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对玉米容重参数的认识

zhaolin 发表于:2019-03-26 14:53:08   标签:玉米容重参数
内容提要: 玉米容重是衡量玉米质量的一个关键指标。从定义上玉米容重就是指玉米籽粒单位容积内的质量,在我国其单位为g/L。玉米容重从某种程度上能真实地反映出

玉米容重是衡量玉米质量的一个关键指标。从定义上玉米容重就是指玉米籽粒单位容积内的质量,在我国其单位为g/L。玉米容重从某种程度上能真实地反映出玉米的完整度、均匀度、成熟度以及其潜在的营养价值。一般情况下,同一品种玉米的容重值越高,其籽粒中所含的营养物质越多。下文将综述玉米容重差异的可能形成机制,重点分析玉米容重参数可能蕴藏的饲用营养价值,以期为正确认识玉米容重参数提供参考。

对玉米容重参数的认识

一、玉米容重差异形成机制分析

1、测定方法对玉米容重测定值的影响

研究表明,采取不同取样方法测定的相同玉米的容重值可相差9g/L(张霞,2005)。所以在测定玉米容重时须按照四分法逐量取样才能保证测定值误差在允许范围之内。具体操作时如发现插片不流畅及受到阻力或震动等都会影响容重的测定结果。另外将排气砣置于插板下对容重的测定比排气砣置于插板上可导致容重测定值高约32g/ L(张霞,2005;高清海和吕宏,2011)。实际上,我国1999年发布的玉米容重测定方法测定的容重值比美国相应方法的测定值高出约30 g/L。所以在2009年我国发布了新的玉米容重测定方法。经验证,修订后的容重测定方法(GB1353-2009)测定结果与国外方法测定值相差不超过2.5g/L。

2、玉米品种(质地)与容重的关系

张丽(2008)分析了29 个山东省玉米品种容重的差异,发现玉米容重受到基因型的显著影响。受基因型控制的粒型是决定容重的重要因素,不同粒型之间容重差异显著,爆裂型玉米容重值高于硬粒型,硬粒型玉米容重普遍高于马齿型玉米的容重。这可能是因为圆形爆裂型玉米在容量筒内排列间隙小于扁平形籽粒,且圆形籽粒种皮光滑,故圆形籽粒比扁平形籽粒容重高。同时发现容重与角质率呈极显著正相关,爆裂型玉米基本全部角质化,硬粒型的角质率大于马齿型。这也是为什么近年来黑龙江大量种植的胶质德美亚玉米的容重普遍高于普通东北玉米的原因。赵延明等(2004)报道玉米胚乳占玉米整粒的80%以上,如果胚乳出现发育不良的情况,其籽粒的充实度将差,玉米子粒容重将有一定的降低。玉米子粒容重的遗传表达主要受到三倍体胚乳遗传效应影响。这进一步说明了玉米胚乳遗传差异可能对玉米容重的影响,即玉米品种对玉米容重的影响。

3、玉米生长发育与容重的关系

玉米生长发育主要是胚乳的生长发育,所以胚乳的发育情况直接关系到玉米的产量。玉米胚乳的发育可以概括为两个过程,一是胚乳细胞的分裂增殖和生长,在此过程中淀粉粒在胚乳细胞中形成;第二是淀粉的持续合成和积累,在此过程中胚乳细胞中的淀粉粒将逐渐膨大。玉米生长发育中影响以上过程即会影响玉米的粒重和容重。如温度影响胚乳细胞的数目和结构,激素能影响胚乳细胞和淀粉粒的形成。同时在玉米胚乳细胞分裂期,光照会影响光合作用进而使籽粒中的糖含量,从而影响胚乳细胞数。另外,缺水会影响胚乳细胞分裂速率而使胚乳细胞数减少。长期缺水会使得玉米茎秆等储藏的营养物质被分解,然后运输到玉米籽粒被利用,这将使得玉米发育的线性灌浆持续期较短,最终导致粒重下降(魏亚萍等,2004)。王晓燕等(2006)的研究结果表明,同一类型玉米粒重与胚乳细胞数呈显著正相关,这也在一定程度上说明玉米胚乳细胞数可能会影响玉米容重。

4、玉米栽培环境与容重的关系

在玉米的实际栽培过程中,温度、水分、光照等环境因素和营养元素、密度、播期等栽培措施都可能对玉米容重产生影响。如李建奇(2004)报道,增加氮肥能提高玉米籽粒容重,提高的幅度为5-26g/L,同时玉米的淀粉含量提高0.48-2.68%。李月华等(2008)改变玉米的收获期,适当生长期内的积温增加,光照充足,能提高玉米的粒重,玉米容重有一定增加。另外,玉米籽粒容重与玉米种植密度间可能存在负相关,如果玉米的种植密度增加,玉米籽粒容重可能会降低。另外,研究表明适当晚播有利于提高玉米籽粒容重。因为播期直接影响玉米的穗分化和灌浆过程,进而对玉米容重产生影响。

5、水分与容重的关系

郭淑春等(1996)报道,随玉米籽粒水分的增加,其容重呈下降趋势。在18%水分以内时,每增加1%水分容重平均约减少3g/L。超过18%时,每增加1%水分容重平均减少约6g/L。蔡花真等(2001)也报道玉米水分11-18.8%之间时容重与水分呈显著线性相关。玉米水分每增加1% 其容重值降低4-6g/ L。其主要原因可能是因为玉米比重(1.11-1.25 g/ cm3)大于水的比重。实际上,随着玉米水分增加,由于玉米子粒膨胀,其表面的摩擦系数会有一定增加,那么其散落性将下降,籽粒间的空隙会增加,所以最终导致测定的容重值降低。在最新的玉米容重测定方法(GB1353-2009)中,考虑到玉米产地、品种等影响,随着玉米水分变化,其测定的容重值规律性不强。特别是对于玉米水分超过23%的样品其容重测定值无线性关系。对于玉米水分大于18%的容重测定,在新国标中要求通过快速干燥降水设备和快速水分测定仪,先将玉米水分降到18%以下,等玉米样品冷却至室温后再按照新的玉米容重测定方法进行测定。

6、杂质、破损粒与容重的关系

顾金玲等(2008)测定混入不同比例破碎粒与杂质的玉米样品容重时,当破碎粒与杂质的含量低于9%时,容重与破碎粒与杂质含量存在正相关,但是当高于9%时即出现负相关。实际上容重测定时所测定的玉米必须是3 毫米筛层以上及12 毫米筛层以下玉米。如果测定玉米样品去杂质不干净,将影响玉米容重的测定值。同时,如果玉米中混入的杂质比重大于玉米比重,那么玉米的实际容重值将被高估;如果玉米中杂质的比重小于玉米比重,则玉米的实际容重值将被低估。另外,近年来玉米的机械化收获和烘干越来越普遍,玉米的破损粒也有不同程度的增加,如2012年收获的东北烘干玉米的破损粒大部分达到10%以上。根据温氏集团技术中心测定的数据来看,烘干玉米的破损粒增加10%,其测定的容重值将增加2-4g/L,这可能与破损玉米淀粉被筛入杂质其胶质率增加及破损颗粒之间的缝隙变小有关。

7、烘干方式与容重的关系

自然温度条件下玉米籽粒内部水分在挥发的过程中不会对籽粒的表皮光滑度造成损伤,它能反映出玉米的真实容重。而利用高温烘干玉米降水的过程中会出现容重下降的现象,即比自然降水玉米的容重低(武强和孙中英,2009)。刘昱鑫(2009)报道自然温度条件下玉米水分由26-28%降至14.0%,测定容重值为740 g/ L。而相同的玉米利用烘干塔(110℃)烘干水分至14. 0%测定的容重值为716 g/ L,比较可见烘干玉米的容重下降24 g / L。为什么会导致如此大的差异?从目前的研究结果来看主要可能有以下几方面的原因:一是在降低玉米水分含量的过程中,实际上玉米表皮水分与胚和胚乳水分挥发是不一致,所以玉米籽粒会出现外硬里软的现象,使表皮的粗糙程度增加,籽粒间的孔隙度大,有时还会出现干裂、脱皮等现象,所以导致测定的容重值下降。二是玉米烘干的过程是急剧降水的过程,温度增高的过程中玉米籽粒体积会膨胀,水分降低后致使单位容积内的重量大量降低,致使玉米容重值有相应降低。

对玉米容重参数的认识

二、玉米容重相关的营养价值

1、容重与能值

关于玉米容重与其能值的关系有较多的报道。Lilburn和Dale(1989)报道不同容重的玉米对肉鸡的真代谢能存在显著影响。Baidoo等(1991)随后建立了玉米容重与表观代谢能值的回归方程为:y=2929+1.08x,其中y为干物质基础表观代谢能值(kcal/kg),x为玉米容重(g/L)。Summers(1993)也报道,玉米容重与代谢能之间存在显著的线性关系,其相关系数为1.09。由此可见,玉米单位容重校正代谢能的系数约为1.0。Dale(1994)也报道1992年美国北部收获的玉米容重与其真代谢能直接存在显著的相关。另外,Johnston(1993)报道,低容重玉米饲喂猪的生长试验表明,饲喂低容重玉米组的增重偏低,料比偏高,可能与低容重玉米的能值低有关。Sarah Muirhead (1995)研究表明,低容重玉米添加油脂饲喂猪的效果与正常容重玉米的饲喂效果相当,这进一步的间接说明低容重玉米对猪而言其能值也偏低。关于玉米容重影响其能值的机制主要可能与淀粉含量及组成(直链淀粉和支链淀粉含量)等相关。下面将进一步分析玉米容重与淀粉的关系。

2、容重与淀粉

玉米容重的差异主要可能与其淀粉含量差异有关。Baidoo等(1991)报道玉米容重与淀粉含量的相关性高达0.98。张丽等(2007)研究山东29个玉米样品的结果也表明,容重与淀粉含量的相关系数高达0.72,同时经过通径分析发现总淀粉含量对容重的决定系数接近 70%,可见淀粉含量对玉米容重的决定作用最大。分析结果表明玉米中淀粉含量约为70.8%,且主要分布于胚乳。对于高淀粉的玉米基本都符合淀粉越高容重越大的规律。另外张丽(2008)的研究表明,高淀粉玉米中小于15μm淀粉粒占体积百分数显著高于普通玉米,而普通玉米中大于15μm的大淀粉粒所占的数目、体积等的百分比高于高淀粉玉米。所以不同淀粉颗粒的数量可能也会对玉米容重有一定的影响。同时高淀粉玉米的直链淀粉积累速率均低于普通型玉米,而支链淀粉和总淀粉积累速率较高。而实际上在动物上的研究表明,支链淀粉的利用率高于直链淀粉(郑灿,2010),这也能部分解释玉米容重对其能值的影响。另外,还发现玉米胚乳横断面中淀粉颗粒的排列紧密程度硬粒型玉米高于高淀粉型玉米,高淀粉型的玉米高于普通型玉米,这也说明淀粉的排列方式可能与玉米容重有一定关系。

3、容重与粗蛋白等

张丽等(2007)报道,容重与蛋白质含量存在显著的正相关(r=0.57),一般情况下,随着玉米粗蛋白含量的增加,容重呈上升趋势。这也是为什么玉米能是最能体现玉米成熟度的指标,能够在一定程度上反映出玉米的内在品质。对于富含淀粉的玉米而言容重高则质量优。但是也有特殊的情况,如高蛋白、高油玉米的容重低于一般玉米,其容重低为好。所以对于玉米的容重也要具体问题具体分析。

总结:尽管玉米的容重受到诸多因素的影响,最终导致玉米的容重差异较大。目前畜禽所用的大部分玉米的容重与其的营养价值直接相关。容重作为一个测定简单快速且能衡量玉米质量的指标,对于选择优质的玉米用于畜禽饲料配制具有重要的意义。在玉米的采购和使用过程中,玉米容重是一个重要的质量标准。但是目前关于容重差异形成的机制只有一个基本的了解,其中蕴含的深层次机制还有待进一步探究。

(编辑:zhaolin)部分专业内容仅供参考

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