膨化和发酵大豆分子结构FTIR分析及其对瘤胃降解特性影响

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liaoquanya
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化学、物理、生物等处理会改变饲料的营养价值,反映在营养成分、瘤胃降解特性和消化率改变等方面。传统的饲料营养价值评价方法都是建立在化学分析的基础上,并未对饲料内部分子结构进行探究。然而,饲料营养价值改变与其内部分子结构变化息息相关。本试验将传统的化学饲料营养评定方法与傅里叶变换红外光谱(FTIR)相结合,从分子结构上研究膨化和发酵大豆产品的营养价值,并建立其常规营养成分的瘤胃降解特性与其分子结构的关系,为以后研究分子结构与饲料营养价值的关系奠定基础。本试验选取了5个大豆产品,它们的加工方法如下:豆粕1:铁岭九三,粗蛋白蛋白含量43%,6065℃软化-破碎-压片-浸油-100125℃干燥包装;豆粕2:长春九三,粗蛋白含量43%,6065℃软化-破碎-压片-浸油-100125℃干燥包装;膨化豆粕:6065℃软化-破碎-压片-100105℃膨化-浸油-100125℃干燥包装;发酵豆粕:使用豆粕1或豆粕2加工工艺下的豆粕,加入嗜乳酸杆菌和酿酒酵母菌液,控制水分在6575%,温度在1520℃,发酵13天;膨化大豆:干法膨化整粒全脂大豆,利用螺旋杆挤压,瞬间高温,快速喷出,膨化腔温度在135145℃。试验内容包括:对样品进行常规营养成分测定和CNCPS组分测定;采用尼龙袋法测定干物质、蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的瘤胃降解率;采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对样品蛋白质和碳水化合物的分子结构进行测定和分析。结果表明:(1)膨化和发酵可以降低大豆产品的中性洗涤纤维,酸性洗涤纤维,木质素含量。发酵可以提高总蛋白质和可溶性蛋白质含量。(2)与豆粕1和豆粕2相比,膨化和发酵显著降低了相关蛋白质光谱强度(酰胺Ⅰ带和Ⅱ带的高度与面积,α-螺旋与β-折叠的高度)(P<0.05),并且膨化大豆的降幅最大。光谱特征值的比值也差异显著(P<0.05),膨化大豆的酰胺Ⅰ带与酰胺Ⅱ带的面积比值显著降低,α-螺旋与β-折叠的高度比值也显著降低。然而,膨化豆粕与发酵豆粕间的酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带的高度比值、面积比值和α-螺旋与β-折叠的高度比值则无明显差异。(3)与豆粕1和豆粕2相比,膨化和发酵显著降低了碳水化合物光谱强度值(P<0.05)。除了STCHO的峰3高度,膨化豆粕与发酵豆粕的STCHO和CELC的光谱特征值差异不明显;然而,与膨化豆粕和发酵豆粕相比,膨化大豆的STCHO和CELC的光谱特征值明显降低;另外,从总CHO来看,与豆粕1和豆粕2相比,发酵豆粕的总CHO的峰面积显著降低,在五个样品中最小。(4)分子结构与瘤胃降解特性的相关分析表明,干物质和蛋白质的降解特性不仅受蛋白质酰胺带强度和二级结构α-螺旋与β-折叠高度比值的影响,也与碳水化合物的分子结构有关。A-CELC/A-CHO和H2与DM的瘤胃有效降解率拟合程度非常高(R2=0.8698,P<0.0001)。蛋白质降解特性与酰胺带和二级结构比值(α/β)存在相关关系,并且碳水化合物的分子结构特征值A-CELC/A-CHO、A-CHO、A-STCHO和S2H与蛋白质瘤胃有效降解率拟合程度很高(R2=0.9795,P<0.0001)。纤维的降解率只受碳水化合物分子结构的影响,A-CHO与NDF和ADF的瘤胃有效降解率分别成弱拟合和中高度拟合(R2=0.3796,P=0.0117;R2=0.5145,P=0.0026)。综上所述,膨化和发酵会导致大豆产品分子结构的改变,而分子结构与饲料营养价值与瘤胃降解特性间存在一定的关系。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术可以对大豆产品的蛋白质和碳水化合物分子结构进行分析,并对其进行营养价值评定。
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