乳酸处理小麦和玉米对其植酸磷和抗性淀粉含量的影响

范洪琼

（重庆三峡职业学院，重庆 404155）

小麦和玉米等含淀粉的谷物是猪和家禽日粮中最重要的能量成分，这些谷物也是良好的蛋白质、纤维和矿物质来源。然而，单胃动物通常需要额外补充无机磷，主要因为谷物原料中大多数磷是以植酸磷的形式存在，磷的利用率低。动物胃肠pH、消化道通过率、饲料配方、饲料工艺和饲养管理都会降低植物饲料中外源性微生物和内在植酸酶的活性。传统的谷物加工方法包括发酵、浸泡、发等，这些方法通常用于提高人类食品中磷的利用率，这可能也适用于动物营养。饲料加工方法与营养物质的损失有关，而营养物质的损失可能会降低饲料的营养价值，因此，饲养前饲料的加工（如浸泡和发酵）主要用于猪的液体饲养系统。尽管营养有所流失，浸泡或发酵引起的日粮谷物化学成分的变化可能对动物健康和生长有额外的好处（王雁灿等，2017）。乳酸浸泡大麦后提高了抗性淀粉和半纤维素组分，可能具有刺激后肠发酵的潜力（Metzler-Zebeli等，2015）。增加后肠发酵可能增强矿物质吸收，促进肠道健康（王芳芳等，2016），因此，用乳酸处理的谷物可能会改变其营养物质的利用率。本试验用不同浓度的乳酸浸泡小麦和玉米，储存不同时间，研究其对两种谷物原料植酸磷、抗性淀粉和营养成分变化的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料 整粒仔细清洗收获的玉米和小麦，去除多余物质。0、10和25 g/kg乳酸溶液分别由高压去离子水和相应含量的水组成，3种乳酸溶液的pH为5.7、2.2和2.0。

1.2 试验处理 玉米和小麦以1∶1的比例混合，每组3个重复，每个重复200 g样品。将样品分别浸泡在0、10、25 g/kg乳酸液中，分别浸泡0、6、12、24和48 h。谷物浸泡前分析营养成分。浸泡后65℃烘干24 h，一部分样品用于相关指标的测定，另一部分样品-20℃储存4周后进行测定。

1.3 样品分析 分析样品常规营养成分，植酸磷含量和植酸酶活性参考Naumann和Bassler（2012）的研究方法进行。

1.4 统计分析 采用SAS软件Multi-ANOVA多因素方差分析模型分析数据，采用Tukey法进行多重比较，以P＜0.05作为差异显著判定标准。

2 结果与分析

2.1 处理前玉米和小麦的营养成分 由表1可知，未经处理的玉米和小麦样品浸泡后在相同的条件下干燥，小麦和玉米样品的营养成分存在显著差异（P＜0.05）。具体而言，小麦比玉米多含39.4%、33.6%、33.8%和31.5%的粗灰分、粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维（P＜0.05）。此外，小麦中总磷、植酸磷和有效磷的含量比玉米分别高39.2%、30.8%和63.2%，而小麦中淀粉总量和非抗性淀粉含量比玉米低10.3%和12.7%（P＜ 0.05）。

表1 不同储存时间玉米和小麦乳酸处理前营养成分                                  g/kg

2.2 乳酸处理玉米和小麦对干物质、粗灰分、粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量的影响 由表2可知，随着乳酸浓度的逐渐增加，玉米、小麦和玉米+小麦混合谷物浸泡48 h后，粗灰分含量分别降低了23.0%、29.2%和15.9%（P＜0.05）。储存时间显著提高了粗灰分含量（P＜ 0.05）。

由表3可知，储存时间对粗蛋白质含量无显著影响（P＞0.05）。乳酸处理显著降低了玉米、小麦和玉米+小麦混合中性洗涤纤维含量（P＜0.05）。与0周相比，储存4周后中性洗涤纤维含量显著降低（P＜0.05）。

2.3 乳酸处理对玉米和小麦磷含量的影响 由表4可知，用10和25 g/kg乳酸浸泡小麦、玉米和小麦-玉米混合料对总磷、植酸磷和有效磷的影响随浸泡时间的增加而增加，浸泡48 h后影响最大（P＜0.05）。用10和25 g/kg乳酸浸泡玉米较小麦和玉米+小麦混合物显著降低了总磷含量（P＜0.05）。与0 h时相比，25 g/kg乳酸浸泡玉米、小麦和玉米+小麦混合物48 h后植酸磷水平分别下降了24.4%、29.9%和25.7%（P＜0.05）。25 g/kg乳酸浸泡小麦和玉米+小麦混合物48 h后，再储存4周，较浸泡后0周，植酸磷水平分别降低了24.5%和23.9%（P＜0.05）。

2.4 乳酸处理对玉米和小麦植酸酶活性的影响由表5可知，无论乳酸浓度是多少，玉米中植酸酶活性约占小麦和小麦-玉米混合料中植酸酶活性的5.0%～9.0%。与浸泡0 h相比，单粒和复合粒在48 h后植酸酶活性下降了37.5%（P＜0.05）。然而，10和25 g/kg乳酸浸泡谷物籽粒，与在水中浸泡48 h相比，小麦和小麦-玉米混合料中植酸酶活性的降低幅度更大。

2.5 乳酸处理对玉米和小麦淀粉含量的影响由表6可知，0、10和25 g/kg浸泡处理48 h后，小麦、玉米和小麦-玉米混合料的淀粉总含量分别增加了0.5%、0.5%和1.5%（P＜0.05）。与此同时，玉米和小麦-玉米组合的抗性淀粉含量分别降低了53.7和27.5%，而在小麦浸泡48 h后抗性淀粉含量增加了36.4%（P＜0.05）。

3 讨论

为了提高谷类和豆类原料磷在动物肠道中的生物利用率，饲料中通常会额外添加植酸酶。此外，饲料加工技术（如发芽，发酵和浸泡）也对植酸磷的降解有帮助（Gupta等，2013）。但由于这些加工处理方法可能会降低其他营养物质（淀粉和蛋白质）的含量和利用率，降低饲料的营养质量，同时商品植酸酶已较成熟，这些加工方法的研究较少。在本研究中，我们评估了0和25 g/kg乳酸浸泡处理小麦和玉米对植酸磷降解的影响，结果表明，小麦在25 g/kg中浸泡48 h后植酸磷含量降低了33%，而短时间处理和10 g/kg乳酸对小麦和玉米的植酸磷降解效果较差。同时乳酸对玉米中植酸磷降解效果不如小麦，所以在乳酸中浸泡可能更适合于具有较高植酸酶的谷物，如小麦。

由于乳酸菌和酵母菌的代谢活性，当谷物面粉或谷物在中等温度的水中浸泡较长时间（通常pH＜5时）会发生自发发酵（Poutanen等，2009）。本试验在22℃离子水中浸泡48 h的谷物与此过程类似，因为小麦和小麦-玉米混合溶液中pH分别降低1.8和2.3。由于玉米浸泡液pH变化不大，说明玉米果皮微生物的发酵性较差，保护了果仁内部。但本研究中，浸泡全谷物48 h不足以有效激活固有植酸酶活性，启动植酸磷的水解。浸泡48 h后小麦和小麦-玉米的植酸酶活性降低可能与浸泡过程中磷酸盐的释放量有关。由于我们在浸泡48 h内没有改变浸泡液，最终产物即释放磷酸盐基团抑制小麦和小麦-玉米混合中植酸酶活性（Greiner等，2003）。

表2 不同浓度乳酸、不同处理时间对玉米和小麦干物质、粗灰分含量的影响         g/kg

表3 不同浓度乳酸、不同处理时间对玉米和小麦粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量的影响  g/kg

表4 不同浓度乳酸、不同处理时间对玉米和小麦磷含量的影响           g/kg

表5 不同浓度乳酸、不同处理时间对玉米和小麦植              酸酶活性的影响        FTU/kg

表6 不同浓度乳酸、不同处理时间对玉米和小麦淀粉含量的影响

总的来说，蛋白质、矿物质、纤维和淀粉组分的变化是评价饲料技术提高磷利用率的重要标准，因为它们可能影响谷物的营养质量。乳酸处理小麦和玉米对粗蛋白质含量的影响几乎可以忽略。由于谷物籽粒中酸性洗涤纤维的含量相似，乳酸处理对纤维素和木质素组分没有影响。虽然乳酸处理对谷物淀粉总量无显著影响，但抗性淀粉含量的变化可能会改变谷物回肠淀粉的消化率（Giuberti等，2015）。但由于所分析的小麦和玉米抗性淀粉含量较低，这种影响对单胃动物可能微不足道。值得注意的是，我们观察到25 g/kg乳酸处理对小麦和玉米中抗性淀粉含量的影响是相反的，这可能是由于不同淀粉分子结构、结晶度和淀粉酶的激活程度不同有关（Bajaj等，2018）。

4 结论

乳酸处理小麦和玉米可以有效降低谷物中植酸磷的含量。小麦和玉米在25 g/kg乳酸中浸泡48 h是降低植酸磷含量的最适方案，而较短的浸泡时间和10 g/kg乳酸浓度对植酸磷的降解效果较差。乳酸处理后对谷物籽粒养分损失不大。