大豆荚皮营养成分积累动态分析.DOC

1、大豆荚皮营养成分积累动态分析刁秀楠 1 李文帅 1 高春燕 1 张永坡 1 王敏 2 赵晋忠 1 杜维俊 2 岳爱琴 2（山西农业大学文理学院 1，太谷 030801）（山西农业大学农学院 2，太谷 030801）摘要 为明确大豆荚皮不同发育时期蛋白质和纤维含量积累动态，本研究利用分光光度法和范氏洗涤纤维分析法，对 9 份山西大豆材料开花后 25、32、40、50、60、70 天大豆荚皮的蛋白质和纤维含量进行了测定，并对饲用价值进行综合评定。结果表明：9 个大豆材料不同发育时期荚皮中蛋白质、纤维素、半纤维素、木质素、NDF 和 ADF 积累趋势不同。大豆荚皮发育过程中 RFV 总体上呈下降趋势

2、。6 个大豆材料汾豆 56、L-6、晋大 74、晋豆19、晋遗 30 和中黄 24 不同发育时期大豆荚皮的 RFV 均大于 100，可作为粗饲料开发应用。关键词 大豆 荚皮 蛋白质 纤维素 饲用价值中图分类号：S529 文献标识码：A 文章编号：大豆荚皮作为大豆生产的主要副产品，荚皮和籽粒的比例达到 12。由于荚皮中含有蛋白质和纤维素等营养成分，因此有较高的饲用价值，可作为一种粗饲料开发应用 1,2。张磊等研究表明大豆荚皮中粗蛋白含量为 12.4%，中性洗涤纤维（NDF ）、酸性洗涤纤维（ADF）、纤维素、半纤维素和木质素含量分别为 51.1%、 37.3%、30.5%、13.8%和 6.8%

3、2。但大豆荚皮利用率低，多作为农业废弃物进行焚烧，对自然资源造成极大破坏 2-4。近年来随着畜牧业的迅速发展，对饲料的需求量大幅增加，探求新的饲料资源显得越来越重要 5, 6。Sruamsiri 等用大豆荚皮替代部分稻草饲喂奶牛，结果表明奶牛的采食量和 4%标准乳产量均有升高 7。将大豆荚皮作为家畜养殖的饲料，不仅可高效利用大豆荚皮，还可减少焚烧带来的环境污染，具有一定的市场潜力和经济效益。然而，有关大豆荚皮不同发育时期蛋白质和纤维素等成分积累动态研究较少。因此，本研究通过测定 9 个大豆材料不同发育时期荚皮中蛋白质、纤维素、半纤维素和木质素的含量，探讨大豆荚皮发育过程中蛋白质、纤维素、半纤维

4、素和木质素的积累动态，为今后大豆荚皮的有效利用，尤其是为大豆荚皮饲料化提供科学依据。 基金项目：山西省重点研发计划项目（201703D221004-5），山西省重点研发计划重点项目（201703D211001），山西省高等学校科技创新项目（2015148），山西省自然科学基金（2016011076），山西农业大学科技创新基金项目（zdpy201706)收稿日期：2017-12-13作者简介：刁秀楠，女，1993 年出生，硕士，大豆品质研究 通讯作者：岳爱琴，女，1975 年出生，教授，大豆品质研究1 材料与方法1.1 材料本实验以 9 个适宜山西种植的大豆材料汾豆 56、L-6、晋大 74、晋

5、豆 19、晋遗 30、武黑、中黄 13、中黄 24、中黄 37 为供试材料。所有试验材料均由山西农业大学大豆育种室提供。2016 年种植 9 个大豆材料于山西农业大学农作站。开花期对开花同一时间且在同一部位的花进行挂牌标记，分别在开花后25、32、40、50、60、70 天取大豆荚，每个材料每个时期重复 3 次，每次重复取 100 个大豆荚。分离荚皮和籽粒，荚皮冷冻干燥后磨碎，过 60 目筛，置于-20冰箱保存备用。1.2 主要仪器Thermo Heto Power Dry LL3000 冻干机：上海汇分电子科技公司； Grinoer GT200 震动球磨仪：北京格瑞曼仪器设备有限公司；LWY

6、84B 控温式远红外消煮炉：武汉格莱莫检测设备有限公司；SmartChem140 全自动间断化学分析仪：法国 Alliance 公司；FIWE6 纤维素测定仪：意大利 VELP 公司。1.3 试验方法1.3.1 蛋白质的测定取 0.3000 g 荚皮粉末于 100 mL 消煮管中，加入浓硫酸 5 mL，摇匀，再加入 2 mLH2O2，380消煮 20 min，稍微冷却后重复加入 2 mLH2O2，再消煮 20 min。如此重复数次，之后每次添加的 H2O2 逐次减少，消煮至溶液呈无色透亮后，再加热 10 min，除去剩余的 H2O2。消煮后冷却，样品溶液转移至 10 mL 离心管中总氮待测。参

7、照陈建磊等 8分光光度法，利用 SmartChem140 全自动间断化学分析仪测定材料的总氮含量，乘以转化系数 6.25 即为蛋白质含量。1.3.2 纤维含量的测定取 0.3000 g 荚皮粉末置于 FIWE6 纤维素测定仪，参照范氏洗涤纤维分析法9测定 NDF 和 ADF 含量，利用差重法计算出荚皮中纤维素、半纤维素和木质素含量。1.3.3 相对饲用价值（RFV）的评价参照美国全国牧草和草地委员会的牧草质量标准，以 RFV 为基数评价大豆荚皮作为粗饲料的纤维指标。分为特级（151）、1 级（125151）、2 级（101124）、 3 级（86100）、4 级（7785）和一般（77 ）6

8、个等级 10。计算公式如下：RFV=120/NDF (88.9-0.779 ADF)/1.291.3.4 数据分析应用 Microsoft Excel 2010 和 GraphPad prism 6.01 软件进行统计分析。2 结果与分析2.1 大豆荚皮蛋白质含量积累动态分析蛋白质是评价粗饲料最重要的指标，是影响反刍动物采食量的重要因素，其含量越高，粗饲料品质越好 11,12。供试 9 个大豆材料，荚皮中蛋白质积累趋势不同（图 1）。汾豆 56、晋豆19、晋遗 30 和武黑荚皮中蛋白质含量总体呈先增后减的趋势，晋遗 30 在开花后 40 天时含量达到最大值，为 5.04%，而汾豆 56、晋豆

9、19 和武黑则在开花后32 天含量达到最大值，分别为 4.99%、7.40%和 8.29%。L-6 和晋大 74 荚皮中蛋白质含量整个发育期呈不断下降的趋势，开花后 25 天，蛋白质含量最高，分别为 7.57%和 7.19%。图 1 大豆荚皮蛋白质含量积累动态分析2.2 大豆荚皮纤维成分含量积累动态分析采用范氏洗涤纤维分析法对 9 个大豆材料荚皮纤维素、半纤维素和木质素含量进行测定，结果如图 2、图 3 和图 4。2.2.1 大豆荚皮纤维素含量积累动态分析纤维素是粗饲料主要营养指标之一。纤维素不仅是草食动物和反刍动物的重要能量来源，而且对于反刍动物瘤胃微生物的发育及瘤胃的功能具有重要意义。9

10、个大豆材料整个发育时期荚皮中纤维素的积累趋势不同（图 2）。晋大74 荚皮纤维素含量总体呈先增后减趋势，开花后 40 天时含量最高，为26.21%；武黑则呈先减后增趋势，开花后 32 天时含量最低。另外 7 个材料汾豆56、L-6、晋豆 19、晋遗 30、中黄 13、中黄 24、中黄 37 在整个发育时期荚皮纤维素含量不断增加。中黄 37 在开花后 40、50、60、70 天荚皮纤维素含量均显著高于同时期其它材料。图 2 大豆荚皮纤维素含量积累动态分析2.2.2 大豆荚皮半纤维素含量积累动态分析半纤维素是粗饲料中的主要抗营养成分，含量较高时降低粗饲料消化利用率，最终影响动物健康和生产性能 13

11、,14。9 个大豆材料整个发育时期荚皮半纤维素含量的积累趋势存在差异（图 3）。汾豆 56、L-6 和晋大 74 荚皮半纤维素含量呈上升趋势；武黑、中黄 24 和中黄37 荚皮半纤维素含量积累呈先减后增趋势，且中黄 37 在开花后40、50、60、70 天荚皮半纤维素含量均显著低于同时期其它材料；晋遗 30 荚皮整个发育时期半纤维素含量处在相对较低水平，呈先升后降趋势。中黄 13 荚皮半纤维素积累无明显规律，开花后 60 天半纤维素含量最低，为 14.13%，且开花后 32 天半纤维素在 9 个材料积累过程中含量最高，为 16.79%。图 3 大豆荚皮半纤维素含量动态分析2.2.3 大豆荚皮木

12、质素含量积累动态分析木质素是粗饲料中最不易消化的成分，阻碍动物机体对纤维素和半纤维素的消化吸收，进而在一定程度上影响着反刍动物对粗饲料的消化利用率 15,16。9 个大豆材料荚皮发育过程中木质素积累趋势不同（图 4）。晋遗 30、中黄 13、中黄 24 和中黄 37 荚皮木质素含量呈先增后减趋势，晋遗 30 和中黄 24开花后 40 天木质素含量达到最高，而中黄 13 和中黄 37 开花后 60 天木质素含量达到最大值。中黄 37 在开花后 40、50、60、70 天木质素含量均高于同时期的其它材料。汾豆 56、L-6、晋大 74、晋豆 19、武黑在发育过程中荚皮木质素含量呈不断上升趋势。L-

13、6 在开花后 40、50、60、 70 天木质素含量均低于同时期的其它材料。图 4 大豆荚皮木质素含量积累动态分析2.3 大豆荚皮纤维营养指标评定NDF 和 ADF 是评定粗饲料纤维营养价值的重要指标 10。对不同大豆材料荚皮 NDF 和 ADF 进行分析，结果如图 5 和图 6。2.3.1 大豆荚皮 NDF 含量积累动态分析粗饲料中 NDF 含量与反刍动物采食量呈负相关关系 ，NDF 含量越低，采食量越高，粗饲料品质越好 17-19。由图 5 可以看出，晋遗 30 大豆荚皮 NDF 含量呈先增后减变化趋势，开花后 40 天含量最高，为 46.81%。汾豆 56、L-6、晋大 74、晋豆 19

14、、武黑、中黄13、中黄 24、中黄 37 大豆荚皮中 NDF 积累趋势是不断上升的趋势，且武黑开花后 25、32、40 天时和中黄 37 开花后 50、60、70 天时含量均高于同时期其它材料。图 5 大豆荚皮 NDF 含量积累动态分析2.3.2 大豆荚皮 ADF 含量积累动态分析粗饲料中 ADF 含量与其消化率呈负相关，ADF 含量越低，消化率越高，粗饲料品质越好 20。由图 6 可以看出，汾豆 56、L-6、晋大 74、晋豆 19、晋遗 30、武黑、中黄13、中黄 24、中黄 37 大豆材料荚皮中 ADF 含量积累趋势相似，开花后 25 天荚皮 ADF 含量处在相对较低水平，其中晋大 74

15、 含量最低，仅为 26.47%，随着荚皮的成熟 ADF 含量不断上升，开花后 70 天 ADF 含量处在最高水平，其中武黑的含量最高，为 41.29%。而中黄 37 荚皮 ADF 含量前期不断上升，在开花后60 天含量达到最高水平，为 51.67%，且中黄 37 开花后 40、50、60、70 天荚皮ADF 含量均高于同时期的其它材料。图 6 大豆荚皮 ADF 含量积累动态分析2.3.3 大豆荚皮 RFV 积累动态分析RFV 是粗饲料的一项重要经济性状，是饲料质量的综合评定指数，其值越高，说明该粗饲料的营养价值越高 10。9 个供试大豆材料荚皮在发育过程中 RFV 总体上呈下降趋势（图 7）。

16、在豆荚整个发育时期，开花后 25 天 9 个大豆材料荚皮 RFV 最高，其中晋大 74 荚皮的 RFV 最高，为 166.87，而武黑最低，仅 118.78。中黄 37 开花后40、50、60、70 天荚皮 RFV 均低于同时期的其它材料，开花后 60 天时最低，仅为 78.71。6 个大豆材料汾豆 56、L-6、晋大 74、晋豆 19、晋遗 30 和中黄 24不同发育时期荚皮的 RFV 均大于 100。图 7 大豆荚皮 RFV 积累动态分析3 讨论3.1 大豆荚皮蛋白质分析本研究发现 9 个大豆材料荚皮蛋白质含量品种间及不同发育时期差异较大。其含量变化范围为 0.51%8.29%。大豆荚皮蛋

17、白质含量发育前期比较高。这与吴彦奇等研究牛鞭草蛋白质含量受生长阶段影响的结果一致 21。晋大 74、武黑、晋遗 30、中黄 24 和中黄 37 成熟大豆荚皮的蛋白质含量分别为2.37%、 2.41%、1.81%、 3.14%和 3.46%，与木薯干饲料的蛋白质含量相近 5。3.2 大豆荚皮纤维分析本研究结果表明大豆荚皮随着生育期的推移，NDF 和 ADF 含量呈上升的趋势，其变异范围分别为 38.07%57.82%和 26.47%51.67%。这与丁成龙等对黑麦草进行的纤维积累动态研究结果的变化趋势一致 22。袁翠林等对粗饲料花生蔓中的 NDF 和 ADF 含量进行了测定，分别为 55.67%

18、和 49.12%，周泉城等研究表明作为粗饲料的花生壳中的 NDF 含量为 80%23, 24。由于 NDF 和 ADF在满足动物需求的基础上含量越低，粗饲料品质越好 17-20，所以从 NDF 和ADF 含量考虑，与花生蔓和花生壳相比大豆荚皮的饲用价值较优 。3.3 大豆荚皮的 RFV 分析本研究对 9 个供试大豆材料荚皮 RFV 在发育过程中呈下降的趋势，其值范围为 78.71166.87。Rohweder 等研究表明 RFV 的值越高，该粗饲料的营养价值越高，当其值大于 100 时，粗饲料营养价值整体较好 10。陈艳等对玉米秸秆和稻草的 RFV 进行了评定，分别为 68.59 和 68.8

19、36。本研究发现 9 个大豆材料、不同发育时期的大豆荚皮 RFV 最低为 78.71，均优于玉米秸秆和稻草。不同大豆材料、不同发育时期大豆荚皮的 RFV 不同，其中 6 个大豆材料汾豆 56、L-6、晋大 74、晋豆 19、晋遗 30 和中黄 24 不同发育时期荚皮的 RFV 均大于100，而中黄 37 大豆荚皮的 RFV 较低。4 结论不同大豆材料、不同发育时期大豆荚皮的蛋白质、纤维素、半纤维素、木质素、NDF 和 ADF 含量，以及 RFV 存在较大差异。荚皮发育过程中 NDF 含量和 ADF 含量不断上升，而 RFV 不断下降。6 个大豆材料汾豆 56、L-6、晋大74、晋豆 19、晋遗

20、 30 和中黄 24 不同发育时期荚皮的 RFV 均大于 100，可作为粗饲料开发应用。参考文献 1 王莹, 王桃云, 钱玮,等. 大豆荚壳营养成分分析与评价 J. 大豆科技, 2011, (2):27-31WANG Y, WANG T Y, QIAN W, et al. Analysis and evaluation of nutritional components in soybean podsJ. Soybean Science & Technology, 2011, (2):27-312 张磊. 大豆豆荚作为奶牛饲料的研究 D. 安徽, 安徽农业大学, 2012ZHANG L. Re

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