饲料原料中淀粉准确检测方法的研究和应用

■ 曹 伟 武 琳 石琴琴 张 楠 贾洪敏 李丹丹 孙春华 杨 青*

（1.新希望六和股份有限公司，北京 100102；2.山东新希望六和集团有限公司，山东青岛 266061；3.青岛新嘉生物技术有限公司，山东青岛 266061）

淀粉是一种以颗粒形式存在在一些植物有机体中的碳水化合物，分子通式为（C6H10O5）n，由α-D-吡喃葡萄糖通过α-1，4-糖苷键和α-1，6-糖苷键链接而成，是最重要的储藏性多糖，也是动物及人类的主要能量来源[1]。淀粉是植物体内碳水化合物的主要储存形式，对植物的生长和产量有重要作用。谷物、豆类中淀粉的含量较高。此外，坚果、种子、一些根茎类蔬菜和水果中也含有淀粉[2-4]。

淀粉含量的测定方法有很多，包括酶解法[5]、滴定法[6-7]、旋光法、热重分析法、分光光度法、高光谱成像技术[8]、色谱法[9]、近红外光谱法[10-11]等。目前饲料企业检测饲料原料中淀粉含量的最常用方法是酸水解法（GB 5009.9—2016）和旋光法（GB/T 20194—2018）。

酸水解法的原理是将试样中的脂肪和可溶性糖除去后，用6 mol/L 盐酸水解其中的淀粉使其成为具有还原性的单糖，然后通过测定还原糖的含量折算成淀粉，适用于食品（肉制品除外）中淀粉的测定。酸水解法中涉及到的试剂较多，步骤比较繁琐，耗时较长，效率低；滴定过程中需要边加热边滴定，危险性较高。

旋光法的原理是先用0.31 mol/L 盐酸将试样分解，将溶解的淀粉糊化并部分水解，然后测定澄清溶液的总旋光度，并对溶于40%乙醇溶液的其他物质及稀盐酸处理后光学活性引起的旋光度予以校正，用已知的系数乘以校正后的旋光度计算出淀粉含量，适用于饲料原料、配合饲料、精料补充料、浓缩饲料和添加剂预混料中淀粉含量的测定，不适用于含有在分析过程中具有光学活性且不溶于40%乙醇的淀粉以外的其他物质产品。旋光法操作简便，且用时较短，安全性较高。

本试验选取常见的饲料原料22 种，包括能量饲料和蛋白质饲料，分别采用酸水解法和旋光法测定其淀粉含量，同时检测试验原料的粗纤维含量，对两种淀粉测定结果差异与试样中粗纤维含量进行相关性分析，并以6 种高纤维原料进行还原性单糖检测，最终确定检测饲料原料中淀粉含量的准确方法，为饲料的精准营养提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选取22种常见的饲料原料，包括玉米、小麦、稻谷及其副产品和其他谷物副产品。按照GB/T 20195—2006《动物饲料 试样的制备》制备2 份试样，粉碎，一份全部通过0.425 mm 孔筛，一份全部通过0.5 mm 孔筛，分别混匀装于密封容器，备用。

试剂均为分析纯，盐酸购于西陇化工股份有限公司，氢氧化钠购于天津市科密欧化学试剂有限公司，乙酸铅、亚铁氰化钾购于国药集团化学试剂有限公司，无水硫酸钠、石油醚、无水乙醇、硫酸铜、铁氰化钾购于西陇化工股份有限公司，酒石酸钾钠、乙酸锌购于天津市光复精细化工研究所，葡萄糖标准品、甘露糖标准品购于西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司等。

1.2 仪器设备

电子天平，购自梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；恒温水浴锅，购自常州国华仪器有限公司；pH 计，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；旋光仪，购自济南海能仪器有限公司；滴定管，天津市天玻玻璃仪器有限公司；ICS-5000+ DC 离子色谱仪，购自赛默飞世尔科技公司。

1.3 试验方法

1.3.1 酸水解法测定淀粉具体操作详见GB 5009.9—2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》第二法——酸水解法。

1.3.2 旋光法测定淀粉具体操作详见GB/T 20194—2018《动物饲料中淀粉含量的测定 旋光法》。

1.3.3 粗纤维的测定

具体操作详见GB/T 6434—2006 《饲料中粗纤维的测定方法》。

1.3.4 还原性单糖的制备和测定

分别移取1.0 mg/mL 葡萄糖标准储备溶液和1.0 mg/mL 甘露糖标准储备溶液1 mL 于10 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，配制成100 µg/mL 的标准中间溶液。准确移取适量的标准中间溶液于10 mL容量瓶中，用水分别稀释成1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 µg/mL的标准工作溶液。现用现配。

称取2～5 g（精确到0.001 g）试样，置于放有慢速滤纸的漏斗中，用50 mL 石油醚分5 次洗去试样中脂肪，弃去石油醚。用150 mL 乙醇（85%，体积比）分数次洗涤残渣，以充分除去可溶性糖类物质。滤干乙醇溶液，以100 mL 三级水洗涤漏斗中残渣并转移至250 mL 锥形瓶中，加入6 mol/L 盐酸溶液30 mL，接好冷凝管，置沸水浴中回流2 h，取出后立即冷却，标记为试样溶液A。

称取约2.5 g（精确到0.001 g）试样，置于干燥150 mL 锥形瓶中，加入25 mL 0.31 mol/L 盐酸溶液，沸水浴15 min，取出后立即冷却，标记为试样溶液B。

用氢氧化钠溶液（200 g/L）将试样溶液A 和B pH调至6～7，将调节后的溶液转入100 mL容量瓶中并定容，摇匀，经0.22 µm 有机滤膜过滤后进行葡萄糖和甘露糖含量测定。色谱条件：PA 100 色谱柱，流动相为超纯水+氢氧化钠溶液（200 mmol/L）=90+10，流速1.2 mL/min，进样体积10 µL。

1.4 数据处理

所有数据均为2 次平行试验结果的平均值，如无特别说明，测定结果均为风干基计。使用Excel 软件计算出两种检测方法的淀粉含量的差值，并用SPSS 17.0 软件检验两种淀粉检测结果差值与其粗纤维的相关性，以P＜0.05作为差异显著性判断标准。

2 结果与分析

2.1 试验原料中淀粉和粗纤维的测定结果

采用旋光法和酸水解法测定淀粉含量，采用过滤法测定粗纤维含量的结果如表1 所示。由表1 可以看出，各类原料采用酸水解法测定的淀粉含量普遍高于旋光法，其粗纤维含量范围为0.2%～44.8%，然而面粉（食品级）和可溶性淀粉（分析纯）两种方法的淀粉含量结果基本相同，且粗纤维的检测结果为0。

表1 试验原料的淀粉及粗纤维含量（风干基础，%）

2.2 试验原料中两种方法测定淀粉含量的结果差值与粗纤维的相关性

由表1 可以看出，各类原料的淀粉含量差值范围为0.11%～29.50%。淀粉差值与原料的粗纤维含量有一定的相关性。运用SPSS 17.0皮尔逊（Pearson）检验进行相关性分析，结果见表2，相关系数为0.508＞0，说明样品的粗纤维含量与两种方法淀粉检测结果的差值成正相关，且显著性P值为0.019，P＜0.05，表明两者呈显著相关，即原料试样的粗纤维含量越高，两种方法检测的淀粉含量差值越大。

表2 两种淀粉检测方法的结果差值与粗纤维含量相关性分析

2.3 验证试验

选取6 种高纤维原料进行两种不同条件处理，经过离子色谱仪检测葡萄糖及甘露糖的含量。处理条件A 为采用6 mol/L 盐酸溶液100 ℃水浴水解2 h；处理条件B 为采用0.31 mol/L 盐酸溶液100 ℃水浴水解15 min，详细结果见表3。从结果上可以看出，盐酸溶液浓度及水解时间不同，生成的还原性单糖含量差异较大。

表3 不同处理条件下6种高纤维原料还原性单糖的检测结果（%）

3 讨论

经过研究发现，原料中的纤维素被强酸长时间水解会生成相应的还原糖[12-14]。酸水解法和旋光法的原理均为样品在不同盐酸浓度及时间的作用下水解为还原糖，再通过测定还原糖的含量折算出试样中的淀粉含量，因此纤维素含量影响淀粉的检测结果。

通过对6 种高纤维的原料展开深入研究，采用两种不同浓度的盐酸溶液及水解时间处理，然后检测其葡萄糖和甘露糖的含量，这两种还原糖会直接影响其淀粉测定值。以稻壳粉为例，采用两种方法检测淀粉结果的差值为20.57%。采用酸水解法前处理的溶液，经过离子色谱检测葡萄糖11.78%，甘露糖13.83%，结果表明强酸长时间水解将稻壳粉中纤维素等物质水解为还原糖。而采用旋光法前处理的溶液，经过离子色谱检测葡萄糖0.10%，甘露糖0.16%，少许纤维素被水解成还原性糖。进一步验证酸水解法和旋光法采用盐酸浓度及水解时间不同，生成的还原性糖含量不同，导致淀粉含量差异较大。以可溶性淀粉（分析纯）及面粉（食品级）为例，采用两种方法检测淀粉结果的差值分别为0.11%和0.14%，满足方法的精密度要求（绝对差值≤0.2%）。研究表明，不含纤维素的原料可以采用酸水解法和旋光法测定淀粉，而含有纤维素的原料必须采用旋光法，否则检测结果偏高。

4 结论

综上所述，当饲料原料中存在纤维素时，酸水解法会将样品中的纤维素和淀粉全部水解为还原糖，这些还原糖参与淀粉含量的计算，从而导致该法的淀粉检测结果虚高。而旋光法可以将样品内全部淀粉和少部分纤维素水解为还原糖，检测结果可以准确反映饲料原料中淀粉的含量。本研究得出，旋光法测定饲料原料中淀粉的含量，能够为动物饲料营养提供准确数据支持；同时操作便捷、成本低、安全性高，可以在饲料行业中广泛应用。