干燥和分析方法對富含單寧植物纖維原料測定的影響

鄭會玲

（中共濰坊市委黨校，山東濰坊 262406）

由于含有濃縮單寧的植物與其他分子（如蛋白質、碳水化合物和少量礦物質）之間形成了較強的復合物，因此，對該類植物營養價值的評價比較復雜。Haslam（1989）認為，濃縮單寧容易通過氧化聚合與蛋白質形成共價鍵。烘干和凍干樣品中性洗滌纖維含量的差異是由于纖維中含粗蛋白質復合物，是在烘干過程中濃縮單寧沉淀的結果（Terrill等，1994）。檢測過程中加入亞硫酸鈉可以降低濃縮單寧與氮的絡合，然而，添加亞硫酸鈉對含濃縮單寧植物洗滌劑纖維分析的影響尚未得到充分研究（Krueger等，1999）。本研究的目的是評價干燥法和纖維測定方法對含不同水平濃縮單寧植物纖維成分的影響，通過確定一種方法盡量減少濃縮單寧對洗滌劑纖維分析的干擾。

1 材料與方法

1.1 取樣及樣品制備 實驗對10種植物進行評價，包括豆科植物4種（金合歡、胡枝子、水葡萄、金錢草）、木本植物3種（銀合歡、櫟樹和皂莢）、藤本植物1種（土茯苓）以及草本植物2種（百慕大和柳枝），每種植物采集后分為4份（即4個重復）。植物原料被切除后放入拉鏈袋中，立即放在干冰上。將樣品分成兩半，分別放入烘箱干燥（55～60℃，48 h）或冷凍干燥（在預冷冷凍干燥機-40℃中進行3階段，72 h）。檢測過程中只用植物的葉子進行分析。干燥的葉片樣品用薄板磨碎，過1 mm分析篩，在室溫下密封儲存在塑料瓶中。

1.2 實驗室分析 參考Terrill等（1992）的資料，采用改進的丁醇-鹽酸法對樣品中濃縮單寧含量進行分析。每個植物品種的濃縮單寧根據Wolfe等（2008）推薦的標準曲線來確定。用Van Soest和Robertson（1980）描述的方法測定中性洗滌纖維含量，灰化洗滌后的剩余物，取0.5 g樣品進行分析，包括3個步驟：先用淀粉酶測定中性洗滌纖維，然后用酸性洗滌纖維測定不含灰分的部分（中性洗滌纖維-酸性洗滌纖維），添加或不添加亞硫酸鈉。對于亞硫酸鈉的處理，每100 mL洗滌溶劑加入1 g亞硫酸鈉，加熱前立即加入溶液。對最終洗滌提取后的所有中性洗滌纖維殘基進行氮分析，并用酸性洗滌氮表示。

1.3 統計分析 采用SAS（2004）軟件PROC ANOVA對實驗數據進行分析，每個植物品種、干燥方法及纖維處理方法作為獨立變量，P＜0.05表示組間存在顯著差異。當組間存在顯著差異時，采用PDIFF選項對組間均值進行LSMEANS分析。

表1 干燥和纖維法對中性洗滌纖維的影響 g/kg

2 結果與分析

本實驗分析了各類植物纖維原料中濃縮單寧的含量，其中豆科植物中金合歡、胡枝子、水葡萄和金錢草濃縮單寧含量分別是34.0、218.5、237.5和234.0 g/kg。木本植物中銀合歡、櫟樹和皂莢濃縮單寧含量分別是52.0、70.0和68.0 g/kg。藤本植物土茯苓總濃縮單寧含量是30.5 g/kg。而草本植物百慕大和柳枝未檢測到濃縮單寧含量。

2.1 干燥和纖維法對中性洗滌纖維的影響 由表1可知，在豆科植物中，干燥和纖維法對胡枝子、水葡萄和金錢草中性洗滌纖維含量的影響存在顯著交互效應（P＜0.05），同時凍干法+亞硫酸鈉顯著降低了中性洗滌纖維含量（P＜0.05）。干燥和纖維法對木本植物中性洗滌纖維含量的影響與豆科植物一致。無論是否加亞硫酸鈉，凍干法均顯著降低了土茯苓中性洗滌纖維含量（P＜0.05）。干燥或纖維法均顯著影響富含濃縮單寧的金歡子、銀合歡和皂莢中性洗滌纖維含量（P＜0.05）。干燥法對草本植物中性洗滌纖維含量無顯著影響（P＞0.05），但不添加亞硫酸鈉顯著提高了百慕大中性洗滌纖維含量（P＜0.05）。

2.2 干燥和纖維法對酸性洗滌纖維的影響 由表2可知，干燥方法和纖維法對胡枝子、水葡萄、金錢草、櫟樹、皂莢和土茯苓酸性洗滌纖維含量的影響具有顯著交互效應（P＜0.05），無論是哪種纖維法，凍干法均顯著降低上述植物的酸性洗滌纖維含量（P＜0.05）。干燥法顯著影響銀合歡酸性洗滌纖維含量（P＜0.05）。纖維處理方法顯著影響草本植物酸性洗滌纖維含量，其中序列分析顯著降低了酸性洗滌纖維含量（P＜0.05）。

2.3 干燥和纖維法對酸性洗滌不溶氮含量的影響 由表3可知，除了銀合歡、金合歡和草本植物外，凍干方法均顯著降低其他植物酸性洗滌

不溶氮含量（P＜0.05）。序列分析法加亞硫酸鈉顯著提高了草本植物酸性洗滌不溶氮含量（P＜0.05），而無序列分析不加亞硫酸鈉顯著提高金合歡酸性洗滌不溶氮含量（P＜0.05）。

表2 干燥和纖維法對酸性洗滌纖維的影響 g/kg

表3 干燥和纖維法對酸性洗滌不溶氮的影響 g/kg

3 討論

本實驗結果顯示，烘干和凍干對植物中性洗滌纖維含量具有顯著影響，在豆科植物中，干燥和纖維法對胡枝子、水葡萄和金錢草中性洗滌纖維含量的影響存在顯著交互效應，同時凍干法+亞硫酸鈉顯著降低了中性洗滌纖維含量；干燥和纖維法對木本植物中性洗滌纖維含量的影響與豆科植物一致，這可能與植物中蛋白質-濃縮單寧復合物有關。Terrill等（1994）研究發現，中性洗滌不溶氮校正得到的中性洗滌纖維含量可以消除不同干燥方法對其含量的影響，這也確認了蛋白質與濃縮單寧形成復合物的影響。

對于酸性洗滌纖維，本實驗結果發現，干燥法和纖維法對胡枝子、水葡萄、金錢草、櫟樹、皂莢和土茯苓酸性洗滌纖維含量的影響具有顯著交互效應，無論是哪種纖維法，凍干法均顯著降低了上述植物酸性洗滌纖維含量。作者推斷，可能是加熱過程形成了復雜的復合物，當酸洗滌提取時，該物質不溶解（Terrill等，1994）。烘干提高了酸性洗滌不溶氮與處理過程發生了氧化反應有關（Palmer等，2000）。人們普遍認為，在野外采集并立即冷凍的植物可以提供與活體組織關系更密切的干燥樣本，而在烘干過程中，大多數濃縮單寧出現在細胞空泡中，這些空泡破裂，濃縮單寧與蛋白質和多糖結合，導致提取率降低（Tanner等，2003；Terrill等，1990）。

在中性洗滌溶液中加入亞硫酸鈉的基本原理是減少纖維分析中氮和淀粉污染。以往研究表明，亞硫酸鹽處理會導致木質素降解，建議用耐熱淀粉酶代替亞硫酸鹽，以去除淀粉污染（Van Soest和Robertson，1980）。含有濃縮單寧植物在中性洗滌纖維濃度上有顯著且往往很大的差異，這表明，即使在分析中加入了熱穩定淀粉酶，也需要在中性洗滌纖維分析時加入亞硫酸鈉，這在草本植物上的研究得到證實（Krueger等，1999）。使用Terrill等（1992）提出的丁醇/鹽酸法分析濃縮單寧時，使用巰基乙醇在硫酸月桂酯溶液中對提取階段的濃縮單寧進行釋放，這就是蛋白質-濃縮單寧復合物。在這個階段，硫切斷了濃縮單寧和細胞成分之間的氫鍵。此外，Marles等（2008）認為，亞硫酸鹽化合物可能是硫代乙醇酸木質素測定中濃縮單寧消除的關鍵成分，很可能與添加到中性洗滌纖維溶液中的亞硫酸鈉中的硫具有相同的作用，從而降低酸性洗滌纖維的NDF值和后續中性洗滌纖維值。

4 結論

本實驗結果表明，在檢測富含濃縮單寧植物原料纖維時需要考慮纖維分析法的復雜性。凍干法加亞硫酸鈉較烘干法降低了大多數富含單寧植物原料中的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和酸性洗滌不溶氮含量，因此，建議富含濃縮單寧的植物洗滌纖維分析時應采用烘干和序列分析加亞硫酸鈉處理。