谷物淀粉加工处理及在奶牛生产中的应用
关键词：谷物淀粉 加工处理 奶牛生产
1.前言
谷物饲料是反刍动物的重要能量物质。在常见的谷物籽实中，淀粉的含量较高(约占52%-78%)，容易被动物消化吸收，并且利用效率高。淀粉在瘤胃中降解的终产物为挥发性脂肪酸（VFA），VFA的营养意义在于能够为反刍动物提供能量需求的70%-80%。近四十多年来，由于西方一些国家的谷物饲料的价格低于干草的价格，谷物产品被广泛用作反刍动物生产的主要饲料。在我国，谷物饲料应用也非常广泛，但价格通常高于干草。一般来说，加工处理可在一定程度上改善瘤胃微生物及总消化道的营养利用效率（韩正康，1988），因此，对谷物饲料进行加工处理以提高其利用率的研究十分必要。
2. 谷物淀粉的营养生理作用及其加工的必要性
淀粉在瘤胃内大部分被微生物发酵为VFA，一部分VFA作为碳架，被整合为微生物蛋白；另一部分VFA经瘤胃吸收进入血液参与代谢。未被瘤胃降解的淀粉直接进入皱胃和小肠（过瘤胃淀粉），在消化酶的作用下分解为葡萄糖后被吸收利用。小肠中未被消化吸收的淀粉和葡萄糖，在进入到大肠后又被微生物发酵,部分吸收后，排出体外。
淀粉在瘤胃中迅速降解，仅有少量淀粉能够逃过瘤胃发酵而直接进入小肠（约占10%-30%），而且VFA的迅速生成会降低瘤胃的pH值，这样就破坏了瘤胃发酵的正常进行，造成饲料分解和微生物合成之间不平衡。保持一定比例的淀粉对于有效利用瘤胃中的N源和提高微生物蛋白质合成效率是必须的，但过量的淀粉在瘤胃中发酵会导致瘤胃内环境的改变，影响营养物质的利用效率，甚至引起代谢疾病。如果日粮中的一部分非结构性碳水化合物NSC（淀粉及非淀粉多糖等）能够避免瘤胃发酵，动物的生产力会提高（Bruchem,1991）。因为逃过瘤胃发酵的NSC不但能为动物提供更多的葡萄糖，而且可以防止瘤胃发酵损失（Tamminga,Jansman, 1993）；为动物提供的葡萄糖可以作为乳糖的重要前体，节省氨基酸的利用，并可提高奶牛的产奶量。
对谷物饲料进行加工处理可以在一定程度上调控瘤胃降解淀粉和过瘤胃淀粉的比例，使动物发挥出最佳的生产性能。
3.加工处理对谷物淀粉营养价值的影响及其可能机理
加工处理可以改变淀粉在整个消化道的消化部位和消化程度（Huntington, 1997）。加工处理的方法很多，主要包括物理加工（如膨化﹑烘烤﹑制粒﹑破碎﹑磨碎﹑碾压﹑蒸汽压片等）、化学加工（如碱处理）和生物学加工（如酶制剂）等。目前生产中应用较多的是对谷物饲料进行物理加工。加工的时间、温度、水分含量和颗粒大小都会影响加工效果。
淀粉表面被蛋白质基质和脂肪所包围，其表面有时也有锯齿﹑小沟﹑裂缝或小孔，可作为微生物和酶进攻的位点。一些加工处理方法（破碎﹑磨碎﹑碾压）可破碎谷物颗粒的外种皮，使其颗粒减小，表面积增加，增大瘤胃微生物和酶进入的机会，加快瘤胃对淀粉的消化速度,从而提高其营养价值。
生淀粉（β-淀粉）的分子排列紧密，能形成囊状的胶囊，彼此的间隙较小，但在水中加热时，部分胶囊会被溶解，形成空隙，水分子便可由此渗入淀粉分子的内部；再继续加热达到糊化温度时，胶囊会全部崩溃，分子间键断裂, 形成的糊化淀粉（α-淀粉）更易被酶消化。膨化就是当水分处于高温、高压条件下，突然减压，瞬间汽化，填充在间隙内的水产生强大的膨化力，促使淀粉体积膨胀而呈多孔状。
不同的加工方法会使谷物淀粉的瘤胃降解率发生改变。大多数情况下，用蒸汽和剥皮结合处理（例如蒸汽压片、膨化挤压）可使瘤胃淀粉降解率提高，而烘烤处理则使瘤胃淀粉降解率显著降低（Nocek，Tamminga,1991）。
大多数加工方法使瘤胃中的淀粉降解增加，通常也使进入小肠的淀粉的消化增加，有时可能对过瘤胃淀粉的增加更有利（Owens,Zinn，Kim, 1986）。与精细磨碎的玉米相比较，饲喂整粒的玉米使瘤胃淀粉降解率降低；较大颗粒的淀粉可能不易被小肠内的酶消化，而且颗粒和密度较大的玉米颗粒流通加快，使整个消化道的降解率降低。（Owens,Zinn，Kim,1986）。
加工处理必须掌握一个“度”，否则过犹不及。高温长时间加工时，可能使淀粉过度保护，碳水化合物与氨基酸发生美拉德反应(Millard Reaction)，形成复杂的化合物，既不能在瘤胃中降解也不能在小肠中消化。
4.谷物淀粉的加工处理在奶牛生产中的应用
据Y.Ying 报道,在干乳期及泌乳期饲喂高水分玉米(HMC),可提高奶牛瘤胃内有机物和淀粉的消化率,增加瘤胃VFA的浓度。由于饲喂HMC，减小了瘤胃食糜的流出速度，从而改善了淀粉的消化率，但整个消化道的淀粉消化率未见提高。 R.B.Reis认为，饲喂HMC和精细粉碎的玉米，改善了奶牛各消化器官的干物质（DM）和淀粉的消化率，提高了产奶量。B.P.Glem 报道，HMC：DC（低水分玉米）为6：4时, 提高了干物质采食量（DMI）和产奶量。
