用滤袋法测定发酵棉源饲料中木质素含量

吴红岩，谢丽蓉，苏玲玲*

（1.新疆畜牧科学院饲料研究所，乌鲁木齐 830011；2.新疆畜牧科学院，乌鲁木齐 830011）

新疆太阳辐射强烈、昼夜温差大，棉花产量高，因此棉副产品资源相当丰富。据农业部农情调度显示：2017年，新疆棉花实播面积210.86万hm2，播种面积占全国的63%。按每公顷土地产秸秆10 t计算，则棉秆年产量为885.61万t。因为不同种植区、储存期、储存方式、氮肥使用量、收割时期及棉花品种、部位的不同导致棉秆营养成分差异较大。棉秆茎的粗蛋白含量相比偏低 (4.55%～6.79%)；棉秆茎的纤维素（35.22%～47.01%）；木质素的含量较高（15.98%～19.78%）[1-3]。如果针对其营养特点科学合理的开发利用棉秆饲料资源，对于缓解新疆饲草料资源短缺，发展节粮型畜牧业具有非常重要的指导意义。目前棉秆利用率低的原因是由于秸秆内木质素中木聚糖的糖酸酸链与半纤维素共价相结合,形成包裹纤维素的框架结构,而且木质素与碳水化合物结合所形成的化学键也会阻碍纤维素酶的分解[4]。使得瘤胃微生物很难降解这些物质,从而严重阻碍了草食家畜降解利用秸秆[5]。此外木质素及秸杆中存在的部分酚醛类化合物还会减少微生物的附着量,尤其是能够降低某些活力极强的纤维分解菌的活性，从而阻碍草食家畜对秸轩的消化利用。因此要想利用好棉秆主要是需要降低棉秆中木质素的含量即棉秆开发的首要问题是确定纤维素、半纤维素及木质素含量，而研究测定其含量为棉源饲料的合理资源化利用提供可靠的技术资料。目前饲料中的酸性洗涤木质素(ADL)的测定方法主要使用国家标准方法GB/T20805-2006，此法抽滤等步骤中样品转移时容易造成样品溢出且费时、效率低。滤袋技术是20世纪90年代初发展起来的一种简便易行，高效准确分析技术。该项技术目前主要应用于饲料和食品中粗纤维、中性洗涤纤维 、酸性洗涤纤维的测定。本文作者之前也做了大量的用滤袋法测定饲料中NDF和ADF[6-8]的相关工作，但能否用纤维滤袋样品中木质素ADL，每个样品需要12 moL/L浓硫酸才能将棉源饲料中大部分细胞内容物如脂肪、蛋白质、糖类和纤维素等分解完全，本文针对这个内容开展了如下工作。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：小型高速粉碎机(WK-1000A)，福斯；分析天平：分度值0.0001 g(型号)，赛多利斯；箱式电阻炉（SX2-8-10TZ）额定温度 1 000 ℃；电热干燥箱（DHG-9140A）；高温电热炉（IKAC-MAG）。

试剂：硫酸 （H2SO4分析纯）；十六烷基三甲基溴化铵 (C19H42NBr，CTAB分析纯)；十二烷基硫酸钠（C12H25SO4Na分析纯）。

酸性洗涤剂：测定酸性洗涤纤维用的溶液。

原料：新疆南疆地区棉秆与不同粗饲料混合经纤维分解菌发酵70 d后的样品。

1.2 试验方法

1.2.1 样品预处理

自然干燥晾干后，用粉碎机粉碎，过40目分样筛。

1.2.2 木质素的测定

按照滤袋法先测定ADF：（1）在纤维滤网袋上，用特殊记号笔编号、称重后，称量样品重0.5 g左右于袋中，封好口。每种样品做3个平行样。（2）7个袋放入大烧杯中，加入酸性洗涤剂800 mL，煮沸1 h(以开始沸腾计时，注意煮沸过程液体浓度不变)。（3）把滤网袋取出用自来水洗净，凉干，于105℃烘箱中烘2 h，干燥器内冷却30 min，确保恒重后计入质量。

1.2.3 ADL的测定

将以上的滤袋放入烧杯中，第一次浸泡：每个滤袋加12.0 moL/L的硫酸100 mL在20℃~25℃下浸泡消解3 h，取出用热水洗净至中性。第二次和第三次是重复第一次浸泡步骤。晾干，于105℃烘箱中烘4 h后，冷却30 min后立即称重。再将每个样品放入相对应称好重量和编好号的坩埚中，先炭化，后放入550℃高温炉中烧4 h（温度升到550℃开始计时），放干燥器冷30 min后，确保恒重后计入质量。

计算ADL公式：(酸性洗涤后滤袋和样品重-纤维袋重量-（灰化后坩埚重-原坩埚重)）*100%/样重。国标方法：GB/T20805-2006[9]本实验中样品由北京谱尼测试集团测定。

2 结果与分析

2.1 发酵棉源饲料中中性洗涤纤维，酸性洗涤纤维和木质素含量（见表1、表2）

表1 样品中 NDF、ADF和ADL含量（%）（n=3）

序号 样本编号 第一次A D L% 第二次A D L% 第三次A D L%1 1 A 1 1 2 2.8 1±2.7 8 A 1 6.6 5±0.9 5 B 1 5.9 8±0.7 7 1 2 A 1 2 2 3.1 1±3.3 6 A 1 3.8 1±0.6 1 B 1 3.0 5±0.8 5 1 3 A 1 3 1 9.8 7±1.3 8 A 1 5.6 8±0.8 0 B 1 5.1 9±0.5 5 1 4 A 1 4 2 1.2 4±2.3 8 A 1 6.2 9±0.9 4 B 1 5.2 6±0.4 6 1 5 A 1 5 2 0.4 2±1.2 2 A 1 5.9 4±0.7 3 B 1 4.9 2±0.4 9 1 6 A 1 6 2 1.6 0±1.3 8 A 1 8.7 1±0.9 0 B 1 8.2 2±0.7 4 1 7 A 1 7 1 9.6±0.8 2 A 1 4.5 8±0.4 8 B 1 4.0 7±0.6 2 1 8 A 1 8 2 6.7 5±1.0 6 A 2 0.7±1.4 0 B 2 0.8 1±0.9 6 1 9 A 1 9 1 6.7 3±0.9 7 A 1 7.8 6±1.3 0 B 1 7.3 5±0.4 6 2 0 A 2 0 1 8.8 5±1.5 6 A 1 2.9 5±0.9 0 B 1 3.0 4±0.6 0 2 1 A 2 1 2 0.1±1.2 4 A 1 3.8 6±0.8 4 B 1 3.2 3±0.7 5 2 2 A 2 2 2 1.0 7±0.8 7 A 1 5.0 6±0.9 1 B 1 4.8 8±0.7 2 2 3 A 2 3 2 3.1±1.2 5 A 1 5.9 6±0.7 2 B 1 5.3 3±0.5 8 2 4 A 2 4 2 4.5 4±0.7 2 A 1 6.4 6±0.7 2 B 1 6.0 7±0.2 8 2 5 A 2 5 2 0.1 3±0.7 8 A 1 5.0 6±0.4 2 B 1 4.3 8±0.7 9 2 6 A 2 6 2 2.2 7±1.2 0 A 1 8.3 1±0.8 7 B 1 7.9 6±0.7 7

表2 样品中ADL含量（%）（n=6）

从表1中可以看出发酵棉秆的ADL第一次浸泡在18%~26%左右，而再次浸泡值可以再降5%~8%左右，第一次浸泡和第二次浸泡差异极显著。而第三次浸泡后基本与第二次差异不显著。

从表2可知，用国标法和本实验浸泡2次木质素测定结果接近。

3 讨 论

目前饲料中木质素的分析大多采用国标法。在采用该法测定时，通常首先称取一定量样品于烧杯中，然后加入100 mL酸性洗涤剂煮沸1 h后，在玻璃砂漏斗内抽滤，抽滤过后转移到烧杯内加入12.0 moL/L的硫酸溶液至半满再消解3 h后，继续转移到玻璃砂漏斗内抽滤，并将残渣转移到古氏坩埚中。然后烘干灰化称重计算。该过程不仅费工费时，由于12.0 moL/L硫酸煮沸过程中火力控制不当容易溢出，造成残渣损失和烧伤操作人员。另外在将残渣转移到古氏坩埚中时，很易发生抽滤困难或抽漏。因此很多人研究用滤袋法替代传统方法[10]。本试验用纤维滤网袋法分析饲料中的木质素时，省去了抽滤，而且可批量进行测定，效率高。一个800 mL烧杯可以处理7个左右样品。本试验第一次用12.0 moL/L的硫酸100 mL在20℃~25℃下浸泡消解3 h，样品结果偏高，而且平行性差，再次消解，又能降低5%左右，说明第一次的酸添加量不够。用国标法和滤袋法（本试验2次浸泡）进行的对比试验，分析数据表明，纤维滤网袋法分析结果可与国标法相一致，这与薛红枫[11]等人得出的采用传统抽滤、ANKOM滤袋和CAU滤袋技术测定的16种反刍动物饲料中木质素（高锰酸钾法）3种方法间差异不显著一致，本试验得出此方法也可应用与棉源饲料中木质素含量的测定。