干燥和分析方法对富含单宁植物纤维原料测定的影响

郑会玲

（中共潍坊市委党校，山东潍坊 262406）

由于含有浓缩单宁的植物与其他分子（如蛋白质、碳水化合物和少量矿物质）之间形成了较强的复合物，因此，对该类植物营养价值的评价比较复杂。Haslam（1989）认为，浓缩单宁容易通过氧化聚合与蛋白质形成共价键。烘干和冻干样品中性洗涤纤维含量的差异是由于纤维中含粗蛋白质复合物，是在烘干过程中浓缩单宁沉淀的结果（Terrill等，1994）。检测过程中加入亚硫酸钠可以降低浓缩单宁与氮的络合，然而，添加亚硫酸钠对含浓缩单宁植物洗涤剂纤维分析的影响尚未得到充分研究（Krueger等，1999）。本研究的目的是评价干燥法和纤维测定方法对含不同水平浓缩单宁植物纤维成分的影响，通过确定一种方法尽量减少浓缩单宁对洗涤剂纤维分析的干扰。

1 材料与方法

1.1 取样及样品制备 实验对10种植物进行评价，包括豆科植物4种（金合欢、胡枝子、水葡萄、金钱草）、木本植物3种（银合欢、栎树和皂荚）、藤本植物1种（土茯苓）以及草本植物2种（百慕大和柳枝），每种植物采集后分为4份（即4个重复）。植物原料被切除后放入拉链袋中，立即放在干冰上。将样品分成两半，分别放入烘箱干燥（55～60℃，48 h）或冷冻干燥（在预冷冷冻干燥机-40℃中进行3阶段，72 h）。检测过程中只用植物的叶子进行分析。干燥的叶片样品用薄板磨碎，过1 mm分析筛，在室温下密封储存在塑料瓶中。

1.2 实验室分析 参考Terrill等（1992）的资料，采用改进的丁醇-盐酸法对样品中浓缩单宁含量进行分析。每个植物品种的浓缩单宁根据Wolfe等（2008）推荐的标准曲线来确定。用Van Soest和Robertson（1980）描述的方法测定中性洗涤纤维含量，灰化洗涤后的剩余物，取0.5 g样品进行分析，包括3个步骤：先用淀粉酶测定中性洗涤纤维，然后用酸性洗涤纤维测定不含灰分的部分（中性洗涤纤维-酸性洗涤纤维），添加或不添加亚硫酸钠。对于亚硫酸钠的处理，每100 mL洗涤溶剂加入1 g亚硫酸钠，加热前立即加入溶液。对最终洗涤提取后的所有中性洗涤纤维残基进行氮分析，并用酸性洗涤氮表示。

1.3 统计分析 采用SAS（2004）软件PROC ANOVA对实验数据进行分析，每个植物品种、干燥方法及纤维处理方法作为独立变量，P＜0.05表示组间存在显著差异。当组间存在显著差异时，采用PDIFF选项对组间均值进行LSMEANS分析。

表1 干燥和纤维法对中性洗涤纤维的影响 g/kg

2 结果与分析

本实验分析了各类植物纤维原料中浓缩单宁的含量，其中豆科植物中金合欢、胡枝子、水葡萄和金钱草浓缩单宁含量分别是34.0、218.5、237.5和234.0 g/kg。木本植物中银合欢、栎树和皂荚浓缩单宁含量分别是52.0、70.0和68.0 g/kg。藤本植物土茯苓总浓缩单宁含量是30.5 g/kg。而草本植物百慕大和柳枝未检测到浓缩单宁含量。

2.1 干燥和纤维法对中性洗涤纤维的影响 由表1可知，在豆科植物中，干燥和纤维法对胡枝子、水葡萄和金钱草中性洗涤纤维含量的影响存在显著交互效应（P＜0.05），同时冻干法+亚硫酸钠显著降低了中性洗涤纤维含量（P＜0.05）。干燥和纤维法对木本植物中性洗涤纤维含量的影响与豆科植物一致。无论是否加亚硫酸钠，冻干法均显著降低了土茯苓中性洗涤纤维含量（P＜0.05）。干燥或纤维法均显著影响富含浓缩单宁的金欢子、银合欢和皂荚中性洗涤纤维含量（P＜0.05）。干燥法对草本植物中性洗涤纤维含量无显著影响（P＞0.05），但不添加亚硫酸钠显著提高了百慕大中性洗涤纤维含量（P＜0.05）。

2.2 干燥和纤维法对酸性洗涤纤维的影响 由表2可知，干燥方法和纤维法对胡枝子、水葡萄、金钱草、栎树、皂荚和土茯苓酸性洗涤纤维含量的影响具有显著交互效应（P＜0.05），无论是哪种纤维法，冻干法均显著降低上述植物的酸性洗涤纤维含量（P＜0.05）。干燥法显著影响银合欢酸性洗涤纤维含量（P＜0.05）。纤维处理方法显著影响草本植物酸性洗涤纤维含量，其中序列分析显著降低了酸性洗涤纤维含量（P＜0.05）。

2.3 干燥和纤维法对酸性洗涤不溶氮含量的影响 由表3可知，除了银合欢、金合欢和草本植物外，冻干方法均显著降低其他植物酸性洗涤

不溶氮含量（P＜0.05）。序列分析法加亚硫酸钠显著提高了草本植物酸性洗涤不溶氮含量（P＜0.05），而无序列分析不加亚硫酸钠显著提高金合欢酸性洗涤不溶氮含量（P＜0.05）。

表2 干燥和纤维法对酸性洗涤纤维的影响 g/kg

表3 干燥和纤维法对酸性洗涤不溶氮的影响 g/kg

3 讨论

本实验结果显示，烘干和冻干对植物中性洗涤纤维含量具有显著影响，在豆科植物中，干燥和纤维法对胡枝子、水葡萄和金钱草中性洗涤纤维含量的影响存在显著交互效应，同时冻干法+亚硫酸钠显著降低了中性洗涤纤维含量；干燥和纤维法对木本植物中性洗涤纤维含量的影响与豆科植物一致，这可能与植物中蛋白质-浓缩单宁复合物有关。Terrill等（1994）研究发现，中性洗涤不溶氮校正得到的中性洗涤纤维含量可以消除不同干燥方法对其含量的影响，这也确认了蛋白质与浓缩单宁形成复合物的影响。

对于酸性洗涤纤维，本实验结果发现，干燥法和纤维法对胡枝子、水葡萄、金钱草、栎树、皂荚和土茯苓酸性洗涤纤维含量的影响具有显著交互效应，无论是哪种纤维法，冻干法均显著降低了上述植物酸性洗涤纤维含量。作者推断，可能是加热过程形成了复杂的复合物，当酸洗涤提取时，该物质不溶解（Terrill等，1994）。烘干提高了酸性洗涤不溶氮与处理过程发生了氧化反应有关（Palmer等，2000）。人们普遍认为，在野外采集并立即冷冻的植物可以提供与活体组织关系更密切的干燥样本，而在烘干过程中，大多数浓缩单宁出现在细胞空泡中，这些空泡破裂，浓缩单宁与蛋白质和多糖结合，导致提取率降低（Tanner等，2003；Terrill等，1990）。

在中性洗涤溶液中加入亚硫酸钠的基本原理是减少纤维分析中氮和淀粉污染。以往研究表明，亚硫酸盐处理会导致木质素降解，建议用耐热淀粉酶代替亚硫酸盐，以去除淀粉污染（Van Soest和Robertson，1980）。含有浓缩单宁植物在中性洗涤纤维浓度上有显著且往往很大的差异，这表明，即使在分析中加入了热稳定淀粉酶，也需要在中性洗涤纤维分析时加入亚硫酸钠，这在草本植物上的研究得到证实（Krueger等，1999）。使用Terrill等（1992）提出的丁醇/盐酸法分析浓缩单宁时，使用巯基乙醇在硫酸月桂酯溶液中对提取阶段的浓缩单宁进行释放，这就是蛋白质-浓缩单宁复合物。在这个阶段，硫切断了浓缩单宁和细胞成分之间的氢键。此外，Marles等（2008）认为，亚硫酸盐化合物可能是硫代乙醇酸木质素测定中浓缩单宁消除的关键成分，很可能与添加到中性洗涤纤维溶液中的亚硫酸钠中的硫具有相同的作用，从而降低酸性洗涤纤维的NDF值和后续中性洗涤纤维值。

4 结论

本实验结果表明，在检测富含浓缩单宁植物原料纤维时需要考虑纤维分析法的复杂性。冻干法加亚硫酸钠较烘干法降低了大多数富含单宁植物原料中的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和酸性洗涤不溶氮含量，因此，建议富含浓缩单宁的植物洗涤纤维分析时应采用烘干和序列分析加亚硫酸钠处理。