1.前言
玉米是我国的主要农作物之一，当前我国玉米消费主要有口粮、饲料、工业用和种子用四个方面。近年来玉米的工业消费（以饲料消费为主）一直占总消费量的80%左右，并呈不断上升的趋势。玉米是一种重要的，按干物质（DM）计算，玉米含碳水化合物70%-80%，DM中淀粉含量大约为72%-76%。但是，在生产实践中，由于淀粉在反刍动物消化道内得不到很好的调控而限制了玉米营养作用的充分发挥，因此最大限度的提高淀粉利用率是提高其生产性能的前提。采用适当的加工技术，使饲料利用达到最大效率，充分发挥其营养价值潜力，提高产品质量和饲养效果，对反刍动物来说至关重要。
随着瘤胃营养生理研究的深入和发展，饲料营养物质在瘤胃内的动态降解率已成为现代反刍动物营养新体系的一项重要指标。目前广泛采用尼龙袋法研究饲料营养物质在瘤胃中的降解规律，尼龙袋法简便易行，比体内法省时省工，又能较好的代表动物的实际情况，因而是一种较好的测定方法。
玉米经过不同加工处理，其DM和淀粉在瘤胃内的降解参数可能会发生改变。本试验采用尼龙袋法研究不同加工处理对DM和淀粉降解规律的影响，为生产实践提供科学依据。
1.材料与方法
1.1玉米的加工处理方法
1.1 对照玉米:内蒙古呼和浩特市的本地玉米；
1.2 膨化玉米：由内蒙古伊利饲料有限公司生产（130℃，30min）；
1.3 颗粒玉米：在内蒙古农业大学机电工程学院进行，由山西大同农牧机械厂制造的9KS304型颗粒机生产。颗粒机孔径大小为8mm,制粒时先用粉碎机粉碎，然后加入20%的自来水进行搅拌、制粒。
1.4 压扁玉米：由内蒙古呼和浩特市石羊桥炒货厂组合对辊机生产（0.8mm压扁）。
1.5 烘炒玉米：由内蒙古呼和浩特市石羊桥炒货厂旋转式炒炉生产（160℃，15min）。
1.2 实验动物与日粮
选择4头健康状况良好，年龄、体重、胎次、泌乳期相近的安装永久性瘤胃瘘管的黑白花奶牛，按照NRC(2001)饲养标准配合日粮。日粮的精粗比为55:45。四种日粮中的是不同加工处理的玉米，其它营养成分相同。
表1-1 日粮组成及营养水平
Table 1-1 Dietary composition and its nutrition level
日粮组成Dietary Composition 组分含量Content (%DM) 营养成分Ingredient 营养水平Nutrition Level
青干草Hay 24.55 NND 2.04
玉米青贮Corn silage 21.96 NEL（Mcal/Kg） 1.53
玉米Control corn 27.20 CP（%） 16.58
麸皮Wheat bran 3.33 NDF（%） 35.32
豆粕Soybean meal 15.24 Ca（%） 0.79
胡麻饼Flaxseed meal 3.92 P（%） 0.54
尿素Urea 0.42
磷酸氢钙CaHPO4 1.11
食盐Salt 0.42
碳酸氢钠NaHCO3 0.53
添加剂Additive 0.53
注：*矿物质预混料由FeSO4.7H2O 31200mg/Kg；CuSO4.5H2O 1500mg/Kg；ZnSO4.7H2O 17500mg/Kg ；MnSO4.5H2O 7800mg/Kg；碘钙粉（含1%KI）17000mg/Kg； Na2SeO3 4.3mg/Kg ；CoCI2.6H2O 1030mg/Kg和沸石粉组成。维生素预混料中每公斤含VA 5400万IU；VD3 1080万IU；VE 18000IU；VK35g；VB1 2g；VB2 15g；VB12 0.03g；VB5 35g；泛酸钙25g；叶酸0.5g；抗氧化剂0.2g。
**NEL为计算值，其它均为实测值。
1.3 实验设计与饲养管理
采用单因子完全随机试验，试验牛于每天早晨6:00和下午4:00饲喂，顺序为：玉米青贮、青干草、混合精料。试验牛在饲喂和挤奶时栓在畜舍内，其余时间在运动场中自由运动。每天在早晨6:30和晚上6:30挤奶两次，自由饮水，预试期为10天。
1.4 实验样品的制备
分别称取5g不同加工处理的玉米风干样品，装入标号、已恒重的尼龙袋中，尼龙袋大小为10×17cm2,孔径为40μm（300目）。将两个装有平行样的尼龙袋用工程线和橡皮筋缠紧，穿过长约50cm的塑料管，工程线的另一头固定在瘤胃瘘管上；按照“依次加入，一齐取出”的原则，于第一天20:00，第二天8:00、12:00、16:00、18:00 分别投入到瘤胃中，20:00取出（尼龙袋分别降解0h、2h、4h、8h、12h、24h）。取出尼龙袋后，立即用自来水冲洗尼龙袋的外表面，然后在冷水中浸泡55分钟，用自来水洗干净后，将尼龙袋放在65ºC烘箱中烘干；样品在4ºC保存以备分析，尼龙袋残渣通过1mm筛粉碎进行分析。
1.5 测定指标与样品分析
对所有尼龙袋内样品测定DM和淀粉两个指标。
1.5.1 DM的测定：650C烘干至恒重测定DM质量。
1.5.2 淀粉的测定：采用α-淀粉酶和β-葡聚糖双酶水解法进行测定（任莹，2001）。
1.6 计算公式
1.6.1 待测饲料在瘤胃中不同时间点消失率的计算公式
A(%)=100× (B-C)/B
其中：A：待测饲料营养物质的瘤胃消失率（%）
B：样品中待测饲料营养物质的质量（g）
C：残渣中待测饲料营养物质的质量（g）
1.6.2 待测饲料DM的有效降解率（P）的计算
有效降解率（P）根据Ørskov和McDonald(1979)提出的公式进行计算。公式如下：
dp=a+b(1-e-Kd×(t)) P=a+(b×Kd)/(Kd+Kp)
其中：dp: t时间营养物质消失率 a: 快速降解部分（%）
b: 慢速降解部分（%） t: 待测饲料在瘤胃中滞留时间(h)
Kd: b的降解速率 P:待测饲料中营养物质有效降解率
Kp: 待测饲料的瘤胃流通速率，这里Kp=0.06/h (Tamminga等,1994)
1.6.3 待测饲料淀粉有效降解率和过瘤胃淀粉量的计算
⑴.淀粉有效降解率（P）根据Ørskov和McDonald（1979）提出的公式计算。
公式为：R(t)=U+D×e-Kd×(t)
其中：R(t):某时间点的淀粉存留率
S:淀粉的快速降解部分
D:淀粉的慢速降解部分（理论上认为D=100-S）
U:淀粉中不可降解部分（理论上认为U=0）
Kd: D的降解速率
⑵.过瘤胃淀粉量的计算：根据Tamminga(1994)提出的公式进行计算。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(%):过瘤胃淀粉率 BPSt:过瘤胃淀粉量
1.7 统计处理
试验数据统计分析利用SAS软件包中平衡实验设计方差分析过程（ANOVA）和非平衡实验设计方差分析过程（GLM）进行。
2. 结果与分析
2.1 不同加工处理对玉米瘤胃DM降解率的影响
根据尼龙袋各时间点的消失率，按照Ørskov(1979)提出的公式进行编程，根据最小二乘法求出拟合曲线，并计算出相应的瘤胃降解参数。结果见表1-2。
表1-2 不同加工处理对玉米瘤胃DM降解率的影响
Table 1-2 Effect of different processing methods on corn DM ruminal degradability
项目Item瘤胃降解模型参数 组 别 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为膨化组，P为制粒组，D为干压扁组，R为烘炒组，C为对照组。a为快速降解部分，b为慢速降解部分，c为b的降解速率。同行数据右肩有相同字母为差异不显著（P>0.05），右肩有相邻字母为差异显著（P<0.05），相间字母表示差异极显著（P<0.01）。
玉米进行不同的物理加工处理后，DM含量变化不大（P>0.05）,但其DM降解率发生了改变。随着培养时间的延长，不同处理组的瘤胃DM消失率增加。各组玉米的DM瘤胃降解模型参数进行比较，可以看出颗粒玉米的快速降解部分a（31.32%）显著高于对照玉米（18.77%）和压扁玉米（18.43%）（P<0.05），极显著高于膨化玉米（14.43%）和烘炒玉米（13.97%）（P<0.01）。与对照玉米相比，加工处理后，颗粒玉米的快速降解部分a显著增加（P<0.05），膨化玉米和烘炒玉米的a值显著降低（P<0.05），压扁玉米的a值则差异不显著（P>0.05）。膨化玉米和烘炒玉米的a值并不高，可能与受到高温处理有一定的关系，但二者之间的差异不显著（P>0.05）。
颗粒玉米的慢速降解部分b（48.60%）显著低于除烘炒玉米外的其它组（P<0.05）。其它各组玉米的b值差异不显著（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为可降解部分），但其慢速降解常数c（16.67%/h）显著高于颗粒玉米（7.15%）和压扁玉米（4.28%）（P<0.05），极显著高于对照玉米（3.88%）和烘炒玉米（2.61%）（P<0.01）。
烘炒玉米的a、b和c值都较低，其有效降解率P也最低。同样受到了高温的作用，膨化玉米和烘炒玉米的降解参数差异很大。二者的快速降解部分十分接近（分别为14.43%和13.97%），而且慢速降解部分的差异也不显著（P>0.05），但是慢速降解常数c的差异却达到了极显著的水平（P<0.01）。膨化玉米的瘤胃降解率P最高，这与其c值较高有很大的关系。决定有效降解率P的主要因素是快速降解部分a和慢速降解速率c。
进行不同的加工处理后，玉米的瘤胃有效降解率P发生了明显的变化。各组玉米的DM有效降解率分别为：膨化玉米（66.51%）、颗粒玉米（55.23%）、压扁玉米（50.98%）、对照玉米（49.81%）和烘炒玉米（32.24%）。膨化玉米的P值显著高于颗粒玉米和压扁玉米（P<0.05）,极显著的高于对照玉米和烘炒玉米（P<0.01）。颗粒玉米与压扁玉米的P值差异不显著（P>0.05），但显著高于对照玉米（P<0.05）和烘炒玉米（P<0.01）。压扁玉米和对照玉米相比，所有DM的瘤胃降解参数（a、b、c、P及各时间点的消失率）差异都不显著。
2.2 玉米的不同加工处理对瘤胃淀粉降解规律的影响
各组玉米的淀粉降解参数见表1-3。从表中可以看出，与对照玉米相比，各种加工处理玉米的快速降解部分a都显著或极显著的增加，慢速降解部分b则显著或极显著的降低。膨化玉米和颗粒玉米的a值和b值分别比较，二者的差异均不显著（P>0.05），这与DM的显著性不同。各组玉米的a+b值（可降解部分S=a+b）都为100，说明淀粉中没有不可降解部分U(即S=100，U=0)。膨化玉米的慢速降解常数c（16.80%/h）极显著的高于烘炒玉米的c值（2.06%/h）（P<0.01），显著高于其它各组（P<0.05）。膨化玉米与颗粒玉米相比，a，b值均无显著差异（P>0.05），但是其c值显著高于颗粒玉米组（P<0.05），膨化玉米的有效降解率显著高于颗粒玉米的P值（P<0.05）。与对照玉米相比，膨化、制粒和压扁处理玉米淀粉的有效降解率P都显著或极显著增加，烘炒玉米的P值显著降低（P<0.05）。
表1-3 不同加工处理玉米的淀粉降解模型参数
Table 1-3 Starch degradability characteristics of processed corns
项目Item瘤胃降解模型参数 组 别 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
过瘤胃淀粉率(%) 23.20d 45.06c 48.58c 63.34a 53.17b
过瘤胃淀粉量(g/kg) 196.32d 358.33c 388.61c 559.91a 429.97b
注：E为膨化组，P为制粒组，R为干压扁组，T为烘炒组，C为对照组。a为快速降解部分(即S)，b为慢速降解部分(即D)，c为b的降解速率(即kd)。同行数据右肩有相同字母为差异不显著（P>0.05），右肩有相邻字母为差异显著（P<0.05），相间字母表示差异极显著（P<0.01）。
由于DM中淀粉的含量很高（达到72%-76%)，因此DM与淀粉的相关性很强，各组玉米DM与淀粉的瘤胃降解模型非常相似。各组玉米淀粉的有效降解率高于相应组DM的有效降解率P，这可能是因为淀粉可以完全降解（a+b=100，U=0），而DM中存在不可降解部分（a+b<100，U>0）。
不同加工处理玉米的瘤胃有效降解率不同，因而过瘤胃淀粉量也不同，二者呈负相关。本试验中，膨化玉米的瘤胃有效降解率最高，其过瘤胃淀粉量最少（196.32g/kg）。烘炒玉米则相反，进入小肠中的淀粉量最大（559.91g/kg）。除了颗粒玉米和压扁玉米的过瘤胃淀粉差异不显著外，各组玉米之间的差异都达到显著或极显著水平。
3.结论与讨论
本试验中采用了膨化、制粒、压扁、烘炒等物理加工方法，对玉米进行了加工处理。试验结果表明，在水分、热量和压力的作用下，玉米籽实的结构发生了变化，导致各组玉米的瘤胃降解率也不同。
膨化玉米受到高温、高湿和高压的共同作用，玉米籽实的结构变得疏松，籽实中淀粉的晶体结构被破坏。膨化玉米中水分充足，在高温处理时糊化彻底；突然减压时淀粉颗粒瞬间汽化，填充在间隙内的水便会产生强大的膨化力，促使淀粉体积膨胀而呈多孔状；由于受到高温的影响，淀粉颗粒可能出现凝沉现象，导致快速降解部分a降低，但慢速降解部分的降解常数c增加，其DM和淀粉在瘤胃中的降解率最高；
颗粒玉米受到蒸汽和压力的作用，淀粉颗粒糊化，晶体结构被破坏，直链淀粉和支链淀粉的比例发生改变，其快速降解部分升高，慢速降解部分降低，其DM和淀粉瘤胃降解率显著高于对照玉米。
膨化玉米与颗粒玉米进行比较，可能由于受到高温的影响，膨化玉米的快速降解部分a很低，但是由于水分充足的补偿作用，以及膨化时瞬间减压产生巨大的膨化力（剪切力），使其慢速降解常数c显著高于颗粒玉米的c值（P<0.05）,而且膨化玉米的糊化度高于颗粒玉米，因此，膨化玉米DM和淀粉的瘤胃降解率高于颗粒玉米。
压扁玉米相当于粗粉碎，由于受到压力的作用，降解率高于生玉米，DM的降解率与对照玉米差异不显著(P>0.05)，但是淀粉的降解率显著高于对照玉米(P<0.05)。
烘炒玉米由于水分的限制，在高温（130℃以上）和搅拌的作用下，籽实中的淀粉颗粒出现糊精化，形成抗酶解的配糖键（产生抗性淀粉），在冷却的过程中又有凝沉现象发生，使其不易受到酶和微生物的进攻。在高温处理时，蛋白质可能发生变性，淀粉酶的活性降低；另外，玉米籽实中的蛋白质与碳水化合物结合后，发生美拉德反应，形成蛋白质—碳水化合物复合体而不易在瘤胃中降解，因此其DM的瘤胃有效降解率最低。
