玉米不同器官的常规养分、总能和氨基酸含量的比较研究

2022-09-08李荣佳陈安琪杨在宾李会荣姜淑贞

中国饲料 2022年17期

李荣佳，刘婕，陈安琪，杨在宾，李会荣*，姜淑贞*

（1.山东华夏维康农牧科技有限公司，山东济南 250000；2.山东省畜产品质量安全中心，山东济南 250100；3.山东农业大学动物科技学院，山东泰安 271018）

玉米是我国养殖业常用的优质饲粮之一。首先，其营养价值较高，玉米籽实中富含蛋白质、能量、钙、磷和维生素等营养物质，玉米籽实作为饲料原料能够提高动物产肉、产蛋、产奶等性能。其次，我国是一个畜牧业大国，养殖对饲料资源的需求量很大，我国优质饲草资源不足，因此合理种植青贮玉米是解决我国饲草资源不足的途径之一。玉米的秸秆、叶片部分，通过切碎、青贮等所得产物是潜在的饲料，可以用于饲喂动物；全株玉米青贮技术能够很好保留养分和水分，即将包括玉米穗在内的整株玉米压碎青贮，发酵加工过程中损失的营养少于15%，这比干草制作过程损失30%要合理的多，更重要的是青贮过程中作物发酵的更加充分，特别适合喂于反刍动物和生猪（李瑞银等，2021）。本试验通过研究比较不同品种玉米不同器官的常规养分、总能和氨基酸含量，从中发现常规养分、总能、氨基酸含量较高的器官，旨在提高玉米的定向培育效率和全株玉米有效利用率，为我国畜牧业健康可持续发展奠定基础。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料本试验选取32种山东省广泛种植的玉米品种，分别为登海618、淄单11、禾玉127、德利农7、迪卡517、鲁单818、禾玉505、淄玉14、淄玉308、京科糯2000、登海605、连胜216、金创1号、巨人18号、禾玉515、禾玉503、德玉4号、宇玉30、士海916、黄糯958、郑单958、黑马603、鲁单9066、先玉335、圣瑞999、禾玉501、饲玉1号、饲玉2号、冠玉6号、登海3737、德单5号和淄玉707，玉米均产自淄博禾丰种业试验基地。

1.2 试验设计玉米均在完熟期离地面5 cm处收割，按照籽实、苞叶、上茎、下茎、上鞘、下鞘、上叶、下叶将玉米全株剥离为8个部分（即8个处理）。每个品种的玉米随机选取10株作为重复。

1.3 新鲜样品的采集和风干样本制备32个品种的玉米，分别称重。各部分用网兜分装、标号，置于阳光充足、通风良好的环境中，自然风干60 d，称风干样本重。风干样粉碎过60目筛，装样品瓶待测常规养分和氨基酸含量。

1.4 常规营养成分测定干物质采用[（103±2）℃]烘干法（GB/T 6435-2014）；粗蛋白质采用半微量凯氏定氮法（GB/T 6432-2018）；粗脂肪采用索氏乙醚提取法（GB/T 6433-2006）；粗灰分（CA）采用550℃灰化法（GB/T 6438-2007）；粗纤维（CF）采用酸碱处理法（GB/T 6434-2006）；氨基酸采用日立835型高速氨基酸自动分析仪进行检测。

有机物（OM）、无氮浸出物（NFE）和总能量（GE）按照以下公式计算：

OM/%＝DM（%）-CA（%）；

NFE/%＝OM（%）-CP（%）-CF（%）-粗脂肪（EE）（%）；

GE/（kcal/kg）＝5.6×CP（g/kg）+4.2×CF（g/kg）+9.4×EE（g/kg）+4.2×NFE（g/kg）。

1.5 统计分析方法采用SAS 9.2软件对数据进行分析，组间差异采用单因素方差分析程序，多重比较采用Duncan氏法进行，P＜0.05为差异显著。

2 结果分析

2.1 鲜样基础不同部位常规养分和总能分析不同品种类型的玉米鲜样基础上不同部位常规养分和总能比较分析见表1。方差分析表明，不同部位的常规养分含量和总能差异显著（P＜0.05）。两两分析表明，上茎的DM、OM、CF、NFE和GE显著高于下茎（P＜0.05），而水分和EE显著低于下茎（P＜0.05）；上叶鞘的DM、OM、CP、CF、CA和GE显著低于下叶鞘（P＜0.05），而水分显著高于下叶鞘（P＜0.05）；上叶片的DM、OM、CP、CF、CA、NFE和GE显著低于下叶片（P＜0.05），而水分和EE显著高于下叶片（P＜0.05）。新鲜基础籽实中DM、OM、CP、NFE和GE比苞叶和茎鞘叶片平均值分别高25.35%、27.90%、74.27%、60.05%、30.99%和50.61%、62.41%、83.43%、77.80%、57.48%。

表1 玉米不同部位常规养分和总能比较分析（鲜样基础）

2.2 风干基础不同部位常规养分和总能分析不同品种类型的玉米风干基础上不同部位常规养分和总能比较分析见表2。方差分析表明，不同部位的养分含量和总能差异显著（P＜0.05）。两两分析表明，上茎的OM和NFE含量显著高于下茎（P＜0.05），而CP、CF、EE、CA含量显著低于下茎（P＜0.05）；上叶鞘的DM、OM、EE、NFE和GE的含量显著高于下叶鞘（P＜0.05），而水分、CP、CF和CA含量显著低于下叶鞘（P＜0.05）；上叶片的OM、EE、NFE和GE的含量显著高于下叶片（P＜0.05），而CF和CA的含量显著低于下叶片（P＜0.05）。风干基础籽实中CP和NFE比苞叶和茎鞘叶片平均值分别高60.27%、37.82%和21.49%、46.05%。

表2 玉米不同部位常规养分和总能比较分析（风干基础）

2.3 干物质基础不同部位常规养分和总能分析不同品种类型的玉米干物质基础上不同部位常规养分和总能比较分析见表3。方差分析表明，不同部位的养分含量和总能差异显著（P＜0.05）。两两分析表明，上茎的NFE含量显著高于下茎（P＜0.05），而CP、CF、EE和CA含量显著低于下茎（P＜0.05）；上叶鞘的EE、NFE和GE含量显著高于下叶鞘（P＜0.05），而CP、CF和CA含量显著低于下叶鞘（P＜0.05）；上叶片的EE、NFE和GE含量显著高于下叶片（P＜0.05），而CF和CA的含量显著低于下叶片（P＜0.05）。干物质基础籽实中CP和NFE比苞叶和茎鞘叶片平均值分别高63.04%、24.40%和42.15%、48.05%。

表3 玉米不同部位常规养分和总能比较分析（干物质基础）

2.4 风干基础不同部位氨基酸含量分析不同品种类型的玉米全株风干基础上不同部位必需氨基酸含量的比较见表4。方差分析表明，不同部位的必需氨基酸含量差异显著（P＜0.05）。两两分析表明，上茎的蛋氨酸（Met）含量显著低于下茎（P＜0.05）；上叶鞘的赖氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）、苏氨酸（Thr）、络氨酸（Tyr）、精氨酸（Arg）、组氨酸（His）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）、缬氨酸（Val）和TEEA含量显著低于下叶鞘（P＜0.05）；上叶片的Lys、Met、Thr、Tyr、Arg、His、Leu、Phe、Val和TEEA含量显著高于下叶片（P＜0.05）。

表4 玉米不同部位必需氨基酸含量的比较分析（风干基础） %

不同品种类型的玉米全株风干基础上不同部位非必需氨基酸含量的比较见表5。方差分析表明，不同部位的非必需氨基酸含量差异显著（P＜0.05）。两两分析表明，上茎的Tyr含量显著高于下茎（P＜0.05），而甘氨酸（Gly）含量显著低于下茎（P＜0.05）；上叶鞘的丝氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、Gly、丙氨酸（Ala）、脯氨酸（Pro）和半胱氨酸（Cys）含量显著低于下叶鞘（P＜0.05）；上叶片天冬氨酸（Asp）、Ser、Glu、Gly、Tyr、Pro和Cys含量显著高于下叶片（P＜0.05）。风干基础籽实中TEEA和TNEEA比苞叶和茎鞘叶片平均值分别高81.29%、45.40%和81.29%、17.69%。

表5 玉米不同部位非必需氨基酸含量的比较分析（风干基础）

2.5 干物质基础不同部位氨基酸含量分析不同品种类型的玉米全株干物质基础上不同部位必需氨基酸含量的比较见表6。方差分析表明，不同部位的养分含量和总能差异显著（P＜0.05）。两两分析表明，上茎的Met含量显著低于下茎（P＜0.05）；上叶鞘的Lys、Met、Thr、Arg、His、Leu、Ile、Phe、Val和TEEA含量显著低于下叶鞘（P＜0.05）；上叶片的Lys、Met、Thr、Tyr、Arg、His、Leu、Phe、Val和TEEA含量显著高于下叶片（P＜0.05）。

表6 玉米不同部位必需氨基酸含量的比较分析（干物质基础） %

不同品种类型的玉米全株干物质基础上不同部位非必需氨基酸含量的比较见表7。方差分析表明，不同部位的养分含量和总能差异显著（P＜0.05）。两两分析表明，上茎的Tyr、Pro和Cys的含量显著高于下茎（P＜0.05），而Gly的含量显著低于下茎（P＜0.05）；上叶鞘的Ser、Glu、Gly、Ala、Pro和Cys的含量显著低于下叶鞘（P＜0.05）；上叶片中的Asp、Ser、Glu、Gly、Tyr、Pro和Cys的含量显著高于下叶片（P＜0.05）。干物质基础籽实中TEEA和TNEEA比苞叶和茎鞘叶片平均值分别高83.80%、50.79%和81.28%、12.53%。

表7 玉米不同部位非必需氨基酸含量的比较分析（干物质基础） %

3 讨论

3.1 玉米不同器官的常规营养成分含量品种、发育期、光照、水分、温度等都是影响全株玉米物质积累的重要因素，而物质积累又会直接影响植株的产量，最终体现在经济效益上面。张谋草等（2020）认为，玉米不同发育期各器官生长率的变化不同，叶、叶鞘生长率的最大值出现在抽雄期前4～5 d，茎生长率最大值出现在抽雄期后5 d，且不同发育期内温度对不同器官生长率贡献不同。王婷等（2012）研究表明，从干物质在各器官的分配规律可以看出：干物质在各器官中的分配为：雌穗＞茎杆＞叶片＞苞叶＞叶鞘。本研究条件下，苞叶、叶片、叶茎等器官内干物质积累量差异较大，这与其生长率最大值出现的时期、生长发育期的温度等有关。在鲜样基础上，干物质分配比例为：籽实占21.23%、叶茎占16.34%、叶片占24.56%、苞叶占15.85%、叶鞘占22.01%。上述结果与文献有所差异的原因可能为品种、收获期、产量等。赵昇等（2015）研究表明，叶茎、叶片、苞叶在占总干物质比例与产量呈正相关，籽实占总干物质比例与产量呈负相关，其中叶片占总干物质比例与产量相关关系达到极显著水平。刘瑶（2020）研究表明，随着熟期的推迟，CP含量呈先上升后下降趋势，德美亚一号、中原单32与CP含量呈显著关系的器官有籽粒、苞叶等器官，而大京九26的叶片、茎杆、叶鞘与CP含量呈显著正相关。孟亚轩等（2022）研究表明，不同品种的不同器官与产量和品质的相关性具有品种间的特异性。其中，雄穗与生物产量均呈极显著正相关（P＜0.01），叶鞘与青体产量均呈显著正相关（P＜0.05）。叶片、苞叶、穗轴、籽粒、茎秆与粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、淀粉呈显著或极显著（P＜0.05或P＜0.01）相关。本试验结果说明随着干物质占比增多，籽实、苞叶中粗蛋白质占比下降，叶片、叶鞘、叶茎中粗蛋白质占比提高，全株玉米粗蛋白质占干物质比例也由8.6%降低到6.16%，这可以说明叶茎、叶鞘、籽粒、苞叶等器官能显著影响全株玉米CP含量。随着干物质比例增加，籽实、苞叶占总物质比例呈现下降趋势，叶茎、叶鞘、叶片占总比呈现稳定或上升趋势，这与文献稍有差异，可能与收获期、玉米品种等有关。

滕超等（2021）研究表明，不同产地不同玉米品种样品主要营养物质在组成上有着大小不等的差异性，脂质变异系数最大，其次是蛋白质，淀粉含量的差异最小。样品中的淀粉含量居于玉米所含营养成分的首位，其次含量较高的是蛋白质，样品均值，含量较低的为脂质。本研究可以看出，玉米不同器官各常规营养成分含量均呈显著差异，无氮浸出物（NFE）在所有营养成分中所占比例最高，其次是CP占比，EE占比最少，与文献结果一致。

3.2 玉米不同器官的氨基酸含量徐鑫等（2020）研究表明，玉米品种不同，其氨基酸总量及必需氨基酸含量有明显差异，不同品种玉米的总氨基酸和氨基酸组分含量不同，这主要是由品种间遗传基因的不同所致，此外还可能与种植玉米的气候、土壤、水质等环境综合因素有关。32个玉米品种氨基酸种类丰富，均含有16种氨基酸，含有人体必需的7种氨基酸。孙志东等（2022）研究表明，游离氨基酸含量与蛋白质含量、谷氨酸含量、赖氨酸含量呈极显著正相关，与水分含量、脂肪含量极显著负相关，支链淀粉含量和粗淀粉含量对于游离氨基酸含量的影响最大，其次蛋白质含量和可溶性总糖含量的直接作用为显著，水分含量和谷氨酸含量的间接作用较大。陈超等（2020）研究表明，玉米中含量最多和最少的氨基酸分别是谷氨酸和蛋氨酸；Lys与Thr、Gly、Leu、His、Arg极显著相关（P＜0.01）；Lys与Tyr显著相关（P＜0.05）。赖氨酸与甘氨酸、酪氨酸和组氨酸含量几乎一样，其相关性比赖氨酸与天门冬氨酸、亮氨酸和精氨酸的相关性低；提高玉米中天门冬氨酸的含量，可能提升玉米中赖氨酸含量，亮氨酸会影响赖氨酸的合成，赖氨酸含量与亮氨酸含量呈反比。本研究可以看出，玉米中氨基酸组成及各氨基酸含量差异较大，含量较少的氨基酸（含量小于5%）有Met、Tyr、His、Ala、Tyr等，含量较多（含量大于10%）的有Leu、Asp、Glu、Cys等，同时随着Lys含量提高，Thr、Gly、Leu、His、Arg、Tyr等含量均显著升高。Lys含量与Thr、Arg、Ser、Gly含量相近，His与Tyr含量相近，与上述结果一致。