下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
玉米作为世界三大粮食作物之一，其产量高、有效能量多，在畜牧业中是最常用且用量最大的一种能量饲料。玉米适口性好，脂肪含量高（约3.1%~5.6%），代谢能为13~15 MJ/kg，在鸡的配合饲料中作为能量饲料，其用量常占配方比例的60%以上。玉米对鸡有很高的饲用价值。玉米中富含玉米黄素、叶黄素等色素，对鸡的皮肤、喙、爪以及蛋黄等有良好的着色效果。同时，玉米中还含有大量的亚油酸，其含量（约2%）居谷食类能量饲料之首，在玉米-豆粕型饲料中仅玉米提供的亚油酸就能满足鸡对亚油酸的生长需要。熟化如何影响玉米的淀粉结构，进而影响肉鸡的消化吸收，值得我们进一步探究，因此研究熟化对玉米淀粉结构的影响意义重大。淀粉是由D-葡萄糖单体组成的高聚物，为植物中糖类的主要贮存形式 [13] 。淀粉结构包括淀粉颗粒大小、形态结构、直链淀粉和支链淀粉、结晶度等 [14] 。熟化过程中的高压、蒸汽、温度及熟化时间对淀粉结构影响很大，进而影响淀粉糊化度。
淀粉颗粒大小影响淀粉的熟化过程以及后续对淀粉的消化吸收，熟化条件影响淀粉颗粒大小。Swinkels等测量了颗粒直径范围，结果表明玉米淀粉的颗粒直径范围在3~26μm [15] 。
挤压膨化可以促使分子间氢键断裂，使淀粉糊化生成α淀粉，促使淀粉分子内1，4糖苷键断裂，致使挤压产物的淀粉含量下降，淀粉颗粒膨胀。熟化过程中使淀粉颗粒膨胀，发生糊化，但是淀粉颗粒大小改变到哪种程度更有利于饲料的熟化，值得进一步探究。
不同谷物的淀粉形态不同，同一谷物的淀粉有大、中、小颗粒，颗粒大小不同，淀粉形态不同。肖璐婷等人选取3个品种的大麦淀粉，经过分级分离后得到大、中、小颗粒的淀粉，采用光学显微镜按照白光及偏振光模式对其进行观测。对大、中淀粉颗粒而言，白光模式下淀粉颗粒内部呈现一些阴影区域，结果说明淀粉颗粒不同区域具有不同透光性；在偏振光模式下，各粒径淀粉颗粒具有典型的偏光十字，其交叉点（脐点）基本处于淀粉粒的几何中心 [16] 。偏振光模式下亮斑的亮度在大颗粒中最强，中等颗粒次之，而小颗粒的最暗。
张斌等采用偏光显微镜和电镜扫描蜡质玉米淀粉、普通玉米淀粉、高直链HylonⅤ玉米淀粉和高直链HylonⅦ玉米淀粉，结果表明蜡质（高支链）玉米淀粉的颗粒外形为多角形，颗粒较大，表面有多个棱角和平面；HylonⅤ和HylonⅦ玉米淀粉颗粒外形为圆形和椭圆形，颗粒较小，偏光十字较小并且发暗，Hylon玉米淀粉有些是由两个或多个淀粉颗粒相接而成，呈长条形（图1-1） [17] 。王绍清等采用电子扫描显微镜（SEM）法分析常见可食用玉米淀粉颗粒的超微形貌。玉米淀粉颗粒呈多面体形，棱角圆滑，部分未成熟颗粒呈球形，颗粒的表面稍有凹凸不平，有小坑和通向颗粒中心的细孔（图1-2） [18] 。刘华针对玉米和碎米淀粉研究，结果表明膨化改变了玉米和碎米淀粉的微观形貌，完整的淀粉颗粒彻底胀裂成弥散的片状和层状结构，膨化加工后，改变了玉米和碎米淀粉的颗粒结构和淀粉糊化度，淀粉颗粒结构逐渐从紧密光滑完整的颗粒状变为高度膨胀的粗糙片状表面结构 [19] 。
图1-1 玉米淀粉偏光显微和扫描电镜图
图1-2 玉米淀粉颗粒的电镜扫描图
王潇（2005）研究膨化对玉米的淀粉结构的影响，结果表明：扫描电镜下，普通玉米颗粒近圆球形或椭球形，表面光滑，彼此之间界限分明；经过膨化，淀粉颗粒界线消逝，看不到完整的形状，为胶状物。膨化温度为110℃，喂料速度为350转/分，螺杆转速为250转/分（图1-3） [20] 。
图1-3 普通玉米淀粉、膨化玉米淀粉电镜照片
淀粉颗粒由线性的直链淀粉和具有分支结构的支链淀粉两种高聚物堆积而成 [21] 。直链淀粉是由α-D-葡萄糖以α-1，4糖苷键链接而成，平均分子量约为1×10 5 ~2×10 6 u，呈左手螺旋状的构象，每6个葡萄糖残基为一个螺旋周期。不同来源淀粉中直链淀粉含量和结构有一定的差异。支链淀粉是由α-D-葡萄糖分子缩合而成的高分子聚合物，分子结构中含有许多分支，除了α-1，4糖苷键，还含有较多的α-1，6糖苷键，平均分子量约为1×10 6 ~6×10 6 u。支链淀粉易溶于水，而直链淀粉仅少量溶于热水中 [22] 。
表1-1 膨化和普通玉米养分分析值 单位：g·kg -1
王潇研究表明，膨化可以降低总淀粉、支链淀粉在总淀粉中的占比，提高直链淀粉的占比，可能是在膨化的过程中，部分淀粉转化成低聚糖、双糖、糊精、单糖；膨化时，支链淀粉更敏感，膨化和普通玉米养分分析值见表1-1 [20] 。李勇取三种玉米分别为低直支比、中直支比和高直支比进行研究，结果表明：膨化前后直/支比变化不明显，但是低直支比、中直支比组膨化后总淀粉含量增加（干物质基础）。在饲料进行熟化时，总淀粉含量、快消化淀粉含量、抗性淀粉含量、直支比会发生改变 [23] 。直链淀粉含量与高温蒸煮后抗性淀粉的形成呈正相关，支链淀粉对淀粉熟化更敏感。
淀粉的结晶度是衡量淀粉结晶程度的指标，指淀粉中晶体区所占的比例，受高压等因素影响 [24] 。依据粉末X-射线衍射波谱，淀粉的颗粒结构分为A型（高度可消化）、B型（不容易消化）和C型（介于A和B之间） [25~26] 。
Hizukuri选取20种不同的链长分布的支链淀粉（11种A型，6种B型，3种C型）研究支链淀粉的分子结构以及淀粉结构的晶体结构 [27] 。A、B、C支链淀粉的链长分布在23~29，30~44，26~29范围内。A型支链淀粉分子有较短的链长，短链部分比B类型的多。C类型的链长在中间，并且晶体结构取决于温度，A、B型对温度不敏感。Srichuwong采用15种不同植物来源的淀粉研究结构特征与酶消化的关系 [28] 。通过猪胰腺的α-淀粉酶的消化，淀粉的颗粒不同消化率有显著差异：A型<C型<B型，B型淀粉只有2.5%~7.2%的淀粉能被水解。王潇研究普通玉米淀粉膨化前后，X-射线衍射波谱显示峰宽、峰高、峰形发生一定变化，说明膨化已使玉米淀粉的结晶结构受到明显破坏 [20] 。
直链淀粉含量越高，淀粉结晶度越低。淀粉的结晶度A型、B型、C型影响着畜禽的消化吸收。不同淀粉来源，结晶度不同。
糊化特性包括糊化温度、峰值黏度、峰值时间、衰减值、回生值等。糊化度是表示饲料熟化程度的一个指标。淀粉糊化的实质是，在加热的作用下破坏结晶或非结晶的淀粉分子间的氢键缔合，淀粉分子由紧密的有序排列变为散乱的无序排列，更易于吸收。糊化度越高，可以认为淀粉的可消化性越高。
表1-2 玉米日粮与玉米最适糊化温度
淀粉糊化度越高，越有利于畜禽的消化吸收。淀粉的糊化随着温度的升高而增大。直链淀粉含量越高，所需糊化温度越高。热处理显著提高了高直链玉米淀粉的糊化焓，但是对高支链淀粉没有改变，说明支链淀粉对糊化温度不敏感。
胡彦茹等 [29] 、张现玲等 [30] 、Cowieson等 [31] 对玉米基础日粮采用不同温度处理，结果表明在70℃~90℃之间，随着温度升高，糊化度增加。胡友军等对玉米进行60℃~120℃的温度处理，结果表明88.6℃~95.8℃之间，淀粉糊化度最高。玉米基础日粮与单纯玉米熟化温度有一定的差异（表1-2） [32] 。
水分（水和蒸汽）在熟化的过程中具有重要的作用，对淀粉的糊化过程有一定的影响。不同淀粉完全糊化所需的水分含量也不同。周国燕等采用差示扫描量热法研究水分含量对大米淀粉热力学行为的影响，增加水分含量，提高淀粉糊化度，糊化热焓变化明显，且不同淀粉完全糊化所需的水分含量也不同 [33] 。淀粉的特性决定糊化温度和糊化程度，而饲料加工中水分含量较低能够限制淀粉的糊化程度 [34] 。程译锋和过世东探究工艺参数对配合饲料淀粉糊化度的影响，结果表明：当水分含量为17%~26%时随着水分含量的增大，淀粉糊化度增加；当水分含量为26%~32%时，随着水分含量的升高，糊化度又有下降的趋势 [35] 。当水分含量为26%时，淀粉的糊化度较高，效果较好。
基因调控、淀粉结构变化、静电相互作用、酸碱度对淀粉糊化特性具有一定的影响 [36] 。此外，压力、温度、水分、作用时间也对淀粉糊化度有一定的影响，若时间较短可能导致熟化不完全，时间较长又会造成过度熟化及资源的浪费。