黄淮海区域全果穗高湿玉米裹包加工工艺及其应用价值

马晓飞

（中化现代农业山东有限公司，山东 济南 250101）

1 全果穗高湿玉米裹包的基本原理

高湿玉米可根据原料玉米不同的形态，分为籽粒高湿玉米、籽粒带轴高湿玉米和全果穗（含少量苞叶）高湿玉米。高湿玉米均为高淀粉能量饲料，但干物质含量、淀粉含量等不同。黄淮海区域果穗原料丰富，玉米收割方式以果穗收割为主，籽粒收割技术推广尚处在初级阶段，因此，建议以全果穗高湿玉米作为主要推广方向。高湿玉米可根据不同的发酵环境和存储形式，分为窖贮式、裹包式、香肠式等。不同形式的高湿玉米，加工工艺、生产成本不同，形成的产品各有优劣。高湿玉米裹包便于运输和存储，前期建窖的固定资产投入低，可减少饲喂环节中因好氧变质等造成的损耗，深受中小规模牧场的欢迎。

全果穗高湿玉米裹包的基本原理是以玉米穗（含少量苞叶）为原料，经粉碎后均匀喷洒乳酸菌菌剂，高密度压实打捆包裹，密闭环境发酵。好氧菌消耗裹包内部的少量氧气，乳酸菌迅速成为优势菌群，以破碎的玉米原料为底物进行厌氧发酵，生成乳酸或有机酸，迅速降低发酵环境的pH值，抑制其他腐败菌或有害霉菌增殖，实现长期保存且质量稳定的目的。

2 全果穗高湿玉米裹包的关键加工工艺

高湿玉米的加工环节可分为原料收割与堆存、原料粉碎、压缩包裹、裹包堆存。

2.1 原料收割与堆存

玉米籽粒形成黑色离层，玉米达到生理成熟，干物质不再增加，玉米水分逐渐减少，即可收割。

水分对发酵品质影响较大，收割时应重点关注水分。牧业针对全果穗高湿玉米到场的质量标准，要求干物质含量为55%～75%，淀粉含量大于60%，为确保发酵效果，全果穗高湿玉米发酵的最佳含水量为35%～42%。全果穗原料水分比籽粒原料水分高约4%～5%，因此，可通过测量果穗中籽粒的水分估量全果穗原料水分。目前多使用仪器检测水分，但实际应用中，可通过观察乳线进行定性分析。一般乳线达到约1/2 时，籽粒水分约35%，全果穗水分约40%；乳线达到约2/3 时，籽粒水分约30%，全果穗水分约35%，具体指标根据品种不同有所差异。

牧业针对全果穗高湿玉米到场质量的标准，要求呕吐毒素含量小于1 mg/kg，黄曲霉毒素含量小于10 μg/kg，玉米赤霉烯酮含量小于0.5 mg/kg，灰分含量小于3%。收购时应严格控制毒素、灰分指标。

每日原料加工量应与供应量匹配，玉米棒当天收割当天清空，防止原料积存。玉米果穗堆垛高度≤2 m，避免发热霉变。堆存运输过程产生的破碎粒需要另外存放，避免影响整体品质。不同水分品种应分货位存放，原则上先进先出，控制水分损耗。

2.2 原料粉碎

高湿玉米粉碎要求粉末重量与粉碎原料重量之比小于10%，半粒重量与粉碎原料重量之比小于3%，要求粉碎后不能有整粒，每粒籽粒破碎至4～6片。此外，应避免粉碎太细导致淀粉在瘤胃内发酵速度过快，导致奶牛酸中毒风险升高。

目前粉碎设备一般可分为2种：一是进口青贮设备，利用滚压式原理进行粉碎，机械相对稳定，效率连贯，可通过适当调整达成一次性粉碎，但机械损耗较大，粉碎苞叶的效果一般；二是通过摆锤式原理进行粉碎的粉碎机，对机械损伤较少，由于收获水分不同，可能导致二次加工，对粉碎效率有一定影响。乔艳辉等[1]研究发现，国产大功率高水分玉米果穗粉碎机设备，通过锤式、刀式和链式的高频、反复击打，可粉碎制成符合饲料企业要求的物料。

2.3 压缩裹包

高湿玉米压缩要求挤压更多的空气，达到一定密实度，确保发酵效果。干物质含量不同导致全果穗高湿玉米单包重量不同，密度为800～1 000 kg/m3最佳。目前多使用大型国外进口裹包机，主要原因为：一是全果穗高湿玉米裹包的加工期比较集中，裹包机出现故障将影响整体加工进度，且已经粉碎的玉米原料易腐败；二是压实密度、裹包效果对于发酵效果及后续饲喂效果影响显著，因此，安全、稳定、高效的裹包设备尤为重要。

发酵效果的另一个关键点在于密闭无氧环境，裹包膜的效果极为关键。由于裹包存储周期可能长达2年，裹包膜应具备更高的强度、弹性和稳定性，还要具有更强的耐紫外线能力、抗穿刺性和附着能力。裹包的透氧性和气密性直接影响到渗入裹包的氧气量，裹包的氧气量直接影响饲料的质量，因此，内外膜需要极佳的阻氧效果。

2.4 菌剂喷洒

制作全果穗高湿玉米裹包时，使用发酵菌剂是保证发酵质量的因素之一。周昕等[2]研究发现，通过向粉碎原料均匀喷洒菌剂，利用原料中的糖、水溶性碳水化合物产生乳酸，使pH值迅速下降至3.7～4.1，抑制其他霉菌增殖。乔艳辉等[3]认为pH 值为4.0～4.3 时原料适宜长期贮存，可抑制有氧腐败、野生酵母菌生长以及高湿玉米发热变质。

发酵原理是利用乳酸菌分解原料中的糖分，转换成乳酸或其他有机酸，降低pH值，达到长期储存的目的。针对高湿玉米喷洒的菌种，建议选择含有复合型菌株的添加剂。同型菌可快速繁殖产生乳酸，pH值能够在密封3 d后快速降低至5.0以下，若发酵菌剂中含有异型乳酸菌，如布氏乳杆菌可同时产生乳酸和乙酸，乙酸可限制真菌增殖，进而影响高湿玉米发热与干物质损耗。

2.5 裹包堆存

裹包的堆存应注意夹包机与裹包接触面有无棱角。堆垛摆放应遵照分解承重压力，并充分利用场地的原则，建议采用下5 上2 的方式均匀摆放。存储过程中，应注意检查鸟类啄食拉伸膜以及啮齿动物啃咬的情况，发现有破包情况，应及时采用专用胶带修补，避免好氧腐败造成的产品品质下降。高湿玉米裹包堆存方式见图1。

图1 高湿玉米裹包堆存方式示意图Fig.1 High moisture corn bale storage mode schematic

3 全果穗高湿玉米裹包的应用价值

3.1 有效降低牧场养殖成本

全果穗高湿玉米裹包干物质含量大于55%，淀粉含量大于60%，属于精饲料，可替代玉米压片。韩吉雨等[4]研究发现，玉米压片和高湿玉米以1∶1.3比例替代时，对干物质采食量、全群奶乳成分等均无显著影响，奶成本降低约0.12元/kg。孟锦涛等[5]研究发现，在乳成分无显著影响的前提下，使用全果穗高湿玉米的饲料成本和每kg奶饲料成本均有所降低。2021 年10 月上旬，山东淄博桓台的35%水分玉米果穗收购价为1 200 元/t，考虑5%的加工损耗以及240元/t左右的粉碎、裹包费用，高湿玉米裹包的成本约1 500 元/t；若按照35%果穗出干籽粒率55%计算，估计可增加200 元脱粒、烘干、压片成本；而玉米压片成本约为2 400元/t。综上所述，高湿玉米按照1.3～1.4∶1替代玉米压片，仍有约300～450元/t的成本优势，可有效降低牧场的养殖成本。

3.2 提高动物的消化吸收率

玉米胚乳富含淀粉，但玉米胚乳中的蛋白基质呈网状，紧密包裹淀粉颗粒，阻碍淀粉颗粒释放。闫荣[6]研究发现，玉米胚乳中含量最多的蛋白质是玉米醇溶蛋白，占总量的47%。醇溶蛋白最典型的特征是不溶于水，但溶于60%～75%的乙醇、高浓度的碱等。刘昊等[7]研究发现，随着乳酸和玉米醇溶蛋白比例的提升，玉米醇溶蛋白网络变弱，对淀粉颗粒包裹水平下降。

玉米中主要蛋白质是谷蛋白，占37%。玉米谷蛋白溶解性较差，在水、盐和己醇溶液中溶解性较小，但溶于稀酸和稀碱溶液。乳酸发酵过程中产生的酸性环境可有效溶解玉米谷蛋白，释放淀粉颗粒。张霞等[8]研究发现，玉米醇溶蛋白含量与7 h体外淀粉降解率以及瘤胃淀粉有效降解率均呈极显著的负相关，结果表明，生成乳酸可降低醇溶蛋白含量，提高淀粉的降解率及消化吸收率。

3.3 帮助农场节本增效

高湿玉米可降低粮食种植环节风险，增加粮食种植环节收益。高湿玉米果穗收割早于干玉米2～3 w，为增加产量且避免天气导致收割工作量增加，可种植生育期较长的粮食品种为高湿玉米原料。高湿玉米可减少粮食产后处理成本。全果穗高湿玉米裹包的加工工艺是将湿玉米穗直接粉碎裹包，省去粮食脱粒、晾晒、烘干等环节，节省了产后处理成本。

3.4 保障粮食减损

粮食损耗受天气情况、作物成熟度、农户收获方式等因素影响，比如，恶劣天气会引起作物倒伏，作物过熟会导致果实脱落等。高湿玉米可提前收割，果穗收获可降低收获过程中的损耗。

粮食干燥受晾晒温度、晾晒时间、晾晒天气、晾晒厚度、翻料次数等因素影响较大，霉变、碎粒、丢损是自然晾晒过程中占95%以上的损失来源。此外，机械输送、车辆运输、扦样、零散抛散等也会造成烘干过程中粮食损失。高湿玉米直接将玉米果穗粉碎裹包，减少加工环节，降低粮食损耗。微生物发酵工艺可促进节能减排，利于农业可持续发展。

3.5 促进奶业振兴

近些年我国奶业发展取得长足进步，但仍存在资源短缺等问题，实现奶业振兴和70%的供给目标仍需谋求新变化，应从改善饲料结构、发展种养结合、降低饲喂成本等方面寻求突破。目前欧洲及北美80%以上的规模奶牛养殖场均使用高湿玉米，并将其作为TMR 日粮中的重要组成部分。在国内，以高湿玉米为核心精料，调整优化营养配方，可能是乳制品产量、质量提升的突破点。

4 结论

全果穗高湿玉米裹包在国内仍处于发展的初级阶段，随着种植、养殖产业的发展，高湿玉米在粉碎技术、发酵工艺、裹包技术等加工工艺层面日趋成熟，不仅可以提高养殖业效益，还可以帮助玉米种植者节本增效，具有较高的研究和推广价值。