陈玉米粉碎粒度的研究

■靳一丹 王友利 武玉钦 董晓宇 袁建敏

（动物营养国家重点实验室中国农业大学动物科技学院，北京100193）

我国是畜禽养殖大国，玉米是畜禽日粮的主要原料，提高玉米的利用效果是促进我国畜禽生产，节约饲料资源，缓解我国饲料不足的重要措施之一。玉米的粉碎粒度对畜禽的养分代谢、消化道发育、生产性能具有重要影响[1-3]。研究表明，对玉米进行适宜的粉碎可显著提高饲料的转化率和动物的生产性能，且有利于饲料加工[4]。但是，虽然粉碎过细的谷物饲料可以增大饲料利用率并减少浪费，但同时也会增加加工成本并引起家畜消化道疾病[5-6]。近年来认为，适当增大玉米的粉碎粒度，有利于家禽采食量的增加[7]，延长食糜在消化道停留的时间，改善胃肠道的生理状况，从而提高家禽的生产性能[8-9]。

谷物饲料的粉碎粒度受品种[10]、干燥条件、储存条件、粉碎机和筛孔直径[11-12]等因素影响。谷物储存后组织硬化、柔性与韧性变弱、质地变脆[13]。此外，玉米的粉碎粒度还可能与其含水量和硬度有关。2017年以来，由于国库存在大量的陈玉米需要转化成饲料，关于玉米长期储存对其粉碎粒度的影响以及如何提高粉碎粒度的问题亟待解决。因此，本研究通过测定玉米粉碎粒度与玉米储存时间和条件、玉米品种和粉碎机筛片直径的关系，为生产中改善玉米的利用提供实践应用指导。

1 材料和方法

1.1 试验材料

分别从国内不同地区采集到25个2013～2016年国库陈玉米样品，2015年收获的20个品种东北玉米，以及储存在相对温度较低（环境温度低于28 ℃）和相对温度较高（环境最高温度约为35 ℃）的3个品种的玉米。

1.2 粉碎方法

收集每个玉米样品约2 kg，采用SD 系列水滴式锤片粉碎机进行粉碎，分别通过3.60 mm 筛片和6.00 mm筛片。

1.3 粉碎粒度测定方法

采用GB/T 5917.1—2008 的方法，选用C2300 型号振动筛，将粉碎后的样品均匀混合，用四分法称取约300 g，将粉碎的玉米采用5个标准金属编织筛（10、20、30、40、50目的筛孔），震动10 min，筛分过滤，将每层筛子上的物料准确称重并记录。

1.4 粉碎粒度的计算

按下列公式计算算数平均粒径M[14]。

式中：M0——每次筛分的玉米样品总质量(g)；

a0、a1、a2、a3、a4、a5——底筛及底筛上数各层筛的孔径(mm)；

a6——假设的2.00 mm 10 目孔径筛的筛上物能全部通过的孔径，此处按筛比为2 计算时，a5=4.00 mm；

p0、p1、p2、p3、p4、p5——由底筛及底筛上数各层筛的筛上物质量(g)。

1.5 数据分析

所有数据采用Microsoft Excel 软件进行处理，采用SPSS 20.0 中的ANOVA 过程对数据进行统计和单因子方差分析，数据采用“平均值±标准误”表示。百分数进行对数转换后再进行单因子方差分析。“P＜0.05”为差异显著，“P＜0.01”为差异极显著。

2 结果

2.1 不同储存年份对玉米粉碎粒度的影响

国库不同年份玉米粉碎并经过3.60 mm 和6.00 mm筛片后的粉碎粒度及其升降幅度如表1。

表1 国库不同年份玉米粉碎粒度

由表1及统计分析发现：国库不同年份玉米的粉碎粒度间无显著差异(P＞0.05)，通过6.00 mm 和3.60 mm筛片的玉米粉碎粒度随年份的变化一致：随着储存时间的延长，玉米粉碎粒度呈“下降、上升、下降”的波动而变化，且变化幅度都小于10%。

2.2 不同储存条件对玉米粉碎粒度的影响

3 个品种的玉米在两种储藏条件下储藏2 年后，进行粉碎处理并通过3.60 mm筛片，粉碎后的粒度大小及其变化情况如表2。

储存环境温度相对低的玉米与储存环境温度相对高的玉米相比，粉碎粒度均有提高，提高幅度为1.84%～3.61%。

2.3 不同品种玉米粉碎粒度的差异

2015年收获的19个品种的玉米在较好条件下储存2 年后，粉碎并通过3.60 mm 筛片后得到的粒度大小如表3。分析储存2年后不同品种玉米粒度与理化特性[15]相关性，如表4。

表3 不同品种玉米粉碎粒度（μm）

表4 玉米粉碎粒度与理化特性的相关性

由表4的统计分析发现：粉碎粒度与玉米粗蛋白质、粗脂肪、总淀粉、粗纤维含量没有相关性(P＞0.05)，但与玉米NDF、ADF含量呈现显著的负相关(P＜0.05)，即玉米ADF和NDF含量越高，玉米粉碎粒度越小。

2.4 不同筛片直径对陈玉米粉碎粒度的影响

国库玉米样品粉碎并通过两种筛片后的粒度及粒度分布如图1，平均粒径及粒径变化如表5，粉碎后通过两种筛片的玉米平均粒径的变化对比如表6。

由图1 和表5 发现，经过两种筛片后的粒度分布基本一致。玉米粉碎后通过3.60 mm 筛孔的粒度主要（大于43%）分布在850～2 000 μm，其平均粒径为(900.19±34.53)μm；通过6.00 mm筛孔的玉米，其粒度主要（大于54%)分布在850～2 000 μm，其平均粒径为(1 193.35±68.58)μm。陈玉米粉碎后通过两种筛片后的平均粒径有极显著的变化（P＜0.01），与3.60 mm 筛片相比，通过6.00 mm筛片的原料玉米粉碎后的平均粒径约提高了34.35%。

图1 玉米粉碎粒度及粒度分布

表5 不同筛片类型下玉米的粉碎粒度

由表6 发现，相对于使用3.60 mm 的筛片，粉碎后通过6.00 mm 筛片的玉米平均粒径在各个粒度分布范围内都有较大的变化，其中颗粒度大于2 000 μm 玉米颗粒的比例几乎提高了8 倍，850～2 000 μm 的颗粒也有23.83%的提高，而小于850 μm 的颗粒都有所下降，且在各区间下降幅度基本相同。

表6 通过6.00 mm筛片的国库陈玉米粒度增加幅度(%)

3 讨论

本研究发现，玉米的粉碎粒度随储存时间延长的变化没有明显的规律性，其原因可能是储存了1年和2年的玉米样品只有2个，样品数量太少没有代表性，数据的变异度较大。有关研究发现，谷物储存后物理性质的变化大致为粮粒组织硬化、柔性与韧性变弱、质地变脆、黏性较差[13]，随着储存时间的延长，玉米的水分、硬度以及其他理化因素的变化导致了粉碎粒度的变化。

通过本研究发现，玉米的各种理化特性中，ADF和NDF 含量与玉米粉碎粒度有关。考虑到纤维有延展性好、耐分解的特性，玉米的ADF和NDF含量越高很可能会使玉米的脆性增加，从而导致粉碎粒度越小。在实际生产中，可以根据玉米的ADF 和NDF 含量或玉米的品种来选择适宜孔径的粉碎机筛片。

除了储存时间和理化特性，储存条件也会影响玉米的粉碎粒度。本研究发现，在较低温条件下储藏的玉米比在较高温条件下储藏的玉米的粉碎粒度高一点，其原因很可能是由于高温环境影响了玉米中一些营养成分的分解、转化等过程[16-18]，最终还是由于各种理化因素的改变导致了粉碎粒度的差异。由于不同地区玉米的储藏条件不同，因此，储藏温度较高的玉米在粉碎时可以适当提高筛片孔径，以保证最适饲料粒度。

除了原料玉米本身因素的影响，粉碎时选用的粉碎机筛片的筛孔直径直接决定了玉米的粉碎粒度。本研究选用的3.60 mm 和6.00 mm 筛片粉碎后所得的玉米粉碎粒度分布情况与张燕鸣等[19]的研究基本一致，粉碎后经3.60 mm 筛片的玉米平均粒径为850 μm 左右，经6.00 mm 筛片的玉米平均粒径为1 100 μm 左右，此结果与张春兰等、段海涛等[20-21]的测量结果基本一致。在本研究中，同Wadhwa 等[22]的研究一样，粉碎机筛片直径对玉米粉碎粒度有显著影响，且提高筛片直径有助于提高大颗粒玉米粉（粒度＞850 μm）的数量，降低小颗粒玉米粉（粒度＜850 μm）的数量。

饲料的粉碎粒度除了会影响饲料的品质，还可以通过影响其消化率而进一步影响动物的生长性能[23-24]，还决定着饲料加工过程的效果和成本[25]，因此根据适宜粉碎粒度选择相应的筛片具有十分重要的意义。由于不同种类畜禽的最适饲料粉碎粒度不同，以玉米为主的肉鸡饲料的最适粉碎粒度为600～900 μm，而当玉米粉碎粒度超过1 042 μm时，肉鸡的生长性能和能力代谢降低[26-27]；玉米-豆粕型蛋鸡饲粮中玉米粉碎的最适粉碎机筛孔直径为8.00 mm[19]；肉鸭饲料中玉米推荐粉碎筛片为5.0 mm[28]；以玉米、豆粕为主的猪饲料最适粉碎粒度为626 μm，而小于400 μm 的颗粒很容易导致胃溃疡，所以不提倡使用[21，24]。在以上国内外的研究中可以看出，禽类饲料的最适粉碎粒度较大，家畜饲料的最适粉碎粒度较禽类小。大粒度玉米不仅能提高禽类的肌胃重量，Kasim、Kilburn等[29-30]还发现颗粒较大的玉米能显著提高肉鸡对钙、磷的利用，且玉米粒度越大改善作用越明显。目前畜禽大量饲喂颗粒饲料，而制粒过程中会发生玉米等原料颗粒的再粉碎[26]。因此，在实际生产中，应该考虑畜禽的种类、饲料的利用方式来选择适宜的筛片进行粉碎，根据适当降低或提高粉碎机筛片孔径来调整最适粒度颗粒的比例。

4 结论

玉米粉碎粒度随储存时间的延长成波动变化；较低温度的储存条件下，玉米的粉碎粒度有提高的趋势；玉米的各种理化特性中，ADF和NDF含量与玉米粉碎粒度有关，其含量越高，玉米的粉碎粒度越小；提高筛片直径能显著增大玉米的平均粒径，且有助于提高大颗粒玉米粉的数量，降低小颗粒玉米粉的数量。