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苜蓿(Medicago.sativa L.)青贮是解决苜蓿在干草调制过程中由于雨淋、叶片脱落等造成损失的有效措施。但苜蓿在青贮时,其中的蛋白被大量降解形成非蛋白氮,而非蛋白氮不能被反刍家畜有效地利用,所以苜蓿青贮料相对于苜蓿鲜草和干草其蛋白的营养价值较低。本研究对苜蓿在青贮过程中蛋白的降解以及单宁酸、甲酸和甲醛等对苜蓿青贮过程中蛋白降解的抑制机理做了探讨,并分析了苜蓿青贮后其粗蛋白、氨基酸组成的变化,蛋白降解所形成肽的种类及不同添加剂对其的影响。在此基础上,利用体外法对苜蓿青贮料的营养价值做了初步评价。
试验一苜蓿青贮过程中氮组分和蛋白降解酶的变化及添加剂对其的影响研究了苜蓿青贮过程中甲酸、甲醛及单宁酸对苜蓿青贮料中氮的组分及植物蛋白降解酶活性的变化的影响。苜蓿(DM为30%)在青贮前的处理为添加甲酸(4g·kg<-1>DM),甲醛(1g·kg<-1>DM)和两个水平的单宁酸(20 and 50g·kg<-1>DM),并以朱添加添加剂的苜蓿为对照。苜蓿在青贮开始到第7天时,与其它添加剂处理相比,甲酸能够有效地抑制蛋白的降解。单宁酸没有甲酸和甲醛抑制蛋白降解形成非蛋白氮、氨态氮和游离氨基酸氮的效果好,但从青贮开始到青贮35天的过程中,添加高水平的单宁酸处理组苜蓿青贮料中非蛋白氮和游离氨基酸氮的增加量要低于对照组和其它添加剂处理组。苜蓿青贮过程中,蛋白降解酶羧基肽酶随青贮时间的延长其活性降低的较慢,而且在青贮第2天时仍保持79%的活性。青贮21天后,羧基肽酶在对照组,甲酸处理组,甲醛处理组及2%和5%单宁酸处理组苜蓿青贮料中的活性分别为苜蓿鲜草酶活性的的41%,49%,10%,30.5%和30%。酸性蛋白降解酶在青贮第21天时也保持较高的活性,而对照组中氨基肽酶则在青贮第7天时就失活,添加剂处理的苜蓿青贮料中其蛋白酶活在青贮第4天时就失活。
试验二苜蓿青贮过程中蛋白分子质量分布的变化采用SDS-PAGE不连续电泳方法研究了苜蓿青贮不同时间,即0,1,3,5,7,14,21,35天时青贮料中蛋白分子质量分布的变化。结果表明,苜蓿青贮料中分子量在43.0kDa~97.4 kDa范同内的蛋白从青贮青贮的第1天至青贮的第35天之间变化不是很明显,而且在青贮的第35天时有些蛋白才被降解。而分子量在31kDa~43 kDa范围内的蛋白从青贮的第1天至青贮第14天这段时间中逐渐减少,但之后从青贮的第21天至35天时义开始增加。分子量在31kDa以下的蛋白在青贮第5天后被大部分降解。同时,从第1天、第3天和第5天的蛋白带也可以看出,苜蓿青贮料中分子量在20.1kDa~31kDa范围内的蛋白的降解速度要高于分子量小于20.1kDa的蛋白。上述结果说明,苜蓿在青贮时其中的酶蛋白和细胞质及叶绿体可溶性蛋白被人部分降解,而剩余的蛋白人部分为叶绿体膜蛋白。
试验三苜蓿青贮料肽分子质量分布及不同添加剂对其的影响采用凝胶(Sephadex-625,中级)层析过滤法分析了苜蓿青贮料中蛋白降解所形成肽的大小及不同添加剂对其的影响。苜蓿青贮时的处理为甲酸处理组(4g·kg<-1>DM),甲醛处理组(1g·kg<-1>DM),单宁酸(50g·kg<-1>DM)处理组及对照组,青贮时间为35天。将每个处理组的苜蓿青贮料制成不含蛋白的浸提液后进行层析分析。层析柱(直径×高度,26mm×900mm)的总体积为475ml,层析速度为0.5ml/min,并以VB12(MW:1350)、还原型谷胱甘肽(MW:612)和氧化型谷胱甘肽(MW:307)为标准物。试验结果表明,对照组苜蓿青贮料浸提液中的肽多为小肽,即二肽和三肽。而甲酸处理的苜蓿浸提液中多为3-7个氨基酸残基的寡肽,而小肽的含量较少。甲醛和单宁酸处理的苜蓿浸提液中的肽链多为含有3-4个氨基酸残基的寡肽。同时,甲醛处理的苜蓿浸提液中也含有一定量的7个氨基酸残基以下的寡肽。从洗脱峰的面积来看,添加剂处理组苜蓿浸提液中肽的含量均高于对照组苜蓿浸提液中肽的含量,而且各处理苜蓿浸提液中的肽均为小于10个氨基酸残基的寡肽。
试验四化学添加剂对苜蓿青贮粗蛋白及氨基酸组成的影响根据康乃尔净碳水化合物和蛋白质体系,研究了甲酸,甲醛,单宁酸及这三种添加剂两两混合处理对苜蓿青贮料中粗蛋白、氨基酸纽成的影响。苜蓿在青贮40天后,其中的人多数真蛋白转变成了 Fraction A 即非蛋白氮,该粗蛋白组分不能被家畜有效地利用。而所有添加剂处理,特别时甲酸/甲醛混合处理组显著降低了青贮料中 Fraction A 的含量(P<0.05)。真蛋白组分Faation B1 在添加剂特别是甲醛处理组苜蓿青贮料中的含量显著高丁其在对照组苜蓿青贮料中的含量(P<0.05)。而在甲酸/甲醛和单宁酸/甲醛混合处理的苜蓿青贮料中大部分真蛋白分别为Fraction B3 和Fraction B2。除了甲醛或单宁酸处理的苜蓿青贮料外,对照组苜蓿青贮料中的不能被家畜消化利用的真蛋白组分Fraction c的含量与其它添加剂处理组中的含量差异不显著(P>0.05)。与对照组相比,苜蓿青贮料中的氨基酸在添加剂处理组苜蓿青贮料中能够被很好地得到保存不被降解形成氨态氮。而且甲酸处理的苜蓿青贮料中总的氨基酸含量商于对照组和其它添加剂处理的苜蓿青贮料中的含量。从单个氨基酸的变化来看,苜蓿青贮过程中一些支链氨基酸(如亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)和蛋氨酸能够较好的保存,而酸性和碱性氨基酸(如谷氨酸、苯丙氨酸和精氨酸等)则大部分被降解。
试验五苜蓿青贮料体外消化特性及不同添加剂对其的影响采用活体外两阶段法研究了苜蓿冻干样,苜蓿干草及苜蓿青贮料冻干样的DM,CP,NDF及ADF的体外消失率。苜蓿青贮干样分别为青贮时添加甲酸,甲醛,单宁酸,甲酸+单宁酸,甲醛+单宁酸,甲酸+甲醛及对照组苜蓿青贮料。与苜蓿冻干样和苜蓿干草相比,对照组苜蓿青贮料的DM,CP和NDF的体外消失率均较高。各添加剂处理降低了苜蓿青贮料中干物质的体外消化率。对照组CP的体外消化率显著高于其它添加剂处理组苜蓿青贮料的CP(P<0.05),而甲酸、甲醛单独处理组与甲酸和甲醛及甲酸利单宁酸混合处理组之间其CP的体外消化率差异不显著(P>0.05)。除了甲酸和单宁酸混合处理组外,对照组苜蓿青贮料其ADF的体外消化率与其它各添加剂处理组之间差异不显著(P>0.05)。但对照组苜蓿青贮料其NDF的体外消化率显著高于添加剂处理组苜蓿青贮料NDF的体外消化率(P<0.05)。同时,各添加剂两两混合处理组其NDF的体外消化率均显著低于各添加剂单独处理组苜蓿青贮料NDF的体外消化率(P<0.05),其中甲醛和单宁酸处理组苜蓿青贮料NDF的体外消化率最低。