用濾袋法測定發酵棉源飼料中木質素含量

吳紅巖，謝麗蓉，蘇玲玲*

（1.新疆畜牧科學院飼料研究所，烏魯木齊 830011；2.新疆畜牧科學院，烏魯木齊 830011）

新疆太陽輻射強烈、晝夜溫差大，棉花產量高，因此棉副產品資源相當豐富。據農業部農情調度顯示：2017年，新疆棉花實播面積210.86萬hm2，播種面積占全國的63%。按每公頃土地產秸稈10 t計算，則棉稈年產量為885.61萬t。因為不同種植區、儲存期、儲存方式、氮肥使用量、收割時期及棉花品種、部位的不同導致棉稈營養成分差異較大。棉稈莖的粗蛋白含量相比偏低 (4.55%～6.79%)；棉稈莖的纖維素（35.22%～47.01%）；木質素的含量較高（15.98%～19.78%）[1-3]。如果針對其營養特點科學合理的開發利用棉稈飼料資源，對于緩解新疆飼草料資源短缺，發展節糧型畜牧業具有非常重要的指導意義。目前棉稈利用率低的原因是由于秸稈內木質素中木聚糖的糖酸酸鏈與半纖維素共價相結合,形成包裹纖維素的框架結構,而且木質素與碳水化合物結合所形成的化學鍵也會阻礙纖維素酶的分解[4]。使得瘤胃微生物很難降解這些物質,從而嚴重阻礙了草食家畜降解利用秸稈[5]。此外木質素及秸桿中存在的部分酚醛類化合物還會減少微生物的附著量,尤其是能夠降低某些活力極強的纖維分解菌的活性，從而阻礙草食家畜對秸軒的消化利用。因此要想利用好棉稈主要是需要降低棉稈中木質素的含量即棉稈開發的首要問題是確定纖維素、半纖維素及木質素含量，而研究測定其含量為棉源飼料的合理資源化利用提供可靠的技術資料。目前飼料中的酸性洗滌木質素(ADL)的測定方法主要使用國家標準方法GB/T20805-2006，此法抽濾等步驟中樣品轉移時容易造成樣品溢出且費時、效率低。濾袋技術是20世紀90年代初發展起來的一種簡便易行，高效準確分析技術。該項技術目前主要應用于飼料和食品中粗纖維、中性洗滌纖維 、酸性洗滌纖維的測定。本文作者之前也做了大量的用濾袋法測定飼料中NDF和ADF[6-8]的相關工作，但能否用纖維濾袋樣品中木質素ADL，每個樣品需要12 moL/L濃硫酸才能將棉源飼料中大部分細胞內容物如脂肪、蛋白質、糖類和纖維素等分解完全，本文針對這個內容開展了如下工作。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：小型高速粉碎機(WK-1000A)，福斯；分析天平：分度值0.0001 g(型號)，賽多利斯；箱式電阻爐（SX2-8-10TZ）額定溫度 1 000 ℃；電熱干燥箱（DHG-9140A）；高溫電熱爐（IKAC-MAG）。

試劑：硫酸 （H2SO4分析純）；十六烷基三甲基溴化銨 (C19H42NBr，CTAB分析純)；十二烷基硫酸鈉（C12H25SO4Na分析純）。

酸性洗滌劑：測定酸性洗滌纖維用的溶液。

原料：新疆南疆地區棉稈與不同粗飼料混合經纖維分解菌發酵70 d后的樣品。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品預處理

自然干燥晾干后，用粉碎機粉碎，過40目分樣篩。

1.2.2 木質素的測定

按照濾袋法先測定ADF：（1）在纖維濾網袋上，用特殊記號筆編號、稱重后，稱量樣品重0.5 g左右于袋中，封好口。每種樣品做3個平行樣。（2）7個袋放入大燒杯中，加入酸性洗滌劑800 mL，煮沸1 h(以開始沸騰計時，注意煮沸過程液體濃度不變)。（3）把濾網袋取出用自來水洗凈，涼干，于105℃烘箱中烘2 h，干燥器內冷卻30 min，確保恒重后計入質量。

1.2.3 ADL的測定

將以上的濾袋放入燒杯中，第一次浸泡：每個濾袋加12.0 moL/L的硫酸100 mL在20℃~25℃下浸泡消解3 h，取出用熱水洗凈至中性。第二次和第三次是重復第一次浸泡步驟。晾干，于105℃烘箱中烘4 h后，冷卻30 min后立即稱重。再將每個樣品放入相對應稱好重量和編好號的坩堝中，先炭化，后放入550℃高溫爐中燒4 h（溫度升到550℃開始計時），放干燥器冷30 min后，確保恒重后計入質量。

計算ADL公式：(酸性洗滌后濾袋和樣品重-纖維袋重量-（灰化后坩堝重-原坩堝重)）*100%/樣重。國標方法：GB/T20805-2006[9]本實驗中樣品由北京譜尼測試集團測定。

2 結果與分析

2.1 發酵棉源飼料中中性洗滌纖維，酸性洗滌纖維和木質素含量（見表1、表2）

表1 樣品中 NDF、ADF和ADL含量（%）（n=3）

序號 樣本編號 第一次A D L% 第二次A D L% 第三次A D L%1 1 A 1 1 2 2.8 1±2.7 8 A 1 6.6 5±0.9 5 B 1 5.9 8±0.7 7 1 2 A 1 2 2 3.1 1±3.3 6 A 1 3.8 1±0.6 1 B 1 3.0 5±0.8 5 1 3 A 1 3 1 9.8 7±1.3 8 A 1 5.6 8±0.8 0 B 1 5.1 9±0.5 5 1 4 A 1 4 2 1.2 4±2.3 8 A 1 6.2 9±0.9 4 B 1 5.2 6±0.4 6 1 5 A 1 5 2 0.4 2±1.2 2 A 1 5.9 4±0.7 3 B 1 4.9 2±0.4 9 1 6 A 1 6 2 1.6 0±1.3 8 A 1 8.7 1±0.9 0 B 1 8.2 2±0.7 4 1 7 A 1 7 1 9.6±0.8 2 A 1 4.5 8±0.4 8 B 1 4.0 7±0.6 2 1 8 A 1 8 2 6.7 5±1.0 6 A 2 0.7±1.4 0 B 2 0.8 1±0.9 6 1 9 A 1 9 1 6.7 3±0.9 7 A 1 7.8 6±1.3 0 B 1 7.3 5±0.4 6 2 0 A 2 0 1 8.8 5±1.5 6 A 1 2.9 5±0.9 0 B 1 3.0 4±0.6 0 2 1 A 2 1 2 0.1±1.2 4 A 1 3.8 6±0.8 4 B 1 3.2 3±0.7 5 2 2 A 2 2 2 1.0 7±0.8 7 A 1 5.0 6±0.9 1 B 1 4.8 8±0.7 2 2 3 A 2 3 2 3.1±1.2 5 A 1 5.9 6±0.7 2 B 1 5.3 3±0.5 8 2 4 A 2 4 2 4.5 4±0.7 2 A 1 6.4 6±0.7 2 B 1 6.0 7±0.2 8 2 5 A 2 5 2 0.1 3±0.7 8 A 1 5.0 6±0.4 2 B 1 4.3 8±0.7 9 2 6 A 2 6 2 2.2 7±1.2 0 A 1 8.3 1±0.8 7 B 1 7.9 6±0.7 7

表2 樣品中ADL含量（%）（n=6）

從表1中可以看出發酵棉稈的ADL第一次浸泡在18%~26%左右，而再次浸泡值可以再降5%~8%左右，第一次浸泡和第二次浸泡差異極顯著。而第三次浸泡后基本與第二次差異不顯著。

從表2可知，用國標法和本實驗浸泡2次木質素測定結果接近。

3 討 論

目前飼料中木質素的分析大多采用國標法。在采用該法測定時，通常首先稱取一定量樣品于燒杯中，然后加入100 mL酸性洗滌劑煮沸1 h后，在玻璃砂漏斗內抽濾，抽濾過后轉移到燒杯內加入12.0 moL/L的硫酸溶液至半滿再消解3 h后，繼續轉移到玻璃砂漏斗內抽濾，并將殘渣轉移到古氏坩堝中。然后烘干灰化稱重計算。該過程不僅費工費時，由于12.0 moL/L硫酸煮沸過程中火力控制不當容易溢出，造成殘渣損失和燒傷操作人員。另外在將殘渣轉移到古氏坩堝中時，很易發生抽濾困難或抽漏。因此很多人研究用濾袋法替代傳統方法[10]。本試驗用纖維濾網袋法分析飼料中的木質素時，省去了抽濾，而且可批量進行測定，效率高。一個800 mL燒杯可以處理7個左右樣品。本試驗第一次用12.0 moL/L的硫酸100 mL在20℃~25℃下浸泡消解3 h，樣品結果偏高，而且平行性差，再次消解，又能降低5%左右，說明第一次的酸添加量不夠。用國標法和濾袋法（本試驗2次浸泡）進行的對比試驗，分析數據表明，纖維濾網袋法分析結果可與國標法相一致，這與薛紅楓[11]等人得出的采用傳統抽濾、ANKOM濾袋和CAU濾袋技術測定的16種反芻動物飼料中木質素（高錳酸鉀法）3種方法間差異不顯著一致，本試驗得出此方法也可應用與棉源飼料中木質素含量的測定。