蒸汽压片玉米对肉牛营养物质消化代谢的影响研究进展

■魏曼琳 孙德成 杨文华 曹颖霞

(内蒙古民族大学动物科技学院，内蒙古通辽 028000)

玉米是在我国的种植面积仅次于水稻和小麦，年产1.2亿吨左右，其中约80%用作动物饲料。玉米适口性好，能值高，是反刍动物和单胃动物日粮中最常用的饲料原料，其营养物质组成中淀粉含量约为64%～69%，粗蛋白含量7%～9%，粗脂肪含量3%～4%，粗纤维和粗灰分含量低于2%。尽管玉米的营养价值较高，但由于目前的加工方式多为简单的粗粉碎，导致玉米的营养物质利用率较低。粉碎玉米饲喂反刍动物后，约68%的玉米淀粉被瘤胃微生物降解为挥发性脂肪酸（VFA）[1]，而VFA中乙酸转化成乳脂和丙酸转化成葡萄糖的效率远低于淀粉在小肠中的直接消化和吸收。并且，当精料过高、玉米粉碎过细或与粗饲料混合不均时，淀粉在瘤胃快速降解产生大量酸性物质，导致瘤胃pH值降至6.2以下，会抑制瘤胃纤维分解菌的活性，影响粗饲料的消化利用，甚至引起瘤胃酸中毒等疾病的发生。因此，对玉米进行合理的加工处理，是提高玉米饲喂价值的必要措施。

对于反刍动物而言，目前最为适宜的加工方式是蒸汽压片处理。该法是一种谷物湿热加工工艺，经过通蒸汽和压片两个环节，使谷物淀粉发生糊化，增加其水溶性和酶解性。据报道，蒸汽压片处理的玉米，其淀粉和有机物的小肠消化率可以提高10%～20%。蒸汽压片技术始于20世纪60年代，在欧洲和美国等畜牧业发达国家的肉牛、奶牛和肉羊饲养中已经广泛应用，美国几乎全部的肉牛场和70%以上的奶牛场均采用蒸汽压片谷物。国外的大量研究报道证明，蒸汽压片谷物具有提高奶牛产奶量、促进肉牛增重、改善瘤胃发酵模式、减少甲烷生成和降低氮磷排放等作用。上世纪90年代以来，蒸汽压片技术逐渐引入到韩国、日本和我国，目前在各地畜禽生产中均有尝试，但尚未普及，国内的研究报道十分有限。本文旨在对蒸汽压片玉米营养成分的改变及其对肉牛营养物质消化率、葡萄糖代谢和氮代谢等方面的影响进行一定的综述，为我国肉牛生产中推广利用蒸汽压片玉米资源提高肉牛的生产性能提供参考依据。

1 蒸汽压片玉米营养成分的变化

蒸汽压片处理对玉米营养成分的影响程度受蒸汽温度、调制时间、辊间距、压片密度、压片厚度等多种因素的影响，但总体上均表现为玉米淀粉糊化度和淀粉消化率提高。其原因是玉米淀粉在95～100℃蒸汽处理下，水分含量增至18%～20%，此时淀粉粒吸水膨胀分裂，晶体结构破坏，排出部分直链淀粉形成黏性物质，即为淀粉糊化。糊化后的淀粉水溶性、酶解性和消化率提高。蒸汽压片玉米的淀粉糊化度一般可达50%～60%。

蒸汽压片玉米营养价值提高的另一原因是，经过蒸汽处理的谷物在两个轧辊之间通过而被压成0.8～2.5 mm薄片时，玉米的种皮被完全破坏，使内部的营养物质暴露面积增大，与动物消化液的接触面增大，使得营养物质消化率提高。并且，在强力的挤压过程中，淀粉分子被进一步破坏，通过机械作用使淀粉糊化度进一步提高；同时，与淀粉紧密结合的蛋白质等营养物质也得到一定程度的释放，因而消化率提高。事实证明，玉米压片越薄，容重越小，淀粉糊化率越高。蒸汽压片玉米的容重约为280～420 g/l，小于普通玉米粒的690～750 g/l，众多研究报道认为，玉米压片容重在310～360 g/l时饲喂反刍动物效果较好。当容重小于310 g/l时，由于淀粉溶解性过高，容易导致反刍动物干物质采食量降低、动物个体间差异变大，甚至发生瘤胃酸中毒和瘤胃臌气[2]。

蒸汽压片处理可能对玉米粗灰分和磷、钾等可溶性盐含量有一定影响。有研究报道，压片前后粗灰分、磷和钾的含量分别降低了14%、23%和17%。其原因尚不清楚，可能与蒸汽处理过程中可溶性成分溶解之后在压片过程中损失所致。这部分成分的损失可能对玉米中淀粉、粗蛋白或粗纤维等营养成分的相对含量有一定的提高作用。

2 蒸汽压片玉米的消化率和能值

有研究对蒸汽压片玉米淀粉的消化部位进行了测定，发现蒸汽压片玉米在瘤胃、小肠、大肠和总消化道降解的比例分别为82.8%、15.6%、1.3%和97.8%，而普通破碎玉米相应的比例分别为68.9%、12.9%、8.2%和87.6%。由此可知，淀粉的瘤胃和小肠消化率分别提高20%左右，全消化道提高10%左右[3]。与此类似，也有研究报道蒸汽压片玉米淀粉的瘤胃消化率由68.3%提高到了84.9%，小肠消化率由54.3%提高到93.6%[4]，全消化道消化率由90%提高到99%[5]。但对于淀粉消化率提高的部位却有不同见解。有研究认为，蒸汽压片玉米没有改变瘤胃淀粉消化率，其瘤胃消化率类似于高水分玉米，但是提高了十二指肠和全消化道消化率[6]。小肠和全消化道消化率分别提高10%和8%[7]。

此外，非淀粉有机物消化率从73%提高到80.6%，使得蒸汽压片玉米的有机物消化率由84%提高到92.6%[8]。研究表明，含有20%蒸汽压片玉米的全混合日粮，瘤胃有机物消化率达到80.41%[9]。蒸汽压片处理对饲料来源的蛋白质消化率影响较小，瘤胃氨态氮水平平稳，有利于实现蒸汽压片玉米能氮利用的同步化，促进菌体蛋白的合成，提高能氮利用效率[10]。这也在一定程度解释了许多研究中采用较高蒸汽压片玉米水平时，瘤胃pH值没有显著降低的原因[11-12]。

此外，奶牛中的试验结果发现，含40%蒸汽压片玉米的日粮NDF、ADF表观消化率分别提高了21.96%和23.35%[13]。在与细粉碎玉米的对比试验中，同样发现蒸汽压片玉米NDF和ADF的表观消化率分别提高4.78%和18%。但也有研究表明，蒸汽压片玉米在提高瘤胃淀粉消化率的同时，降低了瘤胃内纤维素的消化率，但对总消化道纤维素利用率没有影响[14]。饲喂不同蒸汽压片玉米水平的日粮，是否会对肉牛瘤胃氨的利用和菌体蛋白合成以及瘤胃的纤维消化率造成影响，有待于更多的试验验证。

由于蒸汽压片玉米提高了淀粉、粗蛋白和有机物的消化率，因而对育肥牛的代谢能（ME）、维持净能（NEm）和增重净能（NEg）均较高，达到3.73、2.46、1.75 Mcal/kg，分别比干碾压提高12.6%、14%和19%[4]。

3 蒸汽压片玉米对葡萄糖代谢和氮代谢的影响

蒸汽压片玉米改变了玉米淀粉的瘤胃发酵模式。淀粉瘤胃降解的产物主要是各种挥发性脂肪酸（VFA），其中乙酸、丙酸、丁酸的含量总和达到95%左右。VFA是反刍动物主要的能源物质，可提供机体所需能量的70%～80%。这是由于反刍动物对日粮来源的葡萄糖吸收利用十分有限，其维持血糖和正常生命活动所需的葡萄糖90%以上是通过肝肾等器官内糖原的异生产生的，而VFA中的丙酸即为糖原异生的主要前体物之一，其贡献率达到葡萄糖生成总量的45%～75%[4]。普通玉米瘤胃降解以乙酸发酵为主，而蒸汽压片玉米瘤胃降解丙酸比例显著提高。并且与其他玉米加工方式相比，蒸汽压片玉米具有最高的丙酸产量和最低的乙丙比值[8]。丙酸摩尔比例的增加有利于反刍动物体内葡萄糖的合成。同时也在一定程度促进了肝脏中葡萄糖的合成与乳腺中葡萄糖的吸收。研究表明，与蒸汽碾压谷物相比，蒸汽压片使肝脏中葡萄糖含量提高7%，乳腺中葡萄糖吸收量增加19%，对于促进肉牛增重和提高牛乳乳糖含量、防止能量缺乏状态下氨基酸分解供能，提高氮利用率具有重要意义。

在氮的代谢方面，蒸汽压片玉米表现出提高氮的吸收、利用和减少氮排泄的趋势。不仅可以增强乳腺组织对α氨基酸氮的摄入，优化氮素在机体内的分配，并且可以增加机体内尿素再循环的次数，提高饲料氮的利用效率。奶牛中的研究表明，蒸汽压片玉米可以增加乳腺组织对α氨基酸氮的摄取量，比碾压玉米高出6%，而且大大提高了尿素氮在门静脉回流组织的净吸收量[15]。肉牛肝脏和奶牛乳腺组织对α氨基酸氮的摄入各增加了41%和38%[16]。与蒸汽碾压相比，蒸汽压片使氨基酸氮的吸收量提高了42%。同时，用蒸汽压片玉米饲喂肉牛，其粪、尿的排泄总量及氮的排泄量均低于干粉玉米组，并且氨的释放速度也明显降低[17]。

在氮的利用方面，蒸汽压片玉米提高了动物微生物蛋白的产量。表现为瘤胃微生物合成效率增加，菌体蛋白流入真胃和小肠，过瘤胃蛋白质的增加[18]。相对于干碾压玉米，蒸汽压片玉米微生物蛋白量提高28%，微生物效率提高10%[7]。而饲喂蒸汽压片玉米使小肠中非氨蛋白质、非微生物蛋白质、微生物蛋白质与氨基酸等都有增加，小肠中的赖氨酸量增加175 g/d，蛋氨酸量增加4 g/d[19]。

究其机理，可能是由于蒸汽压片玉米改变了营养物质在小肠、肝脏、乳腺组织中的分配，使肝脏合成的尿素向瘤胃的转移量增加，使得瘤胃微生物可利用这些循环尿素合成微生物蛋白质，从而提高流入小肠的蛋白质量。另一方面，尽管蒸汽压片处理没有增加肝脏的氨基酸量，但明显增加了乳腺中氨基酸的吸收，因此提高了牛乳中蛋白质的含量[20-21]。

4 小结

蒸汽压片玉米是目前肉牛生产中比较适宜的谷物饲料加工方式，对于肉牛的生长和育肥具有显著促进作用。美国等肉牛业发达的国家多采用高精料高强度育肥，其日粮中的精料比例尤其是能量饲料比例可高达70%～80%，肉牛平均日增重可达1.6～1.8 kg[22]。国内有限的研究报道也证明，肉牛日粮中用蒸汽压片玉米替代30%～90%破碎玉米，肉牛日增重随蒸汽玉米添加水平的提高逐渐增加，肉牛的屠宰率和熟肉率显著提高[23]。这与蒸汽压片玉米营养成分的改变和消化率的提高，以及蒸汽压片玉米对葡萄糖代谢、氮代谢的影响有密切关系。在我国目前的肉牛生产中以秸秆和青贮饲料为主的条件下，充分利用蒸汽压片玉米资源，发挥其对于营养物质消化利用率的提高作用，对于提高肉牛增重、提高产肉率和肉质等方面具有一定的应用价值。