2. 四川农业大学动物营养研究所, 四川省农业部动物抗病营养与饲料重点实验室, 成都 611130
2. Key Laboratory for Animal Disease-Resistance Nutrition and Feedstuffs of China Ministry of Agriculture and Sichuan Province, Institute of Animal Nutrition of Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China
毛叶山桐子(Idesia polycarpa)是大风子科山桐子属落叶乔木,其分布广、适应性强,一次种植可多年采摘,具有产量大、含油量高、食用安全、油质好等优点。西南区三省毛叶山桐子种植面积达30万亩(1亩≈666.67 m2)以上,年产果渣1万t以上,尚未得到合理利用,造成资源浪费及环境污染。四川省为畜牧养殖大省,畜禽饲料资源短缺,人畜争粮、依赖进口问题突显。中美贸易战造成饲料进口成本大大增加,因此开发本土饲料资源已迫不及待。国内外对毛叶山桐子的研究主要集中于山桐子的生长、繁殖特性、生态学、培育、山桐子油的开发等[1-2]。然而,迄今为止,关于毛叶山桐子粕的国内外研究很少,作为饲料资源开发仅有几篇报道。研究发现,将毛叶山桐子粕、玉米粉和大豆蛋白粉混合、粉碎后,加入蚯蚓粉、骨粉和中药提取物制成鱼饲料添加剂,发现该饲料组成既能提供鱼类生长所必需的营养素,又能抑制藻类的生长[3]。利用毛叶山桐子脱脂饼粕制备发酵饲料饲养鹌鹑,显著提高了蛋鹌鹑的产蛋性能,且无毒副作用[4]。已有研究证明,毛叶山桐子富含亚油酸和维生素E,其亚油酸的含量远远高于菜籽油、花生油、橄榄油,榨油后剩余果渣、籽粕仍含有大量多酚成分,可预防和治疗糖尿病、抗炎症、心脑血管疾病、癌症等疾病[5-7]。而不同产地毛叶山桐子粕的营养价值及微量元素和重金属元素含量等不尽相同,仍有待探究。因此,为了合理利用四川省毛叶山桐子粕,开发非常规饲料资源,有必要对毛叶山桐子粕的营养价值进行评价,为毛叶山桐子粕的饲料化开发利用提供科学依据,对缓解饲料资源短缺、减少进口量、降低养殖成本具有重大意义。
1 材料与方法 1.1 试验原料及仪器试验原料:毛叶山桐子粕来源于四川省某公司,压榨法榨油后产生的果肉和果实渣(粕)。选取有代表性的原始样品不少于1 000 g,按四分法缩减至500 g,风干或60 ℃烘干,粉碎至40目,再用四分法缩至200 g,装入密封容器,放阴凉干燥处保存。
试验仪器:BICHI k-360凯氏定氮仪(瑞士步琦公司)、FOSS 2010纤维分析仪(丹麦福斯公司)、L-8900型氨基酸自动分析仪(日本日立公司)、瓦里安CP3800气相色谱仪(美国瓦里安公司)、ContrAA700高分辨率连续谱源原子吸收光谱仪(德国耶拿公司)、Parr6400全自动氧弹量热仪(美国Parr公司)。
1.2 指标测定方法水分含量的测定采用恒重干燥法,参照GB/T 10358—2008[8];粗灰分含量的测定采用灼烧法,参照GB/T 6438—2007[9];粗蛋白质(CP)含量的测定采用凯式定氮法,参照GB/T 6432—2018[10];粗脂肪(EE)含量的测定采用索式抽提法,参照GB/T 6433—2006[11];粗纤维(CF)含量的测定采用过滤法,参照GB/T 6434—2006[12];中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)、纤维素(CEL)、半纤维素(HCEL)含量的测定采用范式分析法[13];无氮浸出物(NFE)含量通过公式计算得出,计算公式如下:
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含硫氨基酸含量的测定采用氧化水解法,其他氨基酸含量的测定采用酸水解法,均采用氨基酸自动分析仪测定,参照GB/T 18246—2000[14];脂肪酸含量的测定采用气相色谱法,参照GB/T 21514—2008[15];铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、锌(Zn)、镉(Cd)、铬(Cr)含量的测定采用原子吸收光谱法,参照GB/T 13885—2017[16]、GB/T 13082—1991[17]、GB/T 13088—2006[18]。总能(GE)的测定采用氧弹测热法,采用美国Parr6400全自动氧弹量热仪。消化能(DE)、代谢能(ME)、维持净能(NEM)、产奶净能(NEL)、增重净能(NEG)采用冯仰廉[19]的估算模型进行估测,计算公式如下:
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试验过程严格按照国标以及参照方法进行,方法经准确性检验,检测结果准确可靠。
1.3 数据统计与分析样品的指标测定均平行测定3个样品,所有数据采用Excel 2016进行数据处理,结果以平均值±标准差(mean±SD)表示。
2 结果与分析 2.1 毛叶山桐子粕的概略养分含量由表 1可知,毛叶山桐子粕的CP含量为12.92%,与苜蓿草粉(14.3%)相当,高于高粱(8.7%);EE含量为15.46%,远高于苜蓿草粉(2.1%)和高粱(3.4%);NDF含量(30.20%)和ADF含量(24.83%)均略低于苜蓿草粉而高于高粱,分别为高粱的2、4倍;ADL含量为13.23%,高于苜蓿草粉(6.22%)和高粱(0.87%)。由于ADL无法被动物吸收利用,因此欲提高其饲料营养价值,需降低其ADL含量。研究表明,可通过微生物酶降解的方法使ADL分解为可被动物吸收利用的小分子物质,从而提高其营养价值[20]。此外,还可以利用基因工程技术对作物表达咖啡酸-5-羟基阿魏酸-O-甲基转移酶、咖啡酰辅酶、A-O甲基转移酶、肉桂醇脱氢酶、苯丙氨酸裂解酶的基因进行修饰,阻碍ADL的合成或改变其单体组成来达到提高消化率的目的[21]。毛叶山桐子粕的HCEL含量(5.37%)低于苜蓿草粉(7.8%)和高粱(9.4%);CEL含量(10.84%)低于苜蓿草粉(12.68%),高于高粱(5.33%)。
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表 1 毛叶山桐子粕的概略养分含量(干物质基础) Table 1 Contents of overview nutrient of Idesia polycarpa meal (DM basis) |
毛叶山桐子粕的微量元素测定结果见表 2,重金属元素含量测定结果见表 3。毛叶山桐子粕富含微量元素Fe、Cu、Mn、Zn,且其含量均高于苜蓿草粉和高粱。《饲料卫生标准》(GB 13078— 2017)规定,饲料原料中Cd含量应≤1 mg/kg,Cr含量应≤5 mg/kg[23],毛叶山桐子粕的Cd含量(0.94 mg/kg)和Cr含量(1.35 mg/kg)均未超标,因此可作为一类安全的饲料原料开发。
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表 2 毛叶山桐子粕的微量元素含量(干物质基础) Table 2 Contents of trace element of Idesia polycarpa meal (DM basis) |
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表 3 毛叶山桐子粕的重金属元素含量(干物质基础) Table 3 Contents of heavy metal element of Idesia polycarpa meal (DM basis) |
由表 4可知,毛叶山桐子粕的氨基酸种类齐全,其总氨基酸(TAA)含量为5.81%,占CP含量的44.97%,且以谷氨酸含量最高,占TAA含量的13.78%。毛叶山桐子粕的必需氨基酸(EAA)中亮氨酸含量最高,占EAA含量的27.27%;苯丙氨酸、缬氨酸含量与苜蓿草粉和高粱相比相当,赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、组氨酸、精氨酸含量相对较低,苏氨酸、异亮氨酸含量介于二者之间。毛叶山桐子粕的必需氨基酸/总氨基酸(EAA/TAA)、必需氨基酸/非必需氨基酸(EAA/NEAA)分别为38%、61%,均符合联合国粮农组织/世界卫生组织(FAO/WHO)的理论数值(40%、60%)[24]。
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表 4 毛叶山桐子粕氨基酸组成(干物质基础) Table 4 Composition of amino acid of Idesia polycarpa meal (DM basis) |
由表 5可知,FAO/WHO模式下的氨基酸评分(AAS),苯丙氨酸+酪氨酸较高(1.22),蛋氨酸+半胱氨酸(0.20)和赖氨酸(0.18)较低,其余值均在1附近;氨基酸比值系数(RC)在0.26~1.73,除蛋氨酸+半胱氨酸(0.28)和赖氨酸(0.26)的RC<1外,其余RC均>1,表明此2种必需氨基酸相对不足。此模式下比值系数分(SRC)为50.09,贴合度为0.83,贴合度接近1。全鸡蛋蛋白模式的AAS中,除蛋氨酸+半胱氨酸(0.12)和赖氨酸(0.14)较低外,其余值均在0.7附近。RC在0.23~1.49,相对于FAO/WHO模式波动较小,此模式下SRC为51.05,贴合度为0.78。根据RC判断,FAO/WHO和全鸡蛋蛋白模式的第一限制性氨基酸分别为赖氨酸和蛋氨酸+半胱氨酸,可以选择赖氨酸和蛋氨酸+半胱氨酸含量较高的饲料作为补充,以提高毛叶山桐子粕的蛋白质品质。
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表 5 氨基酸评分、氨基酸比值系数、比值系数分和贴合度的计算表(干物质基础) Table 5 Calculation table of AAS, RC and SRC and fit degree (DM basis) |
本试验中,毛叶山桐子粕共检测出33种脂肪酸,含饱和脂肪酸(SFA)16种,单不饱和脂肪酸(MUFA)8种,多不饱和脂肪酸(PUFA)9种。表 6列出了毛叶山桐子粕中7种含量较高的脂肪酸,由此可见其富含亚油酸、油酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸等。SFA中棕榈酸含量(20.60%)最高,约为苜蓿草粉和高粱的0.8、1.5倍,月桂酸含量(0.05%)最低。MUFA中,油酸含量最高(7.11%),分别为苜蓿草粉和高粱的1.6、0.2倍,豆蔻烯酸含量(0.001%)最低。PUFA中,亚油酸含量(61.62%)最高,约为苜蓿草粉和高粱的3.2、1.8倍,二十二碳六烯酸含量(0.003%)最低。毛叶山桐子粕的总脂肪酸(TFA)含量为99.98%,高于高粱(89.5%)和苜蓿草粉(48.0%)。PUFA :MUFA : SFA为4.67 : 1.00 : 1.74,表明毛叶山桐子粕不饱和脂肪酸含量高,而饱和脂肪酸含量低。
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表 6 毛叶山桐子粕的脂肪酸组成(干物质基础) Table 6 Composition of fatty acids of Idesia polycarpa meal (DM basis) |
由表 7可知,毛叶山桐子粕的GE、DE、ME、NEM、NEL、NEG分别为20.41、10.41、8.54、7.05、5.81、4.23 MJ/kg,是苜蓿草粉的1.1、1.7、1.5、1.5、1.4、1.8倍,是高粱的1.4、0.8、0.7、0.9、0.9、0.8倍。由此可见,毛叶山桐子粕的能值高于苜蓿草粉,与高粱的能值相当。
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表 7 毛叶山桐子粕的能值(干物质基础) Table 7 Energy value of Idesia polycarpa meal (DM basis) |
概略养分分析结果表明,毛叶山桐子粕的CF含量高,EE和CP含量次之。CP含量为12.92%,而刘曦南北等[25]用新鲜毛叶山桐子脱脂果渣测得的CP含量为8.49%,本试验结果高出其52.18%,分析原因可能为原料的来源和处理方式不同,导致了结果的差异。ADL含量较高(13.23%),不适于直接饲喂,但可用作微生物发酵过程中的碳源来生产发酵饲料。刘曦南北等[25]采用产朊假丝酵母,利用响应面法对毛叶山桐子粕发酵饲料进行优化条件发酵后,CP含量由发酵前的8.49%提升到19.13%,脱脂果渣的营养组成变得更加合理。Mukherjee等[26]发现通过发酵可以降解大豆中的抗营养因子,改善适口性,对于毛叶山桐子粕是否有同样的效果有待进一步研究。
微量元素分析结果表明,毛叶山桐子粕富含多种必需微量元素,其中Fe、Cu、Mn、Zn含量分别为503.24、10.52、78.32、41.90 mg/kg,重金属元素Cd、Cr含量均未超标。矿物质在体内不能合成,必须从外界摄取,将毛叶山桐子粕添加到饲粮中可避免因矿物元素缺乏引起的疾病。
氨基酸组成分析结果表明,毛叶山桐子粕的氨基酸种类齐全(17种),其中亮氨酸含量最高,占EAA的27.27%。EAA/TAA、EAA/NEAA分别为38%、61%,均符合FAO/WHO的理论数值。EAAI为42.53%,根据胡国宏[27]利用EAAI评价饲料原料的标准判断,毛叶山桐子粕的EAAI<70%,原因主要为蛋氨酸+半胱氨酸、赖氨酸含量过低。FAO/WHO模式和全鸡蛋蛋白模式的第一限制性氨基酸分别为赖氨酸、蛋氨酸+半胱氨酸。氨基酸组成平衡,贴合度均接近1,说明其蛋白质营养价值较高。
脂肪酸组成分析结果表明,毛叶山桐子粕富含亚油酸(61.62%)、油酸(7.11%)、棕榈酸(20.60%)、棕榈油酸(6.20%)、硬脂酸(1.51%),与莫开林等[28]的研究结果一致。陈福北等[29]试验表明毛叶山桐子油中的脂肪酸主要为反式亚油酸(59.54%)、棕榈酸(15.38%)、月桂酸(6.46%)、棕榈油酸(5.69%)、十五酸(5.36%)、十四酸(3.83%),说明经压榨法榨油后产生的粕中仍含有大量的脂肪酸,甚至比果实中的脂肪酸含量还高,不加以利用将会造成资源浪费。毛叶山桐子粕富含不饱和脂肪酸,低饱和脂肪酸,其中ω-6PUFA含量为61.707%,ω-3PUFA含量为1.281%。阳金金等[30]报道,ω-3PUFA在增强家禽机体免疫力、提高繁殖性能、维持骨骼发育及改善禽产品品质等方面具有较高的应用价值。李蕴涛等[31]对动物进行了毛叶山桐子油的急性毒性试验、皮肤黏膜刺激试验、致畸致突变试验和亚慢性试验,发现均无异常情况。吴全珍等[32]试验证明毛叶山桐子油的脂肪酸组成与其他食用植物油一致。可见毛叶山桐子粕是一类脂肪酸含量丰富的安全原料。
能值分析结果表明,毛叶山桐子粕的能值基本等同于高粱,高于苜蓿草粉。综合考虑毛叶山桐子粕来源广、污染少、成本低等因素,可作为能量饲料代替高粱。研究表明,在旱作农业区种植的成熟期高粱与粮饲兼用的玉米在饲用营养水平、饲用品质等方面的差异不显著[33]。因此,也可考虑将毛叶山桐子粕作为旱作地区的能量补充来源。目前,国内以玉米为主的能量饲料还比较缺乏,自2008年以来,进口规模迅速扩大,能量饲料国际贸易也呈现出净进口的趋势[1]。然而,过度依赖进口不利于行业发展,合理利用毛叶山桐子粕可减少能量饲料的进口量,缓解能量饲料短缺的问题。
杨朝福[35]利用气相色谱-质谱联用仪检测毛叶山桐子果皮、种子挥发性化学成分,首次从该属植物中分离得到β-香树脂醇、β-谷甾醇、二十碳烷酸。施卫省等[36]研究发现,废弃的果渣可有效杀死农田中阔叶科杂草,包括鸭舌、水苋菜等,同时增加土壤有机肥的作用。Ye等[37]首次对毛叶山桐子脱脂果渣的乙酸乙酯提取物(ethyl acetate extraction, EAE)进行研究,发现其具有巨大的体外自由基清除能力和抗氧化活性。因此,四川省的毛叶山桐子粕除了本文测定的内容外,可能还有酚类、抗氧化类等多种功能性物质,有待进一步分析测定。
4 结论① 毛叶山桐子粕含有较高的CP、EE、NDF、ADF含量,但ADL含量较高,作为饲料资源需注意用量或采取必要措施降低ADL含量。
② 毛叶山桐子粕微量元素含量高,重金属元素含量低,氨基酸组成平衡,营养价值高。
③ 毛叶山桐子粕不饱和脂肪酸含量高,饱和脂肪酸含量低。
④ 毛叶山桐子粕具有较高的能值,与高粱相当。
⑤ 毛叶山桐子粕资源数量大,可代替部分常规饲料补充畜禽所需的蛋白质、矿物质、微量元素、脂肪酸、能量等,合理利用可降低饲料成本,具有很高的饲料开发价值。
[1] |
HOU K X, YANG X B, BAO M L, et al. Composition, characteristics and antioxidant activities of fruit oils from Idesia polycarpa using homogenate-circulating ultrasound-assisted aqueous enzymatic extraction[J]. Industrial Crops and Products, 2018, 117: 205-215. DOI:10.1016/j.indcrop.2018.03.001 |
[2] |
吴全珍. 我国毛叶山桐子开发利用回顾和展望[J]. 中国油脂, 2011, 36(6): 54-57. |
[3] |
四川森迪科技发展股份有限公司.一种毛叶山桐子果粕鱼饲料添加剂及其制备方法和用途: 中国, CN201710358445.0[P].2017-10-20.
|
[4] |
四川大学.一种毛叶山桐子脱脂饼粕发酵饲料及其制备方法: 中国, CN201611177314.4[P].2017-05-10.
|
[5] |
郑梦莹, 李燕, 刘敬禹. 茶多酚对糖尿病心肌病大鼠心功能的保护作用及其机制[J]. 西安交通大学学报(医学版), 2018, 39(6): 798-804. |
[6] |
阴海鹏.多酚类化合物通过抑制NLRP3炎症小体发挥抗炎作用的研究[D].博士学位论文.济南: 山东大学, 2018. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10422-1019024882.htm
|
[7] |
BLANCKAERT V, ULMANN L, MIMOUNI V, et al. Docosahexaenoic acid intake decreases proliferation, increases apoptosis and decreases the invasive potential of the human breast carcinoma cell line MDA-MB-231[J]. International Journal of Oncology, 2010, 36(3): 737-742. |
[8] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 10358-2008油料饼粕水分及挥发物含量的测定[S].北京: 中国标准出版社, 2009.
|
[9] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 6438-2007饲料中粗灰分的测定[S].北京: 中国标准出版社, 2007.
|
[10] |
国家市场监督管理总局, 国家标准化管理委员会.GB/T 6432-2018饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法[S].北京: 中国标准出版社, 2018.
|
[11] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 6433-2006饲料中粗脂肪的测定[S].北京: 中国标准出版社, 2006.
|
[12] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 6434-2006饲料中粗纤维的含量测定过滤法[S].北京: 中国标准出版社, 2006.
|
[13] |
VAN SOEST P J. Use of detergents in the analysis of fibrous feeds.1.Preparation of fiber residues of low nitrogen content[J]. Journal of the Association of Official Agricultural Chemists, 1963, 46: 825-829. |
[14] |
国家质量技术监督局.GB/T 18246-2000饲料中氨基酸的测定[S].北京: 中国标准出版社, 2001.
|
[15] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 21514-2008饲料中脂肪酸含量的测定[S].北京: 中国标准出版社, 2008.
|
[16] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 13885-2017.饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定原子吸收光谱法[S].北京: 中国标准出版社, 2017.
|
[17] |
国家技术监督局.GB 13082-1991饲料中镉的测定方法[S].北京: 中国标准出版社, 1991.
|
[18] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 13088-2006饲料中铬的测定[S].北京: 中国标准出版社, 2006.
|
[19] |
冯仰廉. 反刍动物营养学[M]. 北京: 科学出版社, 2006.
|
[20] |
陈立祥, 章怀云. 木质素生物降解及其应用研究进展[J]. 中南林学院学报, 2003, 23(1): 79-85. |
[21] |
许浩, 李翔. 木质素对粗纤维瘤胃降解率的影响及提高木质素瘤胃降解率方法的研究进展[J]. 中国奶牛, 2017(4): 1-4. |
[22] |
中国饲料成分及营养价值表(2019年第30版)[J].中国饲料, 2019(22): 111-116. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-SLGZ200921016.htm
|
[23] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 饲料卫生标准[J]. 湖南饲料, 2017(6): 18-26. |
[24] |
FAO/WHO/UNU Expert Consultation.Energy and protein requirements[R].WHO Technical Report Series, No.721.Geneva: WHO, 1985: 52-68.
|
[25] |
刘曦南北, 孙意冉, 唐琳, 等. 利用响应面优化固态发酵生产毛叶山桐子脱脂果渣发酵饲料[J]. 四川大学学报(自然科学版), 2017, 54(4): 863-869. |
[26] |
MUKHERJEE R, CHAKRABORTY R, DUTTA A. Role of fermentation in improving nutritional quality of soybean meal-a review[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 2015, 29(11): 1523-1529. DOI:10.5713/ajas.15.0627 |
[27] |
胡国宏. 利用必须氨基酸指数(EAAI)评价鱼饲料蛋白源[J]. 中国饲料, 1995(15): 29-31. |
[28] |
莫开林, 张正香, 罗小龙, 等. 山桐子油的开发利用[J]. 粮油食品科技, 2009, 17(6): 23-25. |
[29] |
陈福北, 陈少东. 毛叶山桐子油中脂肪酸组成分析[J]. 化工技术与开发, 2013, 42(1): 32-34. |
[30] |
阳金金, 王志跃, 杨海明, 等. n-3多不饱和脂肪酸的功能及其在家禽生产上的研究进展[J]. 中国饲料, 2019(13): 70-74. |
[31] |
李蕴涛, 何立莹. 毛叶山桐子生物学特性及油脂食用卫生安全性研究[J]. 四川林业科技, 1986, 7(2): 32-37. |
[32] |
吴全珍, 陈科文, 袁涛, 等. 山桐子油的急性亚急性毒性及其对皮肤粘膜影响的研究[J]. 中国油脂, 1982(6): 60-68. |
[33] |
柳金良, 郑琪, 孙志强, 等. 酿饲兼用型高粱和粮饲兼用型玉米饲用价值比较[J]. 草业科学, 2019, 36(1): 161-168. |
[34] |
张琼. 我国饲料产品进出口贸易特征及贸易竞争力的提升对策[J]. 中国饲料, 2019(8): 90-93. |
[35] |
杨朝福.水冬瓜果实的化学成分及其抑菌活性研究[D].硕士学位论文.杨凌: 西北农林科技大学, 2008. http://d.wanfangdata.com.cn/thesis/Y1285118
|
[36] |
施卫省, 罗小林, 陈志远. 土壤水分对水冬瓜果油包膜尿素养分释放性的研究[J]. 中国农学通报, 2013, 29(11): 111-114. |
[37] |
YE Y, JIA R R, TANG L, et al. In vivo antioxidant and anti-skin-aging activities of ethyl acetate extraction from Idesia polycarpa defatted fruit residue in aging mice induced by D-galactose[J]. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2014, 2014: 185716. |