玉米不同器官的常規養分、總能和氨基酸含量的比較研究

李榮佳， 劉 婕， 陳安琪， 楊在賓， 李會榮*， 姜淑貞*

（1.山東華夏維康農牧科技有限公司，山東濟南 250000；2.山東省畜產品質量安全中心，山東濟南 250100；3.山東農業大學動物科技學院，山東泰安 271018）

玉米是我國養殖業常用的優質飼糧之一。首先，其營養價值較高，玉米籽實中富含蛋白質、能量、鈣、磷和維生素等營養物質，玉米籽實作為飼料原料能夠提高動物產肉、產蛋、產奶等性能。其次，我國是一個畜牧業大國，養殖對飼料資源的需求量很大，我國優質飼草資源不足，因此合理種植青貯玉米是解決我國飼草資源不足的途徑之一。玉米的秸稈、葉片部分，通過切碎、青貯等所得產物是潛在的飼料，可以用于飼喂動物；全株玉米青貯技術能夠很好保留養分和水分，即將包括玉米穗在內的整株玉米壓碎青貯，發酵加工過程中損失的營養少于15%，這比干草制作過程損失30%要合理的多，更重要的是青貯過程中作物發酵的更加充分，特別適合喂于反芻動物和生豬（李瑞銀等，2021）。本試驗通過研究比較不同品種玉米不同器官的常規養分、總能和氨基酸含量，從中發現常規養分、總能、氨基酸含量較高的器官，旨在提高玉米的定向培育效率和全株玉米有效利用率，為我國畜牧業健康可持續發展奠定基礎。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料 本試驗選取32種山東省廣泛種植的玉米品種，分別為登海618、淄單11、禾玉127、德利農7、迪卡517、魯單818、禾玉505、淄玉14、淄玉308、京科糯2000、登海605、連勝216、金創1號、巨人18號、禾玉515、禾玉503、德玉4號、宇玉30、士海916、黃糯958、鄭單958、黑馬603、魯單9066、先玉335、圣瑞999、禾玉501、飼玉1號、飼玉2號、冠玉6號、登海3737、德單5號和淄玉707，玉米均產自淄博禾豐種業試驗基地。

1.2 試驗設計 玉米均在完熟期離地面5 cm處收割，按照籽實、苞葉、上莖、下莖、上鞘、下鞘、上葉、下葉將玉米全株剝離為8個部分 （即8個處理）。每個品種的玉米隨機選取10株作為重復。

1.3 新鮮樣品的采集和風干樣本制備32個品種的玉米，分別稱重。各部分用網兜分裝、標號，置于陽光充足、通風良好的環境中，自然風干60 d，稱風干樣本重。風干樣粉碎過60目篩，裝樣品瓶待測常規養分和氨基酸含量。

1.4 常規營養成分測定 干物質采用[（103±2）℃]烘干法（GB/T 6435-2014）；粗蛋白質采用半微量凱氏定氮法（GB/T 6432-2018）；粗脂肪采用索氏乙醚提取法（GB/T 6433-2006）；粗灰分（CA）采用550℃灰化法（GB/T 6438-2007）；粗纖維（CF）采用酸堿處理法（GB/T 6434-2006）；氨基酸采用日立835型高速氨基酸自動分析儀進行檢測。

有機物（OM）、無氮浸出物（NFE）和總能量（GE）按照以下公式計算：

OM/%＝DM（%）-CA（%）；

NFE/%＝OM（%）-CP（%）-CF（%）-粗脂肪（EE）（%）；

GE/（kcal/kg）＝5.6×CP（g/kg）+4.2×CF（g/kg）+9.4×EE（g/kg）+4.2×NFE（g/kg）。

1.5 統計分析方法 采用SAS 9.2軟件對數據進行分析，組間差異采用單因素方差分析程序，多重比較采用Duncan氏法進行，P＜0.05為差異顯著。

2 結果分析

2.1 鮮樣基礎不同部位常規養分和總能分析不同品種類型的玉米鮮樣基礎上不同部位常規養分和總能比較分析見表1。方差分析表明，不同部位的常規養分含量和總能差異顯著（P＜0.05）。兩兩分析表明，上莖的DM、OM、CF、NFE和GE顯著高于下莖（P＜0.05），而水分和EE顯著低于下莖（P＜0.05）； 上葉鞘的DM、OM、CP、CF、CA和GE顯著低于下葉鞘（P＜0.05），而水分顯著高于下葉鞘（P＜0.05）；上葉片的DM、OM、CP、CF、CA、NFE和GE顯著低于下葉片 （P＜0.05），而水分和EE顯著高于下葉片（P＜0.05）。新鮮基礎籽實中DM、OM、CP、NFE和GE比苞葉和莖鞘葉片平均值分別高25.35%、27.90%、74.27%、60.05%、30.99%和50.61%、62.41%、83.43%、77.80%、57.48%。

表1 玉米不同部位常規養分和總能比較分析（鮮樣基礎）

2.2 風干基礎不同部位常規養分和總能分析不同品種類型的玉米風干基礎上不同部位常規養分和總能比較分析見表2。方差分析表明，不同部位的養分含量和總能差異顯著（P＜0.05）。兩兩分析表明，上莖的OM和NFE含量顯著高于下莖（P＜0.05），而CP、CF、EE、CA含量顯著低于下莖（P＜0.05）；上葉鞘的DM、OM、EE、NFE和GE的含量顯著高于下葉鞘（P＜0.05），而水分、CP、CF和CA含量顯著低于下葉鞘（P＜0.05）；上葉片的OM、EE、NFE和GE的含量顯著高于下葉片（P＜0.05），而CF和CA的含量顯著低于下葉片（P＜0.05）。風干基礎籽實中CP和NFE比苞葉和莖鞘葉片平均值分別高60.27%、37.82%和21.49%、46.05%。

表2 玉米不同部位常規養分和總能比較分析（風干基礎）

2.3 干物質基礎不同部位常規養分和總能分析不同品種類型的玉米干物質基礎上不同部位常規養分和總能比較分析見表3。方差分析表明，不同部位的養分含量和總能差異顯著（P＜0.05）。兩兩分析表明，上莖的NFE含量顯著高于下莖 （P＜0.05），而CP、CF、EE和CA含量顯著低于下莖（P＜0.05）；上葉鞘的EE、NFE和GE含量顯著高于下葉鞘（P＜0.05），而CP、CF和CA含量顯著低于下葉鞘（P＜0.05）；上葉片的EE、NFE和GE含量顯著高于下葉片（P＜0.05），而CF和CA的含量顯著低于下葉片 （P＜0.05）。干物質基礎籽實中CP和NFE比苞葉和莖鞘葉片平均值分別高63.04%、24.40%和42.15%、48.05%。

表3 玉米不同部位常規養分和總能比較分析（干物質基礎）

2.4 風干基礎不同部位氨基酸含量分析 不同品種類型的玉米全株風干基礎上不同部位必需氨基酸含量的比較見表4。方差分析表明，不同部位的必需氨基酸含量差異顯著（P＜0.05）。兩兩分析表明，上莖的蛋氨酸（Met）含量顯著低于下莖（P＜0.05）；上葉鞘的賴氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）、蘇氨酸（Thr）、絡氨酸（Tyr）、精氨酸（Arg）、組氨酸（His）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）、纈氨酸（Val）和TEEA含量顯著低于下葉鞘（P＜0.05）；上葉片的Lys、Met、Thr、Tyr、Arg、His、Leu、Phe、Val和TEEA含量顯著高于下葉片（P＜0.05）。

表4 玉米不同部位必需氨基酸含量的比較分析（風干基礎） %

不同品種類型的玉米全株風干基礎上不同部位非必需氨基酸含量的比較見表5。方差分析表明，不同部位的非必需氨基酸含量差異顯著（P＜0.05）。兩兩分析表明，上莖的Tyr含量顯著高于下莖（P＜0.05），而甘氨酸（Gly）含量顯著低于下莖 （P＜0.05）；上葉鞘的絲氨酸 （Ser）、谷氨酸（Glu）、Gly、丙氨酸（Ala）、脯氨酸（Pro）和半胱氨酸（Cys）含量顯著低于下葉鞘（P＜0.05）；上葉片天冬氨酸（Asp）、Ser、Glu、Gly、Tyr、Pro和Cys含量顯著高于下葉片 （P＜0.05）。風干基礎籽實中TEEA和TNEEA比苞葉和莖鞘葉片平均值分別高81.29%、45.40%和81.29%、17.69%。

表5 玉米不同部位非必需氨基酸含量的比較分析（風干基礎）

2.5 干物質基礎不同部位氨基酸含量分析 不同品種類型的玉米全株干物質基礎上不同部位必需氨基酸含量的比較見表6。方差分析表明，不同部位的養分含量和總能差異顯著（P＜0.05）。兩兩分析表明，上莖的Met含量顯著低于下莖（P＜0.05）；上 葉 鞘 的Lys、Met、Thr、Arg、His、Leu、Ile、Phe、Val和TEEA含量顯著低于下葉鞘（P＜0.05）；上葉片的Lys、Met、Thr、Tyr、Arg、His、Leu、Phe、Val和TEEA含量顯著高于下葉片（P＜0.05）。

表6 玉米不同部位必需氨基酸含量的比較分析（干物質基礎） %

不同品種類型的玉米全株干物質基礎上不同部位非必需氨基酸含量的比較見表7。方差分析表明，不同部位的養分含量和總能差異顯著（P＜0.05）。兩兩分析表明，上莖的Tyr、Pro和Cys的含量顯著高于下莖（P＜0.05），而Gly的含量顯著低于下莖 （P＜0.05）； 上葉鞘的Ser、Glu、Gly、Ala、Pro和Cys的含量顯著低于下葉鞘 （P＜0.05）；上葉 片 中的Asp、Ser、Glu、Gly、Tyr、Pro和Cys的 含量顯著高于下葉片（P＜0.05）。干物質基礎籽實中TEEA和TNEEA比苞葉和莖鞘葉片平均值分別高83.80%、50.79%和81.28%、12.53%。

表7 玉米不同部位非必需氨基酸含量的比較分析（干物質基礎） %

3 討論

3.1 玉米不同器官的常規營養成分含量 品種、發育期、光照、水分、溫度等都是影響全株玉米物質積累的重要因素，而物質積累又會直接影響植株的產量，最終體現在經濟效益上面。張謀草等（2020）認為，玉米不同發育期各器官生長率的變化不同，葉、葉鞘生長率的最大值出現在抽雄期前4～5 d，莖生長率最大值出現在抽雄期后5 d，且不同發育期內溫度對不同器官生長率貢獻不同。王婷等（2012）研究表明，從干物質在各器官的分配規律可以看出：干物質在各器官中的分配為：雌穗＞莖桿＞葉片＞苞葉＞葉鞘。本研究條件下，苞葉、葉片、葉莖等器官內干物質積累量差異較大，這與其生長率最大值出現的時期、生長發育期的溫度等有關。在鮮樣基礎上，干物質分配比例為：籽實占21.23%、葉莖占16.34%、葉片占24.56%、苞葉占15.85%、葉鞘占22.01%。上述結果與文獻有所差異的原因可能為品種、收獲期、產量等。趙昇等（2015）研究表明，葉莖、葉片、苞葉在占總干物質比例與產量呈正相關，籽實占總干物質比例與產量呈負相關，其中葉片占總干物質比例與產量相關關系達到極顯著水平。劉瑤（2020）研究表明，隨著熟期的推遲，CP含量呈先上升后下降趨勢，德美亞一號、中原單32與CP含量呈顯著關系的器官有籽粒、苞葉等器官，而大京九26的葉片、莖桿、葉鞘與CP含量呈顯著正相關。孟亞軒等（2022）研究表明，不同品種的不同器官與產量和品質的相關性具有品種間的特異性。其中，雄穗與生物產量均呈極顯著正相關（P＜0.01），葉鞘與青體產量均呈顯著正相關 （P＜0.05）。葉片、苞葉、穗軸、籽粒、莖稈與粗蛋白質、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、淀粉呈顯著或極顯著 （P＜0.05或P＜0.01）相關。本試驗結果說明隨著干物質占比增多，籽實、苞葉中粗蛋白質占比下降，葉片、葉鞘、葉莖中粗蛋白質占比提高，全株玉米粗蛋白質占干物質比例也由8.6%降低到6.16%，這可以說明葉莖、葉鞘、籽粒、苞葉等器官能顯著影響全株玉米CP含量。隨著干物質比例增加，籽實、苞葉占總物質比例呈現下降趨勢，葉莖、葉鞘、葉片占總比呈現穩定或上升趨勢，這與文獻稍有差異，可能與收獲期、玉米品種等有關。

滕超等（2021）研究表明，不同產地不同玉米品種樣品主要營養物質在組成上有著大小不等的差異性，脂質變異系數最大，其次是蛋白質，淀粉含量的差異最小。樣品中的淀粉含量居于玉米所含營養成分的首位，其次含量較高的是蛋白質，樣品均值，含量較低的為脂質。本研究可以看出，玉米不同器官各常規營養成分含量均呈顯著差異，無氮浸出物（NFE）在所有營養成分中所占比例最高，其次是CP占比，EE占比最少，與文獻結果一致。

3.2 玉米不同器官的氨基酸含量 徐鑫等（2020）研究表明，玉米品種不同，其氨基酸總量及必需氨基酸含量有明顯差異，不同品種玉米的總氨基酸和氨基酸組分含量不同，這主要是由品種間遺傳基因的不同所致，此外還可能與種植玉米的氣候、土壤、水質等環境綜合因素有關。32個玉米品種氨基酸種類豐富，均含有16種氨基酸，含有人體必需的7種氨基酸。孫志東等（2022）研究表明，游離氨基酸含量與蛋白質含量、谷氨酸含量、賴氨酸含量呈極顯著正相關，與水分含量、脂肪含量極顯著負相關，支鏈淀粉含量和粗淀粉含量對于游離氨基酸含量的影響最大，其次蛋白質含量和可溶性總糖含量的直接作用為顯著，水分含量和谷氨酸含量的間接作用較大。陳超等（2020）研究表明，玉米中含量最多和最少的氨基酸分別是谷氨酸和蛋氨酸；Lys與Thr、Gly、Leu、His、Arg極顯著相關 （P＜0.01）；Lys與Tyr顯著相關 （P＜0.05）。賴氨酸與甘氨酸、酪氨酸和組氨酸含量幾乎一樣，其相關性比賴氨酸與天門冬氨酸、亮氨酸和精氨酸的相關性低；提高玉米中天門冬氨酸的含量，可能提升玉米中賴氨酸含量，亮氨酸會影響賴氨酸的合成，賴氨酸含量與亮氨酸含量呈反比。本研究可以看出，玉米中氨基酸組成及各氨基酸含量差異較大，含量較少的氨基酸（含量小于5%）有Met、Tyr、His、Ala、Tyr等，含量較多（含量大于10%）的有Leu、Asp、Glu、Cys等，同時隨著Lys含量提高，Thr、Gly、Leu、His、Arg、Tyr等含量均顯著升高。Lys含量與Thr、Arg、Ser、Gly含量相近，His與Tyr含量相近，與上述結果一致。

4 結論

不同品種類型玉米的籽實、苞葉、葉莖、葉鞘、葉片的養分含量和總能差異顯著。三種處理下的結果分析表明，玉米的籽實和苞葉的有機物含量顯著高于其他器官，是營養價值較高的器官。在“糧改飼”政策和全株玉米青貯技術的推廣中，對籽實、苞葉的充分有效利用是提高全株玉米利用率的關鍵。