陳玉米粉碎粒度的研究

■靳一丹 王友利 武玉欽 董曉宇 袁建敏

（動物營養國家重點實驗室中國農業大學動物科技學院，北京100193）

我國是畜禽養殖大國，玉米是畜禽日糧的主要原料，提高玉米的利用效果是促進我國畜禽生產，節約飼料資源，緩解我國飼料不足的重要措施之一。玉米的粉碎粒度對畜禽的養分代謝、消化道發育、生產性能具有重要影響[1-3]。研究表明，對玉米進行適宜的粉碎可顯著提高飼料的轉化率和動物的生產性能，且有利于飼料加工[4]。但是，雖然粉碎過細的谷物飼料可以增大飼料利用率并減少浪費，但同時也會增加加工成本并引起家畜消化道疾病[5-6]。近年來認為，適當增大玉米的粉碎粒度，有利于家禽采食量的增加[7]，延長食糜在消化道停留的時間，改善胃腸道的生理狀況，從而提高家禽的生產性能[8-9]。

谷物飼料的粉碎粒度受品種[10]、干燥條件、儲存條件、粉碎機和篩孔直徑[11-12]等因素影響。谷物儲存后組織硬化、柔性與韌性變弱、質地變脆[13]。此外，玉米的粉碎粒度還可能與其含水量和硬度有關。2017年以來，由于國庫存在大量的陳玉米需要轉化成飼料，關于玉米長期儲存對其粉碎粒度的影響以及如何提高粉碎粒度的問題亟待解決。因此，本研究通過測定玉米粉碎粒度與玉米儲存時間和條件、玉米品種和粉碎機篩片直徑的關系，為生產中改善玉米的利用提供實踐應用指導。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

分別從國內不同地區采集到25個2013～2016年國庫陳玉米樣品，2015年收獲的20個品種東北玉米，以及儲存在相對溫度較低（環境溫度低于28 ℃）和相對溫度較高（環境最高溫度約為35 ℃）的3個品種的玉米。

1.2 粉碎方法

收集每個玉米樣品約2 kg，采用SD 系列水滴式錘片粉碎機進行粉碎，分別通過3.60 mm 篩片和6.00 mm篩片。

1.3 粉碎粒度測定方法

采用GB/T 5917.1—2008 的方法，選用C2300 型號振動篩，將粉碎后的樣品均勻混合，用四分法稱取約300 g，將粉碎的玉米采用5個標準金屬編織篩（10、20、30、40、50目的篩孔），震動10 min，篩分過濾，將每層篩子上的物料準確稱重并記錄。

1.4 粉碎粒度的計算

按下列公式計算算數平均粒徑M[14]。

式中：M0——每次篩分的玉米樣品總質量(g)；

a0、a1、a2、a3、a4、a5——底篩及底篩上數各層篩的孔徑(mm)；

a6——假設的2.00 mm 10 目孔徑篩的篩上物能全部通過的孔徑，此處按篩比為2 計算時，a5=4.00 mm；

p0、p1、p2、p3、p4、p5——由底篩及底篩上數各層篩的篩上物質量(g)。

1.5 數據分析

所有數據采用Microsoft Excel 軟件進行處理，采用SPSS 20.0 中的ANOVA 過程對數據進行統計和單因子方差分析，數據采用“平均值±標準誤”表示。百分數進行對數轉換后再進行單因子方差分析。“P＜0.05”為差異顯著，“P＜0.01”為差異極顯著。

2 結果

2.1 不同儲存年份對玉米粉碎粒度的影響

國庫不同年份玉米粉碎并經過3.60 mm 和6.00 mm篩片后的粉碎粒度及其升降幅度如表1。

表1 國庫不同年份玉米粉碎粒度

由表1及統計分析發現：國庫不同年份玉米的粉碎粒度間無顯著差異(P＞0.05)，通過6.00 mm 和3.60 mm篩片的玉米粉碎粒度隨年份的變化一致：隨著儲存時間的延長，玉米粉碎粒度呈“下降、上升、下降”的波動而變化，且變化幅度都小于10%。

2.2 不同儲存條件對玉米粉碎粒度的影響

3 個品種的玉米在兩種儲藏條件下儲藏2 年后，進行粉碎處理并通過3.60 mm篩片，粉碎后的粒度大小及其變化情況如表2。

儲存環境溫度相對低的玉米與儲存環境溫度相對高的玉米相比，粉碎粒度均有提高，提高幅度為1.84%～3.61%。

2.3 不同品種玉米粉碎粒度的差異

2015年收獲的19個品種的玉米在較好條件下儲存2 年后，粉碎并通過3.60 mm 篩片后得到的粒度大小如表3。分析儲存2年后不同品種玉米粒度與理化特性[15]相關性，如表4。

表3 不同品種玉米粉碎粒度（μm）

表4 玉米粉碎粒度與理化特性的相關性

由表4的統計分析發現：粉碎粒度與玉米粗蛋白質、粗脂肪、總淀粉、粗纖維含量沒有相關性(P＞0.05)，但與玉米NDF、ADF含量呈現顯著的負相關(P＜0.05)，即玉米ADF和NDF含量越高，玉米粉碎粒度越小。

2.4 不同篩片直徑對陳玉米粉碎粒度的影響

國庫玉米樣品粉碎并通過兩種篩片后的粒度及粒度分布如圖1，平均粒徑及粒徑變化如表5，粉碎后通過兩種篩片的玉米平均粒徑的變化對比如表6。

由圖1 和表5 發現，經過兩種篩片后的粒度分布基本一致。玉米粉碎后通過3.60 mm 篩孔的粒度主要（大于43%）分布在850～2 000 μm，其平均粒徑為(900.19±34.53)μm；通過6.00 mm篩孔的玉米，其粒度主要（大于54%)分布在850～2 000 μm，其平均粒徑為(1 193.35±68.58)μm。陳玉米粉碎后通過兩種篩片后的平均粒徑有極顯著的變化（P＜0.01），與3.60 mm 篩片相比，通過6.00 mm篩片的原料玉米粉碎后的平均粒徑約提高了34.35%。

圖1 玉米粉碎粒度及粒度分布

表5 不同篩片類型下玉米的粉碎粒度

由表6 發現，相對于使用3.60 mm 的篩片，粉碎后通過6.00 mm 篩片的玉米平均粒徑在各個粒度分布范圍內都有較大的變化，其中顆粒度大于2 000 μm 玉米顆粒的比例幾乎提高了8 倍，850～2 000 μm 的顆粒也有23.83%的提高，而小于850 μm 的顆粒都有所下降，且在各區間下降幅度基本相同。

表6 通過6.00 mm篩片的國庫陳玉米粒度增加幅度(%)

3 討論

本研究發現，玉米的粉碎粒度隨儲存時間延長的變化沒有明顯的規律性，其原因可能是儲存了1年和2年的玉米樣品只有2個，樣品數量太少沒有代表性，數據的變異度較大。有關研究發現，谷物儲存后物理性質的變化大致為糧粒組織硬化、柔性與韌性變弱、質地變脆、黏性較差[13]，隨著儲存時間的延長，玉米的水分、硬度以及其他理化因素的變化導致了粉碎粒度的變化。

通過本研究發現，玉米的各種理化特性中，ADF和NDF 含量與玉米粉碎粒度有關。考慮到纖維有延展性好、耐分解的特性，玉米的ADF和NDF含量越高很可能會使玉米的脆性增加，從而導致粉碎粒度越小。在實際生產中，可以根據玉米的ADF 和NDF 含量或玉米的品種來選擇適宜孔徑的粉碎機篩片。

除了儲存時間和理化特性，儲存條件也會影響玉米的粉碎粒度。本研究發現，在較低溫條件下儲藏的玉米比在較高溫條件下儲藏的玉米的粉碎粒度高一點，其原因很可能是由于高溫環境影響了玉米中一些營養成分的分解、轉化等過程[16-18]，最終還是由于各種理化因素的改變導致了粉碎粒度的差異。由于不同地區玉米的儲藏條件不同，因此，儲藏溫度較高的玉米在粉碎時可以適當提高篩片孔徑，以保證最適飼料粒度。

除了原料玉米本身因素的影響，粉碎時選用的粉碎機篩片的篩孔直徑直接決定了玉米的粉碎粒度。本研究選用的3.60 mm 和6.00 mm 篩片粉碎后所得的玉米粉碎粒度分布情況與張燕鳴等[19]的研究基本一致，粉碎后經3.60 mm 篩片的玉米平均粒徑為850 μm 左右，經6.00 mm 篩片的玉米平均粒徑為1 100 μm 左右，此結果與張春蘭等、段海濤等[20-21]的測量結果基本一致。在本研究中，同Wadhwa 等[22]的研究一樣，粉碎機篩片直徑對玉米粉碎粒度有顯著影響，且提高篩片直徑有助于提高大顆粒玉米粉（粒度＞850 μm）的數量，降低小顆粒玉米粉（粒度＜850 μm）的數量。

飼料的粉碎粒度除了會影響飼料的品質，還可以通過影響其消化率而進一步影響動物的生長性能[23-24]，還決定著飼料加工過程的效果和成本[25]，因此根據適宜粉碎粒度選擇相應的篩片具有十分重要的意義。由于不同種類畜禽的最適飼料粉碎粒度不同，以玉米為主的肉雞飼料的最適粉碎粒度為600～900 μm，而當玉米粉碎粒度超過1 042 μm時，肉雞的生長性能和能力代謝降低[26-27]；玉米-豆粕型蛋雞飼糧中玉米粉碎的最適粉碎機篩孔直徑為8.00 mm[19]；肉鴨飼料中玉米推薦粉碎篩片為5.0 mm[28]；以玉米、豆粕為主的豬飼料最適粉碎粒度為626 μm，而小于400 μm 的顆粒很容易導致胃潰瘍，所以不提倡使用[21，24]。在以上國內外的研究中可以看出，禽類飼料的最適粉碎粒度較大，家畜飼料的最適粉碎粒度較禽類小。大粒度玉米不僅能提高禽類的肌胃重量，Kasim、Kilburn等[29-30]還發現顆粒較大的玉米能顯著提高肉雞對鈣、磷的利用，且玉米粒度越大改善作用越明顯。目前畜禽大量飼喂顆粒飼料，而制粒過程中會發生玉米等原料顆粒的再粉碎[26]。因此，在實際生產中，應該考慮畜禽的種類、飼料的利用方式來選擇適宜的篩片進行粉碎，根據適當降低或提高粉碎機篩片孔徑來調整最適粒度顆粒的比例。

4 結論

玉米粉碎粒度隨儲存時間的延長成波動變化；較低溫度的儲存條件下，玉米的粉碎粒度有提高的趨勢；玉米的各種理化特性中，ADF和NDF含量與玉米粉碎粒度有關，其含量越高，玉米的粉碎粒度越小；提高篩片直徑能顯著增大玉米的平均粒徑，且有助于提高大顆粒玉米粉的數量，降低小顆粒玉米粉的數量。