率的影響
根據(jù)尼龍袋各時(shí)間點(diǎn)的消失率，按照Ørskov(1979)提出的公式進(jìn)行編程，根據(jù)最小二乘法求出擬合曲線，并計(jì)算出相應(yīng)的瘤胃降解參數(shù)。結(jié)果見表1-2。
表1-2  不同加工處理對(duì)玉米瘤胃DM降解率的影響
Table 1-2 Effect of different processing methods on corn DM ruminal degradability
項(xiàng)目Item瘤胃降解模型參數(shù) 組      別    group
 E P D R C
a（%） 14.43c 31.32a 18.43b 13.97c 18.77b
b（%） 71.06a 48.60b 78.52a 62.45ab 79.18a
c（%/h） 16.67a 7.15b 4.28bc 2.61c 3.88c
有效降解率P（%） 66.51a 55.23b 50.98bc 32.24d 49.81c
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）。
玉米進(jìn)行不同的物理加工處理后，DM含量變化不大（P>0.05）,但其DM降解率發(fā)生了改變。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，不同處理組的瘤胃DM消失率增加。各組玉米的DM瘤胃降解模型參數(shù)進(jìn)行比較，可以看出顆粒玉米的快速降解部分a（31.32%）顯著高于對(duì)照玉米（18.77%）和壓扁玉米（18.43%）（P<0.05），極顯著高于膨化玉米（14.43%）和烘炒玉米（13.97%）（P<0.01）。與對(duì)照玉米相比，加工處理后，顆粒玉米的快速降解部分a顯著增加（P<0.05），膨化玉米和烘炒玉米的a值顯著降低（P<0.05），壓扁玉米的a值則差異不顯著（P>0.05）。膨化玉米和烘炒玉米的a值并不高，可能與受到高溫處理有一定的關(guān)系，但二者之間的差異不顯著（P>0.05）。
顆粒玉米的慢速降解部分b（48.60%）顯著低于除烘炒玉米外的其它組（P<0.05）。其它各組玉米的b值差異不顯著（P>0.05）。膨化玉米的快速降解和慢速降解部分都不是很高（a+b為可降解部分），但其慢速降解常數(shù)c（16.67%/h）顯著高于顆粒玉米（7.15%）和壓扁玉米（4.28%）（P<0.05），極顯著高于對(duì)照玉米（3.88%）和烘炒玉米（2.61%）（P<0.01）。
烘炒玉米的a、b和c值都較低，其有效降解率P也最低。同樣受到了高溫的作用，膨化玉米和烘炒玉米的降解參數(shù)差異很大。二者的快速降解部分十分接近（分別為14.43%和13.97%），而且慢速降解部分的差異也不顯著（P>0.05），但是慢速降解常數(shù)c的差異卻達(dá)到了極顯著的水平（P<0.01）。膨化玉米的瘤胃降解率P最高，這與其c值較高有很大的關(guān)系。決定有效降解率P的主要因素是快速降解部分a和慢速降解速率c。
進(jìn)行不同的加工處理后，玉米的瘤胃有效降解率P發(fā)生了明顯的變化。各組玉米的DM有效降解率分別為：膨化玉米（66.51%）、顆粒玉米（55.23%）、壓扁玉米（50.98%）、對(duì)照玉米（49.81%）和烘炒玉米（32.24%）。膨化玉米的P值顯著高于顆粒玉米和壓扁玉米（P<0.05）,極顯著的高于對(duì)照玉米和烘炒玉米（P<0.01）。顆粒玉米與壓扁玉米的P值差異不顯著（P>0.05），但顯著高于對(duì)照玉米（P<0.05）和烘炒玉米（P<0.01）。壓扁玉米和對(duì)照玉米相比，所有DM的瘤胃降解參數(shù)（a、b、c、P及各時(shí)間點(diǎn)的消失率）差異都不顯著。
2.2 玉米的不同加工處理對(duì)瘤胃淀粉降解規(guī)律的影響
各組玉米的淀粉降解參數(shù)見表1-3。從表中可以看出，與對(duì)照玉米相比，各種加工處理玉米的快速降解部分a都顯著或極顯著的增加，慢速降解部分b則顯著或極顯著的降低。膨化玉米和顆粒玉米的a值和b值分別比較，二者的差異均不顯著（P>0.05），這與DM的顯著性不同。各組玉米的a+b值（可降解部分S=a+b）都為100，說明淀粉中沒有不可降解部分U(即S=100，U=0)。膨化玉米的慢速降解常數(shù)c（16.80%/h）極顯著的高于烘炒玉米的c值（2.06%/h）（P<0.01），顯著高于其它各組（P<0.05）。膨化玉米與顆粒玉米相比，a，b值均無顯著差異（P>0.05），但是其c值顯著高于顆粒玉米組（P<0.05），膨化玉米的有效降解率顯著高于顆粒玉米的P值（P<0.05）。與對(duì)照玉米相比，膨化、制粒和壓扁處理玉米淀粉的有效降解率P都顯著或極顯著增加，烘炒玉米的P值顯著降低（P<0.05）。
表1-3  不同加工處理玉米的淀粉降解模型參數(shù)
Table 1-3 Starch degradability characteristics of processed corns
項(xiàng)目Item瘤胃降解模型參數(shù) 組    別  Group
 E P D R C
a(%) 19.11a 25.21a 17.51b 17.23b 11.48c
b(%) 80.90c 74.79c 82.49b 82.77b 88.52a
c(%/h) 16.80a 4.55b 4.57b 2.06c 4.21b
有效降解率P(%) 78.69a 56.79b 53.13b 38.35d 47.82c
過瘤胃淀粉率(%) 23.20d 45.06c 48.58c 63.34a 53.17b
過瘤胃淀粉量(g/kg) 196.32d 358.33c 388.61c 559.91a 429.97b
注：E為膨化組，P為制粒組，R為干壓扁組，T為烘炒組，C為對(duì)照組。a為快速降解部分(即S)，b為慢速降解部分(即D)，c為b的降解速率(即kd)。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）。
由于DM中淀粉的含量很高（達(dá)到72%-76%)，因此DM與淀粉的相關(guān)性很強(qiáng)，各組玉米DM與淀粉的瘤胃降解模型非常相似。各組玉米淀粉的有效降解率高于相應(yīng)組DM的有效降解率P，這可能是因?yàn)榈矸劭梢酝耆到猓╝+b=100，U=0），而DM中存在不可降解部分（a+b<100，U>0）。
不同加工處理玉米的瘤胃有效降解率不同，因而過瘤胃淀粉量也不同，二者呈負(fù)相關(guān)。本試驗(yàn)中，膨化玉米的瘤胃有效降解率最高，其過瘤胃淀粉量最少（196.32g/kg）。烘炒玉米則相反，進(jìn)入小腸中的淀粉量最大（559.91g/kg）。除了顆粒玉米和壓扁玉米的過瘤胃淀粉差異不顯著外，各組玉米之間的差異都達(dá)到顯著或極顯著水平。
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。
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，籽實(shí)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；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；由于受到高溫的影響，淀粉顆粒可能出現(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DM和淀粉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DM和淀粉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DM和淀粉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，DM的降解率與對(duì)照玉米差異不顯著(P>0.05)，但是淀粉的降解率顯著高于對(duì)照玉米(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），在冷卻的過程中又有凝沉現(xiàn)象發(fā)生，使其不易受到酶和微生物的進(jìn)攻。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；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DM的瘤胃有效降解率最低。