黃淮海區域全果穗高濕玉米裹包加工工藝及其應用價值

馬曉飛

（中化現代農業山東有限公司，山東 濟南 250101）

1 全果穗高濕玉米裹包的基本原理

高濕玉米可根據原料玉米不同的形態，分為籽粒高濕玉米、籽粒帶軸高濕玉米和全果穗（含少量苞葉）高濕玉米。高濕玉米均為高淀粉能量飼料，但干物質含量、淀粉含量等不同。黃淮海區域果穗原料豐富，玉米收割方式以果穗收割為主，籽粒收割技術推廣尚處在初級階段，因此，建議以全果穗高濕玉米作為主要推廣方向。高濕玉米可根據不同的發酵環境和存儲形式，分為窖貯式、裹包式、香腸式等。不同形式的高濕玉米，加工工藝、生產成本不同，形成的產品各有優劣。高濕玉米裹包便于運輸和存儲，前期建窖的固定資產投入低，可減少飼喂環節中因好氧變質等造成的損耗，深受中小規模牧場的歡迎。

全果穗高濕玉米裹包的基本原理是以玉米穗（含少量苞葉）為原料，經粉碎后均勻噴灑乳酸菌菌劑，高密度壓實打捆包裹，密閉環境發酵。好氧菌消耗裹包內部的少量氧氣，乳酸菌迅速成為優勢菌群，以破碎的玉米原料為底物進行厭氧發酵，生成乳酸或有機酸，迅速降低發酵環境的pH值，抑制其他腐敗菌或有害霉菌增殖，實現長期保存且質量穩定的目的。

2 全果穗高濕玉米裹包的關鍵加工工藝

高濕玉米的加工環節可分為原料收割與堆存、原料粉碎、壓縮包裹、裹包堆存。

2.1 原料收割與堆存

玉米籽粒形成黑色離層，玉米達到生理成熟，干物質不再增加，玉米水分逐漸減少，即可收割。

水分對發酵品質影響較大，收割時應重點關注水分。牧業針對全果穗高濕玉米到場的質量標準，要求干物質含量為55%～75%，淀粉含量大于60%，為確保發酵效果，全果穗高濕玉米發酵的最佳含水量為35%～42%。全果穗原料水分比籽粒原料水分高約4%～5%，因此，可通過測量果穗中籽粒的水分估量全果穗原料水分。目前多使用儀器檢測水分，但實際應用中，可通過觀察乳線進行定性分析。一般乳線達到約1/2 時，籽粒水分約35%，全果穗水分約40%；乳線達到約2/3 時，籽粒水分約30%，全果穗水分約35%，具體指標根據品種不同有所差異。

牧業針對全果穗高濕玉米到場質量的標準，要求嘔吐毒素含量小于1 mg/kg，黃曲霉毒素含量小于10 μg/kg，玉米赤霉烯酮含量小于0.5 mg/kg，灰分含量小于3%。收購時應嚴格控制毒素、灰分指標。

每日原料加工量應與供應量匹配，玉米棒當天收割當天清空，防止原料積存。玉米果穗堆垛高度≤2 m，避免發熱霉變。堆存運輸過程產生的破碎粒需要另外存放，避免影響整體品質。不同水分品種應分貨位存放，原則上先進先出，控制水分損耗。

2.2 原料粉碎

高濕玉米粉碎要求粉末重量與粉碎原料重量之比小于10%，半粒重量與粉碎原料重量之比小于3%，要求粉碎后不能有整粒，每粒籽粒破碎至4～6片。此外，應避免粉碎太細導致淀粉在瘤胃內發酵速度過快，導致奶牛酸中毒風險升高。

目前粉碎設備一般可分為2種：一是進口青貯設備，利用滾壓式原理進行粉碎，機械相對穩定，效率連貫，可通過適當調整達成一次性粉碎，但機械損耗較大，粉碎苞葉的效果一般；二是通過擺錘式原理進行粉碎的粉碎機，對機械損傷較少，由于收獲水分不同，可能導致二次加工，對粉碎效率有一定影響。喬艷輝等[1]研究發現，國產大功率高水分玉米果穗粉碎機設備，通過錘式、刀式和鏈式的高頻、反復擊打，可粉碎制成符合飼料企業要求的物料。

2.3 壓縮裹包

高濕玉米壓縮要求擠壓更多的空氣，達到一定密實度，確保發酵效果。干物質含量不同導致全果穗高濕玉米單包重量不同，密度為800～1 000 kg/m3最佳。目前多使用大型國外進口裹包機，主要原因為：一是全果穗高濕玉米裹包的加工期比較集中，裹包機出現故障將影響整體加工進度，且已經粉碎的玉米原料易腐敗；二是壓實密度、裹包效果對于發酵效果及后續飼喂效果影響顯著，因此，安全、穩定、高效的裹包設備尤為重要。

發酵效果的另一個關鍵點在于密閉無氧環境，裹包膜的效果極為關鍵。由于裹包存儲周期可能長達2年，裹包膜應具備更高的強度、彈性和穩定性，還要具有更強的耐紫外線能力、抗穿刺性和附著能力。裹包的透氧性和氣密性直接影響到滲入裹包的氧氣量，裹包的氧氣量直接影響飼料的質量，因此，內外膜需要極佳的阻氧效果。

2.4 菌劑噴灑

制作全果穗高濕玉米裹包時，使用發酵菌劑是保證發酵質量的因素之一。周昕等[2]研究發現，通過向粉碎原料均勻噴灑菌劑，利用原料中的糖、水溶性碳水化合物產生乳酸，使pH值迅速下降至3.7～4.1，抑制其他霉菌增殖。喬艷輝等[3]認為pH 值為4.0～4.3 時原料適宜長期貯存，可抑制有氧腐敗、野生酵母菌生長以及高濕玉米發熱變質。

發酵原理是利用乳酸菌分解原料中的糖分，轉換成乳酸或其他有機酸，降低pH值，達到長期儲存的目的。針對高濕玉米噴灑的菌種，建議選擇含有復合型菌株的添加劑。同型菌可快速繁殖產生乳酸，pH值能夠在密封3 d后快速降低至5.0以下，若發酵菌劑中含有異型乳酸菌，如布氏乳桿菌可同時產生乳酸和乙酸，乙酸可限制真菌增殖，進而影響高濕玉米發熱與干物質損耗。

2.5 裹包堆存

裹包的堆存應注意夾包機與裹包接觸面有無棱角。堆垛擺放應遵照分解承重壓力，并充分利用場地的原則，建議采用下5 上2 的方式均勻擺放。存儲過程中，應注意檢查鳥類啄食拉伸膜以及嚙齒動物啃咬的情況，發現有破包情況，應及時采用專用膠帶修補，避免好氧腐敗造成的產品品質下降。高濕玉米裹包堆存方式見圖1。

圖1 高濕玉米裹包堆存方式示意圖Fig.1 High moisture corn bale storage mode schematic

3 全果穗高濕玉米裹包的應用價值

3.1 有效降低牧場養殖成本

全果穗高濕玉米裹包干物質含量大于55%，淀粉含量大于60%，屬于精飼料，可替代玉米壓片。韓吉雨等[4]研究發現，玉米壓片和高濕玉米以1∶1.3比例替代時，對干物質采食量、全群奶乳成分等均無顯著影響，奶成本降低約0.12元/kg。孟錦濤等[5]研究發現，在乳成分無顯著影響的前提下，使用全果穗高濕玉米的飼料成本和每kg奶飼料成本均有所降低。2021 年10 月上旬，山東淄博桓臺的35%水分玉米果穗收購價為1 200 元/t，考慮5%的加工損耗以及240元/t左右的粉碎、裹包費用，高濕玉米裹包的成本約1 500 元/t；若按照35%果穗出干籽粒率55%計算，估計可增加200 元脫粒、烘干、壓片成本；而玉米壓片成本約為2 400元/t。綜上所述，高濕玉米按照1.3～1.4∶1替代玉米壓片，仍有約300～450元/t的成本優勢，可有效降低牧場的養殖成本。

3.2 提高動物的消化吸收率

玉米胚乳富含淀粉，但玉米胚乳中的蛋白基質呈網狀，緊密包裹淀粉顆粒，阻礙淀粉顆粒釋放。閆榮[6]研究發現，玉米胚乳中含量最多的蛋白質是玉米醇溶蛋白，占總量的47%。醇溶蛋白最典型的特征是不溶于水，但溶于60%～75%的乙醇、高濃度的堿等。劉昊等[7]研究發現，隨著乳酸和玉米醇溶蛋白比例的提升，玉米醇溶蛋白網絡變弱，對淀粉顆粒包裹水平下降。

玉米中主要蛋白質是谷蛋白，占37%。玉米谷蛋白溶解性較差，在水、鹽和己醇溶液中溶解性較小，但溶于稀酸和稀堿溶液。乳酸發酵過程中產生的酸性環境可有效溶解玉米谷蛋白，釋放淀粉顆粒。張霞等[8]研究發現，玉米醇溶蛋白含量與7 h體外淀粉降解率以及瘤胃淀粉有效降解率均呈極顯著的負相關，結果表明，生成乳酸可降低醇溶蛋白含量，提高淀粉的降解率及消化吸收率。

3.3 幫助農場節本增效

高濕玉米可降低糧食種植環節風險，增加糧食種植環節收益。高濕玉米果穗收割早于干玉米2～3 w，為增加產量且避免天氣導致收割工作量增加，可種植生育期較長的糧食品種為高濕玉米原料。高濕玉米可減少糧食產后處理成本。全果穗高濕玉米裹包的加工工藝是將濕玉米穗直接粉碎裹包，省去糧食脫粒、晾曬、烘干等環節，節省了產后處理成本。

3.4 保障糧食減損

糧食損耗受天氣情況、作物成熟度、農戶收獲方式等因素影響，比如，惡劣天氣會引起作物倒伏，作物過熟會導致果實脫落等。高濕玉米可提前收割，果穗收獲可降低收獲過程中的損耗。

糧食干燥受晾曬溫度、晾曬時間、晾曬天氣、晾曬厚度、翻料次數等因素影響較大，霉變、碎粒、丟損是自然晾曬過程中占95%以上的損失來源。此外，機械輸送、車輛運輸、扦樣、零散拋散等也會造成烘干過程中糧食損失。高濕玉米直接將玉米果穗粉碎裹包，減少加工環節，降低糧食損耗。微生物發酵工藝可促進節能減排，利于農業可持續發展。

3.5 促進奶業振興

近些年我國奶業發展取得長足進步，但仍存在資源短缺等問題，實現奶業振興和70%的供給目標仍需謀求新變化，應從改善飼料結構、發展種養結合、降低飼喂成本等方面尋求突破。目前歐洲及北美80%以上的規模奶牛養殖場均使用高濕玉米，并將其作為TMR 日糧中的重要組成部分。在國內，以高濕玉米為核心精料，調整優化營養配方，可能是乳制品產量、質量提升的突破點。

4 結論

全果穗高濕玉米裹包在國內仍處于發展的初級階段，隨著種植、養殖產業的發展，高濕玉米在粉碎技術、發酵工藝、裹包技術等加工工藝層面日趨成熟，不僅可以提高養殖業效益，還可以幫助玉米種植者節本增效，具有較高的研究和推廣價值。