柑橘皮的營養(yǎng)成分及體外降解率測定

杜秦嬌，孔倩茹，孫 莉，王 磊，鄭 琛

（甘肅農(nóng)業(yè)大學 動物科學技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730070）

柑橘（Citrus）為蕓香科柑橘屬植物，柑橘產(chǎn)量居世界百果之首[1]。在世界上146個國家及地區(qū)均有栽培，我國是柑橘的重要產(chǎn)地之一，資源十分豐富。我國柑橘年產(chǎn)量可達3 816.8萬t，橘片罐頭占柑橘加工制作業(yè)的80%以上，是我國傳統(tǒng)的出口產(chǎn)品之一，但加工剩余的柑橘皮尚未作為飼料廣泛用于飼喂家畜，研究具有高營養(yǎng)價值的飼料來節(jié)省飼料資源顯得尤為重要。柑橘的皮、脈絡(luò)和果核都含有豐富的糖分、粗脂肪、維生素、氨基酸和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分。但目前，在我國僅有少量柑橘皮作為陳皮以供藥用，其余大部分被當作垃圾丟棄，既浪費資源，又污染環(huán)境，柑橘皮的處理已經(jīng)成為柑橘加工企業(yè)的頭號難題。羅巧慧[2]等認為，將柑橘皮作為飼料飼喂畜禽，均有較高的飼喂價值，此外，柑橘皮含有大量的可消化無氮浸出物和果膠，能為反芻動物等家畜提供一定的能量，可作為反芻動物飼糧中的能量飼料部分替代。因此，本項目在對新鮮和風干柑橘皮進行養(yǎng)分測定的基礎(chǔ)上，通過體外產(chǎn)氣試驗評價柑橘皮的產(chǎn)氣狀況和體外養(yǎng)分降解率，以期為柑橘皮在反芻動物飼養(yǎng)中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗樣品的采集和制備

購買新鮮柑橘皮保留，經(jīng)自然風干制成風干樣品，再用植物粉碎機（型號：FZ102）粉碎并通過孔徑為0.425 mm的標準篩制樣，分析樣品密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗儀器與藥品

1.2.1 試驗儀器 植物粉碎機（FZ102）、電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9070A）、陶瓷纖維馬弗爐（TM-3012P）、電子天平（AL104）、移液槍（TopPette）、分光光度計（756PC）、恒溫水浴鍋（XMT-DA）、水浴恒溫振蕩器（SHA-B）、氣相色譜儀（Aglient，6890N）、低速離心機（SC-3610）、酸度計(PB-10)、臺式高速冷凍離心機（TGL-16M0）等。

表1 人工瘤胃緩沖液的A、B、C、D、E各溶液配方

研缽、鋁盒、燒杯、容量瓶、刻度移液管、離心管、萬用電爐、濾紙、紗布、針管、醫(yī)用氧氣袋、二氧化碳氣體罐、氣體樣品采集袋、干燥器、自制72孔有機玻璃支架、保溫壺。

1.2.2 試驗藥品 氯化鈣、氯化鐵、氯化鈷、氯化錳、碳酸氫銨、無水磷酸氫二鈉、磷酸氫鉀、碳酸氫鈉、硫酸鎂、硫化鈉、40% 氫氧化鈉、刃天青。

1.3 試驗方法

1.3.1 人工瘤胃緩沖液的制備 進行體外模擬瘤胃發(fā)酵培養(yǎng)，人工瘤胃的緩沖液按照Menke和Steingass[3]方法配制，見表1。配方為：400 ml蒸餾水、0.1 ml微量元素溶液（A液）、200 ml緩沖液（B液）、200 ml常量元素溶液（C液）、1.0 ml刃天青溶液（D液），用CO2氣體飽和并且升溫至39℃后，加入40 ml還原溶液（E液），繼續(xù)通入CO2，至溶液由淡藍色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色。

1.3.2 瘤胃液的采集 于屠宰場屠宰綿羊時收集3只以上綿羊的新鮮瘤胃液，經(jīng)4層紗布過濾，轉(zhuǎn)移到預(yù)熱處理過的保溫壺中，迅速帶回實驗室置于39℃恒溫水浴箱中保存，連續(xù)通入CO2，待用。

1.3.3 體外培養(yǎng)程序 人工瘤胃體外培養(yǎng)采用Menke等的體外產(chǎn)氣法進行[3]。準確稱取干物質(zhì)含量為0.2 g的柑橘皮，置于體外產(chǎn)氣注射器中，加入始終依靠CO2氣體飽和的瘤胃微生物培養(yǎng)液30 ml，盡快排出注射器中氣體，用膠管及膠管夾封住注射器前端，記錄注射器活塞的初始刻度讀數(shù)（ml）。在39℃恒溫水浴鍋上平穩(wěn)放置自制72孔有機玻璃支架，將注射器頭朝下插入支架孔中連續(xù)培養(yǎng)（水浴鍋內(nèi)水面高度必須要淹沒注射器內(nèi)培養(yǎng)液高度）[4]。分別培養(yǎng)3 h、6 h、12 h、24 h。每個時間段9個重復(fù)。每批樣品做3個空白對照，記錄注射器活塞的位置讀數(shù)（ml）。

1.4 測定指標

1.4.1 營養(yǎng)成分的指標及測定方法

干物質(zhì)（DM）：100～105℃烘干法；

粗蛋白質(zhì)：凱氏半微量定氮法；

粗脂肪（EE）：索氏浸提法；

粗纖維：酸堿消煮法；

粗灰分：550～600℃高溫氧化法；

無氮浸出物=1-粗蛋白質(zhì)-粗脂肪-粗纖維-粗灰分-水分

1.4.2 產(chǎn)氣量的測定及計算 分別在培養(yǎng)3 h、6 h、12 h、24 h時記錄產(chǎn)氣量，同時將產(chǎn)氣結(jié)束后的注射器內(nèi)的培養(yǎng)液轉(zhuǎn)移到100 ml離心管中離心凍存待用。

式中：t是指發(fā)酵開始后的某一時間（h）；GPt是指樣品在t時刻的產(chǎn)氣量（ml）；Vt是指樣品發(fā)酵t小時后培養(yǎng)管刻度讀數(shù)；Vo是指樣品在開始培養(yǎng)時空白培養(yǎng)管刻度讀數(shù)[5]。

1.4.3 pH的測定 培養(yǎng)結(jié)束后獲得的培養(yǎng)液，立即用高精度酸度計（PB-10型）測定培養(yǎng)液的pH值。

1.4.4 干物質(zhì)降解率的測定及計算 將產(chǎn)氣結(jié)束后的殘液轉(zhuǎn)移至離心管中，在低速離心機中離心10 min，棄上清液，保留殘渣。將離心管在105±2℃ 烘箱中烘3 h后取出，在干燥器中冷卻30 min，稱重至恒重。

干物質(zhì)降解率（W%）的計算：

式中：M為試樣的質(zhì)量（g）；M1為殘渣和消化管的質(zhì)量（g）；M2為消化管的質(zhì)量（g）[6]。

1.4.5 甲烷的測定 在產(chǎn)氣結(jié)束后，將注射器針頭的夾子松開，迅速將注射器中的氣體注入氣體樣品采集袋中，立即測定氣體樣品中的甲烷含量。使用氣相色譜儀（Aglient，6890N ）測定氣體樣品中甲烷的含量。色譜柱為AT·SE-30 毛細管柱（中國科學院蘭州化學物理研究所）。色譜條件為：進樣口溫度為 100℃；N2流量為1.7 ml/min；分流比 15：1；恒溫模式（100℃3 min）；FID250℃；FID 空氣、H2和N2流量分別為 450 ml/min、40 ml/min 和 45 ml/min[7]。

1.4.6 揮發(fā)性脂肪酸的測定 將凍存的培養(yǎng)液在室溫下解凍，用低速離心機（5 000 r/min）離心10 min。用移液槍吸取1 ml轉(zhuǎn)移至1.5 ml離心管中，加入0.2 ml 2EB去蛋白溶液搖勻。冰水浴30 min，在高速冷凍離心機（10 000 r/min 4℃）離心10 min[8]。使用氣相色譜儀測定樣品中揮發(fā)性脂肪酸的含量。色譜柱選用HP 19091N-213毛細管柱。色譜條件：進樣口溫度220℃；N2流量2.0 ml/min；分流比 40∶1；恒溫模式（120℃3 min，然后10℃/min至180℃，保持1 min）；FID250℃；FID 空氣、H2和N2流量分別為 450 ml/min、40 ml/min 和 45 ml/min[7]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel整理后，用SPSS17.0軟件進行單因素方差分析，差異顯著時，采用Tukey法進行多重比較，P＜ 0.05作為差異顯著的判斷標準。

2 結(jié)果與分析

2.1 柑橘皮的營養(yǎng)水平

從表2可以看出，柑橘皮渣常規(guī)養(yǎng)分含量為：粗蛋白質(zhì)（CP）6.6%含量較低，粗脂肪（EE）2.3%，粗纖維（CF）9.7%含量較低，粗灰分（Ash）3.1%，無氮浸出物（NFE）57.3%含量較高，鈣（Ca）0.57%、磷（P）0.21%，鈣磷比接近2∶1。

表2 柑橘皮的營養(yǎng)水平（風干基礎(chǔ)）

2.2 產(chǎn)氣量、甲烷產(chǎn)量及干物質(zhì)降解率

圖1 體外培養(yǎng)總產(chǎn)氣量、甲烷產(chǎn)量及干物質(zhì)降解率動態(tài)變化

表3 體外發(fā)酵產(chǎn)氣量、甲烷產(chǎn)量及干物質(zhì)降解率

從表3及圖1可以看出，培養(yǎng)24 h的產(chǎn)氣量顯著高于培養(yǎng)3 h、6 h、12 h的產(chǎn)氣量，培養(yǎng)12 h的產(chǎn)氣量顯著高于培養(yǎng)3 h、6 h的產(chǎn)氣量，培養(yǎng)6 h的產(chǎn)氣量顯著高于培養(yǎng)3 h的產(chǎn)氣量。隨著時間的延長，甲烷產(chǎn)量逐漸增加。培養(yǎng)24 h、12 h的干物質(zhì)降解率顯著高于培養(yǎng)3 h、6 h的干物質(zhì)降解率，培養(yǎng)6 h的干物質(zhì)降解率顯著高于培養(yǎng)3 h的干物質(zhì)降解率。

2.3 體外培養(yǎng)液pH和揮發(fā)性脂肪酸（VFA）濃度

從表4、圖2和圖3可以看出，培養(yǎng)3 h、6 h、12 h、24 h的pH沒有差異顯著，且各處理組培養(yǎng)液的pH在6.53～6.62范圍內(nèi)。培養(yǎng)24 h的TVFA、乙酸百分比例顯著高于培養(yǎng)3 h、6 h、12 h的TVFA、乙酸百分比例，培養(yǎng)12 h、6 h的TVFA、乙酸百分比例顯著高于培養(yǎng)3 h的TVFA、乙酸百分比。培養(yǎng)24 h的乙酸：丙酸比顯著高于培養(yǎng)3 h、6 h、12 h的乙酸：丙酸比，培養(yǎng)12 h的乙酸：丙酸比顯著高于培養(yǎng)3 h、6 h的乙酸：丙酸比，培養(yǎng)6 h的乙酸：丙酸比顯著高于培養(yǎng)3 h的乙酸：丙酸比。培養(yǎng)3 h的丙酸百分比例顯著高于培養(yǎng)6 h、12 h、24 h的丙酸百分比例，培養(yǎng)6 h的丙酸百分比例顯著高于培養(yǎng)12 h、24 h的丙酸百分比例。培養(yǎng)12 h、24 h的丁酸百分比例顯著高于培養(yǎng)3 h、6 h的丁酸百分比例。培養(yǎng)24 h的異戊酸百分比例顯著高于培養(yǎng)3 h、6 h、12 h的異戊酸百分比例，培養(yǎng)12 h的異戊酸百分比例顯著高于培養(yǎng)3 h、6 h的異戊酸百分比例。培養(yǎng)3 h、12 h、24 h的戊酸百分比例顯著高于培養(yǎng)6 h的戊酸百分比例。產(chǎn)出的揮發(fā)性脂肪酸含量處于較高水平。隨著時間的延長，TVFA、乙酸、丁酸、異戊酸、戊酸的百分比含量逐漸升高，丙酸百分比下降。

圖2 體外培養(yǎng)pH、TVFA及乙酸：丙酸動態(tài)變化

圖3 體外培養(yǎng)乙酸、丙酸、丁酸、異戊酸及戊酸百分比例動態(tài)變化

表4 體外培養(yǎng)液pH和VFA濃度

3 討論

3.1 柑橘皮的營養(yǎng)成分分析

飼料是動物機體生長發(fā)育所需的營養(yǎng)來源，為指導(dǎo)動物生產(chǎn)實踐中飼料營養(yǎng)分配合理，保障動物機體正常的生長發(fā)育[9]，需要對飼料進行營養(yǎng)成分分析。通過對柑橘皮營養(yǎng)成分含量的概略養(yǎng)分分析，以干物質(zhì)（DM）90.8%為基礎(chǔ)計算，柑橘皮中含無氮浸出物（NFE）63.1%，粗蛋白質(zhì)（CP）含量7.27%、粗纖維（CF）含量10.68%，且根據(jù)柑橘皮的純養(yǎng)分分析，其鈣磷比接近2∶1[10]，屬于能量飼料。與羅巧慧等提供的參考數(shù)據(jù)：無氮浸出物（NFE）55.3%～71.6%，粗蛋白質(zhì)（CP）6.4%～10.7%，粗纖維（CF）7.8%～18.5%，鈣（Ca）0.34%～1.68%、磷（P）0.07%～0.27%[2]對比都處于參考范圍之內(nèi)。所以柑橘皮能被用作反芻動物的飼料原料，部分替代其飼糧中的能量飼料[11]。

3.2 產(chǎn)氣量、甲烷產(chǎn)量及干物質(zhì)降解率的數(shù)據(jù)分析

一定時間段的產(chǎn)氣量可以反映飼料被瘤胃微生物的消化利用情況，評定飼料的營養(yǎng)價值[12]。甲烷是瘤胃微生物利用碳水化合物發(fā)酵后的產(chǎn)物，甲烷的產(chǎn)量的高低能反映出飼料能量在反芻動物體內(nèi)損失的多少，同時，甲烷作為溫室氣體，能吸收紅外線，破壞大氣中的臭氧層，大量排放會污染空氣，危害環(huán)境[13]。通過本試驗所測得的數(shù)據(jù)表明：柑橘皮在人工瘤胃中降解速度比較快，表明可降解有機成分比較多，導(dǎo)致產(chǎn)氣量較高。若將柑橘皮作為反芻動物的能量飼料使用，由于瘤胃中干物質(zhì)降解率較高，為反芻動物提供較多養(yǎng)分，能有效節(jié)省飼料飼喂量，降低成本。并且與其他能量飼料相比[14]柑橘皮產(chǎn)生的甲烷較少，因此將柑橘皮作為飼料飼喂反芻動物有利于環(huán)保。而調(diào)控反芻動物瘤胃內(nèi)甲烷生成的主要影響因子有日糧組成、植物成分、抗生素含量、化學益生素含量等[15]，柑橘皮在瘤胃發(fā)酵過程中有抑制甲烷產(chǎn)生的作用，表明柑橘皮中含有部分植物成分、抗生素以及其他化學益生素，在發(fā)酵過程中調(diào)控降低甲烷生成，關(guān)于柑橘皮中具體調(diào)控甲烷生成的影響因子及其作用機理還需做進一步研究來論證。

3.3 pH和揮發(fā)性脂肪酸的數(shù)據(jù)分析

瘤胃液pH是評價反芻動物瘤胃內(nèi)酸中毒的指標之一[16]，通過測定反芻動物瘤胃pH可為研究飼料飼養(yǎng)效果，提高生產(chǎn)性能建立穩(wěn)固基礎(chǔ)[17]。本試驗中，培養(yǎng)液pH處在有利于瘤胃微生物的生長、發(fā)育和發(fā)酵的pH范圍（5.5～7.5）內(nèi)[18]，表明柑橘皮在反芻動物消化過程中不會大幅改變瘤胃內(nèi)酸堿環(huán)境。瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸通過瘤胃上皮吸收進入動物機體，是反芻動物獲得能量的最主要來源[19]，瘤胃發(fā)酵過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸含量的多少直接影響反芻動物的生長發(fā)育。本試驗中，揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量較高與干物質(zhì)的降解率較高相互印證，且各組分比例相對適中，乙酸：丙酸比例較為合理。揮發(fā)性脂肪酸作為瘤胃微生物發(fā)酵的終產(chǎn)物，是供應(yīng)反芻動物進行能量代謝的主要形式[3]，而本試驗中丙酸百分比例較高，說明把柑橘皮作為反芻動物飼料使用，能使更高含量的丙酸通過瘤胃上皮吸收，用于機體自身生長發(fā)育，從而發(fā)揮效用。

4 結(jié)論

柑橘皮干物質(zhì)中粗蛋白質(zhì)（CP）含量7.27%、粗纖維（CF）含量10.68%，屬于能量飼料；體外培養(yǎng)總產(chǎn)氣量和干物質(zhì)降解率較高，丙酸百分比例較高，有利于改善反芻動物瘤胃發(fā)酵。