动物营养学报    2020, Vol. 32 Issue (12): 5967-5975    PDF    
应用聚酯网袋测定饲料中中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量的可行性研究
李泽民 , 张晨 , 张桂国 , 张崇玉     
山东农业大学动物科技学院, 山东省动物生物工程与疾病防治重点实验室, 泰安 271000
摘要: 本试验旨在探索应用聚酯网袋测定饲料中中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量的可行性。本试验采用国标法、聚酯网袋法、Ankom纤维分析仪法和聚酯网袋仪器法4种方法,分别测定了17种饲料中NDF和ADF的含量,比较不同方法的测定结果。结果表明:1)4种方法对饲料中NDF和ADF含量的测定结果基本一致,两两配对分析差异不显著(P>0.05)。2)聚酯网袋法与国标法对NDF含量的测定结果基本一致,2种方法的测定结果呈强正相关:y=0.998 3x+0.130 5(x为国标法测定的饲料中NDF含量,y为聚酯网袋法测定的饲料中NDF含量),n=17,r=0.999 7,P < 0.01。3)聚酯网袋法与国标法对ADF含量的测定结果基本一致,2种方法测定结果呈强正相关:y=0.999 0x-0.034 0(x为国标法测定的饲料中ADF含量,y为聚酯网袋法测定的饲料中ADF含量),n=17,r=0.999 9,P < 0.01。综上可知,聚酯网袋法测定饲料中NDF和ADF含量的方法具有测定时间短、效率高、成本低、精密度高等特点,可以替代国标法。聚酯网袋可以替代Ankom F57滤袋使用Ankom纤维分析仪测定饲料中NDF和ADF含量。
关键词: 聚酯网袋    中性洗涤纤维    酸性洗涤纤维    
Feasibility Study of Determination of Neutral Detergent Fiber and Acid Detergent Fiber Contents in Feed Using Polyester Mesh Bag
LI Zemin , ZHANG Chen , ZHANG Guiguo , ZHANG Chongyu     
Key Laboratory of Animal Biotechnology and Disease Control & Prevention of Shandong Province, College of Animal Science and Technology, Shandong Agricultural University, Tai'an 271000, China
Abstract: The objective of this study was to evaluate the feasibility of the determination of neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) contents in feed using polyester mesh bag. Four different methods, including national standard method, polyester mesh bag method, Ankom fiber analyzer method and polyester mesh bag instrument method, were utilized to determine the contents of NDF and ADF contents from 17 different feeds, respectively, and a comprehensive comparison was conducted to evaluate the differentiation of the results among the different methods. The results showed as follows: 1) there were no significant differences in the contents of ADF and NDF in feeds that determined by the four methods (P>0.05). 2) The content of NDF determined by the polyester mesh bag method was similar to that determined by the national standard method, and the determination results of the two methods exhibited a strong positive correlation: y=0.998 3x+0.130 5(x was the content of NDF determined by the national standard method, and y was the content of NDF determined by the polyester mesh bag method), n=17, r=0.999 7, P < 0.01. 3) The content of ADF determined by the polyester mesh bag method was similar to that determined by national standard method, and the determination results of the two methods presented a strong positive correlation: y=0.999 0x-0.034 0 (x was the content of ADF determined by the national standard method, and y was the content of ADF determined by the polyester mesh bag method), n=17, r=0.999 9, P < 0.01. In conclusion, the polyester mesh bag method for determining the contents of NDF and ADF contents in feed has some advantages such as shorter analysis time, higher efficiency, lower cost, and improved precision, thus it can replace the national standard method. In addition, the Ankom F57 filter-bag can be replaced by polyester mesh bag when using the Ankom fiber analyzer to determine the contents of NDF and ADF contents in feed.
Key words: polyester mesh bag    neutral detergent fiber    acid detergent fiber    

饲料中中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)是Goering和Van Soest在1970年提出替代传统的粗纤维(CF)分析方案中的主要指标,在饲料营养价值评定中被广泛应用[1-3]。NDF是饲料经中性洗涤剂煮沸处理后,可洗涤分解大部分细胞内容物,如蛋白质、脂肪、淀粉和糖类,剩余的不溶解的残渣,包括构成细胞壁的半纤维素、纤维素、木质素和少量硅酸盐等成分。ADF是饲料经酸性洗涤剂煮沸处理后,可洗涤分解饲料中的蛋白质、脂肪、淀粉、糖类和半纤维素,剩余的不溶解的残渣,包括纤维素、木质素和少量的硅酸盐等成分。准确快速地测定饲料中NDF和ADF的含量具有重要意义。当前,测定饲料中NDF和ADF含量的方法主要有国标法和Ankom纤维分析仪法,然而现有国标法存在主要问题有:操作步骤繁琐且难控制、测定时间长、效率低下、过滤抽滤太慢且易堵塞、测定结果准确度或精密度不高等,不适合批量样品的测定分析。Ankom纤维分析仪法可以快速测定饲料中NDF和ADF的含量,国内学者做了一些研究[4-10],但该法设备昂贵。为寻求一种操作简单、降低成本、效率高效、准确性高、可批量测定饲料中NDF和ADF含量的方法,本试验拟采用国标法、聚酯网袋法、Ankom纤维分析仪法和聚酯网袋仪器法4种方法对饲料中NDF和ADF含量进行测定,并对测定结果进行比较,以探索应用聚酯网袋测定饲料中NDF和ADF含量的可行性。

1 材料与方法 1.1 试验材料

选用有代表性的饲料进行试验,测定饲料中NDF的含量选用玉米、米糠粕、鲁梅克斯、银杏叶等17种饲料,测定饲料中ADF含量选用豆粕、小麦麸、白三叶、全株玉米青贮等17种饲料。将所选饲料制成实验室半干样品或风干样品,按照GB/T 20195—2006[11]方法制备样品,粉碎过1.00 mm筛,然后将样品充分混合均匀,密封保存以备分析测定。

聚酯网袋的标准和参数:大小规格5 cm×6 cm,三面封口,一面开口。聚酯网袋的成分是聚对苯二甲酸乙二酯纤维,型号规格为DPP185(D代表聚酯纤维,第1个P代表平纹组织,第2个P代表片梭织机,185代表经密为185根/cm,即1 cm长度上含185个孔),470目[每英寸(1 in=2.54 cm)长度上含470个孔],丝径为30 μm,孔径为24 μm,符合国家标准《合成纤维筛网》(GB/T 14014—2008)[12]。聚酯网袋符合本试验的所有条件和要求,主要特点如下:孔径为24 μm,大小均匀一致,完全符合纤维成分测定对筛孔径的要求;耐高温,不吸潮,105 ℃烘干前后质量不变;耐各种强酸、强碱、醇、醚、酮、中性洗涤剂和酸性洗涤剂的煮沸或浸泡,处理前后质量不变且不破袋。

1.2 测定仪器与试剂

Ankom 2000全自动纤维分析仪:美国ANKOM技术有限公司。

α-耐高温淀粉酶溶液(105 ℃):用水稀释到活性为10 000 U/mL。称取25 g α-耐高温淀粉酶(40 000 U/g,北京索莱宝科技有限公司),加蒸馏水定容至100 mL。

中性洗涤剂溶液:称取18.6 g乙二胺四乙酸二钠和6.8 g四硼酸钠,放入500 mL烧杯中,加适量蒸馏水加热溶解后,再加入30 g十二烷基硫酸钠和10 mL乙二醇乙醚;称取4.56 g磷酸氢二钠置于另一烧杯中,加蒸馏水加热溶解。冷却后将上述2种溶液转入1 000 mL容量瓶中并用蒸馏水定容。

酸性洗涤剂溶剂:取28.0 mL浓硫酸慢慢加入已装有500 mL蒸馏水的烧杯中,搅拌冷却后用蒸馏水定容至1 000 mL,配制成1.00 mol/L的硫酸溶液;称取20 g十六烷基三甲基溴化铵溶于1 000 mL 1.00 mol/L硫酸溶液中。

丙酮、乙二胺四乙酸二钠、四硼酸钠、十二烷基硫酸钠、乙二醇乙醚、磷酸氢二钠、无水亚硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵等试剂均为分析纯,为天津市凯通化学试剂有限公司产品。

1.3 测定方法 1.3.1 测定饲料中NDF含量的4种方法

国标法:参照中华人民共和国国家标准GB/T 20806—2006[13],称取饲料样品1.000 0 g,每个饲料样品做4个重复,放于600 mL高型烧杯中,用量筒加入100 mL中性洗涤剂和0.2 mL α-耐高温淀粉酶溶液,再加入1.0 g无水亚硫酸钠,放在消煮器上消煮1 h;然后倒入预先烘干至恒量的G2玻璃砂漏斗中并抽滤,用热蒸馏水冲洗至滤液清澈无泡沫;抽干后用丙酮冲洗剩余物,直至滤出液无色为止;将玻璃砂漏斗和剩余物放入105 ℃烘箱中烘至恒量(3~4 h),在干燥器内冷却后称量计算。

Ankom纤维分析仪法:称取饲料样品1.000 0 g,每个饲料样品做4个重复,将样品装入Ankom F57滤袋,封口;将Ankom F57滤袋放在Ankom 2000全自动纤维分析仪的滤袋架中,自动加入2 000 mL中性洗涤剂,手动加入4.8 mL α-耐高温淀粉酶和20.0无水亚硫酸钠,仪器自动进行消煮;结束后取出Ankom F57滤袋,在丙酮中浸泡5 min,晾干后在105 ℃烘箱中烘至恒量,放到干燥器内冷却后称量计算。

聚酯网袋仪器法:称取饲料样品1.000 0 g,每个饲料样品做4个重复,用聚酯网袋代替Ankom F57滤袋,应用Ankom 2000全自动纤维分析仪测定,步骤与Ankom纤维分析仪法相同。

聚酯网袋法:称取饲料样品1.000 0 g,每个饲料样品做4个重复,按照如下方法进行测定。

1) 称样:使用聚酯网袋,用耐溶性油性记号笔编号,称其质量,精确至0.1 mg,记为m1;称取样品1.000 0 g左右,精确至0.1 mg,记为m,装入聚酯网袋内,用封口机封口。

2) 脱脂预处理:如果饲料样品中脂肪含量高于10%,应预先脱脂。将装有饲料样品的聚酯网袋放在烧杯中,加入丙酮,用量以浸没样品袋为标准。浸泡10 min后,取出聚酯网袋放置在通风橱挥发干试剂,待用。

3) 消煮:将装有饲料样品的24个聚酯网袋放入3 L烧杯中,加入已煮沸的2 000 mL中性洗涤剂,再向烧杯内加入4.8 mL α-耐高温淀粉酶、20.0 g无水亚硫酸钠,保持沸腾状态(60±1) min。在煮沸期间加蒸馏水保持溶液体积恒定。煮沸完毕取出筛网袋,用蒸馏水洗至中性,把袋内水分轻轻挤出。

4) 脱脂:将聚酯网袋放入烧杯中,用丙酮浸泡5 min,用量以浸没样品袋为标准。去除剩余脂肪,取出聚酯网袋放置在通风橱中让丙酮挥发干净。

5) 烘干:将聚酯网袋放在105 ℃干燥箱中烘45 min至恒量,取出聚酯网袋,放入常温称量瓶中,盖好盖子,放到干燥器中冷却1 min后,从称量瓶中取出聚酯网袋立即称量,记为m2

6) 结果计算:饲料中NDF的含量可按下式计算。

式中:ω(NDF)为饲料中NDF的含量(%);m为饲料样品的质量(g);m1为聚酯网袋的质量(g);m2为聚酯网袋及其袋内残渣在105 ℃干燥后的质量(g)。

1.3.2 测定饲料中ADF含量的4种方法

国标法:参照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1459—2007[14],称取饲料样品1.000 0 g,每个饲料样品做4个重复,放于600 mL高型烧杯中,用量筒加入100 mL酸性洗涤剂,放在消煮器上消煮1 h;然后倒入预先烘干至恒量的G2玻璃砂漏斗中并抽滤,用热蒸馏水冲洗至滤液清澈无泡沫;抽干后用丙酮冲洗剩余物,直至滤出液无色为止;将玻璃砂漏斗和剩余物放入105 ℃烘箱中烘至恒量(3~4 h),在干燥器内冷却后称量计算。

Ankom纤维分析仪法:称取饲料样品1.000 0 g,每个饲料样品做4个重复,将样品装入Ankom F57滤袋,封口;将Ankom F57滤袋放在Ankom 2000全自动纤维分析仪的滤袋架中,自动加入2 000 mL酸性洗涤剂,仪器自动进行消煮;结束后取出滤袋,在丙酮中浸泡5 min,晾干后在105 ℃烘箱中烘至恒量,放到干燥器内冷却后称量计算。

聚酯网袋仪器法:称取饲料样品1.000 0 g,每个饲料样品做4个重复,用聚酯网袋代替Ankom F57滤袋,应用Ankom 2000全自动纤维分析仪测定,步骤与Ankom纤维分析仪法相同。

聚酯网袋法:称取饲料样品1.000 0 g,每个饲料样品做4个重复,按照如下方法进行测定。

1) 称样:使用聚酯网袋,用耐溶性油性记号笔编号,称其质量,精确至0.1 mg,记为m4;称取样品1.000 0 g左右,精确至0.1 mg,记为m3,装入聚酯网袋内,用封口机封口。

2) 脱脂预处理:如果饲料样品中脂肪含量高于10%,应预先脱脂。将装有饲料样品的聚酯网袋放在烧杯中,加入丙酮,用量以浸没样品袋为标准。浸泡10 min后,取出聚酯网袋放置在通风橱挥发干试剂,待用。

3) 酸消煮:将装有试样的24个聚酯网袋放入3 L烧杯中,加入已煮沸的2 000 mL酸性洗涤剂,保持沸腾状态(60±1) min。在煮沸期间加蒸馏水保持溶液体积恒定。煮沸完毕取出筛网袋,用蒸馏水洗至中性,把袋内水分轻轻挤出。

4) 脱脂:将聚酯网袋放入烧杯中,用丙酮浸泡5 min,用量以浸没样品袋为标准。去除剩余脂肪,取出聚酯网袋放置在通风橱中让丙酮挥发干净。

5) 烘干:将聚酯网袋放在105 ℃干燥箱中烘45 min至恒量,取出聚酯网袋,放入常温称量瓶中,盖好盖子,放到干燥器中冷却1 min后,从称量瓶中取出聚酯网袋立即称量,记为m5

6) 结果计算:饲料中ADF的含量可按下式计算。

式中:ω(ADF)为饲料中ADF的含量(%);m3为饲料样品的质量(g);m4为聚酯网袋的质量(g);m5为聚酯网袋及其袋内残渣在105 ℃干燥后的质量(g)。

1.4 统计分析方法

试验数据采用Excel 2010进行整理,采用SPSS 19.0统计软件的比较均值过程进行单因素方差分析和配对样本t检验分析。P < 0.05作为差异显著的判断标准。试验结果用平均值±标准差表示。

2 结果与分析 2.1 不同方法测定饲料中NDF含量的结果比较

不同方法测定饲料中NDF含量的结果见表 1。表中数据显示,4种方法对饲料中NDF含量的测定结果基本一致,两两配对分析差异不显著(P>0.05)。聚酯网袋法和国标法的测定结果基本一致,2种方法的测定结果差异不显著(P>0.05),表明聚酯网袋法可以替代国标法测定饲料中NDF的含量。Ankom纤维分析仪法与聚酯网袋仪器法的测定结果一致,2种方法的测定结果差异不显著(P>0.05),表明使用Ankom 2000纤维分析仪测定饲料中NDF含量时可以用聚酯网袋替代Ankom F57滤袋。

表 1 不同方法测定饲料中NDF含量的结果比较 Table 1 Comparison of results of different methods for determining NDF content in feeds 

国标法、聚酯网袋法、Ankom纤维分析仪法和聚酯网袋仪器法测定的饲料中NDF含量数值均较集中,变异系数(CV)均小于3%,分别为0.42%~2.31%、0.24%~2.36%、0.44%~2.96%和0.07%~2.27%,满足GB/T 20806—2006中NDF含量>10%时,允许相对偏差≤3%的要求。17个饲料样品中,有11个饲料样品的聚酯网袋法CV小于国标法,表明聚酯网袋法测定饲料中NDF含量的精密度更好。

2.2 不同方法测定饲料中ADF含量的结果比较

不同方法测定饲料中ADF含量的结果比较见表 2。表中数据显示,4种方法对饲料中ADF含量的测定结果基本一致,两两配对分析差异不显著(P>0.05)。聚酯网袋法和国标法的测定结果基本一致,2种方法的测定结果差异不显著(P>0.05),表明聚酯网袋法可以替代国标法测定饲料中ADF的含量。Ankom纤维分析仪法与聚酯网袋仪器法的测定结果基本一致,2种方法的测定结果差异不显著(P>0.05),表明使用Ankom 2000纤维分析仪测定饲料中ADF含量时可以用聚酯网袋替代Ankom F57滤袋。

表 2 不同方法测定饲料中ADF含量的结果比较 Table 2 Comparison of results of different methods for determining ADF content in feeds 

国标法、网袋法、Ankom纤维分析仪法和聚酯网袋仪器法测定饲料中ADF含量的数值均较集中,CV均小于3%,分别为0.29%~2.48%、0.14%~2.60%、0.35%~2.93%和0.31%~2.59%,满足NY/T 1459—2007中ADF含量≤10%时,允许相对偏差≤5%,ADF含量>10%时,允许相对偏差≤3%的要求。17个饲料样品中,有10个样品的聚酯网袋法CV小于国标法,表明聚酯网袋法测定饲料中ADF含量精密度更好。

2.3 不同方法测定饲料中NDF和ADF含量的相关系数

不同方法测定饲料中NDF和ADF含量的相关系数见表 3。聚酯网袋法测定的饲料中NDF含量(y)和国标法测定的NDF含量(x)的回归方程为y=0.998 3x+0.130 5,n=17,r=0.999 7,P < 0.01,二者呈强正相关,说明聚酯网袋法可以替代国标法测定饲料中NDF含量。

表 3 不同方法测定饲料中NDF和ADF含量的相关系数 Table 3 Correlation coefficients of NDF and ADF contents in feeds determined by different methods

聚酯网袋法测定的饲料中ADF含量(y)和国标法测定的饲料中ADF含量(x)的回归方程为y=0.999 0x-0.034 0,n=17,r=0.999 9,P < 0.01,二者呈强正相关,说明聚酯网袋法可以替代国标法测定饲料中ADF含量。

3 讨论

国标法测定饲料中NDF和ADF含量的操作步骤繁琐且难控制,过滤抽滤太慢,NDF和ADF含量过高的样品容易造成玻璃过滤坩埚堵塞;准确度或精密度不高,试样容易沾到烧杯壁上,影响测定结果;测定时间长,抽滤结束后,装有样品残渣的玻璃过滤坩埚需要在(105±1) ℃的电热恒温箱中干燥4 h至恒重;效率低下,1个消煮器只能测定1个样品,不适合批量样品的测定分析。

Ankom纤维分析仪法目前在世界上被多个国家所采用,我国对该法也进行了一些研究[4-7, 9, 15-18],其主要用于饲料和食品中CF、NDF、ADF等纤维含量的测定[1, 3]。Ankom纤维分析仪测定安全,省去了过滤抽滤的步骤,煮沸和清洗时间缩短至100 min,烘干时间为2~3 h。但是Ankom纤维分析仪价格昂贵,Ankom F57滤袋成本较高。聚酯网袋仪器法是用聚酯网袋替代Ankom F57滤袋,使用Ankom纤维分析仪对饲料中NDF和ADF含量进行测定,结果显示聚酯网袋仪器法与Ankom纤维分析仪法测定结果基本一致,2种方法差异不显著;并且,聚酯网袋仪器法与国标法测定结果页基本一致,2种方法差异不显著。使用聚酯网袋替代Ankom F57滤袋,可以降低测定成本。

聚酯网袋法成本低廉,所用材料是聚酯网袋,其化学成分是聚对苯二甲酸乙二酯纤维,这种纤维强度高,不变形,熔点高;孔径为24 μm,不吸水,无灰分,不破袋,中性洗涤剂和酸性洗涤剂煮沸处理前后质量不变,符合中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维测定的所有要求;操作简单,只需要聚酯网袋、烧杯或消煮器、试剂和加热装置等就可以完成测定;测定效率高,可以一次对大批量的样品进行测定;测定时间短,包括煮沸、清洗与烘干的全部测定时间不到2 h即可完成;样品消解充分,在煮沸过程中,聚酯网袋既不漂浮,也不沉底,处于直立状态,饲料样品全部在液面以下,溶液可以自由进出网袋内外,与饲料样品充分接触,纤维残渣则留在网袋内。该方法已经颁布实施山东省地方标准(DB 37/T 3372—2018[19],DB 37/T 3371—2018[20]),被广泛使用。

通过对聚酯网袋法、国标法、Ankom纤维分析仪法和聚酯网袋仪器法进行比较,我们发现聚酯网袋法具有操作简单、测定时间短、效率高、成本低的优点;并且聚酯网袋法测定饲料中NDF和ADF含量的CV均小于3%,且在多数饲料样品上低于国标法,表明聚酯网袋法测定饲料中NDF和ADF含量的精密度更好。因此,聚酯网袋法具有更高的精密度,可以替代国标法用于饲料中NDF和ADF含量的测定。

4 结论

① 国标法、聚酯网袋法、Ankom纤维分析仪法和聚酯网袋仪器法对饲料样品中NDF和ADF含量的测定结果基本一致,两两配对分析差异不显著。

② 聚酯网袋法测定饲料中NDF和ADF含量的结果与国标法基本一致,而聚酯网袋法具有测定时间短、效率高、成本低、精密度高等特点,因此可以替代国标法测定饲料中NDF和ADF的含量。

③ 聚酯网袋仪器法测定饲料中NDF和ADF含量的结果与Ankom纤维分析仪法基本一致,使用Ankom纤维分析仪测定饲料中NDF和ADF含量时可以用聚酯网袋替代Ankom F57滤袋。

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