Study of Nutritional Value, Molecular Structural Characteristics and Rumen Degradation Parameters of Stems and Leaves from Waste of Two Luffa cylindrica Varieties

DI Fangshu; MA Jing; ZHANG Qiying; DONG Mimi; MING Xingyue; WANG Qian; SHI Haitao

doi:10.12418/CJAN2026.371

2026 , Vol. 38 >Issue 6: 4636 - 4650

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.371

RESEARCH PAPER

Study of Nutritional Value, Molecular Structural Characteristics and Rumen Degradation Parameters of Stems and Leaves from Waste of Two Luffa cylindrica Varieties

DI Fangshu ,
MA Jing ,
ZHANG Qiying ,
DONG Mimi ,
MING Xingyue ,
WANG Qian ,
SHI Haitao ^,^**

Expand

Key Laboratory of Qinghai-Tibetan Plateau Animal Genetic Resource Reservation and Utilization, Ministry of Education, College of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Southwest Minzu University, Chengdu 610041, China

** professor, E-mail: shihaitao@swun.edu.cn

^*Contributed equally

Received date: 2025-11-16

Online published: 2026-06-13

Fold

Abstract

This study aimed to compare and analyze the feeding value of different parts (stems and leaves) from waste of two Luffa cylindrica varieties (Rousigua and Xianggua 1), so as to provide data support for the development of unconventional roughage resources and the design of diet formulations. The experiment employed conventional chemical analysis methods and the Cornell net carbohydrate and protein system (CNCPS) to evaluate the nutrient contents of stems and leaves from waste of two Luffa cylindrica varieties, the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) technology was used to analyze their molecular structure parameters, finally, the in vitro rumen degradation trial was conducted to systematically assess their utilization value in ruminants. The results showed as follows: 1) the neutral detergent fiber, acidic detergent fiber, hemicellulose, cellulose, carbohydrates and crude protein contents in Luffa cylindrica stems were significantly higher than those in Luffa cylindrica leaves (P<0.05). The indigestible fiber (CC) content was the highest in the leaves of Rousigua (P<0.05), the crude protein and fiber-bound protein (PB) contents were the highest in the leaves of Xianggua 1, and the undegradable protein (PC) content was the highest in the leaves of Rousigua. 2) The total carbohydrate region total peak area in Luffa cylindrica stems was significantly higher than that in Luffa cylindrica leaves (P<0.05), and the structural carbohydrate sub-peak Ⅱ and Ⅲ peak heights were significantly higher than those in Luffa cylindrica leaves (P<0.05). The amide Ⅰ region peak height/ amide Ⅱ region peak height in Luffa cylindrica stems was significantly higher than that in Luffa cylindrica leaves (P<0.05), and the amide Ⅰ region peak area/amide Ⅱ region peak area and α-helix peak height/β-sheet peak height were significantly lower than those in Luffa cylindrica leaves (P<0.05). 3) The in vitro rumen fermentation dry matter digestibility and ammonia nitrogen, acetic acid and total volatile fatty acid contents in Luffa cylindrica stems were significantly higher than those in Luffa cylindrica leaves (P<0.05), and the pH was significantly lower than that in Luffa cylindrica leaves (P<0.05). 4) Correlations were found between the partial molecular structural parameters of carbohydrates and proteins and their corresponding nutrients as well as the in vitro fermentation parameters (P<0.05). In conclusion, Luffa cylindrica waste can be exploited as a roughage resource for ruminants, with the leaves of Xianggua 1 exhibiting relatively high nutritional value. The FTIR technology has the potential to rapidly determine the nutritional value of Luffa cylindrica waste.

Key words： Luffa cylindrica waste; nutritive value; molecular structure; rumen degradation

Cite this article

DI Fangshu , MA Jing , ZHANG Qiying , DONG Mimi , MING Xingyue , WANG Qian , SHI Haitao . Study of Nutritional Value, Molecular Structural Characteristics and Rumen Degradation Parameters of Stems and Leaves from Waste of Two Luffa cylindrica Varieties[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2026 , 38(6) : 4636 -4650 . DOI: 10.12418/CJAN2026.371

我国作为农业大国,蔬菜种植面积和产量均居世界前列^[1]。在蔬菜采收、运输及销售过程中,会产生大量不宜食用的尾菜,包含残叶、根茎等。尾菜作为数量巨大、种类繁多的农副产品,含有丰富的蛋白质、维生素和矿物质等营养物质^[2]。系统评定各类尾菜的营养价值,针对性建立不同尾菜的加工利用技术,是拓宽非粮饲料来源、降低养殖饲料成本的关键举措,也是深化养殖业节粮行动、推动种养循环发展的重要实践路径。

丝瓜(Luffa cylindrica)为葫芦科、丝瓜属一年生植物,在我国南北各地均广泛种植^[3],其中湖南省的丝瓜种植面积约为16 666.7 hm²^[4]。丝瓜具有喜湿耐热、生长迅速的生物学特性,其植株组织富含蛋白质、多种维生素及矿物元素,且药用价值显著,如丝瓜叶可清热降火,丝瓜茎具备抗炎、抗菌及抗病毒等药理活性^[5-6]。据统计,蔬菜生产中可食用部分占比平均约为80%,废弃物(尾菜)占比约为20%,部分品类最高可达67%^[7]。然而,目前关于丝瓜尾菜的营养价值研究仍较为匮乏,基础数据的缺失严重制约了其作为非常规饲料资源的推广与应用。

饲料的营养价值不仅取决于其化学组成,还与分子结构特性密切相关^[8]。傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)技术主要通过测量样品对不同波段红外光的吸收情况,能够无损、高效地解析样品的分子结构与化学组成^[9],在饲料科学中已被广泛应用于饲料组分结构特性与其消化利用特性之间的关联研究^[10]。近年来,多项研究通过FTIR技术结合营养成分分析,系统阐明了两者之间的内在联系,为饲草营养价值和潜在利用率的评估提供了有效手段^[11-12]。此外,康奈尔净碳水化合物与蛋白质体系(Cornell net carbohydrate and protein system,CNCPS)是一种反刍动物饲料营养价值评定模型,其核心优势在于可精准反映碳水化合物与蛋白质不同组分在瘤胃内的降解规律,进而更科学地评估饲料对反刍动物的营养价值^[13]。基于上述方法,本研究拟通过常规营养成分分析、CNCPS评定、FTIR技术及体外瘤胃发酵试验,系统评价不同品种丝瓜茎、叶的营养价值与分子结构特征,以期为该农副产物在反刍动物饲粮中的合理调配与利用提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料采集与处理

不同品种丝瓜尾菜样本均采自彭州市某蔬菜种植基地。随机在3个不同地块收取生长天数为100 d的丝瓜尾菜藤(含叶),株高1.50 m,留茬高度为15~20 cm,人工随机分成2部分:叶(含叶柄)和茎(距地面0.15~1.50 m的部分)。将所有样品在65 ℃下烘至恒重,取一部分样品粉碎过1.0 mm筛,用于常规营养成分分析、CNCPS评定和体外瘤胃发酵试验,另一部分样品过0.25 mm筛,用于采集FTIR。丝瓜品种介绍见表1。

表1 丝瓜品种介绍

Table 1 Introduction of Luffa cylindrica species

品种 Species	介绍 Introduction
肉丝瓜 Rousigua	中早熟品种;湖南株洲地方品种;抗病性强,适应性强,适于湖南、湖北、江苏、山东、河北、辽宁等地春、夏季露地栽培
香瓜1号 Xianggua 1	早熟品种;上海地区的老品种;产量较低,主要分布在上海、四川、云南等地

1.2 常规营养成分和CNCPS评定

丝瓜尾菜的粗脂肪(EE)、粗蛋白质(CP)、粗灰分(Ash)和干物质(DM)含量参照AOAC(2005)^[14]的方法测定。中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和酸性洗涤木质素(ADL)含量参照Van Soest等^[15]的方法测定。计算纤维素、半纤维素和碳水化合物含量^[16]。酸性洗涤不溶性粗蛋白质(ADICP)、中性洗涤不溶性粗蛋白质(NDICP)含量参照Licitra等^[17]的方法测定。可溶性粗蛋白质(SCP)和非蛋白氮(NPN)含量参照周荣等^[18]的方法测定。可溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮-硫酸比色法测定^[19]。CNCPS的碳水化合物组分和蛋白质组分按照CNCPS 6.5公式^[13]计算。

1.3 FTIR数据的采集及分析

样品FTIR数据采集借助光谱仪(Nicolet iS50,美国Thermo Fisher Scientific公司)完成。为尽可能减少大气背景中二氧化碳的噪声影响,先通过光谱仪对大气背景实施256次扫描并予以扣除。接着在中红外区域(ca. 4 000~400 cm^-1)扫描样品,设置分辨率4 cm^-1、扫描次数64次,每个样品采集3个平行图谱,且分别保存为“CSV”文件。采集后的所有光谱文件均进行归一化处理,再导入OMNIC 8.2软件,开展峰高、峰面积等光谱数据的获取和分析工作^[12]。

1.4 体外瘤胃发酵试验

用于瘤胃液采集的动物已获得西南民族大学动物管理委员会批准(批准编号:SMU-202401162)。参照Wang等^[20]的方法于晨饲前从5只瘤胃瘘管公山羊(简州大耳山羊,平均体重39.32 kg)中采集等量瘤胃内容物。收集后的内容物混合均匀后立即置于预热的密封容器中运回实验室,以保持厌氧环境并维持瘤胃微生物活性。在培养准备过程中,将瘤胃内容物通过4层纱布过滤以分离瘤胃液,同时持续通入二氧化碳。参照Menke等^[21]的方法将瘤胃液与瘤胃缓冲液按1∶2(V/V)比例混合,制备瘤胃发酵培养液。称取约1 g样品,与100 mL培养液一同加入250 mL专用培养袋,并在厌氧条件下密封。设置3个重复。培养袋置于39 ℃、45 r/min条件下振荡培养48 h^[22],发酵过程中在2、4、6、10、12、18、24、36和48 h时记录产气量。采用体外发酵模型^[23]计算产气动力学参数,计算公式如下:

GP=b[1-e^-^c⁽^t-Lag⁾]。

式中:GP为t时间点的产气量(mL);b为理论最大产气量(mL);c为产气速率(mL/h);t为体外培养时间(h);Lag为延滞期(h)。

培养结束后,使用pH计测定发酵液的pH,发酵液的一部分样品分别于-20 ℃保存以测定挥发性脂肪酸(VFA)和氨态氮(NH₃-N)含量。体外发酵完成后,把剩余底物置于105 ℃烘箱内烘干,通过底物减少的质量来测算干物质降解率(DMD)。

1.5 数据处理分析

采用SAS 9.4软件中的PROC GLM程序对数据进行分析,数据模型为:

Y_ijk=μ+V_i+P_j+V_i×P_j+ε_ijk。

式中:Y_ijk为观测值;μ为平均值;V为品种(i=2,分别为肉丝瓜、香瓜1号);P为部位(j=2,分别为茎、叶);V_i×P_j为品种与部位之间的交互效应;ε_ijk为随机误差。

当主效应或交互作用显著时,采用Duncan氏多重范围检验进行事后比较。为揭示分子结构与相应营养成分之间的相关性,进行偏相关分析,并通过R 2.8.2软件的“heatmap”软件包进行可视化分析。结果以平均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05表示差异显著。

2 结果

2.1 丝瓜尾菜的营养成分及CNCPS组分

2.1.1 丝瓜尾菜的营养成分及碳水化合物组分

由表2可知,部位的主效应分析表明,丝瓜茎的NDF、ADF、半纤维素、纤维素、碳水化合物含量均显著高于叶(P<0.05)。从2个品种丝瓜尾菜茎、叶的CNCPS碳水化合物组分来看,肉丝瓜叶的水溶性碳水化合物(CA₄)和不可消化纤维(CC)含量最高,肉丝瓜茎的可溶性纤维(CB₂)最低,肉丝瓜叶的可消化纤维(CB₃)含量最低。

表2 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的营养成分及碳水化合物组分含量

Table 2 Nutrient and CHO fraction contents of stems and leaves from waste of two Luffa cylindrica varieties

项目 Items		中性洗涤纤维 NDF/% DM	酸性洗涤纤维 ADF/% DM	酸性洗涤木质素 ADL/ % DM	半纤维素 Hemicellulose/ % DM	纤维素 Cellulose /% DM	碳水化合物 CHO/% DM	非纤维性碳水化合物 NFC/% CHO	水溶性碳水化合物 CA₄/% CHO	可溶性纤维 CB₂/% CHO	可消化纤维 CB₃/% CHO	不可消化纤维 CC/% CHO
肉丝瓜 Rousigua	茎 Stems	59.20^a	16.87^a	1.25	42.33^a	15.63^a	68.93^a	14.09^b	1.94^c	12.15^b	81.57^a	4.34^c
	叶 Leaves	31.16^c	8.58^b	1.29	22.58^c	7.29^b	42.86^c	27.12^a	4.42^a	22.76^a	65.65^c	7.23^a
香瓜1号 Xianggua 1	茎 Stems	56.13^a	15.68^a	1.26	40.44^a	14.43^a	68.65^a	18.23^b	2.22^c	16.01^ab	77.36^ab	4.41^c
	叶 Leaves	40.45^b	11.99^b	1.26	28.46^b	10.73^b	49.13^b	19.36^b	3.73^b	15.55^b	74.62^b	6.02^b
均值标准误 SEM		0.974	1.280	0.036	1.398	1.282	0.728	2.021	0.172	2.110	1.831	0.259
主效应 Main effects
品种 Varieties	肉丝瓜 Rousigua	45.18^b	12.73	1.27	32.46	11.46	55.89^b	20.61	3.18	17.46	73.61	5.78
	香瓜1号 Xianggua 1	48.29^a	13.84	1.26	34.45	12.58	58.89^a	18.79	2.98	15.78	75.99	5.22
部位 Parts	茎 Stems	57.67^a	16.28^a	1.25	41.39^a	15.03^a	68.79^a	16.16^b	9.53^b	14.08^b	0.69^a	4.37^b
	叶 Leaves	35.81^b	10.29^b	1.27	25.52^b	9.01^b	45.99^b	23.24^a	13.61^a	19.16^a	0.25^b	6.67^a
P值 P-value	品种 Varieties	0.013	0.413	0.821	0.191	0.410	0.003	0.396	0.290	0.459	0.230	0.059
	部位 Parts	<0.001	0.002	0.620	<0.001	0.002	<0.001	0.008	<0.001	0.043	0.001	<0.001
	品种×部位 Varieties×parts	<0.001	0.111	0.560	0.024	0.108	0.002	0.019	0.032	0.030	0.007	0.040

	同列数据肩标无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。
	In the same column, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.1.2 丝瓜尾菜的蛋白质组分

由表3可知,部位的主效应分析表明,丝瓜叶的CP、ADICP、ADICP、难溶性真蛋白质(PB₁)、纤维结合蛋白质(PB₂)、非降解蛋白质(PC)含量显著高于茎(P<0.05),SCP、NPN、氨(PA₁)、可溶性真蛋白质(PA₂)含量显著低于茎(P<0.05)。从2个品种丝瓜尾菜茎、叶的CNCPS蛋白质组分来看,香瓜1号叶的CP和NDICP含量最高,肉丝瓜茎的SCP含量最高,香瓜1号叶的PB₂含量最高,肉丝瓜叶的PC含量最高。

表3 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的蛋白质组分含量

Table 3 Protein fraction contents of stems and leaves from waste of two Luffa cylindrica varieties

项目 Items		粗蛋白质 CP/ % DM	可溶性粗蛋白质 SCP/ % DM	非蛋白氮 NPN/ % DM	中性洗涤不溶性粗蛋白质 NDICP/ % DM	酸性洗涤不溶性粗蛋白质 ADICP/ % DM	氨 PA₁/ % CP	可溶性真蛋白质 PA₂/ % CP	难溶性真蛋白质 PB₁/ % CP	纤维结合蛋白质 PB₂/ % CP		非降解蛋白质 PC/ % CP
肉丝瓜 Rousigua	茎 Stems	12.86^c	7.84^a	5.85^a	3.07^c	1.39^b	45.54^a	15.49^a	15.08^b	12.99^b		10.91^b
	叶 Leaves	19.08^b	6.36^c	4.67^b	7.35^b	4.24^a	24.48^b	8.88^b	28.14^a	16.22^b		22.28^a
香瓜1号 Xianggua 1	茎 Stems	12.49^c	6.76^b	6.16^a	2.75^c	1.15^b	49.20^a	7.48^a	23.72^b	12.90^b		9.19^b
	叶 Leaves	26.74^a	6.40^bc	5.59^b	10.56^a	3.28^a	20.91^b	3.05^b	36.54^a	27.19^a		12.31^b
均值标准误 SEM		0.350	0.121	0.298	0.291	0.235	1.540	1.854	1.666	1.770		1.252
主效应 Main effects
品种 Varieties	肉丝瓜 Rousigua	15.97^b	7.10^a	5.26	5.21^b	2.82^a	35.01	12.16^a	21.61^b	14.60^b	16.59^a
	香瓜1号 Xianggua 1	19.61^a	6.58^b	5.87	6.66^a	2.21^b	35.10	5.77^b	30.13^a	20.05^a	10.75^b
部位 Parts	茎 Stems	12.68^b	7.30^a	6.01^a	2.91^b	1.27^b	47.42^a	11.46^a	19.40^b	12.94^b	10.05^b
	叶 Leaves	22.91^a	6.38^b	5.13^b	8.95^a	3.76^a	22.70^b	5.97^b	32.34^a	21.71^a	17.29^a
P值 P-value	品种 Varieties	<0.001	0.003	0.074	0.001	0.033	0.955	0.006	<0.001	0.015	0.002
	部位 Parts	<0.001	<0.001	0.019	<0.001	<0.001	<0.001	0.017	<0.001	0.001	<0.001
	品种×部位 Varieties×parts	<0.001	0.002	0.331	<0.001	0.164	0.045	0.558	0.945	0.014	0.011

2.2 丝瓜尾菜的营养成分分子结构光谱参数

2.2.1 丝瓜尾菜的碳水化合物分子结构光谱参数

由表4可知,部位的主效应分析表明,丝瓜茎的总碳水化合物亚峰Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ峰高和峰面积及总碳水化合物区域总峰面积显著高于叶(P<0.05),结构性碳水化合物亚峰Ⅱ、Ⅲ峰高显著高于叶(P<0.05)。从2个品种丝瓜尾菜茎、叶的碳水化合物分子结构光谱参数来看,在总碳水化合物区域,肉丝瓜叶的总碳水化合物亚峰Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ峰高和总碳水化合物区域总峰面积最低,肉丝瓜茎的总碳水化合物亚峰Ⅰ、Ⅱ峰面积最高;在纤维性化合物区域,肉丝瓜茎的纤维性化合物峰面积最高;在结构性碳水化合物区域,香瓜1号叶的结构性碳水化合物亚峰Ⅰ峰高最高,肉丝瓜茎的结构性碳水化合物区域总峰面积最高。

表4 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的碳水化合物分子结构光谱参数

Table 4 Spectral parameters of CHO molecular structure of stems and leaves from waste of two Luffa cylindrica varieties

项目 Items		总碳水化合物亚峰Ⅰ 峰高 TC₁	总碳水化合物亚峰Ⅱ 峰高 TC₂	总碳水化合物亚峰Ⅲ 峰高 TC₃	总碳水化合物亚峰Ⅰ 峰面积 TCA₁	总碳水化合物亚峰Ⅱ 峰面积 TCA₂	总碳水化合物亚峰Ⅲ 峰面积 TCA₃	总碳水化合物区域总峰面积 TCA	纤维性化合物峰高 CECH	纤维性化合物峰面积 CECA	结构性碳水化合物亚峰Ⅰ 峰高 STC₁	结构性碳水化合物亚峰Ⅱ 峰高 TC₂	结构性碳水化合物亚峰Ⅲ 峰高 TC₃	结构性碳水化合物亚峰Ⅳ 峰高 STC₄	结构性碳水化合物区域总峰面积 STCA
肉丝瓜 Rousigua	茎 Stems	0.16^a	0.41^a	0.62^a	7.09^a	26.49^a	44.09^a	77.65^a	0.12	6.14^a	0.09^b	0.21^a	0.25^a	0.18^a	42.05^a
	叶 Leaves	0.11^c	0.35^b	0.44^c	4.25^b	19.44^b	33.75^b	57.95^c	0.06	0.86^d	0.09^bc	0.18^b	0.15^b	0.07^b	22.65^c
香瓜1号 Xianggua 1	茎 Stems	0.16^a	0.40^a	0.62^a	3.33^c	18.44^bc	54.87^a	76.64^a	0.10	5.18^b	0.08^c	0.19^a	0.21^a	0.21^a	36.61^b
	叶 Leaves	0.13^b	0.39^a	0.49^b	2.75^d	17.12^c	43.22^b	63.08^b	0.11	2.48^c	0.10^a	0.17^b	0.12^b	0.07^b	24.44^c
均值标准误 SEM		0.003	0.009	0.007	0.103	0.455	0.437	0.840	0.036	0.231	0.002	0.004	0.009	0.028	0.852
主效应 Main effects
品种 Varieties	肉丝瓜 Rousigua	0.14	0.38	0.53^b	5.67^a	22.97^a	38.92^b	67.80^b	0.09	3.50	0.09	0.18^b	0.15^b	0.07^b	22.65
	香瓜1号 Xianggua 1	0.14	0.40	0.55^a	3.04^b	17.78^b	49.04^a	69.86^a	0.11	3.83	0.08	0.19^a	0.21^a	0.21^a	36.61
部位 Parts	茎 Stems	0.16^a	0.41^a	0.62^a	5.21^a	22.47^a	49.48^a	77.14^a	0.11	5.66^a	0.09	0.19^a	0.20^a	0.12	32.35
	叶 Leaves	0.12^b	0.37^b	0.46^b	3.50^b	18.28^b	38.48^b	60.52^b	0.09	1.67^b	0.09	0.18^b	0.17^b	0.14	30.53
P值 P-value	品种 Varieties	0.080	0.123	0.012	<0.001	<0.001	<0.001	0.040	0.629	0.189	0.116	0.010	0.007	0.002	0.065
	部位 Parts	<0.001	0.003	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	0.561	<0.001	0.003	0.001	<0.001	0.512	<0.001
	品种×部位 Varieties×parts	0.005	0.012	0.009	<0.001	<0.001	0.171	0.007	0.383	<0.001	<0.001	0.072	0.571	0.541	0.003

2.2.2 丝瓜尾菜的蛋白质分子结构光谱参数

由表5可知,部位的主效应分析表明,丝瓜茎的酰胺Ⅰ区峰高/酰胺Ⅱ区峰高显著高于叶(P<0.05),酰胺Ⅰ区峰面积/酰胺Ⅱ区峰面积和α-螺旋峰高/β-折叠峰高显著低于叶(P<0.05)。从2个品种丝瓜品种尾菜茎、叶的蛋白质分子结构光谱参数来看,在蛋白质酰胺区域,香瓜1号叶的酰胺Ⅰ区峰高、峰面积,酰胺Ⅱ区峰高、峰面积以及酰胺区总峰面积最高,酰胺Ⅰ区峰高/酰胺Ⅱ区峰高最低;在蛋白质二级结构区域,香瓜1号叶的α-螺旋、β-折叠峰高最高。

表5 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的蛋白质分子结构光谱参数

Table 5 Spectral parameters of protein molecular structure of stems and leaves from waste of two Luffa cylindrica varieties

项目 Items		酰胺Ⅰ区峰高 Amide Ⅰ region peak height	酰胺Ⅱ区峰高 Amide Ⅱ region peak height	酰胺Ⅰ区峰高/酰胺 Ⅱ区峰高 Amide Ⅰ region peak height/ amide Ⅱ region peak height	酰胺区总峰面积 Amide region total peak area	酰胺Ⅰ区峰面积 Amide Ⅰ region peak area	酰胺Ⅱ区峰面积 Amide Ⅱ region peak area	酰胺Ⅰ区峰面积/酰胺 Ⅱ区峰面积 Amide Ⅰ region peak area/amide Ⅱ region peak area	α-螺旋峰高 α-helix peak height	β-折叠峰高 β-sheet peak height	α-螺旋峰高/ β-折叠峰高 α-helix peak height/ β-sheet peak height
肉丝瓜 Rousigua	茎 Stems	0.26^b	0.10^c	2.69^a	29.87^c	23.93^b	5.94^c	4.06^a	0.16^b	0.21^b	0.79
	叶 Leaves	0.26^b	0.14^b	1.83^c	35.39^b	27.32^b	8.93^b	3.07^b	0.17^b	0.21^b	0.80
香瓜1号 Xianggua 1	茎 Stems	0.24^b	0.11^c	2.19^b	29.58^c	23.58^b	6.00^c	3.94^a	0.15^b	0.20^b	0.77
	叶 Leaves	0.35^a	0.22^a	1.58^d	48.58^a	38.48^a	13.29^a	2.77^b	0.25^a	0.31^a	0.81
均值标准误 SEM		0.006	0.005	0.052	0.739	1.977	0.303	0.137	0.007	0.008	0.012
主效应 Main effects
品种 Varieties	肉丝瓜 Rousigua	0.26^b	0.12^b	2.26^a	0.20^a	25.62^b	7.43^b	3.57	0.20^a	0.21^b	0.79
	香瓜1号 Xianggua 1	0.30^a	0.17^a	1.89^b	0.17^b	31.03^a	9.65^a	3.35	0.17^b	0.26^a	0.79
部位 Parts	茎 Stems	0.25^b	0.10^b	2.44^a	0.16^b	23.76^b	5.97^b	2.92^b	0.16^b	0.21^b	0.77^b
	叶 Leaves	0.31^a	0.18^a	1.70^b	0.21^a	32.90^a	11.11^a	4.00^a	0.21^a	0.26^a	0.80^a
P值 P-value	品种 Varieties	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	0.026	<0.001	0.158	0.001	<0.001	0.691
	部位 Parts	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	0.002	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	0.028
	品种×部位 Varieties×parts	<0.001	<0.001	0.047	<0.001	0.020	<0.001	0.521	<0.001	<0.001	0.412

2.3 丝瓜尾菜的体外瘤胃发酵特性

由表6可知,部位的主效应分析表明,丝瓜茎在体外发酵2、8、12、18、36 h的产气量和总产气量(TGP)以及理论最大产气量和产气速率均显著高于叶(P<0.05),延滞期显著低于叶(P<0.05)。

表6 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的体外产气参数

Table 6 In vitro gas production parameters of stems and leaves from waste of two Luffa cylindrica varieties

项目 Items		产气量 GP/mL								总产气量 TGP/mL	理论最大产气量 b/mL	产气速率 c/(mL/h)	延滞期 Lag/h
项目 Items		2 h	4 h	6 h	8 h	12 h	18 h	36 h	48 h	总产气量 TGP/mL	理论最大产气量 b/mL	产气速率 c/(mL/h)	延滞期 Lag/h
肉丝瓜 Rousigua	茎 Stems	23.17	15.75	15.17	13.58	24.25	24.75	30.75	5.75	153.17	154.58	0.09	0.40
	叶 Leaves	14.67	6.88	5.17	4.42	7.67	10.50	16.75	4.58	70.63	72.27	0.04	1.32
香瓜1号 Xianggua 1	茎 Stems	31.70	14.67	17.67	20.33	31.83	20.83	33.58	6.33	176.95	179.13	0.10	0.22
	叶 Leaves	25.50	16.33	14.33	14.75	18.08	15.50	19.00	11.67	103.00	105.33	0.05	0.97
均值标准误 SEM		1.177	2.695	3.062	2.978	2.273	2.063	0.107	3.718	0.016	3.661	0.002	0.045
主效应 Main effects
品种 Varieties	肉丝瓜 Rousigua	18.92^b	11.32	10.17	9.00^b	15.96^b	17.63	23.75	5.17	111.90^b	113.43^b	0.07^b	0.86^a
	香瓜1号 Xianggua 1	28.60^a	15.50	16.00	17.54^a	24.96^a	18.17	26.29	9.00	139.98^a	142.23^a	0.08^a	0.60^b
部位 Parts	茎 Stems	27.43^a	15.21	16.42	16.96^a	28.04^a	22.79^a	32.17^a	6.04	165.06^a	166.86^a	0.09^a	0.31^b
	叶 Leaves	20.08^b	11.61	9.75	9.58^b	12.88^b	13.00^b	17.88^b	8.13	86.82^b	88.80^b	0.05^b	1.14^a
P值 P-value	品种 Varieties	<0.001	0.159	0.093	0.021	0.004	0.853	0.253	0.333	0.008	<0.001	<0.001	<0.001
	部位 Parts	<0.001	0.218	0.061	0.038	<0.001	0.009	<0.001	0.591	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
	品种×部位 Varieties×parts	0.357	0.086	0.308	0.564	0.551	0.154	0.891	0.408	0.744	0.278	0.675	0.088

品种的主效应分析表明,香瓜1号的理论最大产气量和产气速率显著高于肉丝瓜(P<0.05),延滞期显著低于肉丝瓜(P<0.05)。

由表7可知,部位的主效应分析表明,丝瓜茎的DMD、NH₃-N、乙酸和总挥发性脂肪酸含量均显著高于叶(P<0.05),pH显著低于叶(P<0.05)。品种的主效应分析表明,肉丝瓜的pH显著高于香瓜1号(P<0.05),DMD显著低于香瓜1号(P<0.05)。

表7 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的体外发酵参数

Table 7 In vitro fermentation parameters of stems and leaves from waste of two Luffa cylindrica varieties

项目 Items		pH	干物质降解率 DMD/ % DM	氨态氮 NH₃-N/ (mg/dL)	乙酸 Acetic acid/ (mmol/L)	丙酸 Propionic acid/ (mmol/L)	丁酸 Butyric acid/ (mmol/L)	总挥发性脂肪酸 Total volatile fatty acids/ (mmol/L)
肉丝瓜 Rousigua	茎 Stems	6.63	52.63	11.53	20.81	1.05	0.63	22.97
	叶 Leaves	6.86	42.48	9.86	12.87	0.94	0.52	14.32
香瓜1号 Xianggua 1	茎 Stems	6.58	60.46	10.99	18.11	1.54	0.72	20.38
	叶 Leaves	6.82	46.62	10.14	10.97	1.16	0.74	12.87
均值标准误 SEM		4.062	0.520	0.259	3.095	0.107	0.168	3.252
主效应 Main effects
品种 Varieties	肉丝瓜 Rousigua	6.75^a	47.56^b	10.70	16.84	1.25	0.56	18.65
	香瓜1号 Xianggua 1	6.70^b	53.54^a	10.56	14.54	1.35	0.73	16.63
部位 Parts	茎 Stems	6.61^b	56.55^a	11.26^a	19.46^a	1.54	0.72	21.72^a
	叶 Leaves	6.84^a	44.55^b	10.00^b	11.92^b	1.55	0.65	14.12^b
P值 P-value	品种 Varieties	<0.001	0.003	0.602	0.426	0.704	0.278	0.526
	部位 Parts	<0.001	<0.001	0.001	0.025	0.085	0.897	0.029
	品种×部位 Varieties×parts	0.275	0.216	0.136	0.888	0.650	0.762	0.856

2.4 丝瓜尾菜的分子结构与营养成分及体外瘤胃发酵特性的相关性分析

2.4.1 丝瓜尾菜的碳水化合物光谱特性与营养成分以及瘤胃发酵特性之间的相关性

由图1可知,总碳水化合物区域中,总碳水化合物亚峰Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ峰高以及总碳水化合物亚峰Ⅲ峰面积与NDF、ADF、半纤维素、纤维素、碳水化合物、CB₃含量以及TGP、DMD呈显著正相关(P<0.05),总碳水化合物亚峰Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ峰高与NFC、CA₄、CB₂、CC含量呈显著负相关(P<0.05),总碳水化合物亚峰Ⅲ峰面积与CA₄和CC含量呈显著负相关(P<0.05)。纤维性化合物区域中,纤维性化合物峰高和峰面积与ADF、纤维素含量呈显著正相关(P<0.05);纤维性化合物峰面积与NDF、半纤维素、碳水化合物、CB₃含量以及TGP、DMD呈显著正相关(P<0.05),与NFC、CA₄、CB₂、CC含量呈显著负相关(P<0.05)。结构性碳水化合物区域中,结构性碳水化合物亚峰Ⅲ峰高与NDF、ADF、半纤维素、纤维素、碳水化合物含量以及TGP、DMD呈显著正相关(P<0.05),与CA₄和CC含量呈显著负相关(P<0.05)。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图1 丝瓜尾菜的碳水化合物光谱特性与营养成分以及瘤胃发酵特性之间的相关性热图

NDF:中性洗涤纤维 neutral detergent fiber;ADF:酸性洗涤纤维 acid detergent fiber;ADL:酸性洗涤木质素 acid detergent lignin;Hemicellulose:半纤维素;Cellulose:纤维素;CHO:碳水化合物 carbohydrate;NFC:非纤维性碳水化合物 non-fiber carbohydrates;CA₄:水溶性碳水化合物 water-soluble carbohydrates;CB₂:可溶性纤维 soluble fiber;CB₃:可消化纤维 digestible fiber;CC:不消化纤维 indigestible fiber;TGP:总产气量 total gas production;DMD:干物质降解率 dry matter digestibility;TC1:总碳水化合物亚峰Ⅰ峰高 total carbohydrate sub-peak Ⅰ peak height;TC₂:总碳水化合物亚峰Ⅱ峰高 total carbohydrate sub-peak Ⅱ peak height;TC₃:总碳水化合物亚峰Ⅲ峰高 total carbohydrate sub-peak Ⅲ peak height;TCA₁:总碳水化合物亚峰Ⅰ峰面积 total carbohydrate sub-peak Ⅰ peak area;TCA₂:总碳水化合物亚峰Ⅱ峰面积 total carbohydrate sub-peak Ⅱ peak area;TCA₃:总碳水化合物亚峰Ⅲ峰面积 total carbohydrate sub-peak Ⅲ peak area;TCA:总碳水化合物区域总峰面积 total carbohydrate region total peak area;CECH:纤维性化合物峰高 cellulose compound peak height;CECA:纤维性化合物峰面积 cellulose compound peak area;STC₁:结构性碳水化合物亚峰Ⅰ峰高 structural carbohydrate sub-peak Ⅰ peak height;STC₂:结构性碳水化合物亚峰Ⅱ峰高 structural carbohydrate sub-peak Ⅱ peak height;STC₃:结构性碳水化合物亚峰Ⅲ峰高 structural carbohydrate sub-peak Ⅲ peak height;STC₄:结构性碳水化合物亚峰Ⅳ峰高 structural carbohydrate sub-peak Ⅳ peak height;STCA:结构性碳水化合物区域总峰面积 structural carbohydrate region total peak area。

*表示显著相关(P<0.05)。下图同。* indicated significant correlation (P<0.05). The same as below.

Fig.1 Correlation heatmaps between CHO spectral characteristics with nutrients and rumen fermentation characteristics of Luffa cylindrica waste

2.4.2 丝瓜尾菜的蛋白质光谱特性与营养成分以及瘤胃发酵特性之间的相关性

由图2可知,在蛋白质的酰胺带区域中,酰胺Ⅰ区和Ⅱ区峰高和峰面积与CP、NDICP含量呈显著正相关(P<0.05),酰胺Ⅰ区峰高/酰胺Ⅱ区峰高和酰胺Ⅰ区峰面积/酰胺Ⅱ区峰面积均与SCP含量呈显著正相关(P<0.05),酰胺Ⅰ区和Ⅱ区峰高和峰面积与PB₁、PB₂含量呈显著正相关(P<0.05),酰胺Ⅰ区和Ⅱ区峰高和峰面积与PA₁、PA₂含量呈显著负相关(P<0.05)。蛋白质的二级结构区域中,α-螺旋和β-折叠的峰高与CP、NDICP、PB₁、PB₂含量呈显著正相关(P<0.05),与PA₁、PA₂含量呈显著负相关(P<0.05);α-螺旋峰高/β-折叠峰高与CP、NDICP、ADICP含量呈显著正相关(P<0.05),与PA₁、TGP和DMD含量呈显著负相关(P<0.05)。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图2 丝瓜尾菜的蛋白质光谱特性与营养成分以及瘤胃发酵特性之间的相关性热图

CP:粗蛋白质 crude protein;SCP:可溶性粗蛋白质 soluble crude protein;NPN:非蛋白氮 non-protein nitrogen;NDICP:中性洗涤不溶性粗蛋白质 neutral detergent insoluble crude protein;ADICP:酸性洗涤不溶性粗蛋白质 acid detergent insoluble crude protein;PA₁:氨 ammonia;PB₁:可溶性真蛋白质 soluble true protein;PB₂:纤维结合蛋白质 fiber-bound protein;PC:非降解蛋白质 non degradable protein;TGP:总产气量 total gas production;DMD:干物质降解率 dry matter digestibility;Amide Ⅰ:酰胺Ⅰ区峰高 amide Ⅰ region peak height;Amide Ⅱ:酰胺Ⅱ区峰高 amide Ⅱ region peak height;Amide Ⅰ/Ⅱ ratio:酰胺Ⅰ区峰高/酰胺Ⅱ区峰高 amide Ⅰ region peak height/ amide Ⅱ region peak height;Amide area:酰胺区总峰面积 amide region total peak area;Amide Ⅰ area:酰胺Ⅰ区峰面积 amide Ⅰ region peak area;Amide Ⅱ area:酰胺Ⅱ区峰面积 amide Ⅱ region peak area;Amide Ⅰ/Ⅱ area ratio:酰胺Ⅰ区峰面积/酰胺Ⅱ区峰面积 amide Ⅰ region peak area / amide Ⅱ region peak area;α-helix:α-螺旋峰高 α-helix peak height;β-sheet:β-折叠峰高 β-sheet peak height;α-helix/β-sheet:α-螺旋峰高/β-折叠峰高 α-helix peak height/β-sheet peak height。

Fig.2 Correlation heatmaps between protein spectral characteristics with nutrients and rumen fermentation characteristics of Luffa cylindrica waste

3 讨论

3.1 丝瓜尾菜的营养成分及CNCPS组分

3.1.1 丝瓜尾菜的碳水化合物成分和CNCPS碳水化合物组分

饲料的营养价值在很大程度上取决于其营养成分,其中纤维组分的含量与木质化程度是影响可消化性的主要制约因子,其水平越高,通常意味着消化率越低^[12]。粗饲料中ADF含量越高,其木质化程度越高,消化率越低,质量越差。本研究中,丝瓜茎的NDF和ADF含量均显著高于叶,与彭婧等^[24]的研究结果一致,表明茎部纤维含量较高,可能在一定程度上抑制营养物质的消化与利用,从而限制丝瓜尾菜的整体营养价值。CNCPS碳水化合物组分中,CA₄代表水溶性碳水化合物(糖类),CB₁代表淀粉,CB₂代表可溶性纤维,CB₃代表可消化纤维,CC则代表不可消化纤维,这些组分在瘤胃中的降解速率均不同^[25]。本研究中,肉丝瓜叶的CA₄、CC含量最高,说明其叶的糖类物质丰富,但细胞壁中可能含有较多木质化或不可利用的NDF组分^[26],这可能会限制其整体消化率^[27]。

3.1.2 丝瓜尾菜的蛋白质成分和CNCPS蛋白质组分

植物叶的CP含量通常高于茎部,本研究结果与此一致,也与Debela等^[28]在辣木中的报道相符。在CNCPS 6.5蛋白质组分中,PA₁为氨,PA₂为瘤胃中10 h内快速降解的蛋白质。本研究中,丝瓜叶的PA₁和PA₂含量均显著低于茎,说明茎中真蛋白质比例较低,这可能有助于减少瘤胃中氮的过度降解与损失,提高氮利用效率,进而改善反刍动物对蛋白质的吸收。除此之外,PB₁和PB₂是粗饲料中蛋白质的主要构成部分,PB₂含量越高,表明饲料中过瘤胃的蛋白质的含量越高;而PC含量越高,说明饲料蛋白质在瘤胃内的消化效率越低,其所能提供的蛋白质品质也越差^[13]。本研究中,香瓜1号叶的PB₂含量最高,说明其蛋白质在瘤胃中降解较慢,更多流向后续肠道段;而肉丝瓜叶的PC含量最高,表明其蛋白质主要为非降解蛋白质,可能限制整体利用率。

3.2 丝瓜尾菜的分子结构特性

FTIR技术可在中红外区域对不同化合物分子官能团的伸缩振动及弯曲振动等基频振动进行特异性识别,以此获取分子结构与组成信息^[29]。通过分析纤维素和半纤维素C-O、C-H键的基频振动信号以及木质素芳香环上C-H与C=C键的振动所产生的强吸收峰,可实现对饲草碳水化合物构成及可消化潜力的有效评估。与此同时,构成蛋白质的氨基酸含有C-N、N-H及C=O键,这类化学键的基频振动通常分别对应酰胺Ⅰ区与酰胺Ⅱ区的特征峰,基于上述吸收峰的强度变化即可实现对蛋白质含量及组成的定性评估^[29-30]。

在与碳水化合物相关的分子结构参数中,纤维性化合物的特征峰面积通常与样品中的纤维素含量密切相关^[30]。本研究中,肉丝瓜茎的纤维性化合物峰面积最高,这与NDF、ADF、半纤维素和纤维素含量上的显著差异相符,提示该区域的峰面积对于评估丝瓜样品纤维含量具有重要参考价值。蛋白质的营养价值不仅取决于总蛋白质和氨基酸含量,也与其结构特征密切相关^[31]。酰胺Ⅰ区和酰胺Ⅱ区是反映蛋白质二级结构的关键红外谱带,常用于预测构象变化^[32]。其中,酰胺Ⅰ区主要包括α-螺旋和β-折叠的特征吸收峰,可用于识别蛋白质二级结构。当α-螺旋/β-折叠增加时,通常表明蛋白质的质量更好^[24]。本研究中,叶片的α-螺旋/β-折叠最高,表明其蛋白质可能具有更高的可利用性。

3.3 丝瓜尾菜的体外瘤胃发酵参数

瘤胃pH是衡量反刍动物瘤胃环境稳定性的重要指标之一,其正常值一般为5.5~7.5^[33]。本研究中,各处理的pH均在6.58~6.86,属于正常范围。VFA(乙酸、丙酸和丁酸)是碳水化合物在瘤胃中发酵的主要产物,为反刍动物提供70%以上的代谢能量^[34]。本研究中,茎的乙酸含量显著高于叶,可能与茎中较高的纤维性碳水化合物被微生物降解有关。DMD反映了瘤胃对营养物质的利用程度,DMD越高,代表微生物活性越强,产生更多可供吸收的小分子物质^[35]。本研究中,丝瓜茎的DMD显著高于叶,说明茎部纤维结构可能更适于瘤胃微生物降解,而叶的DMD较低,与其CNCPS组分中CC含量较高相一致。瘤胃NH₃-N是瘤胃微生物利用饲料中含氮物质合成菌体蛋白的中间产物^[36]。本研究中,丝瓜叶的NH₃-N含量较低,可能与叶的蛋白质中缓慢降解的真蛋白质比例较高有关。

3.4 丝瓜尾菜的分子结构与营养成分及体外发酵参数的相关性分析

饲料营养价值也与碳水化合物组成及其分子结构特性密切相关^[37]。研究表明,结构性碳水化合物区域的光谱参数(峰高、峰面积)常与半纤维素和纤维素含量相关,总碳水化合物区域则与淀粉含量相关^[38-39]。纤维性化合物的结构差异将影响其在瘤胃中的降解与利用^[40]。本研究中,总碳水化合物亚峰Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ峰高,纤维性化合物峰面积,结构性碳水化合物亚峰Ⅱ、Ⅲ峰高及总峰面积,均与NDF、ADF、半纤维素和纤维素含量呈显著正相关,而与CA₄、CC含量呈显著负相关。同时,TGP和DMD与上述多个光谱参数呈显著正相关。这些结果说明,丝瓜尾菜的碳水化合物分子结构特征与其化学组成及瘤胃降解特性之间存在紧密联系。通过分析总碳水化合物与纤维性化合物区域的光谱参数,不仅可以快速评估丝瓜尾菜的纤维组成,也可间接预测其在反刍动物瘤胃中的发酵性能。

本研究中,CP含量与酰胺Ⅱ区峰高和峰面积呈显著正相关,与Li等^[41]在籽用南瓜中的研究结果一致;PB₁含量与酰胺Ⅱ区及β-折叠峰高也呈显著正相关,与Wang等^[20]在紫花苜蓿中的研究结果相符,说明这些分子结构参数在不同饲料营养价值评估中具有一定普适性。此外,丝瓜尾菜在瘤胃中的DMD与α-螺旋峰高/β-折叠峰高呈显著负相关,表明该比值有望作为快速评估丝瓜尾菜瘤胃发酵效率的潜在指标。尽管仅依靠分子结构参数与营养成分含量之间的相关性来评价丝瓜的营养价值存在一定局限性,但可基于此类相关性构建FTIR预测模型,从而实现对丝瓜营养价值的快速、实时评估。

4 结论

① 品种和部位对丝瓜尾菜的营养价值、分子结构特征及消化特性均有不同程度的影响。与丝瓜茎相比,丝瓜叶的CP含量高、NDF含量低。香瓜1号叶的CP和PB₂等含量较高,NDF、ADF含量较低,具有更高的营养价值。

② 丝瓜茎的结构性碳水化合物亚峰Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ峰高较高,α-螺旋峰高/β-折叠峰高较低,并且部分分子结构参数与其营养价值之间存在明显的相关关系,这可以为通过FTIR技术评价丝瓜尾菜的营养价值提供参考依据。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within

[1]	任延靖. 基于尾菜的综合开发利用研究进展[J]. 青海农林科技, 2021(1):44-47. REN Y J. Research progress on comprehensive development and utilization of waste vegetables and fruits[J]. Science and Technology of Qinghai Agriculture and Forestry, 2021(1):44-47. (in Chinese)

[2]	王靖雯, 李玉双, 蔡佳敏, 等. 尾菜饲料化研究进展[J]. 饲料工业, 2023, 44(13):93-98. WANG J W, LI Y S, CAI J M, et al. Research progress on feedingization of vegetable waste[J]. Feed Industry, 2023, 44(13):93-98. (in Chinese)

[3]	李程斌, 李恩, 郑艳, 等. 丝瓜藤和叶营养成分分析[J]. 安徽师范大学学报(自然科学版), 2009, 32(1):69-71. LI C B, LI E, ZHENG Y, et al. Analysis of nutrient components in Luffa cylindrical stem and leaf[J]. Journal of Anhui Normal University (Natural Science Edition), 2009, 32(1):69-71. (in Chinese)

[4]	胡新军, 梁艳, 周永坚, 等. 国家地理标志农产品-白关丝瓜[J]. 长江蔬菜, 2022(2):31-32. HU X J, LIANG Y, ZHOU Y J, et al. National geographical indication agricultural products-Baiguan luffa[J]. Journal of Changjiang Vegetables, 2022(2):31-32. (in Chinese)

[5]	李会萍. 丝瓜叶的新用[J]. 哈尔滨医药, 2001(3):54. LI H P. Novel uses of luffa leaves[J]. Harbin Medical Journal, 2001(3):54. (in Chinese)

[6]	张莉, 钟代华, 蒲小蓉, 等. 丝瓜皂甙益智作用研究[J]. 时珍国医国药, 2000, 11(8):676-677. ZHANG L, ZHONG D H, PU X R, et al. Studies on the beneficial effects of luffa saponin to intelligence[J]. Lishizhen Medicine and Materia Medica Research, 2000, 11(8):676-677. (in Chinese)

[7]	李东霞, 庞会利, 王雁萍, 等. 蔬菜废弃物中高抗菌活性乳酸菌的筛选及鉴定[J]. 饲料研究, 2014(13):71-74. LI D X, PANG H L, WANG Y P, et al. Screening and identification of lactic acid bacteria with high antibacterial activity from vegetable waste[J]. Feed Research, 2014(13):71-74. (in Chinese)

[8]	SAMADI, YU P. Dry and moist heating-induced changes in protein molecular structure,protein subfraction,and nutrient profiles in soybeans[J]. Journal of Dairy Science, 2011, 94(12):6092-6102. DOI

[9]	PUMURE I, FORD S, SHANNON J, et al. Analysis of ATR-FTIR absorption-reflection data from 13 polymeric fabric materials using chemometrics[J]. American Journal of Analytical Chemistry, 2015, 6(4):305-312. DOI

[10]

SHI

H T

, LEI

Y G

, LOUZADA PRATES

, et al. Evaluation of near-infrared (NIR) and Fourier transform mid-infrared (ATR-FT/MIR) spectroscopy techniques combined with chemometrics for the determination of crude protein and intestinal protein digestibility of wheat[J]. Food Chemistry, 2019, 272:507-513.

DOI PMID

[11]	LEI Y G, HANNOUFA A, PRATES L L, et al. Effects of TT8 and HB12 silencing on the relations between the molecular structures of alfalfa (Medicago sativa) plants and their nutritional profiles and in vitro gas production[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2018, 66(22):5602-5611. DOI

[12]

江雨霏, 毕小兵, 王茜, 等. 杂交构树叶片、叶柄、茎秆及全株的营养价值及分子结构特性研究[J]. 动物营养学报, 2025, 37(3):2066-2080.

DOI

JIANG

Y F

, BI

X B

, WANG

, et al. Study on nutritive values and molecular structural features of leaf,petiole,stem,and whole plant of hybrid Broussonetia papyrifera[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2025, 37(3):2066-2080. (in Chinese)

DOI

[13]	HIGGS R J, CHASE L E, ROSS D A, et al. Updating the cornell net carbohydrate and protein system feed library and analyzing model sensitivity to feed inputs[J]. Journal of Dairy Science, 2015, 98(9):6340-6360. DOI PMID

[14]	AOAC. Official methods of Analysis of the Association of Analytical Chemists International[S].18th ed. Gathersburg: AOAC International, 2005.

[15]	VAN SOEST P J, ROBERTSON J B, LEWIS B A. Methods for dietary fiber,neutral detergent fiber,and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition[J]. Journal of Dairy Science, 1991, 74(10):3583-3597. DOI

[16]	Subcommittee on Dairy Cattle Nutrition,Committee on Animal Nutrition,National Research Council. Nutrient requirements of dairy cattle[S]..7th ed. Washington,D.C.: National Academies Press, 2001.

[17]	LICITRA G, HERNANDEZ T M, VAN SOEST P J. Standardization of procedures for nitrogen fractionation of ruminant feeds[J]. Animal Feed Science and Technology, 1996, 57(4):347-358. DOI

[18]	周荣, 王加启, 周振峰, 等. 饲料非蛋白氮与可溶性蛋白测定方法概述[J]. 中国奶牛, 2011(11):39-41. ZHOU R, WANG J Q, ZHOU Z F, et al. Standardization of procedures of nonprotein nitrogen and buffer-soluble protein[J]. China Dairy Cattle, 2011(11):39-41. (in Chinese)

[19]	MCDONALD P, HENDERSON A R. Determination of water-soluble carbohydrates in grass[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1964, 15(6):395-398. DOI

[20]

WANG

, LI

F C

, CAI

X R

, et al. Exploring the combination of wilting and different types of additives to improve silage quality of highland alfalfa:fermentation quality,nutritional values,molecular structural features,and ruminal degradability[J]. Animal Feed Science and Technology, 2024, 318:116123.

DOI

[21]	MENKE K H, RAAB L, SALEWSKI A, et al. The estimation of the digestibility and metabolizable energy content of ruminant feedingstuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor in vitro[J]. The Journal of Agricultural Science, 1979, 93(1):217-222. DOI

[22]

王路遥, 江应松, 曹晓风, 等. 田菁不同部位营养价值、分子结构特性和体外瘤胃降解率研究[J]. 动物营养学报, 2024, 36(5):3386-3400.

DOI

WANG

L Y

, JIANG

Y S

, CAO

X F

, et al. Study on nutritional value,molecular structure characteristics and in vitro rumen degradation rate in different parts of Sesbania cannabina[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024, 36(5):3386-3400. (in Chinese)

[23]	FRANCE J, DIJKSTRA J, DHANOA M S, et al. Estimating the extent of degradation of ruminant feeds from a description of their gas production profiles observed in vitro:derivation of models and other mathematical considerations[J]. British Journal of Nutrition, 2000, 83(2):143-150. DOI

[24]

彭婧, 孙晓旭, 史海涛, 等. 青藏高原老芒麦不同部位的营养价值及其分子结构特性研究[J]. 动物营养学报, 2022, 34(8):5270-5282.

DOI

PENG

, SUN

X X

, SHI

H T

, et al. Nutritional value and molecular structure characteristics in different fractions of Elymus sibiricus from Qinghai-Tibet plateau[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2022, 34(8):5270-5282. (in Chinese)

DOI

[25]	XIN H S, KHAN N A, YU P Q. Evaluation of the nutritional value of faba beans with high and low tannin content for use as feed for ruminants[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2022, 102(7):3047-3056. DOI

[26]

GOMAA

W M S

, ZHANG

, DENG

, et al. Vibrational spectroscopic study on feed molecular structure properties of oil-seeds and co-products from Canadian and Chinese bio-processing and relationship with protein and carbohydrate degradation fractions in ruminant systems[J]. Spectrochimica Acta Part A:Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2019, 216:249-257.

DOI

[27]	REFAT B, PRATES L L, KHAN N A, et al. Physiochemical characteristics and molecular structures for digestible carbohydrates of silages[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2017, 65(41):8979-8991. DOI PMID

[28]	DEBELA E, TOLERA A. Nutritive value of botanical fractions of Moringa oleifera and Moringa stenopetala grown in the mid-rift valley of southern Ethiopia[J]. Agroforestry Systems, 2013, 87(5):1147-1155. DOI

[29]	SMITH B C. Fundamentals of Fourier transform infrared spectroscopy[M]. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press, 2011.

[30]	DOIRON K, YU P, MCKINNON J J, et al. Heat-induced protein structure and subfractions in relation to protein degradation kinetics and intestinal availability in dairy cattle[J]. Journal of Dairy Science, 2009, 92(7):3319-3330. DOI PMID

[31]

THEODORIDOU

, YU

P Q

. Application potential of ATR-FT/IR molecular spectroscopy in animal nutrition:revelation of protein molecular structures of canola meal and presscake,as affected by heat-processing methods,in relationship with their protein digestive behavior and utilization for dairy cattle[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, 61(23):5449-5458.

DOI

[32]	YU P Q, MCKINNON J J, CHRISTENSEN C R, et al. Using synchrotron-based FTIR microspectroscopy to reveal chemical features of feather protein secondary structure:comparison with other feed protein sources[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2004, 52(24):7353-7361. DOI

[33]	CUI Y L, LIU H, GAO Z M, et al. Whole-plant corn silage improves rumen fermentation and growth performance of beef cattle by altering rumen microbiota[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2022, 106(11):4187-4198. DOI

[34]	MAMUAD L, KIM S H, JEONG C D, et al. Effect of fumarate reducing bacteria on in vitro rumen fermentation,methane mitigation and microbial diversity[J]. Journal of Microbiology, 2014, 52(2):120-128. DOI

[35]	TAWAB A M A E, KHATTAB M S A, HADHOUD F I, et al. Effect of mixture of herbal plants on ruminal fermentation,degradability and gas production[J]. Acta Scientiarum:Animal Sciences, 2020, 43:e48549. DOI

[36]

宫斌, 檀论, 侯坤, 等. 杂交构树青贮对奶公牛生长性能、营养物质表观消化率和瘤胃发酵参数的影响[J]. 动物营养学报, 2023, 35(6):3771-3779.

DOI

GONG

, TAN

, HOU

, et al. Effects of hybrid Broussonetia papyrifera silage on growth performance,nutrient apparent digestibility and rumen fermentation parameters of fattening dairy bulls[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2023, 35(6):3771-3779. (in Chinese)

DOI

[37]

马占霞, 田雨佳, 卢冬亚, 等. 豆粕、双低菜粕及普通菜粕碳水化合物分子结构分析及营养价值评价[J]. 中国畜牧杂志, 2020, 56(9):144-149.

Z X

, TIAN

Y J

, LU

D Y

, et al. Difference of carbohydrate nutrition content and molecular structure among soybean meal,canola meal and rapeseed meal[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2020, 56(9):144-149. (in Chinese)

[38]

吕静仪, 李光磊, 杜鸿波, 等. 籽用南瓜副产物营养价值、瘤胃降解特性以及碳水化合物分子结构比较及其相关关系[J]. 动物营养学报, 2021, 33(5):2971-2981.

DOI

J Y

, LI

G L

, DU

H B

, et al. Comparison of nutritional value,rumen degradation characteristics and their relationships with carbohydrate molecular structures of seed pumpkin by-products[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2021, 33(5):2971-2981. (in Chinese)

[39]

C Y

, ZHANG

X W

, YAN

X G

, et al. Bio-functions and molecular carbohydrate structure association study in forage with different source origins revealed using non-destructive vibrational molecular spectroscopy techniques[J]. Spectrochimica Acta Part A:Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2017, 183:260-266.

DOI

[40]	XIN H S, FALK K C, YU P Q. Studies on Brassica carinata seed.2.Carbohydrate molecular structure in relation to carbohydrate chemical profile,energy values,and biodegradation characteristics[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, 61(42):10127-10134. DOI

[41]	LI Y, WU Q H, LV J Y, et al. Associations of protein molecular structures with their nutrient supply and biodegradation characteristics in different byproducts of seed-used pumpkin[J]. Animals, 2022, 12(8):956. DOI

Options

Outlines

模态框（Modal）标题

Abstract

Cite this article

1 材料与方法

1.1 试验材料采集与处理

表1 丝瓜品种介绍

1.2 常规营养成分和CNCPS评定

1.3 FTIR数据的采集及分析

1.4 体外瘤胃发酵试验

1.5 数据处理分析

2 结果

2.1 丝瓜尾菜的营养成分及CNCPS组分

2.1.1 丝瓜尾菜的营养成分及碳水化合物组分

表2 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的营养成分及碳水化合物组分含量

2.1.2 丝瓜尾菜的蛋白质组分

表3 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的蛋白质组分含量

2.2 丝瓜尾菜的营养成分分子结构光谱参数

2.2.1 丝瓜尾菜的碳水化合物分子结构光谱参数

表4 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的碳水化合物分子结构光谱参数

2.2.2 丝瓜尾菜的蛋白质分子结构光谱参数

表5 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的蛋白质分子结构光谱参数

2.3 丝瓜尾菜的体外瘤胃发酵特性

表6 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的体外产气参数

表7 2个丝瓜品种尾菜茎、叶的体外发酵参数

2.4 丝瓜尾菜的分子结构与营养成分及体外瘤胃发酵特性的相关性分析

2.4.1 丝瓜尾菜的碳水化合物光谱特性与营养成分以及瘤胃发酵特性之间的相关性

图1 丝瓜尾菜的碳水化合物光谱特性与营养成分以及瘤胃发酵特性之间的相关性热图

2.4.2 丝瓜尾菜的蛋白质光谱特性与营养成分以及瘤胃发酵特性之间的相关性

图2 丝瓜尾菜的蛋白质光谱特性与营养成分以及瘤胃发酵特性之间的相关性热图

3 讨论

3.1 丝瓜尾菜的营养成分及CNCPS组分

3.1.1 丝瓜尾菜的碳水化合物成分和CNCPS碳水化合物组分

3.1.2 丝瓜尾菜的蛋白质成分和CNCPS蛋白质组分

3.2 丝瓜尾菜的分子结构特性

3.3 丝瓜尾菜的体外瘤胃发酵参数

3.4 丝瓜尾菜的分子结构与营养成分及体外发酵参数的相关性分析

4 结论

References