柑橘皮的營養成分及體外降解率測定

杜秦嬌，孔倩茹，孫 莉，王 磊，鄭 琛

（甘肅農業大學 動物科學技術學院，甘肅 蘭州 730070）

柑橘（Citrus）為蕓香科柑橘屬植物，柑橘產量居世界百果之首[1]。在世界上146個國家及地區均有栽培，我國是柑橘的重要產地之一，資源十分豐富。我國柑橘年產量可達3 816.8萬t，橘片罐頭占柑橘加工制作業的80%以上，是我國傳統的出口產品之一，但加工剩余的柑橘皮尚未作為飼料廣泛用于飼喂家畜，研究具有高營養價值的飼料來節省飼料資源顯得尤為重要。柑橘的皮、脈絡和果核都含有豐富的糖分、粗脂肪、維生素、氨基酸和礦物質等營養成分。但目前，在我國僅有少量柑橘皮作為陳皮以供藥用，其余大部分被當作垃圾丟棄，既浪費資源，又污染環境，柑橘皮的處理已經成為柑橘加工企業的頭號難題。羅巧慧[2]等認為，將柑橘皮作為飼料飼喂畜禽，均有較高的飼喂價值，此外，柑橘皮含有大量的可消化無氮浸出物和果膠，能為反芻動物等家畜提供一定的能量，可作為反芻動物飼糧中的能量飼料部分替代。因此，本項目在對新鮮和風干柑橘皮進行養分測定的基礎上，通過體外產氣試驗評價柑橘皮的產氣狀況和體外養分降解率，以期為柑橘皮在反芻動物飼養中的應用提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 試驗樣品的采集和制備

購買新鮮柑橘皮保留，經自然風干制成風干樣品，再用植物粉碎機（型號：FZ102）粉碎并通過孔徑為0.425 mm的標準篩制樣，分析樣品密封保存備用。

1.2 試驗儀器與藥品

1.2.1 試驗儀器 植物粉碎機（FZ102）、電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9070A）、陶瓷纖維馬弗爐（TM-3012P）、電子天平（AL104）、移液槍（TopPette）、分光光度計（756PC）、恒溫水浴鍋（XMT-DA）、水浴恒溫振蕩器（SHA-B）、氣相色譜儀（Aglient，6890N）、低速離心機（SC-3610）、酸度計(PB-10)、臺式高速冷凍離心機（TGL-16M0）等。

表1 人工瘤胃緩沖液的A、B、C、D、E各溶液配方

研缽、鋁盒、燒杯、容量瓶、刻度移液管、離心管、萬用電爐、濾紙、紗布、針管、醫用氧氣袋、二氧化碳氣體罐、氣體樣品采集袋、干燥器、自制72孔有機玻璃支架、保溫壺。

1.2.2 試驗藥品 氯化鈣、氯化鐵、氯化鈷、氯化錳、碳酸氫銨、無水磷酸氫二鈉、磷酸氫鉀、碳酸氫鈉、硫酸鎂、硫化鈉、40% 氫氧化鈉、刃天青。

1.3 試驗方法

1.3.1 人工瘤胃緩沖液的制備 進行體外模擬瘤胃發酵培養，人工瘤胃的緩沖液按照Menke和Steingass[3]方法配制，見表1。配方為：400 ml蒸餾水、0.1 ml微量元素溶液（A液）、200 ml緩沖液（B液）、200 ml常量元素溶液（C液）、1.0 ml刃天青溶液（D液），用CO2氣體飽和并且升溫至39℃后，加入40 ml還原溶液（E液），繼續通入CO2，至溶液由淡藍色逐漸轉變為無色。

1.3.2 瘤胃液的采集 于屠宰場屠宰綿羊時收集3只以上綿羊的新鮮瘤胃液，經4層紗布過濾，轉移到預熱處理過的保溫壺中，迅速帶回實驗室置于39℃恒溫水浴箱中保存，連續通入CO2，待用。

1.3.3 體外培養程序 人工瘤胃體外培養采用Menke等的體外產氣法進行[3]。準確稱取干物質含量為0.2 g的柑橘皮，置于體外產氣注射器中，加入始終依靠CO2氣體飽和的瘤胃微生物培養液30 ml，盡快排出注射器中氣體，用膠管及膠管夾封住注射器前端，記錄注射器活塞的初始刻度讀數（ml）。在39℃恒溫水浴鍋上平穩放置自制72孔有機玻璃支架，將注射器頭朝下插入支架孔中連續培養（水浴鍋內水面高度必須要淹沒注射器內培養液高度）[4]。分別培養3 h、6 h、12 h、24 h。每個時間段9個重復。每批樣品做3個空白對照，記錄注射器活塞的位置讀數（ml）。

1.4 測定指標

1.4.1 營養成分的指標及測定方法

干物質（DM）：100～105℃烘干法；

粗蛋白質：凱氏半微量定氮法；

粗脂肪（EE）：索氏浸提法；

粗纖維：酸堿消煮法；

粗灰分：550～600℃高溫氧化法；

無氮浸出物=1-粗蛋白質-粗脂肪-粗纖維-粗灰分-水分

1.4.2 產氣量的測定及計算 分別在培養3 h、6 h、12 h、24 h時記錄產氣量，同時將產氣結束后的注射器內的培養液轉移到100 ml離心管中離心凍存待用。

式中：t是指發酵開始后的某一時間（h）；GPt是指樣品在t時刻的產氣量（ml）；Vt是指樣品發酵t小時后培養管刻度讀數；Vo是指樣品在開始培養時空白培養管刻度讀數[5]。

1.4.3 pH的測定 培養結束后獲得的培養液，立即用高精度酸度計（PB-10型）測定培養液的pH值。

1.4.4 干物質降解率的測定及計算 將產氣結束后的殘液轉移至離心管中，在低速離心機中離心10 min，棄上清液，保留殘渣。將離心管在105±2℃ 烘箱中烘3 h后取出，在干燥器中冷卻30 min，稱重至恒重。

干物質降解率（W%）的計算：

式中：M為試樣的質量（g）；M1為殘渣和消化管的質量（g）；M2為消化管的質量（g）[6]。

1.4.5 甲烷的測定 在產氣結束后，將注射器針頭的夾子松開，迅速將注射器中的氣體注入氣體樣品采集袋中，立即測定氣體樣品中的甲烷含量。使用氣相色譜儀（Aglient，6890N ）測定氣體樣品中甲烷的含量。色譜柱為AT·SE-30 毛細管柱（中國科學院蘭州化學物理研究所）。色譜條件為：進樣口溫度為 100℃；N2流量為1.7 ml/min；分流比 15：1；恒溫模式（100℃3 min）；FID250℃；FID 空氣、H2和N2流量分別為 450 ml/min、40 ml/min 和 45 ml/min[7]。

1.4.6 揮發性脂肪酸的測定 將凍存的培養液在室溫下解凍，用低速離心機（5 000 r/min）離心10 min。用移液槍吸取1 ml轉移至1.5 ml離心管中，加入0.2 ml 2EB去蛋白溶液搖勻。冰水浴30 min，在高速冷凍離心機（10 000 r/min 4℃）離心10 min[8]。使用氣相色譜儀測定樣品中揮發性脂肪酸的含量。色譜柱選用HP 19091N-213毛細管柱。色譜條件：進樣口溫度220℃；N2流量2.0 ml/min；分流比 40∶1；恒溫模式（120℃3 min，然后10℃/min至180℃，保持1 min）；FID250℃；FID 空氣、H2和N2流量分別為 450 ml/min、40 ml/min 和 45 ml/min[7]。

1.5 數據統計分析

試驗數據經Excel整理后，用SPSS17.0軟件進行單因素方差分析，差異顯著時，采用Tukey法進行多重比較，P＜ 0.05作為差異顯著的判斷標準。

2 結果與分析

2.1 柑橘皮的營養水平

從表2可以看出，柑橘皮渣常規養分含量為：粗蛋白質（CP）6.6%含量較低，粗脂肪（EE）2.3%，粗纖維（CF）9.7%含量較低，粗灰分（Ash）3.1%，無氮浸出物（NFE）57.3%含量較高，鈣（Ca）0.57%、磷（P）0.21%，鈣磷比接近2∶1。

表2 柑橘皮的營養水平（風干基礎）

2.2 產氣量、甲烷產量及干物質降解率

圖1 體外培養總產氣量、甲烷產量及干物質降解率動態變化

表3 體外發酵產氣量、甲烷產量及干物質降解率

從表3及圖1可以看出，培養24 h的產氣量顯著高于培養3 h、6 h、12 h的產氣量，培養12 h的產氣量顯著高于培養3 h、6 h的產氣量，培養6 h的產氣量顯著高于培養3 h的產氣量。隨著時間的延長，甲烷產量逐漸增加。培養24 h、12 h的干物質降解率顯著高于培養3 h、6 h的干物質降解率，培養6 h的干物質降解率顯著高于培養3 h的干物質降解率。

2.3 體外培養液pH和揮發性脂肪酸（VFA）濃度

從表4、圖2和圖3可以看出，培養3 h、6 h、12 h、24 h的pH沒有差異顯著，且各處理組培養液的pH在6.53～6.62范圍內。培養24 h的TVFA、乙酸百分比例顯著高于培養3 h、6 h、12 h的TVFA、乙酸百分比例，培養12 h、6 h的TVFA、乙酸百分比例顯著高于培養3 h的TVFA、乙酸百分比。培養24 h的乙酸：丙酸比顯著高于培養3 h、6 h、12 h的乙酸：丙酸比，培養12 h的乙酸：丙酸比顯著高于培養3 h、6 h的乙酸：丙酸比，培養6 h的乙酸：丙酸比顯著高于培養3 h的乙酸：丙酸比。培養3 h的丙酸百分比例顯著高于培養6 h、12 h、24 h的丙酸百分比例，培養6 h的丙酸百分比例顯著高于培養12 h、24 h的丙酸百分比例。培養12 h、24 h的丁酸百分比例顯著高于培養3 h、6 h的丁酸百分比例。培養24 h的異戊酸百分比例顯著高于培養3 h、6 h、12 h的異戊酸百分比例，培養12 h的異戊酸百分比例顯著高于培養3 h、6 h的異戊酸百分比例。培養3 h、12 h、24 h的戊酸百分比例顯著高于培養6 h的戊酸百分比例。產出的揮發性脂肪酸含量處于較高水平。隨著時間的延長，TVFA、乙酸、丁酸、異戊酸、戊酸的百分比含量逐漸升高，丙酸百分比下降。

圖2 體外培養pH、TVFA及乙酸：丙酸動態變化

圖3 體外培養乙酸、丙酸、丁酸、異戊酸及戊酸百分比例動態變化

表4 體外培養液pH和VFA濃度

3 討論

3.1 柑橘皮的營養成分分析

飼料是動物機體生長發育所需的營養來源，為指導動物生產實踐中飼料營養分配合理，保障動物機體正常的生長發育[9]，需要對飼料進行營養成分分析。通過對柑橘皮營養成分含量的概略養分分析，以干物質（DM）90.8%為基礎計算，柑橘皮中含無氮浸出物（NFE）63.1%，粗蛋白質（CP）含量7.27%、粗纖維（CF）含量10.68%，且根據柑橘皮的純養分分析，其鈣磷比接近2∶1[10]，屬于能量飼料。與羅巧慧等提供的參考數據：無氮浸出物（NFE）55.3%～71.6%，粗蛋白質（CP）6.4%～10.7%，粗纖維（CF）7.8%～18.5%，鈣（Ca）0.34%～1.68%、磷（P）0.07%～0.27%[2]對比都處于參考范圍之內。所以柑橘皮能被用作反芻動物的飼料原料，部分替代其飼糧中的能量飼料[11]。

3.2 產氣量、甲烷產量及干物質降解率的數據分析

一定時間段的產氣量可以反映飼料被瘤胃微生物的消化利用情況，評定飼料的營養價值[12]。甲烷是瘤胃微生物利用碳水化合物發酵后的產物，甲烷的產量的高低能反映出飼料能量在反芻動物體內損失的多少，同時，甲烷作為溫室氣體，能吸收紅外線，破壞大氣中的臭氧層，大量排放會污染空氣，危害環境[13]。通過本試驗所測得的數據表明：柑橘皮在人工瘤胃中降解速度比較快，表明可降解有機成分比較多，導致產氣量較高。若將柑橘皮作為反芻動物的能量飼料使用，由于瘤胃中干物質降解率較高，為反芻動物提供較多養分，能有效節省飼料飼喂量，降低成本。并且與其他能量飼料相比[14]柑橘皮產生的甲烷較少，因此將柑橘皮作為飼料飼喂反芻動物有利于環保。而調控反芻動物瘤胃內甲烷生成的主要影響因子有日糧組成、植物成分、抗生素含量、化學益生素含量等[15]，柑橘皮在瘤胃發酵過程中有抑制甲烷產生的作用，表明柑橘皮中含有部分植物成分、抗生素以及其他化學益生素，在發酵過程中調控降低甲烷生成，關于柑橘皮中具體調控甲烷生成的影響因子及其作用機理還需做進一步研究來論證。

3.3 pH和揮發性脂肪酸的數據分析

瘤胃液pH是評價反芻動物瘤胃內酸中毒的指標之一[16]，通過測定反芻動物瘤胃pH可為研究飼料飼養效果，提高生產性能建立穩固基礎[17]。本試驗中，培養液pH處在有利于瘤胃微生物的生長、發育和發酵的pH范圍（5.5～7.5）內[18]，表明柑橘皮在反芻動物消化過程中不會大幅改變瘤胃內酸堿環境。瘤胃發酵產生的揮發性脂肪酸通過瘤胃上皮吸收進入動物機體，是反芻動物獲得能量的最主要來源[19]，瘤胃發酵過程中產生的揮發性脂肪酸含量的多少直接影響反芻動物的生長發育。本試驗中，揮發性脂肪酸產量較高與干物質的降解率較高相互印證，且各組分比例相對適中，乙酸：丙酸比例較為合理。揮發性脂肪酸作為瘤胃微生物發酵的終產物，是供應反芻動物進行能量代謝的主要形式[3]，而本試驗中丙酸百分比例較高，說明把柑橘皮作為反芻動物飼料使用，能使更高含量的丙酸通過瘤胃上皮吸收，用于機體自身生長發育，從而發揮效用。

4 結論

柑橘皮干物質中粗蛋白質（CP）含量7.27%、粗纖維（CF）含量10.68%，屬于能量飼料；體外培養總產氣量和干物質降解率較高，丙酸百分比例較高，有利于改善反芻動物瘤胃發酵。