不同方法测定反刍动物饲料NDF_ADF和木质素含量的比较

RuminantNutrition·反刍动物营养2006年 第42卷 第19期 中国畜牧杂志 ————————————————————————— 收稿日期:2006-02-24;修回日期:2006-04-08 基金项目:国家自然科学基金“提高农作物秸秆营养价值的基础研 究”(30270944);国家杰出青年基金(30125033)资助项目的部分内容 作者简介:薛红枫(1975-),女,内蒙古人,博士研究生 *通讯作者 不同方法测定反刍动物饲料NDF、ADF 和木质素含量的比较 薛红枫,孟庆翔 * (动物营养学国家重点实验室,中国农业大学动物科技学院,肉牛研究中心,北京 100094) 摘 要:采用传统抽滤、ANKOM滤袋和 CAU滤袋技术测定 16种反刍动物饲料的中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤 纤维(ADF)和木质素(PL,高锰酸钾法)含量。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:3种方法测定的大部分饲料的NDF、ADF和PL含量间没有 差异(P>0.05),但在测定谷物性饲料 NDF含量时,ANKOM滤袋技术测定值明显低于其他 2种方法(P<0.05);在 测定动物性蛋白质饲料时,CAU滤袋测定的NDF值明显高于其他2种方法(P<0.05)。3种方法测定的NDF、ADF 和木质素含量均具有显著的线性相关关系(R2=0.990~0.996),其中 2个滤袋技术测定值之间的相关程度最高(R2 =0.992~0.996);2个滤袋技术测定值的变异系数(CV=2.20%~3.96%)均小于传统抽滤(CV=3.21%~4.91%)。 关键词:畜牧学;滤袋;NDF;ADF;木质素 中图分类号:S823.5 文献标识码:A 文章编号:0258-7033(2006)19-0041-05 植物细胞壁组分包括纤维素、半纤维素和果胶等 多糖及木质素,是反刍动物重要的能量来源。因此,准 确测定反刍动物饲料中的纤维含量,不仅是反刍动物 营养学的核心内容之一,而且也是反刍动物饲养企业 颇感棘手的问题。20世纪60年代VanSoest[1]提出采用 传统抽滤法 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 植物细胞壁纤维成分,由于该法一次 测定样本数量少,同时需要使用真空抽滤装置,对抽提 过滤的时间要求苛刻,因而测定结果精确度不高。针对 这些问题,美国ANKOM公司发明了一种新的纤维滤 袋测定技术(TheANKOMFilterBagTechnique)。与传统 方法相比,该方法测定饲料中、酸性洗涤纤维以及木质 素等纤维组分含量[2~6]所需的过滤时间缩短,测定结果 准确度提高。ANKOM滤袋技术已经被美国公职化学 分析家协会(AOAC)列入官方认可的饲料纤维分析方 法之一,在西方国家的大学和研究机构广泛采用。 由于 ANKOM滤袋(型号 F57)价格昂贵,而且订 货时间长,因此有必要研制测定结果准确、价格相对较 低的滤袋,以满足中国各实验室科研教学工作的需要。 鉴于此,中国农业大学肉牛研究中心经过反复试验,研 制出了一种新的纤维滤袋(CAU滤袋)和配套设备。但 是,CAU滤袋的测定结果的准确度和精确度如何?还 不清楚。为此,本试验利用 CAU滤袋、传统抽滤以及 ANKOM滤袋对16种反刍动物常用饲料原料的 NDF、 ADF和高锰酸钾木质素(PL)含量进行分析,比较 3种 方法测定结果的绝对值和误差范围,以提供CAU滤袋 测定反刍动物饲料纤维含量的可行性依据。 1 材料与方法 1.1 样本来源和处理方法 选取16种饲料原料为样 本,其中包括 5种牧草,2种玉米秸青贮,3种谷物饲 料,4种植物蛋白质饲料和2种动物性蛋白质饲料。所 有样本用锤片式粉碎机(风雷Ⅰ型,万青 9FQ-235,北 京燕京牧机公司)粗粉碎(孔径约 2mm)后,再用旋风 磨进一步粉碎(1mm;PertenLaboratoryMill3100,Swe- den),并置于封口塑料袋中,分别用 CAU滤袋和传统 抽滤和ANKOM滤袋测定其NDF、ADF和PL含量。 1.2 测定方法 1.2.1 传统抽滤法 采用VanSoest[1,7]的纤维测定方法。 准确称取饲料风干样品 0.5g,置于 600mL高腰烧杯 中,同时,加入100mL中性洗涤剂、耐高温(α-淀粉酶 50μL(α-Amylase,heat-stable,Sigma,A3306)和 0.5g 无水亚硫酸钠,每个样本做3个平行。套上冷凝装置, 在调温电炉上5~l0min内煮沸,然后保持微沸状态1h。 煮沸完毕后冷却10min,将烧杯中的残渣和液体全部 倒入已知重量的玻璃坩埚(已测绝干重量;鹿头C3型, 20μm滤板孔径,长春玻璃制品有限责任公司)中抽滤, 并用2倍的热水冲洗抽滤2次。接着用20mL丙酮分2 次冲洗和抽滤。最后将玻璃坩埚和残渣放入105℃烘箱 中烘干,称重,计算样本中NDF的含量。 41 反刍动物营养·RuminantNutrition 2006年 第42卷 第19期 中国畜牧杂志 1.2.2 ANKOM滤袋技术 所用试剂与 1.2.1相同,最 大不同是采用ANKOM滤袋(F57,30Fairport,NY)替代 传统的玻璃坩埚。操作步骤如下:将ANKOM滤袋用 2B铅笔编号后置于105℃烘箱中烘干,称重。称取风 干饲料样品 0.5~0.6g,无损失的转移至滤袋中,并用 塑料封口机(SF-200,温州)封口,每个饲料样本做3个 平行,另取3个空滤袋封口作为空白处理,装入盛有2 000mL中性洗涤剂的 ANKOM纤维分析仪(ANKOM 200,ANKOMTechnology,Fairport,NY)的加热釜中加 热,保持微沸1h。一次加入24个滤袋,分8层,每层放 3个滤袋。煮沸完毕后,将沸液排尽,打开容器盖,加入 2000mL热蒸馏水(90~100℃),冲洗滤袋3~5min。 重复2次。将样品从容器中取出,放置在干净搪瓷盘 中,用手将滤袋中的水分轻轻挤掉。然后放入干净烧杯 中加入丙酮,浸没滤袋。2~3min后取出,轻轻挤出丙 酮,并在通风橱中晾干。将滤袋置于105℃烘箱中烘 干,称重。 1.2.3 CAU滤袋技术 试剂与 1.2.1相同,滤袋选用 特种无纺布材料制作的 CAU滤袋(上口宽 4cm,高 6cm,20μm)。将 CAU滤袋用 2B铅笔编号后置于 105℃烘箱中烘干,称重。称取风干饲料样品0.5~0.6g, 无损的转移至CAU滤袋中,并用塑料封口机封口后放 入高腰烧杯中。另取3个空滤袋封口作为空白处理。每 个高腰烧杯放3个CAU滤袋作为平行。然后在烧杯中 加入约 260mL中性洗涤剂、耐高温 (α-淀粉酶 150 μL(α-Amylase,heat-stable,Sigma,A3306)和 1.5g无 水亚硫酸钠,并放置防止滤袋漂浮的特制压块,套上冷 凝装置,在调温电炉上加热,煮沸1h。煮沸完毕后取出 滤袋,用热水冲洗并用洗衣机甩干5次以上,直至洗液 中无泡沫,再用 20mL丙酮冲洗 2次。将滤袋置于 105℃烘箱中烘干,称重。 以上3种测定均按Goering等[8]的连续洗涤来测定 饲料中ADF和PL含量,即用装有NDF残渣的滤袋或 玻璃坩埚直接进行酸性洗涤和高锰酸钾氧化处理。 1.3 统计分析 利用 SAS统计软件中的广义线性模 型(GLM)对 CAU滤袋和传统抽滤和 ANKOM滤袋技 术测定结果进行方差分析和多重比较(SNK)。 2 结果与讨论 2.1 CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋技术测定饲 料NDF、ADF和PL含量的比较 由表1、2和3可见, ANKOM滤袋测定的 NDF和 ADF平均值略低于其他 2种方法;CAU滤袋测定的 NDF和 ADF平均值略高 于传统抽滤法;传统抽滤测定的NDF、ADF和PL含量 的变异系数(CV=3.21%~4.91%)的平均值明显高于 其他 2种方法 (CAU滤袋 CV=2.83%~3.89%, ANKOM滤袋CV=2.20%~3.96%)。随饲料种类的不 同,3种方法 NDF、ADF和 PL测定值间大多差异不显 著(P>0.05),但在部分饲料种类间仍然存在着差异, 如谷物饲料玉米、大麦和高粱的NDF含量ANKOM滤 袋测定值明显低于传统抽滤和 CAU滤袋测定值(P< 0.05);CAU滤袋测定的动物性蛋白质饲料鱼粉和羽毛 粉的NDF含量明显高于其他2种方法(P<0.05)测定 值。Vogel等[4]报道,使用 ANKOMF57滤袋进行处理 时,洗涤液与待测样品会比用玻璃坩埚处理有更好的 接触机会;另外,F57滤袋是孔径为30μm的三维结构 袋,这种结构能够将直径大于30×10-3mm和95%该 直径大小的颗粒保留在袋中,而直径小于该尺寸的颗 粒会被移走,这些因素都增加了饲料中非纤维性物质 与洗涤液的可溶性,使 ANKOM滤袋测定的 NDF和 ADF平均值低于传统抽滤法。富含淀粉的谷物饲料因 其样品中直径小于30×10-3mm的小颗粒多于其他类 型的饲料,因而可能有更多的小颗粒从F57滤袋中逃 逸出去,这些解释都支持了本试验的结果。试验所采用 的CAU滤袋孔径为20μm,与玻璃坩埚的过滤孔径一 致,因此与ANKOM滤袋测定值相差异的原因可能是 因为过滤孔径较小。关于CAU滤袋测定值与传统抽滤 之间的差异,本试验出现了前者的NDF和ADF测定 平均值略高于后者,动物性蛋白质饲料NDF测定值差 异显著的结果(P<0.05),分析原因可能与 CAU滤袋 的通透性有关。但无论怎样,这3种测定方法之间大多 差异不显著(P>0.05)。传统抽滤因为抽提过滤时影响 因素较多,同一样品测定结果平行间相差很大,测定值 变异系数(CV)平均值也大于其他2种方法,因而测定 结果的精确度不高。 2.2 CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋测定各种饲 料NDF、ADF和PL值的相关分析 由表4显示,利用 CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋测定的16种饲料 原料NDF、ADF和木质素含量均具有显著的线性相关 关系(R2=0.990～0.996),其中 CAU滤袋与 ANKOM滤 袋测定值之间的相关程度最高(R2=0.992～0.996),说 明CAU滤袋测定值与ANKOM滤袋更接近。 2.3 CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋测定的各种 饲料NDF、ADF和PL值的变异系数(CV) 从表1和 42 RuminantNutrition·反刍动物营养2006年 第42卷 第19期 中国畜牧杂志 图1可以看出,应用传统抽滤测定的16种饲料的NDF 值中有 4个值的 CV大于 5%,而应用 CAU滤袋和 ANKOM滤袋测定的所有样本的NDF值的CV都小于 5%。 由表 2和图 2显示应用传统抽滤测定的 16种饲 料的ADF值中有5个值的CV大于5%,ANKOM滤袋 测定值中有3个值的CV大于5%,而采用CAU滤袋 测定样本ADF时仅有1个值的CV大于5%。 由表3和图3显示,在测定PL值的CV发现传统 抽滤中有10个样本的CV大于5%,另两个方法中有5 原料 测定方法 SEM P CAU滤袋 CV 传统抽滤 CV ANKOM滤袋 CV 牧草 小麦秸 74.26 0.47 74.40 0.86 73.21 0.66 0.35 0.39 大豆皮 69.61 1.67 69.02 2.66 68.84 1.58 0.82 0.80 苜蓿干草 59.84 1.64 60.24 3.27 59.18 1.71 0.80 0.66 莜麦草 59.61 4.00 60.02 5.10 58.96 4.21 1.76 0.91 羊草 73.51 0.80 73.78 1.91 72.70 0.92 0.54 0.40 青贮 玉米青贮1 67.38 2.48 66.71 3.05 66.64 2.67 1.27 0.90 玉米青贮2 64.16 2.82 62.85 3.44 63.46 2.56 1.11 0.72 谷物 玉米 10.59a 3.27 10.53a 5.16 9.54b 3.50 0.21 0.02 大麦 21.71a 1.68 21.60a 5.35 20.27b 2.21 0.32 0.03 高粱 10.63a 4.72 10.58a 5.97 9.42b 4.21 0.44 0.04 植物性蛋白 豆粕 15.93 4.73 15.85 4.96 14.61 4.65 0.56 0.25 棉粕 31.88 2.81 31.72 4.97 30.24 2.91 0.67 0.24 玉米胚芽粕 48.85 1.27 48.37 1.25 45.88 1.12 0.35 0.05 啤酒糟 66.50 4.02 65.84 3.45 64.18 2.34 1.53 0.57 动物性蛋白 羽毛粉 0.05a 4.21 0.00b - 0.00b - 0.002 <0.001 鱼粉 0.04a 4.76 0.00b - 0.00b - 0.003 0.0002 平均 42.13 2.83 42.00 3.21 41.11 2.20 表1 各种饲料原料中NDF含量的CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋测定值 注:同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同 原料 测定方法 SEM P CAU滤袋 CV 传统抽滤 CV ANKOM滤袋 CV 牧草 小麦秸 48.19 1.05 49.00 2.46 47.60 0.32 0.44 0.16 大豆皮 46.73 1.81 47.25 3.70 46.21 2.21 0.71 0.60 苜蓿干草 43.94 0.37 42.50 1.02 43.45 0.54 0.09 0.11 莜麦草 30.3 2.86 29.00 2.98 29.97 2.67 0.49 0.23 羊草 37.31 1.69 37.93 4.21 36.90 2.43 0.61 0.52 青贮 玉米青贮1 37.36 2.26 37.98 4.83 36.94 3.26 0.73 0.62 玉米青贮2 35.29 2.15 33.94 2.23 34.90 1.98 0.44 0.16 谷物 玉米 3.58 4.62 3.90 5.54 3.51 4.87 0.28 0.59 大麦 7.70 3.11 7.61 6.54 7.55 4.21 0.28 0.10 高粱 5.74 5.13 6.08 5.02 5.63 5.23 0.34 0.59 植物性蛋白 豆粕 11.06 5.58 12.00 5.32 10.84 5.43 0.98 0.66 棉粕 20.64 2.10 19.54 6.96 20.32 3.21 0.49 0.48 玉米胚芽粕 13.63 1.42 14.49 8.76 13.36 2.31 0.41 0.89 啤酒糟 22.05 4.45 22.82 4.58 21.60 9.57 1.21 0.97 动物性蛋白 羽毛粉 0.003 4.55 0.00 - 0.00 - 0.002 0.42 鱼粉 0.003 4.32 0.00 - 0.00 - 0.002 0.42 平均 22.71 2.97 22.58 4.01 22.42 3.01 - - 表2 各种饲料原料中ADF含量的CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋测定值 % % 43 反刍动物营养·RuminantNutrition 2006年 第42卷 第19期 中国畜牧杂志 表4 CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋测定饲料NDF、ADF和PL值之间的决定系数 项目 饲料样本数 测定方法 CAU滤袋 传统抽滤 传统抽滤 ANKOM滤袋 CAU滤袋 ANKOM滤袋 NDF 16 R2=0.994 R2=0.994 R2=0.996 ADF 16 R2=0.994 R2=0.994 R2=0.996 PL 16 R2=0.990 R2=0.990 R2=0.992 表3 各种饲料原料中PL含量的CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋测定值 原料 测定方法 SEM P CAU滤袋 CV 传统抽滤 CV ANKOM滤袋 CV 牧草 小麦秸 9.98 4.38 9.83 5.48 9.93 4.54 0.27 0.05 大豆皮 2.17 6.35 2.05 7.30 2.15 6.54 0.09 0.64 苜蓿干草 8.80 5.34 8.71 7.64 8.70 6.43 0.42 0.98 莜麦草 8.88 3.27 8.79 5.27 8.78 4.32 0.17 0.89 羊草 8.12 2.70 8.14 2.65 8.03 2.43 0.03 0.09 青贮 玉米青贮1 8.01 1.85 7.83 1.88 7.92 1.76 0.08 0.39 玉米青贮2 7.65 5.16 7.58 6.16 7.57 4.97 0.27 0.97 谷物 玉米 0.95 5.84 0.95 6.84 0.93 5.31 0.02 0.87 大麦 2.21 7.64 2.02 8.30 2.17 6.98 0.09 0.39 高粱 1.51 5.42 1.52 8.42 1.48 5.43 0.33 0.99 植物性蛋白 豆粕 1.80 2.36 1.80 3.42 1.76 2.56 0.03 0.60 棉粕 7.81 3.16 7.41 5.17 7.65 4.23 0.14 0.26 玉米胚芽粕 2.20 4.35 2.08 5.56 2.15 4.32 0.05 0.36 啤酒糟 5.66 4.50 5.51 4.54 5.55 3.54 0.14 0.74 动物性蛋白 羽毛粉 0.00 - 0.00 - 0.00 - 0.00 0.00 鱼粉 0.00 - 0.00 - 0.00 - 0.00 0.00 平均 4.73 3.89 4.58 4.91 4.68 3.96 个样本的CV大于5%。分析传统抽滤CV大的原因其 一是操作过程复杂,步骤多,误差也相对大;其二是每 次每个烧杯中只能煮一个样本,即一个平行测定,而滤 袋技术是每个样本的 3个平行都在同一个烧杯中进 行,这样前者的误差必然会高于后者;其三是传统抽滤 对于淀粉含量高的饲料样本测定时黏度大,利用玻璃 坩埚抽滤困难,因而误差也大。因此,本试验表1、2和 3中的3种方法CV平均值的差异,以及传统抽滤法在 进行 NDF洗涤处理时淀粉含量高的谷物饲料和莜麦 草 CV大于 5%的结果在这里得到了合理的解释。另 外,本试验采用的是连续洗涤法,即从风干样本到 NDF,再到ADF,最后到PL一系列处理过程。CV分析 结果显示,随着试验的进程,试验误差也在逐渐增加, 但 CAU滤袋和 ANKOM滤袋测定数据的重复性总是 较传统抽滤更理想。Vogel等[4]报道,使用美国ANKOM 滤袋测定饲料 NDF、ADF和体外干物质消化率(IVD- MD)的平均 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 差和 CV小于传统抽滤法,这些结果 支持了本试验结果。 注:每个点代表一个样本,下图同 图1 CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋NDF测定值 的变异系数 图2 CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋ADF测定值的变异系数 % 44 RuminantNutrition·反刍动物营养2006年 第42卷 第19期 中国畜牧杂志 AComparisonofVariousTechniquesfortheDeterminationofNDF,ADFand LignininRuminantFeedstuffs XUEHong-feng,MENGQing-xiang* (StateKeyLaboratoryofAnimalNutrition,BeefCattleResearchCenter,CollegeofAnimalScienceandTechnology, ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100094,China) Abstract:ThisstudywasconductedtocomparetheNDF,ADFandPLcontentsofsixteenruminantfeedstuffsdeter- minedbyconventionaltechnique,CAUfilterbagtechniqueandANKOMfilterbagtechnique,respectively.Theresults showedthattherewerealmostequalNDF,ADFandlignincontents(P>0.05)obtainedbythethreedeterminationtech- niquesonmostlyfeedstuffs,althoughwithafewexceptions.TheNDFcontentsofcerealgrainfeedstuffsdeterminedby theANKOMfilterbagtechniquewerelowerthanothertwotechniques(P<0.05).Comparedwiththeconventional techniqueandtheANKOMfilterbagtechnique,CAUfilterbagtechniquegavehigherNDFvalues(P<0.05)oftwoan- imalproteinfeedstuffs.Theresultsofcorrelationanalysesshowedthattherewasalinearcorrelation(R2=0.990~0.996) betweenthreedeterminationtechniquesandahighestcorrelationcoefficient(R2=0.992~0.996)wasobtainedbetween theCAUandtheANKOMfilterbagtechniques.Coefficientvariances(CV=2.20%~3.96%)oftwofilterbagtech- niquesweremuchsmallerthanthatoftheconventionaltechnique(CV=3.21%~4.91%). Keywords:animalscience;filterbag;NDF;ADF;lignin 图3 CAU滤袋、传统抽滤和ANKOM滤袋PL测定值 的变异系数 3 结 论 CAU滤袋与ANKOM滤袋技术同样可以作为反刍 动物饲料NDF、ADF和PL的测定方法。和ANKOM滤 袋技术相比,CAU滤袋技术具有低成本、订货方便、适 合各实验室广泛使用等特点。与传统抽滤相比,CAU 滤袋技术具有批量测定、避免很多影响纤维分析结果 准确度因素,从而使分析结果重现性更好。另外,采用 CAU滤袋测定饲料NDF、ADF和木质素时,还可减少 分析过程中人工直接处理热化学试剂的时间,因而安 全系数提高。 参考文献: [1] VanSoestPJ.Useofdetergentsintheanalysisoffibrousfeeds.I. Preparationoffiberresiduesoflownitrogencontent[J].JAssocOff AnalChem,1963,46:825-829. [2] KomarkAR.Afilterbagprocedureforimprovedefficiencyoffiber analysis[J].JDairySci,1993,76(Suppl1):250. [3] KomarkAR,RobertsonJB,VanSoestPJ.Acomparisonoftech- niquesfortechniquesfordeterminingADFusingthefilterbagtechnique versusconventionalfiltration[J].JDairySci,1994,77(Suppl1):114. [4] VogelKP,PedersenJF,MastersonSD,etal.Evaluationoffilterbag systemforNDF,ADF,andIVDMDforageanalysis[J].CropSci,1999, 39:276-279. 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