Kukurydza w przyrodzie występuje w 8 podgatunkach, z czego 4 z nich posiada znaczenie gospodarcze. Są to: kukurydza twarda (Zea mays var. indurata), kukurydza koński ząb (Zea mays var. indentata), kukurydza cukrowa (Zea mays var. saccharata) i kukurydza pękająca (Zea mays var. everta).

    W większości roślin przeznaczanych na cele paszowe, proces wiązania energii słonecznej (fotosynteza) przebiega według cyklu Kelwina, w którym pierwszym trwałym produktem przyłączenia CO2 jest związek o łańcuchu trójwęglowym. Rośliny, które posiadają ten rodzaj fotosyntezy nazywamy roślinami C3. Należą do nich prawie wszystkie rośliny tradycyjnie uprawiane w naszej strefie klimatycznej. W warunkach wysokiej temperatury i niskiej wilgotności ten sposób wiązania energii staje się mało wydajny.

Niektóre rośliny, szczególnie pochodzące ze strefy klimatu zwrotnikowego np. kukurydza i sorgo w takich okolicznościach uruchamiają dodatkowy szlak wykorzystania CO2 w komórkach (cykl Hatha – Slacka), który gwarantuje bardzo intensywną asymilację energii i CO2. W roślinach tych CO2 wiązany jest w formie szczawiooctanu (związku zawierającego 4 atomy węgla), dlatego określamy jako rośliny C4. W temperaturze powyżej 24°C rośliny C4 zaczynają przewyższać wielokrotnie wydajnością rośliny C3.
    Energia asymilowana przez  kukurydzę magazynowana jest w 50% w ziarnie i w 50% w słomie,  w której rozkład energii przedstawia się następująco: łodyga 50%, liście 20%, rdzenie i osadki 20%, koszulki 10%. 
    Taki rozdział energii w poszczególnych częściach rośliny powoduje, że sucha masa kukurydzy (Rys. 1) odznacza się wysokim udziałem skrobi oraz specyficznym składem frakcji cukrowców strukturalnych. Charakteryzują się one wysoką zawartością łatwo rozkładalnych w żwaczu hemiceluloz, a także niskim poziomem ligniny. Kukurydza różni się od typowych roślin pastewnych zróżnicowaną rozkładalnością żwaczową i strawnością składników pokarmowych w poszczególnych odcinkach przewodu pokarmowego. Węglowodany strukturalne trawione są głównie w żwaczu, natomiast skrobia w całym przewodzie pokarmowym (żwacz, jelito cienkie, jelito grube). 
Nowożytną historię doskonalenia kukurydzy rozpoczął w 1879 roku Wiliam James Beal uzyskując pierwszy mieszaniec kukurydzy. W 1926 roku firma Pioneer wprowadziła na rynek pierwsze odmiany mieszańcowe, natomiast w 1996 roku koncern Monsanto, pierwsze odmiany transgeniczne. Efekty pracy hodowlanej pozwoliły, aby roślina klimatu gorącego zaadaptowała się do zróżnicowanych warunków klimatycznych, a wczesność dojrzewania została dodatnio skorelowana ze wzrostem plonowania. Wczesność i plonowanie połączone zostały natomiast z odpornością na choroby i wyleganie. Dalsze doskonalenie kukurydzy jest prowadzone metodami genetyki molekularnej. Kukurydza GMO daje możliwość wzrostu plonu ziarna średnio o 1,5-2 t/ha, a w warunkach niższego poziomu ochrony roślin nawet o 50%. Dodatkowe efekty uprawy kukurydzy transgenicznej umożliwiają obniżenie kosztów uprawy oraz poprawę jakości higienicznej ziarna (obniżenie poziomu skażenia mykotoksynami – fumonizynami). Efekty te osiągnięto dzięki przeniesieniu do roślin genu Bt organizmu bakterii Bacillus thuringensis, który warunkuje syntezę białka toksycznego dla głównego szkodnika kukurydzy jakim jest omacnica prosowianka. Dalsze doskonalenie metodami transgenezy pozwoliło na poszerzenie oporności kukurydzy także na inne owady oraz uzyskanie mieszańców tolerujących herbicydy totalne.

    Skład chemiczny kukurydzy pozwala na uniwersalne jej wykorzystanie jako źródła energii. Ziarno kukurydzy w diecie człowieka może być spożywane w całości (kukurydza cukrowa i pękająca) lub w postaci produktów przetworzonych takich jak: grys, olej, skrobia spożywcza (piwo, pieczywo, ciastka, wędliny), skrobia uszlachetniona (odżywki, koncentraty spożywcze), skrobia hydrolizowana (syrop skrobiowy, glukoza), alkohole konsumpcyjne.
    Paszowe wykorzystanie energii kukurydzy obejmuje: ziarno (suszone, kiszone), kolby (CCM) lub całą roślinę (kiszonka). Wysoka koncentracja energii metabolicznej w ziarnie kukurydzy związana jest z wyższą niż w innych zbożach zawartością skrobi i tłuszczu, małymi rozmiarami granul skrobi (2-30 µm), co umożliwia większą powierzchnię penetracji amylazy jelitowej. Ponadto niska zawartość czynników antyżywieniowych (polisacharydy nieskrobiowe, inhibitor trypsyny, lektyny, fityna oraz brak inhibitora alfa amylazy) powoduje dużą dostępność energii. 
    Skrobia zawarta w ziarnie kukurydzy składa się z dwóch rodzajów alfaglukanów: amylozy i amylopektyny. Wyróżniamy następujące typy skrobi kukurydzianej: woskowa (waxy) – <15% amylozy, normalna – 20-35% amylozy, amylo – do 40% amylozy. Amyloza w postaci granul, które w kompleksie z lipidami tworzą hydrofobową otoczkę, zmniejsza rozpuszczalność skrobi kukurydzianej w wodzie (jest to pozytywne w trawieniu żwaczowym i przesuwa strawność skrobi do jelita, dzięki czemu zwiększa się jej wartość energetyczna, a równocześnie obniża się ryzyko kwasicy żwacza). Właściwość ta u ludzi daje pozytywne efekty u diabetyków (wolniejsze uwalnianie glukozy), natomiast mniej pożądana jest u zwierząt monogastrycznych. Duży udział amylozy wpływa również negatywnie na proces żelatynizacji skrobi w czasie granulowania mieszanek z dużym udziałem ziarna kukurydzy. Mieszańce zębokształtne kukurydzy (ziarno typu dent)) charakteryzuje wyższa zawartość skrobi i amylopektyny oraz niższa tłuszczu i białka. Natomiast ziarno typu flint charakteryzuje się niższą zawartością skrobi i wyższym udziałem amylozy, tłuszczu i białka (Rys. 2). Rozkładalność żwaczowa i całkowita skrobi kukurydzy zależy od wielu czynników takich jak: rozdrobnienie, stopień żelatynizacji (w ewentualnym procesie termicznym), metoda konserwacji ziarna (Rys. 3), typ i dojrzałość ziarna. Ziarno typu flint charakteryzuje się niższą degradacją w żwaczu oraz zawiera o 50% mniej frakcji szybko degradowanych. Istotny jest także wpływ metody konserwowania ziarna kukurydzy na rozkładalność skrobi (suszenie, kiszenie), ale tylko przy wysokim poziomie skrobi w dawce.

    Strawność całkowita skrobi u krów przy zawartości w dawce 20-30% wynosi 94-99%. Na rozkład w żwaczu przypada 71,3-95%, natomiast w jelicie 5,3-24,9%
    Wzrost podaży skrobi w jelicie obniża jej strawność w tym odcinku przewodu pokarmowego. Zbyt silna ochrona skrobi przed trawieniem żwaczowym prowadzi do wzrostu fermentacji w jelicie grubym, co objawia się obniżeniem pH kału. Długość i aktywność enzymatyczna jelita cienkiego w czasie laktacji ulega zwiększeniu, co wpływa na wyższą strawność skrobi. Wzrost strawności skrobi w jelicie powoduje zwiększenie podaży glukozy, kosztem obniżenia syntezy białka mikrobiologicznego w żwaczu oraz wzrost fermentacji w jelicie grubym. Często jednak zbyt duża pula glukozy docierająca do wątroby jest jedną z przyczyn stłuszczenia wątroby.
    Doskonalenie mieszańców uprawianych na ziarno polega na zwiększeniu zawartości tłuszczu w ziarnie (HOC), lizyny (HL), jednocześnie lizyny i oleju (HLHOC). Możliwe jest zwiększenie udziału amylopektyny w skrobi do 100% (WAXY), zmniejszenie zawartości kwasu fitynowego sprzyjające poprawie dostępności fosforu z 15 do 65% (HAP).
    Doskonalenie użyteczności paszowej całej rośliny kukurydzy, odbywa się głównie przez podwyższenie jej wartości energetycznej. Uzyskuje się to dzięki zwiększeniu udziału ziarna w roślinie, poprawie składu ziarna oraz struktury kolb (mały udział rdzenia i duży udział ziarna). Zwiększenie koncentracji energii w kukurydzy może być spowodowane poprawą strawności cukrowców strukturalnych poprzez zwiększenie zawartości hemiceluloz i obniżenie zawartości ligniny (brown midrib mutant – cechą charkterystyczną są brązowe żyłki na liściach). Przemieszczenie powierzchni zlignifikowanych w kukurydzy do dolnej części łodygi, a także zwiększenie udziału liści o obniżonej zawartości włókna (tender leafy corn – kukurydza o kruchych liściach). Odrębny problem stanowi doskonalenie mechanicznych właściwości łodygi – mieszańce stey green, które osiągają dojrzałość ziarna zachowując zielone liście i łodygi. Umożliwia to poprawę rozdrobnienia, ubicia zakiszanej masy, a w efekcie stabilności tlenowej i dowolnego pobrania kiszonki. 
    Maksymalną strawność masy organicznej kiszonka z kukurydzy osiąga przy zawartości 28-32% SM. Strawność NDF wraz ze wzrostem zawartości SM obniża się z ok. 70% (18% SM) do 45% (40%) w tym samym czasie zawartość skrobi w całej roślinie kukurydzy wzrasta do poziomu 35-40% SM.
    Kukurydzę coraz częściej wykorzystuje się także jako źródło energii odnawialnej. Ziarno kukurydzy stanowi jedno z najtańszych i najwydajniejszych surowców do produkcji bioetanolu (370-410 l/t). Mieszańce do produkcji etanolu pozwalają uzyskać minimum 3000 l/1 ha uprawy. Przy produkcji etanolu z ziarna kukurydzy powstają wartościowe produkty uboczne charakteryzujące się dużą zawartością białka o niskim stopniu rozkładalności żwaczowej. W tradycyjnej technologii jest to suszony wywar kukurydziany, wzbogacony we frakcję rozpuszczalną (DDGS). W nowoczesnych technologiach, produktami ubocznymi są: gluten kukurydziany (GC) oraz modyfikowane włókno kukurydziane (MCF). Produkcja bioetanolu może być także prowadzona z masy lignocelulozowej (łodygi, liście, osadki) po wcześniejszej enzymatycznej hydrolizie do cukrów rozpuszczalnych. 
    Biomasa kukurydzy może być poddawana także fermentacji metanowej lub fermentacji wodorowej. Może być także poddana zgazowaniu drogą pirolizy (sucha destylacja). Wydajność mieszańców kukurydzy przeznaczonych do produkcji biomasy wynosi średnio 5-6 tys. m3 metanu/ha.
    Rosnący popyt na biopaliwa oraz wzrost konsumpcji ziarna na cele paszowe i spożywcze w takich krajach jak Indie i Chiny spowodowały, że ceny kukurydzy w 2007 roku mimo rekordowych zbiorów osiągnęły najwyższy poziom. W związku z tym rodzi się pytanie: czy niewielkie obniżenie emisji dwutlenku węgla jest warte wzrostu cen pasz i żywności? Potwierdza to wcześniej stawianą tezę, że wykorzystanie zasobów gleby i wody do celów nieżywnościowych szczególnie energetycznych jest rozwiązaniem krótkotrwałym i prawdopodobnie przejściowym.

Tags: kiszonki , kukurydza , pasze , żywienie bydła