張崇玉,張桂國(guó),楊 泉,尹朋輝,路緒明,吳煥榮
(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,山東,泰安 271018;2.泰安市新農(nóng)方舟飼料有限公司,山東,泰安)
飼料中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量是飼料營(yíng)養(yǎng)成分的重要指標(biāo),它是飼料中的纖維成分,NDF和 ADF指標(biāo)與飼料質(zhì)量密切相關(guān),它越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定中,在近幾年頒布的《中國(guó)飼料成分和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值表》中均有NDF和ADF指標(biāo)。NDF的測(cè)定是飼料用中性洗滌劑煮沸處理 1 h后,試樣中的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉和糖等溶解,再用石油醚、丙酮除去脂肪,剩余不溶解的殘?jiān)Q為NDF,它包括試樣中全部的半纖維素、纖維素、木質(zhì)素及少量硅酸鹽等雜質(zhì)。ADF的測(cè)定是飼料樣品經(jīng)酸性洗滌劑煮沸處理 1 h后,飼料中的脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉和半纖維素等成分被溶解,再用石油醚、丙酮除去脂肪,剩余的不溶性殘?jiān)Q為ADF,其中包括試樣中全部的纖維素、木質(zhì)素和少量的酸不溶灰分等成分。NDF和 ADF的區(qū)別是前者含有半纖維素,半纖維素含量等于NDF % 減去 ADF % 含量,因此,NDF和 ADF的測(cè)定還可以進(jìn)一步準(zhǔn)確地測(cè)定出飼料中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素成分的含量,準(zhǔn)確測(cè)定飼料中的各種纖維成分對(duì)評(píng)定飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值具有重要意義。
飼料NDF和ADF指標(biāo)的快速測(cè)定,為生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用NDF和ADF逐步替代粗纖維(CF)指標(biāo)成為現(xiàn)實(shí),被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到飼料質(zhì)量評(píng)價(jià)中。飼料中 CF含量是常規(guī)分析項(xiàng)目之一,也是評(píng)定飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo),但是CF指標(biāo)不僅成分復(fù)雜,測(cè)定也比 NDF和 ADF繁瑣[1-2]。飼料 CF測(cè)定是飼料經(jīng)過(guò)稀酸和稀堿煮沸處理一定時(shí)間后,不溶于酸堿的剩余有機(jī)物殘?jiān)ㄈコ龤堅(jiān)械幕曳郑?,以纖維素為主,還含有少量的半纖維素和部分木質(zhì)素。飼料 CF測(cè)定時(shí)經(jīng)酸堿煮沸處理時(shí),半纖維幾乎完全被溶解,大部分的木質(zhì)素被堿溶解,飼料 CF含量指標(biāo)只含有少量的半纖維素和木質(zhì)素[3],大部分溶解的半纖維素和木質(zhì)素被計(jì)算到無(wú)氮浸出物(NFE)中,加大了NFE的計(jì)算誤差。
飼料中NDF和ADF含量指標(biāo)是我國(guó)《飼料原料目錄》中飼草、粗飼料及其加工產(chǎn)品的標(biāo)簽強(qiáng)制性標(biāo)識(shí)要求。在教學(xué)、科研和飼料企業(yè)中,飼料中的NDF和ADF含量測(cè)定是被廣泛地應(yīng)用在飼料成分測(cè)定和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定中,也可用于飼料原料摻假鑒定中。當(dāng)前,測(cè)定飼料中 NDF和ADF含量,主要用國(guó)標(biāo)法(GB/T 20805-2006)[4]和農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T1459-2007)[5]等,然而現(xiàn)有傳統(tǒng)法存在問(wèn)題主要有:測(cè)定時(shí)間太長(zhǎng)、效率太低、抽濾太慢,且易堵塞、操作步驟太繁瑣、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度不高、不適合批量樣品的分析等缺點(diǎn),也不適合生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用。本文介紹了應(yīng)快速測(cè)定飼料NDF和ADF含量的方法,其中 NDF測(cè)定方法:飼料中中性洗滌纖維含量的測(cè)定—聚酯網(wǎng)袋法(DB 37/T 3372—2018)[6],作為山東省地方標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布實(shí)施;ADF測(cè)定方法也將于近期頒布。測(cè)定飼料NDF和ADF 測(cè)定結(jié)果可以在90 min內(nèi)完成,而且每批次一個(gè)燒杯可測(cè) 10~40個(gè)樣品,測(cè)定方法準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、快捷、高效,這對(duì)于飼料企業(yè)快速分析測(cè)定和檢測(cè)飼料質(zhì)量非常重要。
本法核心技術(shù)是聚酯合成纖維篩網(wǎng)袋[6-7],規(guī)格 5 cm × 6 cm,三面封口,一面開(kāi)口。篩網(wǎng)型號(hào)規(guī)格為絲徑為 31 μm,孔徑為 24 μm。本文中聚酯合成纖維篩網(wǎng)袋簡(jiǎn)稱聚酯網(wǎng)袋。
1.1.1 稱樣 取聚酯網(wǎng)袋,先用記號(hào)筆編號(hào),稱其質(zhì)量,精確至 0.1 mg,記為 m1;稱取試樣1.0 g左右,精確至 0.1 mg 記為 m,裝入聚酯網(wǎng)袋內(nèi),用封口機(jī)封口。
1.1.2 脫脂預(yù)處理 如果試樣中脂肪含量高于10 %,應(yīng)預(yù)先脫脂。將裝有試樣的聚酯網(wǎng)袋放在燒杯中,加入丙酮或石油醚,用量以浸沒(méi)樣品袋為標(biāo)準(zhǔn)。浸泡10 min后,取出聚酯網(wǎng)袋放置通風(fēng)櫥揮發(fā)干試劑,待用。
1.1.3 消煮 將裝有試樣的聚酯網(wǎng)袋放入燒杯中,以聚酯網(wǎng)袋個(gè)數(shù)計(jì),每袋加入100 ml中性洗滌劑,加 0.2 ml α-耐高溫淀粉酶,亞硫酸鈉1.0 g,同時(shí)開(kāi)啟加熱裝置,至微沸并保持60±1 min。煮沸期間應(yīng)加水保持溶液體積恒定。煮沸完畢取出聚酯網(wǎng)袋,用熱水沖洗凈,再用吸水紙把袋內(nèi)水分輕輕擠干。
1.1.4 脫脂 將消煮后的聚酯網(wǎng)袋放在燒杯中,用丙酮浸泡 5 min去除殘留脂肪,用量以浸沒(méi)樣品袋為標(biāo)準(zhǔn)。取出聚酯網(wǎng)袋放置通風(fēng)櫥中讓溶劑揮發(fā)干凈。
1.1.5 烘干 聚酯網(wǎng)袋于干燥箱中 105 ℃干燥30 min,取出取出放入稱量瓶中,于干燥器中冷卻 1 min后,立即準(zhǔn)確稱量,精確至 0.1 mg,記為m2。
1.1.6 計(jì)算 可按下式(1)計(jì)算:
式中:ω—試樣中的中性洗滌纖維(NDF)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),單位為百分比(%);m—試樣的質(zhì)量,單位為克(g);m1—聚酯網(wǎng)袋的質(zhì)量,單位為克(g);m2—聚酯網(wǎng)袋及其袋內(nèi)殘?jiān)?105 ℃干燥后的質(zhì)量,單位為克(g)。
1.2.1 稱樣 取聚酯網(wǎng)袋,先用記號(hào)筆編號(hào),稱其質(zhì)量,精確至 0.1 mg,記為 m1;稱取試樣 1 g左右,精確至 0.1 mg,記為 m,裝入聚酯網(wǎng)袋內(nèi),用封口機(jī)封口。
1.2.2 脫脂預(yù)處理 試樣中脂肪含量高于10 %,應(yīng)預(yù)先脫脂。將裝有試樣的聚酯網(wǎng)袋放在燒杯中,加入丙酮或石油醚,用量以浸沒(méi)樣品袋為標(biāo)準(zhǔn)。浸泡10 min后,取出聚酯網(wǎng)袋放置通風(fēng)櫥揮發(fā)干試劑,待用。
1.2.3 消煮 將裝有試樣的聚酯網(wǎng)袋放入燒杯中,按每個(gè)聚酯網(wǎng)袋計(jì),加入100 ml酸性洗滌劑溶液,開(kāi)啟加熱裝置,至微沸并保持 60±1 min。煮沸期間應(yīng)加水保持溶液體積恒定。煮沸完畢取出聚酯網(wǎng)袋,用熱水洗至中性,把袋內(nèi)水分輕輕擠干。
1.2.4 脫脂 將消煮后的聚酯網(wǎng)袋放在燒杯中,用丙酮浸泡 5 min去除殘留脂肪,用量以浸沒(méi)樣品袋為標(biāo)準(zhǔn)。取出聚酯網(wǎng)袋放置通風(fēng)櫥中讓溶劑揮發(fā)干凈。
1.2.5 烘干 聚酯網(wǎng)袋于干燥箱中 105±2 ℃ 干燥 30 min至恒重,取出放入稱量瓶中冷卻,1 min之內(nèi)稱量,精確至0.1 mg,記為m2。
1.2.6 計(jì)算 可按下式(2)計(jì)算:
式中:ω—試樣中的酸性洗滌纖維(ADF)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),單位為百分比(%);m—試樣的質(zhì)量,單位為克(g);m1—聚酯網(wǎng)袋的質(zhì)量,單位為克(g);m2—聚酯網(wǎng)袋及其袋內(nèi)殘?jiān)?105 ℃干燥后的質(zhì)量,單位為克(g)。
飼料 NDF指標(biāo)由于它含有飼料中全部的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素等各成分,因此它比飼料 CF指標(biāo)更能反映飼料的纖維屬性和有效能屬性,它比 CF指標(biāo)更全面、準(zhǔn)確、敏感,它更能反映飼草、粗飼料及其加工產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)特性,也它更能反映某些能量飼料和蛋白質(zhì)飼料的營(yíng)養(yǎng)特性。比如玉米、小麥、次粉、麥麩、米糠、DDGS、玉米胚芽粕、豆粕、其他雜粕類(lèi)等飼料,CF含量很低,但是NDF含量要比CF含量高得多,某些原料如玉米、次粉等對(duì)于 CF含量低且變化范圍小,但是它的 NDF含量指標(biāo)高且變化范圍比較大(見(jiàn)表 1),說(shuō)明用 NDF指標(biāo)更能準(zhǔn)確反映飼料的纖維屬性。
表1 原料的NDF含量及其變異范圍
NDF高含量的飼料對(duì)于家禽和豬的消化率比較低,消化能(DE)和代謝能(ME)也比較低;次粉和麥麩對(duì)雞的 ME與飼料 NDF含量呈高度負(fù)相關(guān)。
小麥麩:ME=3514.5-45.12NDF %,n=28,P<0.01,r=0.9988。
次粉:ME=3481.1-44.01NDF %,n=20,P<0.01,r=0.9970。
小麥麩和次粉:ME=3501.1-44.78NDF %,n=48,P<0.01,r=0.9992。
ADF指標(biāo)測(cè)定快速且簡(jiǎn)單,比CF指標(biāo)更能準(zhǔn)確反映飼料中的纖維素和木質(zhì)素含量,因?yàn)锳DF指標(biāo)包含飼料中全部的纖維素和木質(zhì)素,還含有少量酸不溶硅酸鹽灰分;而 CF指標(biāo)含有纖維素和部分木質(zhì)素,所以飼料ADF和CF呈高度相關(guān),且同一飼料ADF含量指標(biāo)總是大于CF含量指標(biāo)(見(jiàn)表 2),飼料 ADF指標(biāo)與飼料 CF指標(biāo)一樣,也可以用于某些原料的摻假檢測(cè)中,比如麥麩和米糠及其米糠粕中添加少量的稻殼粉,便可引起飼料ADF指標(biāo)劇烈升高。
飼料原料ADF和CF含量呈強(qiáng)正相關(guān)(見(jiàn)表2):ADF % = 1.6641+1.2406CF %,n=10 r=0.9785,P<0.01。
表2 飼料原料中ADF和CF含量比較
飼料NDF和ADF含量等指標(biāo)可以用來(lái)估測(cè)飼料的消化能(DE)和代謝能(ME)。豬飼料的消化能(DE)估測(cè)模型(1):
DE(Kcal/kg)=5.65DCP+9.40EE×80 %+4.15 NDSC+4.15HC×0 % 或者表示為:DE(Kcal/kg)=5.65DCP+7.52EE+4.15NDSC+2.08HC
式中:DCP是飼料中可消化蛋白質(zhì) %;EE是粗脂肪含量 %;NDSC是中性洗滌可溶性碳水化合物含量 % =100 %-W %-CA %-CP %-EE %-NDF %;HC是半纖維素 % =NDF %-ADF %;D E的單位為:Kcal/kg。豬配合飼料干物質(zhì)的消化能的估測(cè),可以對(duì)模型(1)進(jìn)行推導(dǎo)得出模型(2):
模型(2)的前提條件是:假定豬配合飼料粗蛋白的消化率為 80 %,粗脂肪的消化率為80 %,中性洗滌可溶性碳水化合物的消化率為100 %,半纖維素消化率為 50 %,以上參數(shù)是參考大量文獻(xiàn)設(shè)定的典型值。
利用模型(1)估測(cè)豬飼料原料DE估測(cè)值和實(shí)測(cè)值見(jiàn)表3,可見(jiàn)二者結(jié)果基本一致,DE估測(cè)值(y)與 DE實(shí)測(cè)值(x)呈高度正相關(guān):y=20.813+0.9993x,n=10,r=0.9989,P<0.01。
表3 飼料原料的DE估測(cè)值和實(shí)測(cè)值
利用模型(1)估測(cè)仔豬配合飼料DE估測(cè)值和實(shí)測(cè)值見(jiàn)表4,可見(jiàn)二者結(jié)果基本一致。
表4 仔豬配合飼料的DE估測(cè)值和實(shí)測(cè)值
利用模型(1)估測(cè)中國(guó)飼料成分與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值表中原料,豬飼料原料 DE估測(cè)值和實(shí)測(cè)值見(jiàn)表5,可見(jiàn)二者結(jié)果基本一致,DE估測(cè)值(y)與DE實(shí)測(cè)值(x)呈高度正相關(guān):y=101.46+0.9789x,n=17,r=0.9848,P<0.01。
表5 豬飼料的DE估測(cè)值和查表值
同樣,飼料NDF和ADF含量等指標(biāo)結(jié)合其他指標(biāo),也可以建立其它動(dòng)物的估測(cè) DE值模型,用來(lái)估測(cè)飼料對(duì)于家禽、牛、羊、驢、馬、兔等家畜的消化能(DE)和代謝能(ME),本人在以后文章中待續(xù)。
飼料中的NDF和ADF指標(biāo)含量在飼料質(zhì)量檢測(cè)和飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定中的具有重要作用和意義,飼料NDF和ADF含量等指標(biāo)可以用來(lái)原料的質(zhì)量檢測(cè)和摻假檢測(cè),也可以通過(guò)建立模型用來(lái)估測(cè)飼料的消化能(DE)和代謝能(ME),這對(duì)于飼料企業(yè)快速分析測(cè)定和評(píng)定飼料質(zhì)量非常重要,飼料中NDF和ADF含量快速測(cè)定方法,在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用帶來(lái)了方便。NDF和 ADF的快速測(cè)定方法也可用于糧食、食品、蔬菜、植物等NDF、ADF以及不溶性膳食纖維的測(cè)定。