利用近红外光谱法（NIRS）测定小麦中的多糖

2013-02-20段智勇娜塔莎斯梅茨菲利普纽茵斯

饲料工业 2013年1期

■段智勇劳晔娜塔莎·斯梅茨菲利普·纽茵斯

(1.建明工业（珠海）有限公司；2.建明欧洲公司，比利时)

高淀粉和蛋白质含量的小麦是欧洲家禽饲料的一种主要原料。但众所周知，小麦中的非淀粉多糖(NSP)对家禽具有抗营养作用，且其含量存在较大变异。目前，饲料配方尚未考虑这种变异。本文探讨了NSP在肉鸡营养中的重要性以及用近红外反射光谱法(NIRS)监测其含量的可行性。

关于小麦中非淀粉多糖(NSP)的抗营养作用主要有两种理论。第一种称“屏蔽效应”，即细胞壁中的NSP会阻止内源性消化酶与细胞内溶物的接触，从而降低饲料的营养价值，这主要是由原料中的不溶性NSP造成的；第二种理论则认为可溶性NSP增加了肠道内溶物的黏度，从而导致一些消化方面的问题。在日粮中添加木聚糖酶、β-葡聚糖酶和纤维素酶等饲用酶，则可降解这些NSP成分。

由于品种、生长环境、贮存和气候环境不同，小麦的化学成分可能存在较大的差异，而这种差异会导致饲料的表观代谢能（AME）产生很大的变异。小麦的AME变异主要是由于NSP含量不同造成的，据报道，小麦AME的变异范围为8.49～15.9 MJ/kg。

在目前的研究项目中，从13个欧洲国家的最近三个收获季节收集了120多份小麦样品。采用化学方法分析了所有样品的NSP成分，用α-淀粉酶和淀粉葡糖苷酶降解样品中的淀粉，然后进行过滤，分离得到滤液(可溶性NSP)和不可溶物(不溶性NSP)。用硫酸水解不可溶物，通过硼氢化物还原并在有甲基咪唑的条件下用乙酸酐处理，将释放的单糖转化成多羟糖醇乙酸酯，接着，使用带火焰离子化检测器的气液色谱对多羟糖醇乙酸酯进行定量。最后通过原料中阿拉伯糖、木糖、甘露糖、半乳糖和葡萄糖的总和来计算可溶性和不溶性NSP的含量。

可溶性和不溶性NSP含量的巨大差异如图1所示。可溶性NSP含量的范围在0.83%～1.83%（干物质），而不溶性NSP的含量则为6.25%～9.61%（干物质）。由于NSP含量的差异会使日粮AME产生波动，所以会对畜禽生产性能造成重大影响。

图1 欧洲小麦中可溶和不可溶非淀粉多糖的变异

1 小麦NSP对酶水解的敏感性

有人指出，添加NSP酶对NSP含量较高的低营养价值谷物类饲料作用最大，使用饲用酶降解NSP可降低因小麦质量差异对动物生长性能的影响。如果我们能分析小麦质量并据此调整用酶方案，可消除动物生长性能的差异，但由于传统化学方法对日常饲料生产来说太费时，在实际生产中并不适用。

而小麦的质量又直接决定了用酶的效果，我们使用体外法评估了添加单一木聚糖酶对不同小麦样品的影响，根据NSP的组成选择五个不同的小麦样品，用淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶进行处理，然后添加来源于八宝威的木聚糖单酶，并在40℃下培养样品4 h。培养结束后，离心培养物，分离出可溶性和不溶性NSP，并测定各自中的单糖含量。处理组和空白对照组相比，NSP含量降低的幅度作为木聚糖酶对NSP的降解量(见图2)。可溶性NSP的降解在15%～37%，而不溶性NSP的降解为17%～21%。该结果表明，酶试验组的效果取决于所使用的小麦。

图2 相当木聚糖酶处理下不同小麦中可溶和不可溶非淀粉多糖的降解

2 使用NIRS快速测定NSP

由于小麦的NSP含量是其营养价值的一个非常重要的参数，若有一种快速有效的NSP测定方法，对实际生产帮助是非常大的。不同于费时的化学分析法，NIRS是一种已在饲料工业中广泛使用的快速分析技术，用于检测饲料质量如能量和蛋白质含量。目前，欧洲小麦NSP含量和NSP成分的差异性是用化学方法来测定的，这些数据可以用作校正方程来开发NIRS模型从而使快速测量小麦中NSP成为可能。第一组NSP的NIRS校正方程已经完成：所有小麦样品用步琪NIRFlex N-500系统扫描，组合光谱和化学数据在标准NIR波长范围(1100～2500 nm)进行化学统计分析。全小麦的总NSP的相关系数为0.80，粉碎小麦的可溶性和不溶性NSP的相关系数分别为0.74和0.80。相对于小麦NSP的高变异性来说，NIRS校正的标准误差是比较低的，所以用NIRS来测定小麦NSP具有可行性。

3 在饲料工业中的应用潜力

本研究的目的是跟踪NSP含量的变异，并开发出一种快速、方便和经济的系统来监测小麦中的这些NSP。研究表明，使用NIRS预测小麦中的NSP是可行的，用NIRS测量小麦中的NSP使我们可以根据小麦的实际质量来调整用酶方案。同时，这种快速、可靠的方法能让饲料厂根据NSP的含量标准来采购小麦。饲料占肉鸡生产总成本的70%左右，加上原料价格的持续上涨，监控饲料中的NSP是优化饲料成本和保证动物生产性能的一个关键因素，而饲用酶的应用将在此扮演着不可或缺的角色。