阿拉伯木聚糖作为大米副产物中主要的非淀粉多糖对其消化率的影响

时间：2024-05-23

贾素巧，黄士良，曹珍，鲍冠男，颜丽

（河北女子职业技术学院，河北石家庄 050091）

稻谷的干碾磨通常需要去除稻壳，稻壳中含有高浓度的木质素和二氧化硅，而且猪不能消化，也基本上不能发酵（李琳娜等，2010）。谷物纤维部分副产物主要由碳水化合物如纤维素、阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖和少量的碳水化合物组成。纤维不能被动物小肠中表达的酶消化，但可以被盲肠或结肠中微生物产生的酶消化（Bach Knudsen，2014）。Jaworski等（2015）报道了玉米、小麦副产物中纤维含量与干物质体外消化率成负相关关系。与低浓度中性洗涤纤维的副产物相比，含高浓度中性洗涤剂纤维的水稻副产物体内干物质消化率和总能量较低（Casas和 Stein，2016）。全脂米糠约含20.5%的中性洗涤纤维，8.9%的酸性洗涤纤维，而脱脂米糠含有24.1%的中性洗涤纤维和11.3%的酸性洗涤剂纤维。但目前缺乏对水稻副产物中非淀粉多糖、糖残基和纤维组分的浓度及其对干物质和有机物消化率的影响研究。本试验的主要目的是测定碎米、糙米、米糠、脱脂米糠和统糠中碳水化合物的组成、干物质和有机物体外消化率，同时评估水稻副产物中纤维的浓度与水稻副产物干物质和有机物体外消化率的相关性。

1 材料与方法

1.1 试验原料试验中碎米、糙米、米糠、米糠粕和统糠各选择3个样品，采用常规养分测定方法分析总能、干物质、灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、粗蛋白质、粗脂肪含量，营养成分分析值见表1。

1.2 多糖成分分析每个大米副产物选择1个样品用于分析多糖成分。参考刘建学等（2000）的研究方法分析大米副产物中淀粉含量。通过添加无水单糖组分定量5种水稻副产物中的非淀粉多糖，采用酸水解法、三步提取工艺分析非淀粉多糖总量、非纤维素多糖和不溶性非淀粉多糖含量。水解后用气相色谱法定量中性糖，比色法测定糖醛酸，木质素用12 mol/L浓硫酸酸解后不溶性残余物表示。

1.3 干物质和有机物体外消化率参考Jaworski等（2015）的研究方法分析大米副产物干物质和有机物体外消化率。

1.4 数据计算与分析可溶性纤维、不溶性纤维和粗纤维含量由原料碳水化合物成分计算，其中可溶性纤维由可溶性非纤维多糖中无水单糖总量计算，不溶性纤维由不溶性非纤维多糖中无水单糖总量计算。纤维素为不溶性纤维与可溶性纤维的总和。参考Boisen和Fernandez（1997）的方法计算大米副产物干物质和有机物体外消化率。

试验数据采用SAS软件MIXED模型进行分析，大米副产物原料为固定因素，用最小二乘计算成分均值。P＜0.05为差异显著判定标准，同时考察纤维组分与干物质和有机物体外消化率的相关性。

2 结果与分析

2.1 大米副产物营养成分分析由表1可知，与碎米、糙米、米糠粕、统糠相比，米糠总能和粗脂肪含量最高（P＜0.05）。碎米和糙米中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素和灰分含量显著低于米糠、米糠粕和统糠（P＜0.05）。在所有大米副产物中，统糠中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素和灰分含量最高（P＜0.05），而粗蛋白质含量最低（P＜0.05）。

表1 碎米、糙米、米糠、米糠粕和统糠营养成分分析

2.2 大米副产物碳水化合物组成及含量由表2可知，碎米和糙米淀粉含量大于80%，米糠和米糠粕淀粉含量低于27%，统糠淀粉含量最低，但粗纤维含量最高。所有大米副产物中可溶性非纤维多糖含量均较低，其中可溶性非纤维多糖组分，如阿拉伯糖、木糖、果糖、半乳糖、葡萄糖和糖醛酸含量均小于0.1%，其中碎米和糙米未检测出。米糠粕中阿拉伯糖和糖醛酸含量高于其他大米副产物，而统糠木糖含量最高，米糠中可溶性非纤维多糖成分木糖的含量只有0.01%。

所有的大米副产物中均存在不溶性非纤维多糖组分，但碎米和糙米较米糠、米糠粕、统糠不溶性非纤维多糖含量较低。大米副产物中都含有不溶性非纤维多糖组分——阿拉伯糖，但不同大米副产物中阿拉伯糖和木糖含量差异较大。其中，碎米和糙米阿拉伯糖含量最低，米糠和米糠粕阿拉伯糖含量居中，统糠阿拉伯糖含量最高。统糠中阿拉伯糖与木糖比值最低，只有2 g/kg，米糠和米糠粕其次，均为0.98 g/kg，而碎米和糙米最高，分别是1.37 g/kg和1.14 g/kg。统糠非淀粉多糖成分含有57%的纤维素，而米糠和米糠粕非淀粉多糖成分分别含有30.7%和34.2%的纤维素。米糠、米糠粕和统糠非淀粉多糖、不溶性纤维、木质素和粗纤维含量高于碎米和糙米。

2.3 大米副产物干物质和有机物体外消化率由表3可知，碎米和糙米干物质和有机物体外消化率均显著高于其他大米副产物（P＜0.05），其次分别是米糠和米糠粕。

表2 碎米、糙米、米糠、米糠粕和统糠碳水化合物组成及含量 g/kg

表3 碎米、糙米、米糠、米糠粕和统糠干物质和有机物的体外消化率 %

2.4 纤维组分与干物质和有机物的体外消化率的相关系数由表4可知，干物质和有机物体外消化率与中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、不溶性非纤维多糖、纤维素、非淀粉多糖、可溶性纤维、不溶性纤维和粗纤维含量均表现为显著负相关（P＜0.05）。

3 讨论

与其他谷物一样，大米副产物由于品种、生长条件、收获时间和碾磨质量的不同，其化学成分也存在一定差异。在设计猪饲料配方时，需要准确了解配方中各原料的营养成分信息。然而，相关资料提供的大米副产物化学成分值通常是基于有限的样品检测数据，同时，碳水化合物的成分通常局限于粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的浓度（Sauvant等，2004）。本试验测定的大米和碎米中淀粉含量高于Sauvant等（2004）的研究数据，但与Reed等（2013）的研究结果一致。统糠非淀粉多糖成分含有57%的纤维素，而米糠和米糠粕非淀粉多糖成分分别含有30.7%和34.2%的纤维素。米糠、米糠粕和统糠非淀粉多糖、不溶性纤维、木质素和粗纤维含量高于碎米和糙米，这与Ngoc等（2012）的研究结果一致。

表4 纤维组分与干物质和有机物的体外消化率的相关系数

由于大米在碾磨过程中会分离出不同的成分，因此，不同的大米副产物的化学成分会有所不同。碎米和糙米含有更多的淀粉，因为它们含有谷物的胚乳（谢有发，2012）。某些水稻品种，如粳稻和籼稻比其他品种含有更多的淀粉（Dhital等，2015）。糙米含有糊粉层和胚芽，胚芽中含有大量脂质和粗蛋白质，因此，糙米比碎米含有更多的这些营养成分。饲料成分的常规分析可以测定粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素的含量，然而，关于纤维碳水化合物组成和性质的信息比较有限。相比之下，酶化学方法可以将纤维分离成纤维素和不溶性非纤维多糖，并根据单糖残基估算出组分含量，从而为营养师提供饲料成分中复杂碳水化合物结构的信息（Bach Knudsen，2014）。本研究结果表明，大米副产物非纤维多糖含量高于纤维素，但米糠非纤维多糖含量高于纤维素。从非纤维多糖的单体组成也可以看出，阿拉伯木聚糖是该组分的主要多糖，但其在不同大米副产物中的含量不同。根据阿拉伯糖和木糖比例可以发现，碎米、糙米、米糠和米糠粕阿拉伯糖和统糠相比有不同的结构，这表明统糠中的阿拉伯糖溶解性低（Ebringerova，2006）。水稻、大麦和燕麦的外壳中的阿拉伯木聚糖比谷物中其他部分具有更线性的结构，这使得阿拉伯木聚糖和细胞壁中的纤维素连接更紧密（Bach Knudsen，2014）。此外，干物质和有机物体外消化率与大米副产物纤维成分表现为显著负相关，这与（Jaworski等，2015）的研究结果一致。