不同含水量玉米在储存期间理化性质的变化规律

罗财伟，王茂飞，袁建敏

（中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京 100193）

玉米是畜禽饲料中最常见的能量饲料，特别是在美国、南欧和中国等亚洲地区[1-2]。由于玉米在家禽饲料中含量较高，能为家禽提供高达65% 的代谢能和20%的蛋白质[3-4]，所以高效利用玉米对于推进家禽生产具有重要意义。品种、产地、栽培条件、加工和储存等是影响玉米营养价值的主要因素[5]。国外研究表明，刚收获谷物内源酶活性依然很高，内源合成或降解活动依然在继续，活动的程度与谷物水分含量有关。Poulsen 等[6]研究发现，高水分含量大麦和小麦植酸酶的活性比低水分大麦或小麦高14%，导致植酸含量低4%。Ton 等[7]研究也发现，26% 和29% 含水量条件下储存的大麦和黑麦可显著增加氮、磷的溶解度，降低植酸磷含量。研究还表明，高水分含量大麦储存35 d 和90 d 后，有利于降低可溶性葡聚糖和可溶性纤维含量，从而降低提取液黏度，降低对家禽的负面影响[8]。我国各地有玉米收获后未经脱粒（穗藏法）进行高含水量储存的习惯，但关于高含水量玉米储存后理化性质变化的研究较少，且高含水量储存方式是否会对玉米的营养价值产生影响尚不得而知。因此，本研究拟通过探讨不同含水量玉米储存期间的理化性质变化规律，为优化玉米的储存方式及改善玉米的利用提供理论依据，为饲料加工企业对玉米的采购提供实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试验设计 从河北省涿州市东城坊镇采集新收获的硬粒型玉米（季丰1 号），通过晾晒，在玉米含水量分别为18%、16%、14%、12%时进行收集，并对部分玉米喷洒防霉剂，得到6 种不同含水量和喷洒防霉剂玉米（含水量12%、含水量12%+防霉剂、含水量14%、含水量14%+防霉剂、含水量16%+防霉剂、含水量18%+防霉剂），然后装入编织袋转移至室内干燥环境中储存，并于储存0、0.5、1、1.5、3.5、5.5 个月进行取样，装入自封袋后于4℃储存，用于样品检测。

1.2 试验测定指标及方法

1.2.1 玉米籽粒水分含量测定 样品经过粉碎机粉碎，过40 目筛，采用105℃烘干法测定水分含量，用于后续指标以干物质含量计算。

1.2.2 玉米籽粒淀粉含量测定 样品经过粉碎机粉碎，过40 目筛，用K-RSTAR 抗性淀粉测定试剂盒（爱尔兰Megazyme 公司）测定抗性淀粉、非抗性淀粉和总淀粉含量。

1.2.3 玉米籽粒提取液相对黏度测定 样品经过粉碎机粉碎，过18 目筛。称取样品各1.5 g 左右，每个样品取2 份，放入10 mL 离心管中，分别加入7.5 mL 0.1 mol/L氢氧化钠。涡旋混匀，在40 ℃下提取4 h，期间每30 min 混匀1 次，在室温下经5 000 r/min 离心15 min。取上清液5 mL，在40℃下预热5 min，以蒸馏水作为对照，用品氏黏度计测定其相对黏度。

相对黏度=试样上清液流经毛细管的时间/同体积蒸馏水流经毛细管的时间

1.2.4 玉米籽粒总戊聚糖和水溶性戊聚糖含量测定 采用地衣酚-盐酸法测定各玉米样品中戊聚糖含量。标准曲线的绘制：分别吸取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL 100 μg/mL 的木糖标准液于10 mL 试管中，分别加蒸馏水使总体积为3 mL，依次加入3 mL 0.1% 的FeCl3酸溶液和0.3 mL 1%的地衣酚醇溶液，涡旋振荡后于沸水浴显色40 min，取出后于流水下迅速冷却。以吸光值为纵坐标，以木糖质量浓度为横坐标绘制标准曲线。

样品经过粉碎机粉碎，过60 目筛。①称取样品各0.03 g 于50 mL 离心管中，加入10 mL 的2.4 mol/L 盐酸，密封后100 ℃加热2.5 h，待冷却后加入20 mL 蒸馏水，充分摇匀后经4 000 r/min 离心15 min，然后移取1.0 mL 混合液，依次加入2 mL 蒸馏水、3 mL 0.1%的FeCl3酸溶液和0.3 mL 1%的地衣酚醇溶液，涡旋振荡后于沸水浴显色40 min，取出后于流水下迅速冷却，分别测定其在670 nm 和580 nm 的吸光值（通过双波长下吸光度的差值消除少量己糖的干扰），根据木糖标准曲线计算样品中总戊聚糖的含量。②称取样品各0.4 g于50 mL 离心管中，加入10 mL 蒸馏水，在30℃条件下置于振荡器上振荡2 h，后经4 000 r/min 离心10 min，提取1.0 mL 上清液于另一15 mL 离心管，并加入同体积的4.8 mol/L 盐酸溶液，密封，100℃水浴加热2 h。冷却后，取1.0 mL 混合液，依次加入2 mL 蒸馏水、3 mL 0.1% 的FeCl3酸溶液和0.3 mL 1% 的地衣酚醇溶液，涡旋振荡，沸水浴显色40 min，取出后于流水下迅速冷却，测定其在670 nm 的吸光值，计算水溶性戊聚糖含量。计算公式：

总戊聚糖和水溶性戊聚糖=（c×0.88/w）×10× n/100%其中，c 代表由标准曲线求得的木糖浓度，0.88 为戊聚糖与木糖的比例，w 代表样品重量；n 代表稀释倍数（总戊聚糖和水溶性戊聚糖的稀释倍数不同）。

1.2.5 玉米籽粒氮校正代谢能（Nitrogen-Corrected Apparent Metabolizable Energy，AMEn）、养分含量测定 样品经过粉碎机粉碎，过40 目筛，利用近红外光谱分析法（Near-infrared Reflectance Spectroscopy，NIRS）测定肉鸡AMEn 及样品养分含量。

1.3 统计分析 本试验每个样品做3 个平行，结果表示为平均值，不同处理之间只是平均值变化程度比较，不涉及显著性检验。考虑到玉米水分标准为14%，所以将14 %含水量组设为对照组。

2 结果

2.1 玉米籽粒淀粉含量的动态变化 由图1 可知，在储存过程中，随着储存时间的延长，不同含水量玉米的抗性淀粉含量变化趋势不同，但是其抗性淀粉含量总体呈下降趋势。14% 含水量玉米的抗性淀粉含量随着储存时间延长而缓慢降低，16% 含水量+防霉剂玉米的抗性淀粉含量呈先降低后增加再降低，总体依然降低的趋势。与14% 含水量组相比，12% 含水量组储存1.5 个月时抗性淀粉含量下降程度最大（3.16% vs.2.25%，下降29.0%），12%含水量+防霉剂组储存5.5 个月时抗性淀粉含量升高程度最大（2.22% vs.3.62%，升高62.7%）。

图1 玉米籽粒抗性淀粉、非抗性淀粉、总淀粉含量的动态变化

在储存过程中，随着储存时间的延长，不同含水量玉米总淀粉含量的变化趋势不同，但是总体呈逐渐上升趋势。随着储存时间的延长，14%含水量玉米的总淀粉含量呈先升高后降低再升高的趋势，18%含水量玉米的总淀粉含量呈缓慢升高的趋势。玉米中非抗性淀粉含量变化趋势与总淀粉变化趋势相同。与14% 含水量组相比，14% 含水量+防霉剂组储存0 个月时总淀粉、非抗性淀粉含量下降程度最大（76.68% vs.66.59%、72.71% vs.62.46%，分别降低13.2%、14.1%）；18%含水量+防霉剂组储存1.5 个月时总淀粉含量升高程度最大（70.51% vs.78.38%，升高11.2%），12%含水量组储存1.5 个月时非抗性淀粉含量升高程度最大（66.30%vs.73.82%，升高11.3%）。

2.2 玉米籽粒总戊聚糖、水溶性戊聚糖含量及提取液相对黏度含量的动态变化 由图2 可知，在储存过程中，随着储存时间的延长，不同含水量玉米总戊聚糖含量总体呈缓慢下降趋势。12%含水量玉米的总戊聚糖含量随着储存时间延长下降最快，而14% 含水量玉米的总戊聚糖含量呈先降低后升高最后降低的趋势，高含水量玉米的总戊聚糖含量相对较低。与14% 含水量组相比，14%含水量+防霉剂组储存0 个月时总戊聚糖含量下降程度最大（5.71% vs.5.17%，下降9.4%），12% 含水量组储存0.5 个月时总戊聚糖含量升高程度最大（5.23%vs.5.93%，升高13.3%）。

图2 玉米籽粒总戊聚糖、水溶性戊聚糖含量和提取液相对黏度的动态变化

在储存过程中，随着储存时间的延长，不同含水量玉米水溶性戊聚糖含量基本都呈先增加后降低，总体仍然呈下降的趋势，但14% 含水量玉米水溶性戊聚糖含量呈缓慢下降至稳定的趋势。在整个储存过程中，12%含水量玉米的水溶性戊聚糖含量高于其他处理，而18%含水量玉米则低于其他处理。与14% 含水量组相比，14%含水量+防霉剂组储存0 个月时水溶性戊聚糖含量下降程度最大（0.47% vs.0.43%，下降8.7%），12%含水量组储存0.5 个月时水溶性戊聚糖含量升高程度最大（0.45% vs.0.50%，升高11.6%）。

在储存过程中，随着储存时间的延长，不同含水量玉米的提取液相对黏度的变化总体均呈增加趋势。随着储存时间的延长，14%含水量玉米的提取液相对黏度呈先降低后升高的趋势，18%含水量玉米籽粒提取液相对黏度低于其他处理。与14% 含水量组相比，18% 含水量+防霉剂组储存3.5 个月时提取液相对黏度下降程度最大（1.67 vs.1.33，下降20.4%），12% 含水量组储存1 个月时提取液相对黏度升高程度最大（1.41 vs.1.72，升高21.8%）。

2.3 玉米籽粒肉鸡AMEn、养分的动态变化 由图3 可知，在储存过程中，随着储存时间的延长，不同含水量玉米AMEn 变化波动较大，且均呈下降趋势。总体上高含水量玉米AMEn 低于低含水量玉米。与14%含水量组相比，16% 含水量+防霉剂组储存1.5 个月时AMEn 下降程度最大（15.7 MJ/kg vs.15.1 MJ/kg，下降3.5%）。玉米水分含量差异较大，高含水量玉米一直处于高水分状态，低含水量玉米一直处于低水分状态；不同含水量玉米粗蛋白质都呈明显增加趋势；不同含水量玉米粗脂肪、粗纤维含量均呈先降低后增加再降低最后增加，总体增加的趋势，且高含水量玉米的粗脂肪含量相对较高；不同含水量玉米粗灰分、总磷和有效磷含量均呈先降低后增加再降低，且高含水量的总磷和有效磷含量较高。

图3 玉米籽粒AMEn、养分的动态变化（干物质基础）

3 讨 论

玉米淀粉由抗性淀粉和非抗性淀粉两部分组成。本试验测定的淀粉含量为73% 左右，略高于何学超等[9]测定的玉米淀粉含量68.2%～71.4%。本研究试验发现，随着储存时间延长，玉米总淀粉和非抗性淀粉含量有缓慢上升趋势，且18% 含水量玉米的总淀粉和非抗性淀粉含量增加趋势最大。这可能是由于在贮存过程中，高含水量玉米淀粉合成酶活性依然较高[10]，其机体内依然在将单糖或二糖等小分子物质合成淀粉，最终导致玉米淀粉含量增加。抗性淀粉是谷物中最为常见的一种抗营养因子，在小肠内难以消化吸收，谷物中抗性淀粉含量较高会对畜禽生产性能产生不利影响。本研究试验发现，在储存过程中不同含水量玉米抗性淀粉含量呈下降趋势。这是由于玉米属于后熟型作物，刚收获时其抗性淀粉含量较高，经一段时间储存后抗性淀粉含量明显下降，可能是淀粉酶作用于抗性淀粉颗粒表面，逐步分解抗性淀粉，使玉米抗性淀粉含量下降[11]。

戊聚糖是一种常见的非淀粉多糖，广泛存在于小麦、大麦和高粱等谷物中，其也是植物细胞壁的重要构成成分之一。总戊聚糖和水溶性戊聚糖含量可作为评价饲料营养价值的重要指标。与其他谷物及其副产物相比，玉米的总戊聚糖和水溶性戊聚糖含量较低，总戊聚糖含量在3.12%～4.3%，水溶性戊聚糖含量在0.05%～0.14%[12]。本研究发现，在储存过程中，总戊聚糖和水溶性戊聚糖含量逐渐下降，且低含水量玉米在储存过程中总戊聚糖和水溶性戊聚糖含量一直高于高含水量玉米。这可能是由于在储存过程中玉米自身的内源木聚糖酶对阿拉伯木聚糖的转化水解作用，导致总戊聚糖和水溶性木聚糖含量降低，而高含水量玉米其内源木聚糖酶活性较高，对阿拉伯木聚糖的转化水解作用更强，导致高含水量玉米的总戊聚糖和水溶性戊聚糖含量更低。同时，本研究试验发现，高含水量玉米水溶性戊聚糖含量与提取液黏度变化趋势相同，而与低含水量玉米的提取液黏度变化趋势相反。这是由于水溶性戊聚糖具有较强的结合水能力，可以引起黏性反应[13]。而低含水量玉米的黏度降低可能是因为黏度还受到其他非淀粉多糖以及阿魏酸、葡萄糖等的影响。阿魏酸与戊聚糖侧链共价连接，参与戊聚糖的氧化凝胶反应，从而增加戊聚糖的相对分子质量，进而导致玉米提取液黏度增加。此外，本研究试验发现，在整个储存期内玉米的AMEn 表现为总体降低的趋势，且高含水量玉米AMEn 下降更明显。这是由于玉米在收获后有一个后熟过程，后熟期会为玉米籽粒继续合成高分子有机化合物，虽然其呼吸作用消耗储存的物质，但总的趋势是合成作用大于分解作用，导致AMEn 先升高，之后由于有机物呼吸代谢损失，同时粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维增加引起能量利用的负效应，所以能量利用呈下降趋势。高含水量玉米其内源酶活性更高，呼吸代谢更强，养分损失更多，导致高含水量玉米的AMEn 下降更明显。

4 结 论

本研究结果表明，随着储存时间的延长，不同含水量玉米总淀粉、非抗性淀粉含量以及粗蛋白质、粗纤维和粗脂肪等养分含量呈上升趋势，抗性淀粉、总戊聚糖、水溶性戊聚糖含量以及AMEn、粗灰分等养分含量呈下降趋势；未经脱粒的高含水量储存储存后会降低玉米AMEn 和粗灰分含量，会提高总淀粉、非抗性淀粉、总磷和有效磷含量，降低抗营养因子含量和提取液相对黏度，适合用于幼年动物。