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不同的粗蛋白含量对消化时间的影响
饲料的最适消化条件受粗蛋白含量的影响
作者:admin 文章来源:本站原创 点击数:2100 更新时间:2017-8-21 16:33:23
 

1.材料与方法

1.1 饲料采集与制备

生产实践中,饲料粗蛋白含量通常在7%~80%,试验以玉米、豆粕、鱼粉、血浆蛋白粉作为低、中、高、很高蛋白质含量饲料的代表,其中玉米、豆粕、鱼粉采集自泰州某饲料公司,猪血浆蛋白粉采自江苏某生物科技有限公司。将采集的4 种有代表性的试样用四分法缩分至200~500 g,粉碎过40 目筛,装入广口瓶中,待测。


1.2 主要仪器及设备

高速粉碎机( 型号为HK-07B) ; 标准分样筛( 型号为JH-200) ; 电子天平( 型号为AL104-IC) ; 消化炉( 型号为KDT-08) 、消化管; 酸式滴定管( 50 mL) 、凯氏蒸馏装置、容量瓶( 100 mL) 、锥形瓶( 100 mL) 等。


1.3 主要试剂及溶液

浓硫酸( 化学纯) 、硫酸铜( 化学纯) 、硫酸钾( 化学纯) 、400 g /L 氢氧化钠溶液、20 g /L 硼酸溶液、混合指示剂( 相同体积的1 g /L 甲基红乙醇溶液与5 g /L 溴甲酚绿乙醇溶液混合,在阴凉处保存3 个月) 、0.05 mol /L 盐酸标准溶液、0.1 mol /L 盐酸标准溶液、0.02 mol /L 盐酸标准溶液、硫酸铵、蔗糖,均购自江苏省泰州市泰州大元化工有限公司。


1.4 测定项目及方法

1.4.1 试样消化

分别称取试样0.5~1.0 g,准确至0.000 2 g,每个试样做6 个重复。将试样无损地放入消化管中,注意尽量不使样本黏附在瓶颈上。再依次加入0.4 g 硫酸铜和6g无水硫酸钾,与试样混匀后,再用量筒小心缓慢地加入12 mL 的浓硫酸。将消化管放进消化炉中,开始时低温小心加热( 电压控制为150 V) ,待样品焦化且泡沫消失后再提高消化炉温度( 电压控制为220 V) ,直至溶液变成蓝绿色澄清透明后,继续加热15, 30,45, 60, 75, 90 min,同时用蔗糖做空白对照。


1.4.2 半微量蒸馏法

在消煮冷却后消化管中加纯化水20 mL,然后无损地转入到100 mL 的容量瓶中并用纯化水稀释至刻度线,摇匀,备用。在100 mL 的锥形瓶中加入20 mL 的2%硼酸溶液,再滴加2 滴甲基红- 溴甲酚绿混合指示剂。将锥形瓶放置在冷凝管末端使冷凝管口浸入硼酸液面下。在蒸汽发生瓶中加入适量的纯化水,滴加数滴硫酸和甲基红指示剂,并且保持水的颜色为红色。用移液管移取10 mL的消化液加入反应室,用少量纯化水冲洗加液处。用量筒加入10 mL 40%氢氧化钠溶液,小心缓慢地提起玻璃塞使溶液流入反应室中,再用少量的纯化水冲洗,之后将玻璃塞塞好,在入口处加水封好。待硼酸接收液由淡紫红色变为蓝绿色后继续蒸馏4 min,然后使冷凝管末端离开吸收液面,再蒸馏1 min,最后用少量的纯化水冲洗冷凝管末端,使洗液流入锥形瓶中。


1.4.3 滴定

将蒸馏好的溶液立即用0.05 mol /L盐酸标准溶液( 血浆蛋白粉) 或0.01 mol /L 盐酸标准溶液( 玉米) 或0.02 mol /L 盐酸标准溶液( 豆粕、鱼粉) 滴定,当溶液呈灰红色时即为滴定终点。


1.4.4 空白测定

称取0.5 g 蔗糖代替试样,按试样测定步骤进行,测得空白消耗盐酸标准溶液的体积。要求消耗0.1 mol /L 盐酸标准溶液的体积不超过0.2 mL,消耗0.02 mol /L 盐酸标准溶液的体积不超过0.3 mL。


1.4.5 质控试验

精确称取0.2 g 硫酸铵代替试样,按检测样品步骤进行操作,测得硫酸铵含氮量为( 21.19 ± 0.2) %,则说明蒸馏装置系统的封闭性良好。


1.4.6 测定结果的计算

测定结果计算公式: 粗蛋白含量= ( V1-V2) × c × 0.014 0 × 6.25 /( m × V’/V) × 100%。式中: V1为盐酸滴定试样时消耗的标准溶液体积( mL) ; V2为盐酸滴定空白时消耗的标准溶液体积( mL) ; c 为盐酸标准滴定溶液浓度( mol /L) ; m为试样的质量( g) ; V 为试样分解液总体积( mL) ; V’为试样分解液蒸馏用体积( mL) ; 0.014 0 为氮的毫克当量数; 6.25 为氮与蛋白质换算的平均系数。


1.5 数据的统计分析

采用Excel 对数据进行整理分析,采用SPSS13.0进行单因素多水平方差分析进行显著性检验,采用Duncan's 法进行多重比较,P<0.05 表示差异显著。

2.结果与分析

21 不同后消化时间对玉米粗蛋白含量的影响

结果见表1。

 

由表1 可知,第30 分钟时玉米粗蛋白含量显著高于其他时间点( P<0. 05) ,各时间点粗蛋白含量由高到低依次为30, 90, 45,15, 60,75 分钟。说明玉米从消化澄清到结束最适宜的时间为30 min。


2.2 不同后消化时间对豆粕粗蛋白含量的影响

结果见表2。

 由表2 可知,后消化时间为45 分钟时的粗蛋白含量显著高于15,30, 60,75 分钟( P<0.05) , 90 分钟与45 分钟之间差异不显著( P>0.05) 。各时间点粗蛋白含量从高到低依次为45,90,60,75,30,15 分钟。说明豆粕从消化澄清到结束最适宜的时间为45 min。


2.3 不同后消化时间对鱼粉粗蛋白含量的影响

结果见表3。

 由表3 可知,后消化时间为30 分钟时鱼粉粗蛋白含量显著高于其他各时间点( P<0.05) ,各时间点粗蛋白含量从高到低依次为30,60,15,90,75,45 分钟。说明鱼粉从消化澄清到结束最适宜的时间为30 min。


2.4 不同后消化时间对血浆蛋白粉粗蛋白含量的影响

结果见表4。

 由表4 可知,后消化时间为15 分钟时血浆蛋白粉粗蛋白含量显著低于其他时间点( P<0.05) ,30 分钟与90 分钟之间差异显著( P<0.05) ,45 分钟与60,75,90 分钟之间差异显著( P<0.05) 。各时间点粗蛋白含量从高到低依次为90,60,75,30,45,15 分钟。综合考虑,血浆蛋白粉从消化澄清到结束最适宜的时间为60 min。

3.讨论

粗蛋白测定中试样的消化过程是在混合催化剂硫酸铜和无水硫酸钾的存在下通过浓硫酸的作用使试样中的含氮物质转变成硫酸铵的过程。催化剂在测定中主要是提高浓硫酸的沸点,提高消化效力。丁进海研究认为,对粗蛋白测定结果影响最大的是消化阶段,而影响消化效果的因素主要为消化温度和消化时间,而消化温度也会影响消化时间,消化时间还受消化设备、试样含氮物结构等的影响。


3.1 消化温度对消化时间的影响

消化过程中,温度控制很关键,温度过低会导致消化不完全、消化时间延长; 温度过高会导致部分含氮物质来不及转化成硫酸铵而以气体形式损失,造成检测结果偏低。国标凯氏定氮法要求消化开始时用低温( 100~200 ℃) ,直至泡沫消失,再升高温度至360~410 ℃,出现蓝绿色后再消化2 h。此法采用凯氏烧瓶及电炉进行消化,消化耗时较长且需在通风橱中进行,因此大多采用消化炉进行消化,以提高测定效率。


3.2 消化设备对消化时间的影响

目前,生产中消化设备主要包括凯氏烧瓶+ 电炉消化和消化炉消化,前者从变成蓝绿色开始一般需要2 h 以上才能消化完全,后者又分井式炉消化和近红外消化。井式消化炉生产中应用较多,生产厂家、型号、调温方式等不尽相同。这些差异可能导致消化过程中较大的温度变化,造成了消化时间的差异。本试验采用调节电压来控制温度,在消化开始时控制电压为150 V,直至泡沫消失再调高电压至220 V 直至消化结束,使用玉米、豆粕、鱼粉、血浆蛋白粉测得其最适后消化时间分别为30, 45, 30 及60 min。张洁等采用LNK 快速消化器测定蛋白质含量从11%~80%的猪饲料、鸡饲料、低硫苷菜籽粕、菜籽饼、豆粕、肉粉、秘鲁鱼粉、羽毛粉、血粉共11 种试样,消化温度控制为420 ℃,结果表明,消化至溶液澄清后再继续消化适宜时间为40 min。丁进海、张世娟等用消化炉分别消化豆粕及鱼饲料,结果显示,样品消化时间最好控制在样品变绿后2 h 以上,这与本试验有较大差距。


3.3 蛋白质含量及含氮化合物结构对消化时间的影响

本试验中,在其他条件一致下,后消化时间并不完全取决于饲料中粗蛋白的含量,因而推测可能还与试样中含氮物质的结构有关。如对于含有吡啶等6元环的氮素化合物,不能炭化且难以分解,故含有此种氮素化合物的样品需要长时间煮沸。李月娥等认为,动物性食品蛋白质测定的消化时间要长于植物性食品,且不同种类动物性食品的消化时间也不同。本试验中,饲料粗蛋白含量从低到高依次为玉米、豆粕、鱼粉、血浆蛋白粉,但后消化时间从短到长依次为玉米、鱼粉、豆粕、血浆蛋白粉。分析各饲料蛋白质结构,其中玉米含有60%~68% 的醇溶蛋白、22%~28%的谷蛋白、1.2%的球蛋白; 豆粕蛋白中约含94%的球蛋白、少量清蛋白; 鱼粉蛋白中约含55%的肌原纤维蛋白、30%肌浆蛋白、15%的肌基质蛋白。鱼粉粗蛋白含量虽然高于豆粕,但其蛋白质易分解,而豆粕中的部分含氮物,如赖氨酸等在加热过程中与葡萄糖发生美拉德反应,因此难以降解和消化。血浆蛋白粉中的蛋白质以纤维蛋白、球蛋白、白蛋白为主,蛋白质含量高且载脂蛋白与脂肪结合,可能更难于降解。

4.结论

在其他消化条件一致的前提下,试样的消化时间不完全取决于粗蛋白的含量,还与含氮物质的结构有关。对于同一试样,消化时间过短或过长均会使粗蛋白含量测定结果偏低。不同的消化装置最适的消化时间可能会有较大差异,因此应根据消化设备情况通过试验确定各种饲料最适的消化时间,以节约试验时间并保证粗蛋白测定结果的准确性。

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