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1.前言
谷物飼料是反芻動物的重要能量物質。在常見的谷物籽實中，淀粉的含量較高(約占52%-78%)，容易被動物消化吸收，并且利用效率高。淀粉在瘤胃中降解的終產物為揮發性脂肪酸（VFA），VFA的營養意義在于能夠為反芻動物提供能量需求的70%-80%。近四十多年來，由于西方一些國家的谷物飼料的價格低于干草的價格，谷物產品被廣泛用作反芻動物生產的主要飼料。在我國，谷物飼料應用也非常廣泛，但價格通常高于干草。一般來說，加工處理可在一定程度上改善瘤胃微生物及總消化道的營養利用效率（韓正康，1988），因此，對谷物飼料進行加工處理以提高其利用率的研究十分必要。
2.谷物淀粉的營養生理作用及其加工的必要性
淀粉在瘤胃內大部分被微生物發酵為VFA，一部分VFA作為碳架，被整合為微生物蛋白；另一部分VFA經瘤胃吸收進入血液參與代謝。未被瘤胃降解的淀粉直接進入皺胃和小腸（過瘤胃淀粉），在消化酶的作用下分解為葡萄糖后被吸收利用。小腸中未被消化吸收的淀粉和葡萄糖，在進入到大腸后又被微生物發酵,部分吸收后，排出體外。
淀粉在瘤胃中迅速降解，僅有少量淀粉能夠逃過瘤胃發酵而直接進入小腸（約占10%-30%），而且VFA的迅速生成會降低瘤胃的pH值，這樣就破壞了瘤胃發酵的正常進行，造成飼料分解和微生物合成之間不平衡。保持一定比例的淀粉對于有效利用瘤胃中的N源和提高微生物蛋白質合成效率是必須的，但過量的淀粉在瘤胃中發酵會導致瘤胃內環境的改變，影響營養物質的利用效率，甚至引起代謝疾病。如果日糧中的一部分非結構性碳水化合物NSC（淀粉及非淀粉多糖等）能夠避免瘤胃發酵，動物的生產力會提高（Bruchem,1991）。因為逃過瘤胃發酵的NSC不但能為動物提供更多的葡萄糖，而且可以防止瘤胃發酵損失（Tamminga,Jansman, 1993）；為動物提供的葡萄糖可以作為乳糖的重要前體，節省氨基酸的利用，并可提高奶牛的產奶量。
對谷物飼料進行加工處理可以在一定程度上調控瘤胃降解淀粉和過瘤胃淀粉的比例，使動物發揮出最佳的生產性能。
3.加工處理對谷物淀粉營養價值的影響及其可能機理
加工處理可以改變淀粉在整個消化道的消化部位和消化程度（Huntington, 1997）。加工處理的方法很多，主要包括物理加工（如膨化﹑烘烤﹑制粒﹑破碎﹑磨碎﹑碾壓﹑蒸汽壓片等）、化學加工（如堿處理）和生物學加工（如酶制劑）等。目前生產中應用較多的是對谷物飼料進行物理加工。加工的時間、溫度、水分含量和顆粒大小都會影響加工效果。
淀粉表面被蛋白質基質和脂肪所包圍，其表面有時也有鋸齒﹑小溝﹑裂縫或小孔，可作為微生物和酶進攻的位點。一些加工處理方法（破碎﹑磨碎﹑碾壓）可破碎谷物顆粒的外種皮，使其顆粒減小，表面積增加，增大瘤胃微生物和酶進入的機會，加快瘤胃對淀粉的消化速度,從而提高其營養價值。
生淀粉（β-淀粉）的分子排列緊密，能形成囊狀的膠囊，彼此的間隙較小，但在水中加熱時，部分膠囊會被溶解，形成空隙，水分子便可由此滲入淀粉分子的內部；再繼續加熱達到糊化溫度時，膠囊會全部崩潰，分子間鍵斷裂,形成的糊化淀粉（α-淀粉）更易被酶消化。膨化就是當水分處于高溫、高壓條件下，突然減壓，瞬間汽化，填充在間隙內的水產生強大的膨化力，促使淀粉體積膨脹而呈多孔狀。
不同的加工方法會使谷物淀粉的瘤胃降解率發生改變。大多數情況下，用蒸汽和剝皮結合處理（例如蒸汽壓片、膨化擠壓）可使瘤胃淀粉降解率提高，而烘烤處理則使瘤胃淀粉降解率顯著降低（Nocek，Tamminga,1991）。
大多數加工方法使瘤胃中的淀粉降解增加，通常也使進入小腸的淀粉的消化增加，有時可能對過瘤胃淀粉的增加更有利（Owens,Zinn，Kim, 1986）。與精細磨碎的玉米相比較，飼喂整粒的玉米使瘤胃淀粉降解率降低；較大顆粒的淀粉可能不易被小腸內的酶消化，而且顆粒和密度較大的玉米顆粒流通加快，使整個消化道的降解率降低。（Owens,Zinn，Kim,1986）。
加工處理必須掌握一個“度”，否則過猶不及。高溫長時間加工時，可能使淀粉過度保護，碳水化合物與氨基酸發生美拉德反應(Millard Reaction)，形成復雜的化合物，既不能在瘤胃中降解也不能在小腸中消化。
4.谷物淀粉的加工處理在奶牛生產中的應用
據Y.Ying報道,在干乳期及泌乳期飼喂高水分玉米(HMC),可提高奶牛瘤胃內有機物和淀粉的消化率,增加瘤胃VFA的濃度。由于飼喂HMC，減小了瘤胃食糜的流出速度，從而改善了淀粉的消化率，但整個消化道的淀粉消化率未見提高。 R.B.Reis認為，飼喂HMC和精細粉碎的玉米，改善了奶牛各消化器官的干物質（DM）和淀粉的消化率，提高了產奶量。B.P.Glem報道，HMC：DC（低水分玉米）為6：4時,提高了干物質采食量（DMI）和產奶量。
L.G.Nussio等人發現，用蒸汽壓片處理（SF）玉米時，提高淀粉消化率的效果要比細粉碎處理好，但出現了瘤胃pH值和纖維素消化率降低的現象，盡管提高了產奶量，但乳脂率有所下降。Huber認為飼喂壓扁薄片處理的高粱，在瘤胃內降解率高于其他加工處理方法，試驗效果最理想。與未處理的高粱相比，盡管產奶量沒有差異，但提高了飼料利用率和乳蛋白含量。這可能與瘤胃微生物合成數量增加有關。
有研究表明，粒度變小可以增加淀粉降解率(Thomas等,1988;Cerneau， Michalet, 1991)。奶牛飼料經過制粒處理，玉米淀粉瘤胃降解率從56%提高到62%，大麥淀粉從92%增加到94%，木薯淀粉從93%提高到96%。因為粒度減小時降解速度加快，同時可能瘤胃流通速率也高，這樣會對慢速降解的纖維物質的降解率不利，而中速降解的淀粉的降解率則增加。
Peisker(1993)報道，給奶牛飼喂膨化飼料比飼喂未膨化飼料產奶量提高。但有相反的結論，Arieli等（1995）研究認為膨化處理導致淀粉在瘤胃的降解率減少。Goelema(1999)則認為：膨化處理時的剪切力造成顆粒變小，而顆粒大小與淀粉凝膠化、瘤胃內蛋白質和淀粉的降解率呈負相關。剪切力除了減小顆粒大小，還可能改變了顆粒表面結構使其多孔，使水解容易發生，因而容易在瘤胃中發酵。
5.研究展望
目前，國外的研究主要集中在用各種不同的加工方法處理豆科和禾本科籽實，以改善淀粉在瘤胃和小腸中的降解和消化特性，從而達到優化瘤胃發酵，改善營養物質利用率，提高反芻動物生產性能及減少環境污染的目的。國外采取的加工方法主要有高壓膨化、顆粒化、蒸汽壓片等。隨著加工技術的逐步改進，新的方法還在不斷涌現，而且加工處理的方法由定性向定量研究轉變。我國在這方面的研究剛剛起步，國內的加工處理還停留在簡單的粉碎上，而且加工的費用較高。隨著我國畜牧業生產力水平的不斷提高，對谷物飼料進行加工處理潛力很大，有待于進一步研究和開發。
谷物飼料是反芻動物的重要能量物質。在常見的谷物籽實中，淀粉的含量較高(約占52%-78%)，容易被動物消化吸收，并且利用效率高。淀粉在瘤胃中降解的終產物為揮發性脂肪酸（VFA），VFA的營養意義在于能夠為反芻動物提供能量需求的70%-80%。近四十多年來，由于西方一些國家的谷物飼料的價格低于干草的價格，谷物產品被廣泛用作反芻動物生產的主要飼料。在我國，谷物飼料應用也非常廣泛，但價格通常高于干草。一般來說，加工處理可在一定程度上改善瘤胃微生物及總消化道的營養利用效率（韓正康，1988），因此，對谷物飼料進行加工處理以提高其利用率的研究十分必要。
2.谷物淀粉的營養生理作用及其加工的必要性
淀粉在瘤胃內大部分被微生物發酵為VFA，一部分VFA作為碳架，被整合為微生物蛋白；另一部分VFA經瘤胃吸收進入血液參與代謝。未被瘤胃降解的淀粉直接進入皺胃和小腸（過瘤胃淀粉），在消化酶的作用下分解為葡萄糖后被吸收利用。小腸中未被消化吸收的淀粉和葡萄糖，在進入到大腸后又被微生物發酵,部分吸收后，排出體外。
淀粉在瘤胃中迅速降解，僅有少量淀粉能夠逃過瘤胃發酵而直接進入小腸（約占10%-30%），而且VFA的迅速生成會降低瘤胃的pH值，這樣就破壞了瘤胃發酵的正常進行，造成飼料分解和微生物合成之間不平衡。保持一定比例的淀粉對于有效利用瘤胃中的N源和提高微生物蛋白質合成效率是必須的，但過量的淀粉在瘤胃中發酵會導致瘤胃內環境的改變，影響營養物質的利用效率，甚至引起代謝疾病。如果日糧中的一部分非結構性碳水化合物NSC（淀粉及非淀粉多糖等）能夠避免瘤胃發酵，動物的生產力會提高（Bruchem,1991）。因為逃過瘤胃發酵的NSC不但能為動物提供更多的葡萄糖，而且可以防止瘤胃發酵損失（Tamminga,Jansman, 1993）；為動物提供的葡萄糖可以作為乳糖的重要前體，節省氨基酸的利用，并可提高奶牛的產奶量。
對谷物飼料進行加工處理可以在一定程度上調控瘤胃降解淀粉和過瘤胃淀粉的比例，使動物發揮出最佳的生產性能。
3.加工處理對谷物淀粉營養價值的影響及其可能機理
加工處理可以改變淀粉在整個消化道的消化部位和消化程度（Huntington, 1997）。加工處理的方法很多，主要包括物理加工（如膨化﹑烘烤﹑制粒﹑破碎﹑磨碎﹑碾壓﹑蒸汽壓片等）、化學加工（如堿處理）和生物學加工（如酶制劑）等。目前生產中應用較多的是對谷物飼料進行物理加工。加工的時間、溫度、水分含量和顆粒大小都會影響加工效果。
淀粉表面被蛋白質基質和脂肪所包圍，其表面有時也有鋸齒﹑小溝﹑裂縫或小孔，可作為微生物和酶進攻的位點。一些加工處理方法（破碎﹑磨碎﹑碾壓）可破碎谷物顆粒的外種皮，使其顆粒減小，表面積增加，增大瘤胃微生物和酶進入的機會，加快瘤胃對淀粉的消化速度,從而提高其營養價值。
生淀粉（β-淀粉）的分子排列緊密，能形成囊狀的膠囊，彼此的間隙較小，但在水中加熱時，部分膠囊會被溶解，形成空隙，水分子便可由此滲入淀粉分子的內部；再繼續加熱達到糊化溫度時，膠囊會全部崩潰，分子間鍵斷裂,形成的糊化淀粉（α-淀粉）更易被酶消化。膨化就是當水分處于高溫、高壓條件下，突然減壓，瞬間汽化，填充在間隙內的水產生強大的膨化力，促使淀粉體積膨脹而呈多孔狀。
不同的加工方法會使谷物淀粉的瘤胃降解率發生改變。大多數情況下，用蒸汽和剝皮結合處理（例如蒸汽壓片、膨化擠壓）可使瘤胃淀粉降解率提高，而烘烤處理則使瘤胃淀粉降解率顯著降低（Nocek，Tamminga,1991）。
大多數加工方法使瘤胃中的淀粉降解增加，通常也使進入小腸的淀粉的消化增加，有時可能對過瘤胃淀粉的增加更有利（Owens,Zinn，Kim, 1986）。與精細磨碎的玉米相比較，飼喂整粒的玉米使瘤胃淀粉降解率降低；較大顆粒的淀粉可能不易被小腸內的酶消化，而且顆粒和密度較大的玉米顆粒流通加快，使整個消化道的降解率降低。（Owens,Zinn，Kim,1986）。
加工處理必須掌握一個“度”，否則過猶不及。高溫長時間加工時，可能使淀粉過度保護，碳水化合物與氨基酸發生美拉德反應(Millard Reaction)，形成復雜的化合物，既不能在瘤胃中降解也不能在小腸中消化。
4.谷物淀粉的加工處理在奶牛生產中的應用
據Y.Ying報道,在干乳期及泌乳期飼喂高水分玉米(HMC),可提高奶牛瘤胃內有機物和淀粉的消化率,增加瘤胃VFA的濃度。由于飼喂HMC，減小了瘤胃食糜的流出速度，從而改善了淀粉的消化率，但整個消化道的淀粉消化率未見提高。 R.B.Reis認為，飼喂HMC和精細粉碎的玉米，改善了奶牛各消化器官的干物質（DM）和淀粉的消化率，提高了產奶量。B.P.Glem報道，HMC：DC（低水分玉米）為6：4時,提高了干物質采食量（DMI）和產奶量。
L.G.Nussio等人發現，用蒸汽壓片處理（SF）玉米時，提高淀粉消化率的效果要比細粉碎處理好，但出現了瘤胃pH值和纖維素消化率降低的現象，盡管提高了產奶量，但乳脂率有所下降。Huber認為飼喂壓扁薄片處理的高粱，在瘤胃內降解率高于其他加工處理方法，試驗效果最理想。與未處理的高粱相比，盡管產奶量沒有差異，但提高了飼料利用率和乳蛋白含量。這可能與瘤胃微生物合成數量增加有關。
有研究表明，粒度變小可以增加淀粉降解率(Thomas等,1988;Cerneau， Michalet, 1991)。奶牛飼料經過制粒處理，玉米淀粉瘤胃降解率從56%提高到62%，大麥淀粉從92%增加到94%，木薯淀粉從93%提高到96%。因為粒度減小時降解速度加快，同時可能瘤胃流通速率也高，這樣會對慢速降解的纖維物質的降解率不利，而中速降解的淀粉的降解率則增加。
Peisker(1993)報道，給奶牛飼喂膨化飼料比飼喂未膨化飼料產奶量提高。但有相反的結論，Arieli等（1995）研究認為膨化處理導致淀粉在瘤胃的降解率減少。Goelema(1999)則認為：膨化處理時的剪切力造成顆粒變小，而顆粒大小與淀粉凝膠化、瘤胃內蛋白質和淀粉的降解率呈負相關。剪切力除了減小顆粒大小，還可能改變了顆粒表面結構使其多孔，使水解容易發生，因而容易在瘤胃中發酵。
5.研究展望
目前，國外的研究主要集中在用各種不同的加工方法處理豆科和禾本科籽實，以改善淀粉在瘤胃和小腸中的降解和消化特性，從而達到優化瘤胃發酵，改善營養物質利用率，提高反芻動物生產性能及減少環境污染的目的。國外采取的加工方法主要有高壓膨化、顆粒化、蒸汽壓片等。隨著加工技術的逐步改進，新的方法還在不斷涌現，而且加工處理的方法由定性向定量研究轉變。我國在這方面的研究剛剛起步，國內的加工處理還停留在簡單的粉碎上，而且加工的費用較高。隨著我國畜牧業生產力水平的不斷提高，對谷物飼料進行加工處理潛力很大，有待于進一步研究和開發。
