饲用玉米的品质控制.

饲用玉米的品质控制 冀凤杰 丁玉华 马永喜 冀凤杰,北京德宝群兴科技有限公司,100094,北京市海淀区圆明园西路2号中国农业大学农业部饲料工业中心。 丁玉华、马永喜,中国农业大学农业部饲料工业中心。收稿日期:2007-08-27 在广泛使用的玉米-豆粕型日粮中,玉米在配合饲料中的使用量高达 50%~70%。由于生物乙醇、赖氨酸、淀粉工业的需求增加,又受种植资源的限制,使玉米价格一路飙升。因此,关注饲料产品的品质和利润就必须关注玉米的品质。本文主要阐述玉米品质控制指标和注意事项。 1玉米概况1.1 分布 我国是世界上第二大玉米生产国,产量约为世界 总产量的1/6。在我国粮食作物中玉米产量仅次于水稻、小麦。产区主要分布在东北、华北、西北、华东、西南等地区,以山东和吉林省产量最高,年产量都在1000万吨以上;年产量在600万吨以上的省有河南、河北、黑龙江、四川;年产量在200~500万吨的有山西、内蒙古、辽宁、江苏、云南、陕西等省。全世界玉米约70%~ 75%作为饲料,15%~20%作为粮食,10%~15%作为工业 原料。玉米在食品及酿造工业上用途极广,其副产物如酒糟、玉米蛋白粉、玉米胚芽饼等也主要用作饲料。 1.2分类 玉米按品种特点可分为硬粒型、马齿型等,饲料用 玉米多为马齿型、半马齿型和硬粒型。按颜色可分为黄玉米、白玉米和红玉米。饲料用玉米以黄玉米为主。 1.3结构和成分 玉米籽粒可分为种皮、胚乳(包括糊粉层在内和胚。种皮约占籽实重量的 5%~6%,胚乳占80%~85%。玉米的胚特别大,占10%~15%,糊粉层约占籽实重量的8%~10%,在结构上属于胚乳,但在淀粉的湿法和干法加工过程中,均包含在糠麸中。角质胚乳细胞小,淀粉粒小而呈多角形,淀粉粒间充满蛋白质,因而组织致密,呈半透明状。 粉质胚乳细胞大,淀粉粒多为圆形,蛋白质含量较低,与淀粉粒结合不紧密,结构疏松,呈不透明状。玉米粒各部位成分见表1。我国128个玉米杂交种的化学成分见表2;玉米的养分含量见表3。 表1 玉米粒各部位成分(% 项目 全粒中胚乳胚芽皮顶端 全粒中 82.3 11.55.30.8 淀粉 71.586.48.27.35.3糖 2.00.610.80.31.6粗蛋白 10.39.418.83.79.1粗脂肪 4.80.834.51.03.8灰分 1.4010.10.81.6 注:刘丙吉等译,1988。 表2玉米的组成及养分含量(% 项目皮胚胚乳角质胚乳粉质全粒比例 6.7(4.3~10.811.2( 7.2~15.349.1(35.1~66.932.8(14.9~4 8.7100 粗蛋白 3.313.88.16.59.6(6.5~13.2粗脂肪1.035.40.30.5 4.9(3.6~6.5淀粉52.1 12.381.683.672(61.6~78.7 注:曾浙荣等,1987。 2关于玉米的国家标准 目前我国玉米国家级质量标准主要有三个,分别 是玉米国标、饲料用玉米国标以及发酵工业用玉米国标(见表4。表3 玉米的养分含量 马牙 29 86.09.5±1.13.9±0.62.1±0.2 69.2±1.41.3±0.261.2±2.1 13.94±1.26硬粒 8 86.09.7±1.0 4.2±0.71.9±0.2 68.9±1.81.4±0.260.9±1.2 13.56±1.05马牙硬粒 6 86.09.7±1.0 4.2±0.71.9±0.2 68.9±1.81.4±0.162.3±0.9 13.81±0.5圆粒角质 2 86.010.9±1.3 5.3±0.02.1±0.4 66.4±1.81.5±0.157.5±3.1 13.81±0.42角质 3 86.08.6±0.7 3.9±0.91.9±0.3 70.2±0.41.3±0.0 60.8±0.9 14.23± 1.13样品数 干物质(%粗蛋白(%粗脂肪(%粗纤维(%无氮浸出物(%灰分(%钙(%磷(%淀粉(% DE(猪(MJ/kg 项目 87.08.84.02.0 1.0 0.020.25期待值① 8.0￣9.54.0￣5.02.0￣4.0 1.2￣ 2.00.1-0.050.20-0.55 范围① 4986.09.4±1.2 3.9±0.72.0±0.2 69.3±1.91.3±0.261.2±2.0 13.77±0.96平均值 类型②注:①刘丙吉等译,1988;②赵洪儒等,1992。 《饲料工业》?2008年第29卷第7期 专题论述 三个标准既相互联系又各有特点。玉米国标是大宗玉米的通用标准,广泛适用于商品玉米的收购、贮存、运输、加工以及销售。而饲料用玉米标准和工业用玉米标准针对性更强,在玉米国标的基础上,又有一些变化和调整。这三个标准的共同点是以水分、杂质、不完善粒、生霉粒等作为衡量玉米品质的主要指标;其不同点在于饲料用玉米,除保留容重等主要指标外,还增加了粗蛋白质这一技术指标,而工业用玉米则舍弃了容重这一项指标,代之以淀粉指标来确定等级。总体看,容重、杂质、水分、不完善粒以及生霉粒、色泽气味指标是衡量玉米质量最基本也是最重要的指标,具有广泛代表性和权威性。 3玉米品控指标及注意事项 3.1色泽气味(依据国标GB/T 5492—1985检验 正常色泽呈现黄色或白色,无发霉味、酸味、虫、杀虫剂残留。 3.2 容重(依据玉米国标GB 1353—1999中附录A 检验 容重指标代表玉米的成熟度。养分由玉米轴的基 部向上输送,越到顶部成熟度越差。成熟度差及破损粒较多的玉米则容重低,容易受霉菌侵染。容重指标只适用于水分含量在23.0%以下(含23.0%的玉米。新收获的玉米水分含量高达25%,由于含水量高而造成籽粒假性饱满,容重也会达到一级玉米的规格。因此,在同等水分条件下,玉米的容重比较才具有意义。正常年景,内蒙古玉米的容重最高,其次是吉林、辽宁和黑龙江。 3.3水分(依据国标GB/T 6435检验 水分是影响玉米品质最大的因素。配方中的玉米 水分都是以14%(安全水分计算的,水分增加会导致日粮能量添加不足,稀释蛋白质和氨基酸的浓度,同时动物采食干物质减少,进而降低动物生产效率。每年秋季,很多养殖户反映料肉比增加、产蛋率下降和玉米水分过高有极大关系。 水分在14%~15%时,胚部收缩明显凹下,有皱纹,经齿碎时有清脆的声音;用指甲掐比较费劲,用手握有刺手感。水分在16%~17%,胚部明显凹下,经齿碎 不震牙,但能听到齿碎时发出的响声,用指甲捏胚部,稍费劲;水分在18%~20%,胚部凹下,很易齿碎,外观 有光泽,用手指甲掐胚部不费劲;水分在21%~22%,胚部不凹下,基本与胚乳相平,牙齿极易破碎,有较强的光泽,用手指甲掐后能自动合拢;水分在23%~24%时,胚部稍凸起,光泽强;水分在25%~30%时,胚部突出明显,光泽特强,用手掐胚部有水渗出;水分超过 30%的玉米籽粒呈圆柱形,用手指压胚部有水渗出。水分超过30%的玉米多数是由于成熟度较差,没有进入成熟期,当水分降到14%~15%以内时,就会出现脱 皮现象,胚乳组织疏松,角质胚乳很少。 3.4 不完善粒(依据国标GB/T 5494—1985检验 生霉粒指的是表面生霉的颗粒,其外观常表现为 红、黄、绿、黑等斑点或菌落。许多内部霉变的玉米在表观上看却仍旧是完好的,霉菌的潜在性也给饲料品控提高了难度。霉菌广泛存在于全世界的空气和土壤中,能够感染一切动植物,可以污染玉米的霉菌种类就有20多种。 虽然霉菌也会降低玉米适口性和营养价值,但是其危害作用却远远小于其代谢产物———霉菌毒素。同一种霉菌可以产生多种不同的霉菌毒素;不同的霉菌也可以产生同一种霉菌毒素。目前存在的霉菌毒素有300多种。 它们在玉米的生长、收获及储存期间均可能产生。据估计全世界谷物在采收前后约25%会受到霉菌毒素的污染。即使很低的浓度(百万分之一或十亿分之一的霉菌毒素也能产生明显的毒性,一粒污染黄 曲霉毒素的玉米可以导致2只雏鸭死亡。并且当各种霉菌毒素同时存在会加重其毒性。 饲料企业重视微量元素中重金属(砷、铅、镉等的检验。锌、铜等在配合料中的比例仅为0.1%~0.5%, 而玉米的添加比例是60%,是铜和锌的120~600倍。并且黄曲霉毒素B 1的毒性是砒霜(三氧化二砷的68倍,诱发人类肝癌的能力比甲基亚硝胺大75倍。中国饲料卫生标准(GB13078—2001要求玉米中黄曲霉毒素的允许量为≤50μg/kg 。欧盟规定从1999年1月1日开始农产品中黄曲霉毒素的最高含量一般为4μg/kg, 表4 我国玉米国家级质量标准 玉米国标GB 1353—1999饲料用玉米GB/T 17890—1999淀粉、发酵工业用玉米GB/T 8613—1999 项目123123123 等级≥710≥685≥660≥710≥685≥660无 容重(g/l≤1.0≤1.0≤1.0杂质(%总量≤5.0≤5.0≤6.5≤8.0≤5.0 其中生霉粒 ≤2.0 ≤1.0≤1.0 不完善粒(%≤14.0≤14.0≤14.0水分(% 色泽气味正常 正常正常 淀粉(干基(%无 无 ≥75≥72≥69 粗蛋白质 (干基(%无 ≥10.0≥9.0≥8.0无 水分含量 大于规定的玉米的收购,按国家有关规定执行。 备注专题论述 冀凤杰等:饲用玉米的品质控制 而黄曲霉毒素B 1 (毒性最大的化合物的最高含量为2μg/kg。美国普渡大学的研究数据显示:在种猪、仔猪饲料中应将黄曲霉毒素浓度尽可能控制在5μg/kg范围内(法定范围为低于10μg/kg。因此,必须高度重视霉菌污染的问题,加大监控力度,把生霉粒控制在1%范围内。饲料卫生标准(GB13078—2001中规定,玉米霉菌总数允许量为<40×103个/g,但是霉菌总数并不能代表玉米被霉菌毒素污染的程度。最准确的方法是检验各种毒素的含量。在中国,玉米生霉粒比重南方高于北方,黑龙江重于辽宁和吉林。年景不好的时候,大部分玉米生霉粒都会超过2%。2007年秋季,东北、河北、山东等地在玉米收获期间都普遍降雨,可以预计霉菌毒素的污染程度比较普遍和严重。 不完善粒除了包含生霉粒还包括热损伤粒、生芽、病斑、破损及虫蚀和杂质。东北玉米初始水分高,采用烘干,降水过快极易造成破碎,机械操作也造成破碎粒比例增加,同时烘干造成了热损伤粒增多,因此破损粒普遍高于5%。经过储存、出库、港口转运等环节后,破损粒还会增加到8%。华北玉米采用自然晾晒,破损粒较少,基本都控制在5%以内,质量稍好的只有2%。东北玉米由于采用机器烘干,杂质较少,一般不超过1%,有的地区杂质甚至小于0.5%。华北玉米采用自然晾干,晾晒过程会掺入大量杂质,有时超出1%。随着玉米价格上涨,受气候等因素影响,玉米生芽、病斑、破损及虫蚀和杂质广泛存在,极大地降低了其饲用价值,也给玉米品控增加了难度。 3.5玉米脂肪酸值(依据GB/T20570—2006附录A检验和玉米酸度(参照 GB/T19164—2003鱼粉酸值检验脂肪酸值变化与储藏时间呈正相关(相关系数为0.9850,随玉米储存期间温度升高或湿度加大脂肪酸值也升高。机械烘干的玉米,烘 干后脂肪酸值平均降低3mg KOH/100g(使用乙醇做浸出溶剂。由于发热、霉变是造成脂肪酸值升高的主因,当热损伤和生霉粒达到50%时,脂肪酸值会增加约1倍。 烘干前如果粮堆发热及烘干过程中出粮温度高于60℃,就会导致玉米颜色发灰,脂肪酸值增大。据高立克(1995研究,温度和湿度升高,霉菌生长更加旺盛,玉米胚中的脂肪酸值提高不大,而其它部分则显著提高。这是由于霉菌在胚中生长更加旺盛,分解利用了胚中的脂肪酸。破碎的玉米增大了玉米粒中脂肪与空气和氧气的接触面积,脂肪酸值更易升高。 玉米储存品质判定规则(GB/T20570—2006要求检验脂肪酸值的样品制备必须采用锤式旋风磨,一次粉碎达不到细度要求的,该锤式旋风磨不得使用。试验证明,如果使用普通粉碎机,会导致脂肪酸值的检验值偏低,与使用旋风磨的平均比值为95.4%。制备好的样品应尽快检验,如需存放,要在冰箱中保存,全程不得超过24h。 样品提取后一定要及时滴定,滴定应在散射阳光或日光灯下对着光源进行。另外,由于玉米的乙醇浸出液呈黄色,可以将脂肪酸值检验的标准溶液浓度由0.01mol/l 提高到0.03mol/l,以改善终点的灵敏度。 为减少苯的毒性对实验人员的危害,目前使用乙醇作浸出剂,但是使用乙醇作浸出剂比使用苯的检验值平均高出21.1~24.3mg KOH/100g。用乙醇提取脂肪酸的时间必须为30min,否则会导致结果偏低。 许多企业玉米仅检验酸度或脂肪酸值中的一项,误认为两者基本一致。酸度和脂肪酸值有以下区别。 ①测定的酸不同:酸度主要测定的是水溶性酸;而脂肪酸值主要测定的是非水溶性酸。②配制碱液所用溶剂不同:酸度测定的是水溶性酸,所以配制0.01mol/l 氢氧化钾(或氢氧化钠溶液时所用的溶剂是不含二氧化碳的蒸馏水;脂肪酸值测定的是非水溶性酸,所以配制0.01mol/l氢氧化钾(或氢氧化钠溶液时所用的溶剂是95%乙醇溶液。③浸出剂不同:测酸度所用的浸出剂是不含二氧化碳的蒸馏水;而测脂肪酸值所用的浸出剂是乙醇。④结果表示方法不同:酸度以中和10g粮食试样所需0.1mol/l 碱液的毫升数来表示。脂肪酸值以中和100g粮食试样中游离脂肪酸所需氢氧化钾毫克数来表示(玉米酸度检验标准可参照GB/ T19164—2003鱼粉酸值检验。 3.6粗蛋白质不能真实反映玉米品质优劣 蛋白质的平均含氮量为16%,粗蛋白质换算系数为6.25。但是玉米的粗蛋白质换算系数应为6.0(余刚哲,1987。玉米蛋白质生物学价值只有50%~70%,第一限制性氨基酸为赖氨酸和色氨酸(周安国,1992。余刚哲(1987报道:玉米中粗蛋白质约为9%,但是品质较差。在四种蛋白质中,以醇溶蛋白(占50%品质最差,其次是谷蛋白(占40%,而清蛋白(占5%和球蛋白(占5%品质较好。玉米醇溶蛋白的氨基酸平衡性差,赖氨酸、色氨酸和蛋氨酸含量较低。有研究显示(李庆龙译,1989,蛋白质含量因品种和气候条件而变化,当粗蛋白质含量增加时,各种蛋白质的相对比例也随之增加,但是谷蛋白和醇溶蛋白增加比例高于清蛋白和球蛋白。 3.7玉米中的抗营养成分—— —直链淀粉 玉米中能量主要以淀粉的形式存在,淀粉常以白色颗粒状态存在于细胞中,叫淀粉粒。淀粉粒由直链淀粉和支链淀粉有秩序集合而成,直链淀粉在内,支链淀粉在外,表面有少量蛋白质(主要是醇溶蛋白、脂 专题论述 冀凤杰等:饲用玉米的品质控制 肪酸和磷酸。淀粉粒具有结晶性,玉米淀粉粒大小为4￣26μm ,平均为15μm (李浪等,1994。在显微镜下,玉米淀粉粒大部分呈压碎状的多角形,角不如大米淀粉粒的尖锐,稍带圆形,在玉米籽实顶部的淀粉粒呈球形(何照范等,1990。 淀粉粒在45￣55℃的水中即可发生膨胀和溶解。 其实质是氢链断裂,淀粉粒消失、 淀粉螺旋链松散,此过程称为淀粉的糊化,糊化淀粉的可消化性增加。玉米糊化温度为64￣58℃(何照范等,1990。玉米淀粉 中含有约28%的直链淀粉和72%的支链淀粉。直链淀粉是抗性淀粉的一种,它在小肠中不被消化,但在大肠中可被大肠菌群发酵利用。因此,抗营养物质———直链淀粉的含量高低直接关系到玉米的消化利用率。 烘干干燥的新玉米,由于淀粉变性,直链淀粉增多,会降低消化率。玉米是具有后熟生理的作物,其后熟期大概需要2~3周。因此新收割的玉米抗性淀粉含量很高,要储存一段时间,经过后熟期才可以使用。后熟期过后,进入陈化过程,水分降低的同时玉米淀粉的结构也会发生变化,储存越久抗性淀粉含量越高,此时要注意直链淀粉含量的变化,尽量减少玉米的储存时间。 4玉米储存中的品质控制(GB/T 20570—2006(见表5 表5 玉米储存品质判定规则(GB/T20570—2006 轻度 正常 ≤78≥60重度基本正常 >78<60 不宜存 正常 ≤50≥70宜存色泽气味 脂肪酸值(mg KOH/100g品尝评分值(分 项目 脂肪酸值与玉米品尝分值存在相关性,新收获的玉米脂肪酸值一般在35mg KOH/100g ,品尝评分值为76分;脂肪酸值为51.0mg KOH/100g,品尝评分值为70分;脂肪酸值为79.4mg KOH/100g,品尝评分值降低为60分。 与2004年发布的储存品质判定规则相比,取消了陈化粮的概念,不宜存区分为轻重程度。通常在国家粮食储备中玉米储存到1.5年就开始进入轻度不宜存,应尽快安排出库;储存到3.6年就进入重度不宜存,应立即安排出库。对于饲料企业,其储存的条件达不到标准储备的要求,玉米进入不宜存的时间会缩短。 GB/T20570—2006附录B 玉米品评试验中规定 了色泽气味的评定内容、要求和结果表示及蒸煮品评的内容、顺序、要求和评分结果表示。例如,规定气味清香(28.0~40.0分;较浓甜味或轻微酒味(24.0~27.9分;有辛辣味、哈喇味(12.0~23.9分;有刺鼻辛辣味、严重哈喇味、霉味(0~11.9分。色泽正常(7.0~10分;变淡(6.0~6.9分;发灰发暗(3.0~5.9分;严重发灰发 暗(0~2.9分。 5玉米的品质波动 饲料配方师的重要任务之一就是要认识到环境 气候、土壤、病虫害、收获时间和储存条件及品种对玉米营养价值的影响,进而配制出统一品质的饲料。玉米营养价值的差异性主要集中在蛋白质和赖氨酸及能量含量和淀粉消化率方面。 丹尼斯克动物营养公司在2002~2004年收集31 个国家558个玉米样品,分析显示:玉米平均营养水平和淀粉消化率相似,而样品间差异却很大。如干物质、淀粉、粗蛋白质和脂肪含量变化范围分别是: 77.8%~92%、64.0%~75%、6.7%~12.0%、2.4%~7.9%;淀粉消化率变化范围是56.7%~84.0%。 仅以水分对玉米品质纵向波动(对配方中能量指标的影响为例,标准玉米(蛋白8.2%,水分14%,其 禽代谢能13.88MJ/kg 计算,代谢能公式为:13.88×实际干物质/86。假定水分为17%,即干物质为83%,则 代谢能为13.88×83/86=13.39MJ/kg ;标准玉米(14%水分以1600元/t 计,17%水分的玉米在1544元/t 时才可以被选入配方。因此,仅以水分对能量的影响,每增加1%水分,其价值就降低2%以上。实际生产中,由于玉米品质变化,引起能量摄入不足会导致蛋重变小,产蛋率降低等问题。 水分对玉米品质横向波动(区域间的差异影响表现在:华北玉米收获时水分较低,大多在18%~20%左右,而且气温高于东北地区,一般晾晒5~6d 就可以达到15%以下。东北地区玉米收获时水分在28%~30%,年景不好时最高达到35%~40%。内蒙古玉米的水分稍低,一般在24%左右,有时会达到27%~28%。生产浓缩料和配合料的企业可以采用日益普遍的快速水分测定仪在线监测水分,但是普通养殖户缺乏这个概念,直接使用高水分玉米,由此导致客户投诉增加。 对于颗粒料而言,淀粉糊化率受玉米中淀粉颗粒大小和淀粉结构及制粒条件的影响,也会导致最终产品差异严重。最明显的就是相同的配方在市场上反映的饲喂效果却截然不同。 6小结 综上所述,控制玉米的品质首要控制好色泽气味、 水分、容重、杂质和不完善粒(尤其是生霉粒这些最基本、最重要、操作也比较简单的指标。其次,有条件的话做精细的品控,建立粗蛋白质、能值、脂肪酸值和酸价及淀粉消化率的数据库,将玉米的品质波动对成品的影响降到最低。 (参考文献11篇,刊略,需者可函索(编辑:张学智,mengzai007@163.com 专题论述 冀凤杰等:饲用玉米的品质控制