不同加工因素對(duì)發(fā)酵全株青綠玉米低溫制粒的影響

趙紅波　金娉婷　韓紅　陳雪梅　盛清凱　張伶燕

摘要：為促進(jìn)發(fā)酵全株青綠玉米的應(yīng)用，本試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究其在全價(jià)飼料中的添加量以及加水量、次粉添加量、制粒機(jī)模孔直徑對(duì)全株青綠玉米顆粒料的制粒溫度、顆粒硬度、含粉率、水分含量4個(gè)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，全株青綠玉米添加量、加水量和模孔直徑極顯著影響制粒溫度和顆粒硬度（P<0.01），模孔直徑和全株青綠玉米添加量為主要因素，次粉添加量為次要因素;全株青綠玉米添加量和模孔直徑極顯著影響含粉率（P<0.01）;全株青綠玉米添加量和加水量極顯著影響顆粒料的水分含量（P<0.01）;全株青綠玉米低溫制粒的制粒溫度與顆粒硬度顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）、與含粉率存在極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）。認(rèn)為：控制全株青綠玉米的添加量和模孔直徑有助于降低制粒溫度;全株青綠玉米顆粒硬度與其水分含量極顯著負(fù)相關(guān)，與含粉率極顯著正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵全株青綠玉米;低溫制粒;硬度;溫度;粉化率

中圖分類號(hào)：S816.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2020）03-0129-05

AbstractThe aim of this experiment was to promote the application of fermented whole green corn. The orthogonal test was designed to study the effects of additional amount of fermented whole green corn in complete formula feed， amount of added ?water， amount of wheat middling and pore diameter of granulator on extrusion temperature， particle hardness， powder content and moisture content. The results showed that the addition amount of whole green corn and water and the pore diameter of granulator significantly affected the extrusion temperature and hardness （P<0.01）. The pore diameter and the added amount of whole green corn were the main factors， and the amount of wheat middling was a secondary factor. The whole green corn addition and pore diameter significantly affected the powder content （P<0.01）. The added amount of whole green corn and water significantly affected the moisture content of pellets （P<0.01）. There were negative correlations between extrusion temperature and particle hardness（P<0.05） or powder content （P<0.01）. It was concluded that controlling the additional amount of whole green corn and the diameter of pores could help to reduce the extrusion temperature; the pellet hardness was significantly negatively correlated with its water content， but positively correlated with powder content（P<0.01）.

KeywordsFermented whole green corn;Low-temperature extrusion; Hardness;Temperature; Percentage of powdered pellets

玉米為我國(guó)主要的農(nóng)作物飼料原料，全球廣泛種植。豬為六畜之首。全株青綠玉米發(fā)酵后喂豬，不但可以顯著降低飼料成本，而且可以改善飼料的適口性、降低豬糞臭味[1]。但是發(fā)酵的全株青綠玉米為濕料，水分含量超過(guò)60%，不適合當(dāng)前高溫制粒的干料運(yùn)輸飼喂系統(tǒng)。如果發(fā)酵的全株青綠玉米濕料參照普通飼料80℃高溫制成顆粒，理論上可以應(yīng)用于大規(guī)模豬場(chǎng)，但高溫制粒消耗大量能源并且破壞發(fā)酵玉米中的益生菌、生物酶、維生素等熱敏物質(zhì)[2]。全株青綠玉米低溫制粒，不但節(jié)能，還有助于其中益生菌、維生素、酶等物質(zhì)保持活性。發(fā)酵的全株青綠玉米如何低溫制粒，未見報(bào)道。

過(guò)去青貯的全株玉米粉碎粒度為1～3 cm，難以制粒。目前全株青綠玉米可以粉碎至0.2～0.4 cm，這為全株玉米低溫制粒提供了可能[3]。但全株青綠玉米水分含量超過(guò)60%，制粒過(guò)程中適宜的全株玉米添加劑量、如何調(diào)整水分等至今未見報(bào)道[4]。低溫制粒不同于高溫制粒，不需要高溫對(duì)飼料原料的熟化，不同原料間難以粘合，需加次粉、淀粉等粘結(jié)劑，但兩者對(duì)低溫制粒的影響尚不清楚。制粒后，顆粒飼料的硬度不但影響管道中的運(yùn)輸，還影響動(dòng)物的采食及消化[5]。因此開展發(fā)酵全株青綠玉米低溫制粒的相關(guān)研究，特別是開展全株青綠玉米添加量、加水量、次粉添加量及模孔直徑對(duì)其低溫制粒影響的研究，有助于全株青綠玉米豬用飼料化的廣泛利用，可為全株青綠玉米的廣泛應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

粉碎至0.2～0.5 cm、厭氧發(fā)酵200天的乳熟期全株青綠玉米（以下簡(jiǎn)稱全株玉米），臨邑綠葉種豬場(chǎng)提供。玉米豆粕型育肥豬全價(jià)配合飼料，濟(jì)南和美飼料公司生產(chǎn)。平模制粒機(jī)，濟(jì)南牧龍公司提供。飼料硬度計(jì)及粉化率測(cè)定儀，皆為濟(jì)南盛泰儀器設(shè)備公司生產(chǎn)。次粉，市場(chǎng)購(gòu)買。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年12月進(jìn)行。采用L27（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，詳見表1。在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，依據(jù)表1試驗(yàn)設(shè)計(jì)將全株玉米與育肥豬全價(jià)配合飼料混勻，然后分別加水及次粉。全株玉米在全價(jià)飼料中的添加量分別為10%、20%和30%;全株玉米與全價(jià)飼料混合料中的加水量分別為10%、12.5%和15%;全株玉米與全價(jià)飼料混合料中的次粉添加量分別為6%、8%和10%。將各組分混勻，每份樣品重約5 kg，各重復(fù)3次，然后分別制粒。每次制粒前都將制粒機(jī)內(nèi)的殘留清理干凈，各樣品進(jìn)料速度一致。

1.3檢測(cè)方法

每次制粒過(guò)程中，檢測(cè)物料出口處5個(gè)代表性位點(diǎn)顆粒料的溫度，取其平均值作為制粒溫度。將剛加工的物料室溫下晾至37℃時(shí)，進(jìn)行顆粒硬度的檢測(cè)[6]。晾至室溫后，按GB/T 16765法[7]進(jìn)行含粉率檢測(cè)，采用常規(guī)方法進(jìn)行相對(duì)水分含量檢測(cè)。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.1的GLM程序進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析和極差分析，采用CORR程序進(jìn)行相關(guān)分析、REG程序進(jìn)行回歸分析。采用Student-t檢驗(yàn)進(jìn)行比較，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。

2結(jié)果與分析

2.1不同試驗(yàn)組全株青綠玉米低溫制粒指標(biāo)的表現(xiàn)

各因素水平試驗(yàn)組全株青綠玉米制粒指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果如表2所示。

2.2不同加工因素對(duì)4個(gè)制粒指標(biāo)影響的顯著性

由表3看出，不同加工因素對(duì)4個(gè)制粒指標(biāo)影響存在差異。其中X1、X2、X4對(duì)制粒溫度和硬度皆有極顯著影響，X4對(duì)含粉率有極顯著影響，X1對(duì)水分含量有極顯著影響，X3對(duì)制粒溫度、硬度、含粉率及水分含量皆無(wú)顯著影響（P>0.05）。

2.3不同加工因素對(duì)全株玉米制粒4個(gè)指標(biāo)影響的模擬方程

2.3.1對(duì)制粒溫度影響的模擬方程Y=80.2367-0.1154X1-0.01547X2-5.0011X4，PX1<0.0001，PX2=0.0003，PX4<0.0001，R2=0.9660，校正R2=0.9616，變異系數(shù)=1.7560。Y：制粒溫度（℃）;X1：全株玉米在全價(jià)飼料中的添加量（%）;X2：每千克全株玉米混合飼料中的加水量（g）;X4：模孔直徑（mm）。

2.3.2對(duì)顆粒硬度影響的模擬方程Y=2.0063-0.0421X1-0.0047X2+0.4467X4，PX1<0.0001，PX2=0.0011，PX4<0.0001，R2=0.8593，校正R2=0.8409，變異系數(shù)=10.2548。Y：顆粒硬度（N）;X1：全株玉米在全價(jià)飼料中的添加量（%）;X2：每千克全株玉米混合飼料中的加水量（g）;X4：模孔直徑（mm）。

2.3.3對(duì)制粒含粉率影響的模擬方程Y=2.6917X4-9.3717，PX4<0.0001，R2=0.6359，校正 R2=0.6214，變異系數(shù)=42.2858。Y：含粉率（%）;X4：模孔直徑（mm）。

2.3.4對(duì)制粒水分含量影響的模擬方程Y=11.1809+0.2010X1+0.0272X2，PX1<0.0001，PX2=0.0002，R2=0.7118，校正 R2=0.6878，變異系數(shù)=6.0789。Y：水分含量（%）;X1：全株玉米在全價(jià)飼料中的添加量（%）;X2：每千克全株玉米混合飼料中的加水量（g）。

2.4影響制粒的不同加工因素主次作用分析

由表4看出，影響制粒溫度各因素的極差值表現(xiàn)為：X4>X1>X2>X3，即模孔直徑與全株青綠玉米的添加量為主要因素，次粉添加量為次要因素。影響顆粒硬度各因素的極差值大小順序，與制粒溫度相同。影響含粉率各因素的極差值表現(xiàn)為：X4>X1>X3>X2，即模孔直徑為主要因素，加水量為次要因素。影響水分含量各因素的極差值表現(xiàn)為：X1>X2>X3>X4，即全株玉米添加量和加水量為主要因素，模孔直徑為次要因素。

2.5全株青綠玉米顆粒料不同評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相關(guān)性

由表5看出，制粒溫度與顆粒硬度顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）、與含粉率極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）;顆粒硬度與含粉率極顯著正相關(guān)、與水分含量極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）。由此得出，制粒溫度、顆粒硬度等不同指標(biāo)的相關(guān)方程：

Y=5.2032-0.0596X，R2=0.1993，校正R2=0.1673，變異系數(shù)=23.4602。Y：37℃時(shí)顆粒硬度（N）;X：制粒溫度（℃）。

Y=30.4812-0.5380X，R2=0.7087，校正R2=0.6971，變異系數(shù)=37.8273。Y：含粉率（%）;X：制粒溫度（℃）。

Y=2.4694X-1.5453，R2=0.2658，校正R2=0.2364，變異系數(shù)=60.0501。Y：含粉率（%）;X：37℃時(shí)顆粒硬度（N）。

Y=27.4564-2.39078X，R2=0.3430，校正R2=0.3167，變異系數(shù)=8.9928。Y：水分含量（%），X：37℃時(shí)顆粒硬度（N）。

3討論

全株青綠玉米低溫制粒與目前常見的高溫制粒工藝不同。高溫制粒工藝大多為60～80℃范圍內(nèi)調(diào)質(zhì)、80～110℃范圍內(nèi)擠壓制粒，制粒冷卻后的物料為干料，水分含量低于10%[8，9]。相對(duì)于高溫制粒而言，低溫制粒又稱冷制粒[10，11]，其制粒溫度低，有助于熱敏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保護(hù)，但低溫區(qū)間范圍目前尚沒有統(tǒng)一規(guī)定。全株青綠玉米低溫制粒又不同于目前的干物料擠壓制粒，其原因在于全株青綠玉米水分含量高且粉碎粒度沒有干物料粉碎的粒度小[12]。全株青綠玉米高水分含量以及難以粉碎制約了該原料的制粒生產(chǎn)。本試驗(yàn)結(jié)果有助于全株青綠玉米制粒工藝的完善。

本試驗(yàn)中全株青綠玉米制粒溫度平均值低于50℃，大幅度低于高溫制粒溫度80℃[8]，有助于發(fā)酵全株青綠玉米中乳酸菌等熱敏物質(zhì)的保護(hù)。制粒溫度低，有助于減少對(duì)乳酸菌的損害以及保留發(fā)酵玉米中的有機(jī)酸。本試驗(yàn)低溫制粒后全株青綠玉米中的乳酸菌、有機(jī)酸、維生素以及酶等物質(zhì)的損失有待進(jìn)一步檢測(cè)。本試驗(yàn)得出制粒溫度降低的原因與模孔直徑有關(guān)，這與模孔直徑影響制粒能耗的結(jié)論[13]近似。本試驗(yàn)得出的制粒溫度降低的原因與全株青綠玉米添加量有關(guān)的結(jié)果未見報(bào)道。其影響制粒溫度的原因可能在于：其一，全株玉米中含有較高水分[4]，高水分含量不利于溫度的升高;其二，粉碎的全株青綠玉米顆粒粒度小[14]，有助于減少物料與模孔的摩擦產(chǎn)熱;其三，全株青綠玉米含有較高的淀粉物質(zhì)，而玉米淀粉與玉米秸稈纖維的質(zhì)構(gòu)特性不同[15，16]。

本試驗(yàn)中添加次粉對(duì)顆粒硬度無(wú)顯著影響的結(jié)論與金娉婷等[4]的結(jié)果存在差異。金娉婷等的研究結(jié)果顯示，加水情況下粘結(jié)劑玉米淀粉和膨化淀粉的添加劑量對(duì)顆粒硬度皆無(wú)影響，不加水情況下兩者的添加劑量對(duì)顆粒硬度有顯著影響。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，顆粒硬度與水分含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，這與硬顆粒飼料制粒時(shí)增加飼料水分含量可以降低顆粒硬度的結(jié)果[17]相似。添加次粉對(duì)全株玉米顆粒硬度的影響是否與加水有關(guān)有待進(jìn)一步驗(yàn)證。另外，本試驗(yàn)還顯示顆粒硬度與制粒溫度顯著負(fù)相關(guān)，但Taghinezhad等[18]研究認(rèn)為制粒溫度升高，淀粉糊化度增加，顆粒硬度增加，其原因有待進(jìn)一步研究。

4結(jié)論

控制全株青綠玉米的添加量和制粒機(jī)模孔直徑有助于降低制粒溫度。發(fā)酵的全株青綠玉米制粒溫度可以低于50℃。全株青綠玉米顆粒硬度與其水分含量極顯著負(fù)相關(guān)，與含粉率極顯著正相關(guān)。

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