胡　琳，王定发，李　茂，周璐丽，李　韦，高　虹，周汉林*(1. 海南大学 农学院，海南 海口 570100；. 中国热带农业科学院 热带作物品种资源研究所，海南 儋州 57177；. 湖北省农业科学院 农产品加工与核农技术研究所，湖北 武汉 40064)



利用体外产气法研究超微粉碎和常规粉碎木薯叶的饲用价值

胡琳1,2，王定发2，李茂2，周璐丽2，李韦1,2，高虹3，周汉林2*(1. 海南大学 农学院，海南 海口 570100；2. 中国热带农业科学院 热带作物品种资源研究所，海南 儋州 571737；3. 湖北省农业科学院 农产品加工与核农技术研究所，湖北 武汉 430064)

[摘要]为了测定超微粉碎和常规粉碎木薯叶的饲用价值，采用体外产气法测定了两种粉碎类型木薯叶的体外干物质消化率和产气量，并测定了其营养成分。结果表明，超微木薯叶粗脂肪、粗纤维含量和体外干物质消化率分别为4.55%、22.77%和68.43%，均显著高于常规粉碎木薯叶(P<0.05)；两种木薯叶粉的粗蛋白含量差异不显著(P>0.05)；超微粉碎木薯叶体外产气量要高于常规粉碎木薯叶。饲用价值方面，常规木薯叶粉和超微木薯叶粉的RFV值分别为：172.38%和169.85%，均属于特级粗饲料的评级标准范围，其中常规粉碎木薯叶粉略高于超微粉碎木薯叶粉。综上所述，超微粉碎可以提高木薯叶的消化率，但综合考虑饲用价值等方面因素，建议使用常规粉碎木薯叶粉进行饲喂。

[关键词]超微粉碎；常规粉碎；木薯叶；体外产气法；饲用价值

木薯(ManihotesculentaCrantz)，又叫树薯，属于大戟科木薯属植物，是热带和亚热带重要的作物，全世界热带和亚热带地区广泛种植[1]。在发展中国家里，约有6亿人将其作为主要食物来源[2]。人们种植木薯主要是为了获取其根茎部分，而同时产生的大量木薯叶没有得到充分利用[3]。木薯叶中含丰富的蛋白质[4]，是一种优质蛋白饲料。木薯叶产量相当高，合理采摘的木薯叶产量可与鲜薯相当[5]，并不会影响其生长和块根产量。木薯叶鲜样中粗蛋白含量为 4.0 %～9.6 %，干样粗蛋白含量为20 %～36.4 %，且富含Ca、赖氨酸、微量元素和维生素，是饲喂畜禽的优质饲料资源[6]。

体外产气法(In vitro gas production)为Raab 等建立[7]，是目前发达国家采用最多的用来评价放牧家畜饲草饲料饲用价值的技术之一，此法的原理是，消化率不同的各种饲料，在相应的时间内产气量与产气率不同。体外产气法是评定反刍动物饲料营养价值的一种非常有效的方法，一次可进行大量样本的测定，与体内法相比，不需要大量的试验动物，并且结果与体内法具有高度相关性，已经越来越多地应用在反刍动物饲料营养研究上。

超微粉碎是近年来发展迅速的一项新技术。一般是指将3 mm以上的物料颗粒粉碎10～25 μm 以下的过程[8]，能破坏植物细胞等一些微结构。超微粉碎技术多用于人类食品营养及中药有效成分的研究等方面，随着人们对畜牧产品的需求量越来越高，微粉技术也已经逐步扩展到畜牧行业。向天勇等[9]利用超微粉碎结合生物发酵技术生产超微玉米秸秆粉，进行秸秆饲料化技术研究，结果表明：替代5 %的常规乳猪饲料，对乳猪下痢具有显著的防治作用，对乳猪生长有一定的促进作用，饲料报酬得到提高。本试验以通过超微粉碎与常规粉碎两种粉碎方法所得到的木薯叶粉为研究对象，探究营养成分变化和两种方法所得木薯叶粉对黑山羊瘤胃代谢的影响，以期为木薯叶在反刍动物养殖中的应用提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

1.1.1供试样品木薯叶样品采集于中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所木薯种质圃7号木薯。试验地点位于北纬19°30′，东经 109°30′，海拔 149 m，属热带季风气候，气候特点为夏秋季节高温多雨，冬春季节低温干旱，干湿季节明显；试验基地土壤为花岗岩发育而成的砖红壤土，土壤质地较差，无灌溉条件。

1.1.2主要设备ZY-450C多功能超微粉碎机(许昌豫邦机械制造有限公司)；高速多功能粉碎机(浙江荣浩工贸有限公司)；数显恒温振荡器(金坛市富华仪器有限公司)；SOX402 Micro型粗脂肪测定仪(德国Gerhardt公司)；Foss Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪(美国福斯公司)；粗纤维测定仪(意大利VELP公司)。

1.2方法

1.2.1样品的采集与处理将木薯叶经过切割、曝晒等初步处理后，装盘放入烘箱中65℃烘48 h；空气中自然冷却；一部分样品经过常规粉碎机粉碎(过40目筛)，剩余部分样品通过超微粉碎处理(过600目筛)。

1.2.2营养成分的测定测定项目包括粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗灰分(Ash)、粗纤维(CF)、钙(Ca)和磷(P)的含量。其中CP、 EE、NDF、ADF、Ash、CF的分析参照杨胜[10]的方法。

1.2.3体外产气试验体外产气技术采用赵广永[11]的方法。称取 0.2 g 饲料样品，倒入已知重量 3 cm×5 cm的尼龙袋中，绑紧后放入注射器前端。同时在注射器芯壁后部均匀涂上一层凡士林，起到润滑和防止漏气的作用。每个饲料样品 3 次重复，一个空白对照组(3次重复)。选择 3 只年龄和体重相近的成年海南黑山羊，安装瘤胃瘘管。在早晨饲喂前抽取瘤胃液，4层纱布过滤，取312.5 mL过滤后的瘤胃液加入准备好的真空容器中，真空容器中预先加入1 000 mL蒸馏水并在38 ℃水浴中预热，然后加入250 mL预先配制好并在 38 ℃水浴中预热的混合培养液，持续通入CO2约10 min。取30 mL这种瘤胃液-缓冲液的混合物加到每一个注射器中，排净注射器中的空气，保持真空状态，并用密封针头封闭注射器，记录活塞的位置，在 39 ℃的水浴摇床中培养。分别在发酵开始后2、4、6、8、10、12、24、36、48 h读取不同时间点的产气量，用各个时间点的活塞的位置读数减去活塞的初始位置读数和空白产气量，即为在相应时间内饲料发酵的产气量。

1.2.4相关计算公式样本体外干物质消化率IVDMD(DM，%)=(样本质量-残渣质量)/样本质量×100。

饲料相对值RFV=DMI(%BW)×DDM(%DM)/1.29

其中DMI(Dry Matter Intake)与DDM(Digestible Dry Matter)的预测模型[12]分别为：

粗饲料干物质的随意采食量DMI(%BW)=120/NDF(%DM)

可消化的干物质DDM(%DM)=88.9-0.779ADF(%DM)

1.2.5体外发酵参数计算将各样品在2, 4, 6, 8, 10、12, 24, 36, 48 h时间点的产气量代入由Φrskov等[13]提出的模型GP=a+b(1-e-ct)，根据非线性最小二乘法原理，求出a、b、c值，其中a为饲料快速发酵部分的产气量，b为慢速发酵部分的产气量，c为b的速度常数(产气速率)，a+b为潜在产气量，GP为t时的产气量。

1.2.6数据分析采用Excel 2007软件和SAS 9.0软件进行数据处理和统计分析，采用Tukey's法对各组数据进行多重比较，以P<0.05为差异显著性水平。结果均以平均数±标准差表示。

2结果与分析

2.1超微粉碎和常规粉碎木薯叶的常规营养成分

从表1分析测试结果表明，常规粉碎木薯叶与超微粉碎木薯叶的粗蛋白质、磷、粗灰分、钙、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维的含量差异不显著(P>0.05)，两种粉碎类型木薯叶粉粗脂肪含量差异显著(P<0.05)，其中超微木薯叶粉的粗脂肪含量高于常规木薯叶粉粗脂肪含量。两种粉碎类型木薯叶粉粗纤维含量差异显著(P<0.05)，其中超微木薯叶粉的粗纤维含量高于常规木薯叶粉粗纤维含量；超微木薯叶粉的饲料相对值为172.38%高于常规木薯叶粉饲料相对值169.85%。

2.2超微粉碎和常规粉碎木薯叶体外产气动态变化

超微粉碎和常规粉碎木薯叶体外产气变化情况如图1。总体来看，12 h前产气量增长缓慢，12～24 h为快速发酵期，24 h后趋势放缓，产气曲线趋于平缓。从各个时期的产气量来看，超微木薯叶粉整体高于常微木薯叶粉，发酵开始2 h后超微木薯叶粉产气量较快速的与常微木薯叶粉产气量拉开距离，但在发酵12 h后不同处理木薯叶粉产气量差距逐渐缩小。

表1　超微粉碎及常规粉碎木薯叶主要营养成分

注：同列不同字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Notes: The different superscripts in the same column are significantly different, the same below (P<0.05).

图1　超微粉碎和常规粉碎木薯叶体外产气变化曲线图

2.3超微粉碎及常规粉碎木薯叶体外消化结果

由表2可知，超微木薯叶粉干物质消化率平均为 68.43 %，显著高于常规木薯叶粉干物质消化率的62.13 %(P<0.05)；总产气量方面，超微木薯叶粉产气量为31 mL显著高于常规木薯叶粉的总产气量的29 mL(P<0.05)；超微木薯叶粉和粗规木薯叶粉的pH分别为7.04和7.06，均处于正常生理范围内(pH 5.5～7.5)[14]，说明两种处理方式对瘤胃液pH无显著影响；快速发酵部分，两种处理木薯叶的产气量 a值、慢速发酵产气量b和潜在产气量a+b值差异不显著，说明两种木薯粉的营养价值差异不大；超微木薯叶粉,产气速率c值为0.089 mL/h,显著高于常微木薯叶粉的0.062 mL/h(P<0.05)，说明超微木薯粉更容易被降解。

表2　不同粉碎类型木薯叶体外产气试验结果

3讨论

3.1不同粉碎类型木薯叶粉的营养成分

3.1.1粗纤维由超微木薯叶粉和常规木薯叶粉主要营养成分分析结果可以看出，超微粉碎对CP %、P %、Ash %、Ca %、ADF %、NDF %的影响不大，但是，超微木薯叶粉的粗纤维含量明显高于常规木薯叶粉的含量, 这与郭萍报道小颗粒样品粗纤维含量偏高一致[15]。李旺对不同粉碎粒度的青贮饲料营养指标的影响发现，小颗粒样品粗纤维含量偏高与本试验一致[16]。理论上分析应该是大颗粒样品在酸、碱消煮过程中因非纤维物质不容易被充分洗去而使结果偏高，但实际检测中小颗粒样品结果反而更高，经过多次试验结果一致，这可能是由于小颗粒在纤维仪中两次洗涤及抽滤时容易形成泡沫粘在抽滤管管壁上，使测定结果偏高。

3.1.2粗蛋白经微粉碎处理后，蛋白质含量没有变化。本研究用凯氏定氮法测定蛋白质，微粉碎前后，无论粒度大小，在浓硫酸作用下均被完全消化，由于总氮量不变， 所以蛋白质含量不变。这与申瑞玲等微粉碎对燕麦麸皮营养成分及物理特性的影响中发现经微粉碎处理后，燕麦麸的蛋白质含量没有变化一致[17]。陈体强等将灵芝孢子超微破壁处理后测得的粗蛋白与未破壁处理的粗蛋白含量变化不大，与本试验结果一致[18]。

3.1.3粗脂肪超微粉碎的整个粉碎过程是通过一套具有高速冲击、挤压、剪切、研磨等多种作用力组成的复合力场的粉碎机组来实现破壁和超微粉碎的目的。超微粉碎后粗脂肪含量显著高于常规粉碎，由于微粉碎制得的细粉平均粒度在20 μm左右，所以细粉的细胞破损率很高，因而会有一定量的粗脂肪从细胞中流出，从而增加了粗脂肪含量，这与陈体强等将灵芝袍子破壁处理后测得的灵芝孢子破壁后粗脂肪含量变化显著升高一致[18]。

3.1.4粗饲料相对值粗饲料相对营养值(Relative Feed Value, 简称RFV)是目前美国唯一广泛使用(销售、库存及根据家畜对粗饲料质量的要求投料)的粗饲料质量评定指数，其定义为：相对一特定标准粗饲料，某种粗饲料可消化干物质的采食量[19]。超微木薯叶粉的饲料相对值为172.38%高于常规木薯叶粉饲料相对值169.85%。根据粗饲料饲料相对值标准[20]可以看出，两种处理方式的木薯叶粉都属于特级粗饲料，作为粗饲料，常规粉碎木薯叶粉优于超微粉碎木薯叶粉。

3.2体外产气变化趋势

不同粉碎类型木薯叶体外产气量总的变化趋势均为缓慢增加、快速增加、趋于平缓3个过程。可能是以下原因造成的：体外培养的开始阶段植物样品中的营养物质提供瘤胃微生物利用的氮源相对较充足，所以产气量缓慢增加；随后直接利用氨态氮的微生物活性增强，进而其纤维分解能力增强，因此产气量快速增加；但在体外培养条件下，培养物质不是持续供应的，并伴随着发酵产物挥发性脂肪酸和氨态氮的积存，在瘤胃微生物大量增殖的情况下，其生长内环境发生改变(pH升高)，因此在一定程度上抑制瘤胃微生物的增殖，因此在后期产气量增加趋于缓慢。严学兵、张文璐等体外产气量变化规律与本研究基本一致，产气趋线图均为S形[21-22]。

3.3瘤胃降解率

评价饲料营养价值的指标有饲料常规营养成分、消化率和利用率等。DM降解率在一定程度上能够反映饲料营养成分在动物体内的降解程度，是评定饲料营养价值的一个重要指标。本研究中不同粉碎类型木薯叶粉体外干物质消化率结果存在显著性差异，可能粒度降低提高了饲料与消化酶的接触面积，提高了食糜与消化酶的混合度，从而使消化率提高,本试验结果显示：常微木薯叶粉和超微木薯叶粉DM降解率分别为62.13 %、68.43%，超微木薯叶粉DM降解率显著高于常微木薯叶粉。张元庆研究表明，谷物粒度影响生长肉牛全消化道 DM的消化率：饲喂整粒玉米饲粮时 DM的消化率比饲喂粉碎玉米时低11.2%[23]。王洪亮通过绵羊瘤胃体外产气法发现，细粉碎玉米组曲线上各时间点瘤胃干物质消失率均高于其它三组(中粉碎玉米组、蒸汽压片玉米组和粗粉碎玉米组)与本试验结果一致[24]。

3.4体外产气量

体外产气量在某种程度上可反映反刍动物饲料在动物体内的降解特性。本试验结果显示：超微木薯叶粉和常微木薯叶粉48 h 累计产气量分别为 31和29.2 mL。这与DM消化率成正相关。瘤胃内的气体主要来源于瘤胃微生物消耗可溶性碳水化合物和其他营养物质产生的低级脂肪酸、甲烷、氢气、二氧化碳等代谢产物[25]。并通过嗳气的方式排出体外。本实验超微木薯叶粉的产气量明显高于常微木薯叶的产气量，二氧化碳可被植物利用，但甲烷是一种高能物质，不能被植物利用，也不能被动物利用，不仅影响了大气环境，也造成了反刍动物饲料中能量的损失。

4结论

虽然超微木薯叶粉在瘤胃内的干物质消化率较高，但是木薯叶经超微粉碎后营养成分并没有太大的变化。因此，可把木薯叶用常规粉碎法粉碎后作为粗饲料作用。

参考文献:

[1]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第二分册)[M].北京：科学出版社,1996:172-174.

[2]马秋香,许佳,乔爱民,等.木薯储藏根采后生理性变质研究进展[J].热带亚热带植物学报,2009,17(3):309-314.

[3]Lancaster P A, Brooks J E. Cassava leaves as human food. Economic Botany [J].1983, 37(3): 331-348.

[4]Eggum B O. The protein quality of cassava leaves [J].British Journal of Nutrition, 1970, 24(03): 761-768.

[5]徐学明.木薯叶作动物饲料的可能性及局限性[J].饲料工业,1994,15(8):38-42.

[6]王刚,李明,王金丽,等.热带农业废弃物资源利用现状与分析-木薯废弃物综合利用[J].广东农业科学,2011,38(1):12-14.

[7]Raab L, Cafantaris B, Jilga T, et al. Rumen protein degradation and biosyntheses. A new method for determination of protein degradation in rumen fluid in vitro [J].British Journal of Nutrition, 1983, 50(3):569-582.

[8]袁惠新.超微粉碎技术及其在食品加工中的应用[J].粮油加工与食品机械,1999(5):32-34.

[9]向天勇,陆叙元,祝天龙.超微粉碎在玉米秸秆饲料化技术中的研究与应用[J].浙江农业科学,2012(7):1 050-1 052.

[10]杨胜.饲料分析及饲料质量检测技术[M].北京:北京农业大学出版社,1999.

[11]Zhao G Y, Lebzien P. Development of an in vitro incubation technique for the estimation of the utilizable crude protein (uCP) in feeds for cattle[J].Archives of Animal Nutrition, 2000, 53(3): 293-302.

[12]张吉鹍,卢德勋,刘建新,等.粗饲料品质评定指数的研究现状及其进展[J].草业科学,2004,21(9):55-61.

[13]Φrskov E R, McDonald I. The estimation of protein degradability in the rumen from incubation measurements weighted according to rate of passage[J].The Journal of Agricultural Science,1979,92(2):499-503.

[14]刘春龙.丝兰属植物提取物对绵羊瘤胃发酵及饲粮养分消化的影响[D].哈尔滨: 东北农业大学,2004.

[15]郭萍.饲料粉碎粒度对粗纤维测定的影响[J]饲料广角, 2004(23):34-35.

[16]李旺.不同制样方法对饲料分析结果的影响[J]中国饲料, 2004(8):34,36.

[17]申瑞玲,程珊珊,张勇.微粉碎对燕麦麸皮营养成分及物理特性的影响.[J]粮食与饲料工业,2008(3):17-18.

[18]陈体强,朱培根,蔡 云,等.原木灵芝抱子研究(IV)未破壁抱子与破壁抱子的比较[J]食用菌学报1999.6(3):21-26.

[19]Van Soest P J. Nutritional Ecology of the ruminant 2dn Edition[M].Ithaca: Cornell University Press,1994.

[20]其其格,金曙光,刘锋. 内蒙古地区12种牧草的粗饲料分级指数及粗饲料相对值的测定及比较[J].内蒙古农业大学学报, 2008.29(3):19-22.

[21]严学兵.牦牛对高寒牧区天然草地和人工草地牧草消化性的研究[M].北京:农业出版社, 1991.

[22]张文璐,李杰,吕元勋.体外产气法与尼龙袋法评定粗饲料干物质降解率的相关性分析[J].饲料工业,2009,30(7):30-32.

[23]张元庆,马晓飞,孙长勉,等.整粒或粉碎玉米和小麦对于生长肉牛的饲喂价值[J].畜牧兽医学报,2004,35(6),626-632.

[24]王洪亮.加工方法对玉米饲喂绵羊营养价值的影响[D].哈尔滨:东北农业大学, 2006.

[25]张艳,郭春华,余淼,等.山羊常用粗饲料瘤胃微生物体外发酵特性研究[J].西南民族大学学报:自然科学版,2012,38(6):915-919.

Study on Feeding Value of Ultrafine Grinded and Conventional Crushed

Cassava Leaves by in vitro Gas Production Method

HU Lin1,2, WANG Ding-fa2, LI Mao2, ZHOU Lu-li2, LI Wei1,2, GAO Hong3, ZHOU Han-lin2*

(1.AgronomyofHainanUniversity,Haikou, 570100,China;

2.TropicalCropsGeneticResourcesInstitute,ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences,Hainan,Danzhou, 571737,China;

3.InstituteofProcessingofAgriculturalProduceandNuclearAgriculturalResearch,HubeiAcademyof

AgriculturalScience,Hubei,Wuhan, 430064)

Abstract:In order to determine the feeding value of ultrafine grinded and conventional crushed cassava leaves, the dry matter digestibility and gas production of the two crushing types were determined by in vitro gas production method. The results show that the crude fat, crude fiber content and dry digestibility of superfine grinding cassava leaf are 4.55% , 22.77% and 62.13% respectively, which were significantly higher than that of the conventional crushing cassava leaves(P<0.05). The difference of crude protein content of the two types crushing cassava leaf is not significant(P>0.05). The in vitro gas production of ultrafine grinded leaves was higher than that of conventional crushed cassava leaves. RFV value of ultrafine grinded and conventional crushed cassava leaves are 172.38% and 169.85% , which belong to the scope of superfine coarse feed rating standards, and conventional crushing cassava leaf is higher than that of ultrafine grinded of cassava leaf powder. In summary, ultrafine grinding can improve the digestibility of cassava leaves, but considering the feeding value and other factors, it is recommended using conventional crushing cassava leaf powder feeding.

Key words:ultrafine grinded; conventional crushed; cassava leaves; in vitro gas production; feeding value

[文章编号]1005-5228(2015)12-0029-05

[中图分类号]S811.5

[文献标识码]A

*[通讯作者]周汉林(1971-)，男，湖北省黄冈浠水人，研究员，研究方向：动物营养与饲料科学。E-mail：zhouhanlin8@163.com

[作者简介]胡琳(1989-)，女，黑龙江省鸡西人，在读硕士研究生，研究方向：动物营养与饲料科学。E-mail：287150151@qq.com

[基金项目]公益性行业(农业)科研专项经费项目(201203072；201403049)；海南省社会发展科技专项(sF201447)

*[收稿日期]2015-05-27修回日期：2015-07-28