刁秀楠 李文帥 高春艷 張永坡王 敏 趙晉忠 杜維俊 岳愛(ài)琴

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院1，太谷 030801) (山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院2，太谷 030801)

大豆莢皮作為大豆生產(chǎn)的主要副產(chǎn)品，莢皮和籽粒的比例達(dá)到1∶2。由于莢皮中含有蛋白質(zhì)和纖維素等營(yíng)養(yǎng)成分，因此有較高的飼用價(jià)值，可作為一種粗飼料開(kāi)發(fā)應(yīng)用[1-2]。張磊[2]研究表明大豆莢皮中粗蛋白含量為12.4%，中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量分別為51.1%、 37.3%、30.5%、13.8%和6.8%。但大豆莢皮利用率低，多作為農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行焚燒，對(duì)自然資源造成極大破壞[2-4]。近年來(lái)隨著畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)飼料的需求量大幅增加，探求新的飼料資源顯得越來(lái)越重要[5-6]。Sruamsiri等[7]用大豆莢皮替代部分稻草飼喂奶牛，結(jié)果表明奶牛的采食量和4%標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量均有升高。將大豆莢皮作為家畜養(yǎng)殖的飼料，不僅可高效利用大豆莢皮，還可減少焚燒帶來(lái)的環(huán)境污染，具有一定的市場(chǎng)潛力和經(jīng)濟(jì)效益。

然而，有關(guān)大豆莢皮不同發(fā)育時(shí)期蛋白質(zhì)和纖維素等成分積累動(dòng)態(tài)研究較少。因此，本研究通過(guò)測(cè)定9個(gè)大豆材料不同發(fā)育時(shí)期莢皮中蛋白質(zhì)、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的含量，探討大豆莢皮發(fā)育過(guò)程中蛋白質(zhì)、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的積累動(dòng)態(tài)，為今后大豆莢皮的有效利用，尤其是為大豆莢皮飼料化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

本實(shí)驗(yàn)以9個(gè)適宜山西種植的大豆材料汾豆56、L-6、晉大74、晉豆19、晉遺30、武黑、中黃13、中黃24、中黃37為供試材料。所有實(shí)驗(yàn)材料均由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆育種室提供。2016年種植9個(gè)大豆材料于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)作站。開(kāi)花期對(duì)開(kāi)花同一時(shí)間且在同一部位的花進(jìn)行掛牌標(biāo)記，分別在開(kāi)花后25、32、40、50、60、70 d取大豆莢，每個(gè)材料每個(gè)時(shí)期重復(fù)3次，每次重復(fù)取100個(gè)大豆莢。分離莢皮和籽粒，莢皮冷凍干燥后磨碎，過(guò)60目篩，置于-20 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 主要儀器

Thermo Heto Power Dry LL3000凍干機(jī)：上海匯分電子科技公司；Grinoer GT200震動(dòng)球磨儀：北京格瑞曼儀器設(shè)備有限公司；LWY84B控溫式遠(yuǎn)紅外消煮爐：武漢格萊莫檢測(cè)設(shè)備有限公司；SmartChem140全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀：法國(guó)Alliance公司；FIWE6纖維素測(cè)定儀：意大利VELP公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 蛋白質(zhì)的測(cè)定

取0.300 0 g莢皮粉末于100 mL消煮管中，加入濃硫酸5 mL，搖勻，再加入2 mL H2O2，380 ℃消煮20 min，稍微冷卻后重復(fù)加入2 mL H2O2，再消煮20 min。如此重復(fù)數(shù)次，之后每次添加的H2O2逐次減少，消煮至溶液呈無(wú)色透亮后，再加熱10 min，除去剩余的H2O2。消煮后冷卻，樣品溶液轉(zhuǎn)移至10 mL離心管中總氮待測(cè)。

參照陳建磊等[8]分光光度法，利用SmartChem140全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀測(cè)定材料的總氮含量，乘以轉(zhuǎn)化系數(shù)6.25即為蛋白質(zhì)含量。

1.3.2 纖維含量的測(cè)定

取0.300 0 g莢皮粉末置于FIWE6纖維素測(cè)定儀，參照范氏洗滌纖維分析法[9]測(cè)定NDF和ADF含量，利用差重法計(jì)算出莢皮中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量。

1.3.3 相對(duì)飼用價(jià)值(RFV)的評(píng)價(jià)

參照美國(guó)全國(guó)牧草和草地委員會(huì)的牧草質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以RFV為基數(shù)評(píng)價(jià)大豆莢皮作為粗飼料的纖維指標(biāo)。分為特級(jí)(>151)、1級(jí)(125～151)、2級(jí)(101～124)、3級(jí)(86～100)、4級(jí)(77～85)和一般(<77)6個(gè)等級(jí)[10]。計(jì)算公式如下：

RFV=120/NDF×(88.9-0.779×ADF)/1.29

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Microsoft Excel 2010和GraphPad prism 6.01軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆莢皮蛋白質(zhì)含量積累動(dòng)態(tài)分析

蛋白質(zhì)是評(píng)價(jià)粗飼料最重要的指標(biāo)，是影響反芻動(dòng)物采食量的重要因素，其含量越高，粗飼料品質(zhì)越好[11-12]。

圖1 大豆莢皮蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)積累動(dòng)態(tài)分析

供試9個(gè)大豆材料，莢皮中蛋白質(zhì)積累趨勢(shì)不同(圖1)。汾豆56、晉豆19、晉遺30和武黑莢皮中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體呈先增后減的趨勢(shì)，晉遺30在開(kāi)花后40 d時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值，為5.04%，而汾豆56、晉豆19和武黑則在開(kāi)花后32 d質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值，分別為4.99%、7.40%和8.29%。L-6和晉大74莢皮中蛋白質(zhì)含量整個(gè)發(fā)育期呈不斷下降的趨勢(shì)，開(kāi)花后25 d，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，分別為7.57%和7.19%。

2.2 大豆莢皮纖維成分含量積累動(dòng)態(tài)分析

采用范氏洗滌纖維分析法對(duì)9個(gè)大豆材料莢皮纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖2、圖3和圖4。

2.2.1 大豆莢皮纖維素含量積累動(dòng)態(tài)分析

纖維素是粗飼料主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)之一。纖維素不僅是草食動(dòng)物和反芻動(dòng)物的重要能量來(lái)源，而且對(duì)于反芻動(dòng)物瘤胃微生物的發(fā)育及瘤胃的功能具有重要意義。

9個(gè)大豆材料整個(gè)發(fā)育時(shí)期莢皮中纖維素的積累趨勢(shì)不同(圖2)。晉大74莢皮纖維素含量總體呈先增后減趨勢(shì)，開(kāi)花后40 d時(shí)含量最高，為26.21%；武黑則呈先減后增趨勢(shì)，開(kāi)花后32 d時(shí)含量最低。另外7個(gè)材料汾豆56、L-6、晉豆19、晉遺30、中黃13、中黃24、中黃37在整個(gè)發(fā)育時(shí)期莢皮纖維素含量不斷增加。中黃37在開(kāi)花后40、50、60、70 d莢皮纖維素含量均顯著高于同時(shí)期其他材料。

圖2 大豆莢皮纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)積累動(dòng)態(tài)分析

2.2.2 大豆莢皮半纖維素含量積累動(dòng)態(tài)分析

半纖維素是粗飼料中的主要抗?fàn)I養(yǎng)成分，含量較高時(shí)降低粗飼料消化利用率，最終影響動(dòng)物健康和生產(chǎn)性能[13-14]。

9個(gè)大豆材料整個(gè)發(fā)育時(shí)期莢皮半纖維素含量的積累趨勢(shì)存在差異(圖3)。汾豆56、L-6和晉大74莢皮半纖維素含量呈上升趨勢(shì)；武黑、中黃24和中黃37莢皮半纖維素含量積累呈先減后增趨勢(shì)，且中黃37在開(kāi)花后40、50、60、70 d莢皮半纖維素含量均顯著低于同時(shí)期其他材料；晉遺30莢皮整個(gè)發(fā)育時(shí)期半纖維素含量處在相對(duì)較低水平，呈先升后降趨勢(shì)。中黃13莢皮半纖維素積累無(wú)明顯規(guī)律，開(kāi)花后60 d半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為14.13%，且開(kāi)花后32 d半纖維素在9個(gè)材料積累過(guò)程中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為16.79%。

圖3 大豆莢皮半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)動(dòng)態(tài)分析

2.2.3 大豆莢皮木質(zhì)素含量積累動(dòng)態(tài)分析

木質(zhì)素是粗飼料中最不易消化的成分，阻礙動(dòng)物機(jī)體對(duì)纖維素和半纖維素的消化吸收，進(jìn)而在一定程度上影響著反芻動(dòng)物對(duì)粗飼料的消化利用率[15-16]。

9個(gè)大豆材料莢皮發(fā)育過(guò)程中木質(zhì)素積累趨勢(shì)不同(圖4)。晉遺30、中黃13、中黃24和中黃37莢皮木質(zhì)素含量呈先增后減趨勢(shì)，晉遺30和中黃24開(kāi)花后40 d木質(zhì)素含量達(dá)到最高，而中黃13和中黃37開(kāi)花后60天木質(zhì)素含量達(dá)到最大值。中黃37在開(kāi)花后40、50、60、70 d木質(zhì)素含量均高于同時(shí)期的其他材料。汾豆56、L-6、晉大74、晉豆19、武黑在發(fā)育過(guò)程中莢皮木質(zhì)素含量呈不斷上升趨勢(shì)。L-6在開(kāi)花后40、50、60、70 d木質(zhì)素含量均低于同時(shí)期的其他材料。

圖4 大豆莢皮木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)積累動(dòng)態(tài)分析

2.3 大豆莢皮纖維營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)評(píng)定

NDF和ADF是評(píng)定粗飼料纖維營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)[10]。對(duì)不同大豆材料莢皮NDF和ADF進(jìn)行分析，結(jié)果如圖5和圖6。

2.3.1 大豆莢皮NDF含量積累動(dòng)態(tài)分析

粗飼料中NDF含量與反芻動(dòng)物采食量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，NDF含量越低，采食量越高，粗飼料品質(zhì)越好[17-19]。

由圖5可以看出，晉遺30大豆莢皮 NDF含量呈先增后減變化趨勢(shì)，開(kāi)花后40 d質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為46.81%。汾豆56、L-6、晉大74、晉豆19、武黑、中黃13、中黃24、中黃37大豆莢皮中 NDF積累趨勢(shì)是不斷上升的趨勢(shì)，且武黑開(kāi)花后25、32、40 d時(shí)和中黃37開(kāi)花后50、60、70 d時(shí)含量均高于同時(shí)期其他材料。

圖5 大豆莢皮NDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)積累動(dòng)態(tài)分析

2.3.2 大豆莢皮ADF含量積累動(dòng)態(tài)分析

粗飼料中ADF含量與其消化率呈負(fù)相關(guān)，ADF含量越低，消化率越高，粗飼料品質(zhì)越好[20]。

由圖6可以看出，汾豆56、L-6、晉大74、晉豆19、晉遺30、武黑、中黃13、中黃24、中黃37大豆材料莢皮中ADF含量積累趨勢(shì)相似，開(kāi)花后25 d莢皮ADF含量處在相對(duì)較低水平，其中晉大74含量最低，僅為26.47%，隨著莢皮的成熟ADF含量不斷上升，開(kāi)花后70 d ADF含量處在最高水平，其中武黑的含量最高，為41.29%。而中黃37莢皮ADF含量前期不斷上升，在開(kāi)花后60 d質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最高水平，為51.67%，且中黃37開(kāi)花后40、50、60、70 d莢皮ADF含量均高于同時(shí)期的其他材料。

圖6 大豆莢皮ADF質(zhì)量分?jǐn)?shù)積累動(dòng)態(tài)分析

2.3.3 大豆莢皮RFV積累動(dòng)態(tài)分析

RFV是粗飼料的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)性狀，是飼料質(zhì)量的綜合評(píng)定指數(shù)，其值越高，說(shuō)明該粗飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高[10]。

9個(gè)供試大豆材料莢皮在發(fā)育過(guò)程中RFV總體上呈下降趨勢(shì)(圖7)。在豆莢整個(gè)發(fā)育時(shí)期，開(kāi)花后25 d 9個(gè)大豆材料莢皮RFV最高，其中晉大74莢皮的RFV最高，為166.87，而武黑最低，僅118.78。中黃37開(kāi)花后40、50、60、70 d莢皮RFV均低于同時(shí)期的其他材料，開(kāi)花后60天時(shí)最低，僅為78.71。6個(gè)大豆材料汾豆56、L-6、晉大74、晉豆19、晉遺30和中黃24不同發(fā)育時(shí)期莢皮的RFV均大于100。

圖7 大豆莢皮RFV積累動(dòng)態(tài)分析

3 討論

3.1 大豆莢皮蛋白質(zhì)分析

本研究發(fā)現(xiàn)9個(gè)大豆材料莢皮蛋白質(zhì)含量品種間及不同發(fā)育時(shí)期差異較大。其含量變化范圍為0.51%～8.29%。大豆莢皮蛋白質(zhì)含量發(fā)育前期比較高。這與吳彥奇等[21]研究牛鞭草蛋白質(zhì)含量受生長(zhǎng)階段影響的結(jié)果一致。晉大74、武黑、晉遺30、中黃24和中黃37成熟大豆莢皮的蛋白質(zhì)含量分別為2.37%、2.41%、1.81%、3.14%和3.46%，與木薯干飼料的蛋白質(zhì)含量相近[5]。

3.2 大豆莢皮纖維分析

本研究結(jié)果表明大豆莢皮隨著生育期的推移，NDF和ADF含量呈上升的趨勢(shì)，其變異范圍分別為38.07%～57.82%和26.47%～51.67%。這與丁成龍等[22]對(duì)黑麥草進(jìn)行的纖維積累動(dòng)態(tài)研究結(jié)果的變化趨勢(shì)一致。袁翠林等[23]對(duì)粗飼料花生蔓中的NDF和ADF質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了測(cè)定，分別為55.67%和49.12%，周泉城等[24]研究表明作為粗飼料的花生殼中的NDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%。由于NDF和ADF在滿(mǎn)足動(dòng)物需求的基礎(chǔ)上含量越低，粗飼料品質(zhì)越好[17-20]，所以從NDF和ADF含量考慮，與花生蔓和花生殼相比大豆莢皮的飼用價(jià)值較優(yōu)。

3.3 大豆莢皮的RFV分析

本研究9個(gè)供試大豆材料莢皮RFV在發(fā)育過(guò)程中呈下降的趨勢(shì)，其值范圍為78.71～166.87。Rohweder等研究表明RFV的值越高，該粗飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高，當(dāng)其值大于100時(shí)，粗飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值整體較好[10]。陳艷等[6]對(duì)玉米秸稈和稻草的RFV進(jìn)行了評(píng)定，分別為68.59和68.83。本研究發(fā)現(xiàn)9個(gè)大豆材料、不同發(fā)育時(shí)期的大豆莢皮RFV最低為78.71，均優(yōu)于玉米秸稈和稻草。不同大豆材料、不同發(fā)育時(shí)期大豆莢皮的RFV不同，其中6個(gè)大豆材料汾豆56、L-6、晉大74、晉豆19、晉遺30和中黃24不同發(fā)育時(shí)期莢皮的RFV均大于100，而中黃37大豆莢皮的RFV較低。

4 結(jié)論

不同大豆材料、不同發(fā)育時(shí)期大豆莢皮的蛋白質(zhì)、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、NDF和ADF含量，以及RFV存在較大差異。莢皮發(fā)育過(guò)程中NDF含量和ADF含量不斷上升，而RFV不斷下降。6個(gè)大豆材料汾豆56、L-6、晉大74、晉豆19、晉遺30和中黃24不同發(fā)育時(shí)期莢皮的RFV均大于100，可作為粗飼料開(kāi)發(fā)應(yīng)用。