玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與其分子結(jié)構(gòu)相關(guān)關(guān)系的研究

丁　雪，張幸怡，郝小燕，王曉帆，薛世崇，王明君，李仲玉，張永根，辛杭書

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150030)

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玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與其分子結(jié)構(gòu)相關(guān)關(guān)系的研究

丁雪，張幸怡，郝小燕，王曉帆，薛世崇，王明君，李仲玉，張永根*，辛杭書*

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150030)

本試驗(yàn)旨在探求玉米秸稈不同部位蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與其分子結(jié)構(gòu)是否存在相關(guān)關(guān)系。采用常規(guī)化學(xué)分析方法并結(jié)合美國(guó)康奈爾大學(xué)凈碳水化合物和凈蛋白質(zhì)體系(CNCPS)對(duì)玉米秸稈不同部位(苞葉、葉片、葉鞘、莖皮和莖髓)的蛋白質(zhì)化學(xué)成分(粗蛋白(CP)、中性洗滌不溶蛋白(NDICP)、酸性洗滌不溶蛋白(ADICP)、非蛋白氮(NPN)、可溶性蛋白(SCP))及CNCPS中的蛋白組分(瞬時(shí)降解含氮部分(PA)、快速降解蛋白(PB1)、中速降解蛋白(PB2)、慢速降解蛋白(PB3)和不可降解蛋白(PC))進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)利用傅里葉變換紅外光譜分析技術(shù)(FTIR)分析樣本的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)(酰胺Ⅰ帶、酰胺Ⅱ帶、α-螺旋、β-折疊)，進(jìn)而探求兩者之間的相關(guān)關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值存在顯著差異(P<0.05)，其中葉片的CP和NDICP最高(分別為8.78%和3.11%)，而CNCPS中的PA、PB3及PC組分在不同部位也存在明顯的不同(P<0.05)。通過(guò)FTIR光譜掃描后，發(fā)現(xiàn)玉米秸稈5個(gè)部位的蛋白分子結(jié)構(gòu)之間同樣存在顯著差異(P<0.05)，并且光譜參數(shù)與蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值存在明顯的相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，利用酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比以及α-螺旋與β-折疊峰高比、酰胺Ⅱ帶峰值可以有效地預(yù)測(cè)CP含量(R2=0.804 7)、NDICP含量(R2=0.949 4)、ADICP含量(R2=0.600 9)以及蛋白組分中PC部分的含量(R2=0.647 1)。綜上所述，玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及分子結(jié)構(gòu)都存在明顯的差異，并且二者存在顯著的相關(guān)關(guān)系。

玉米秸稈；蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)；FTIR；相關(guān)性

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，有著極其豐富的秸稈資源；據(jù)《“十二五”農(nóng)作物秸稈綜合利用實(shí)施方案》調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2010年全國(guó)農(nóng)作物秸稈理論資源量達(dá)到8.4億噸，其中，玉米秸稈為2.73億噸，占秸稈總量的32.5%。然而，玉米秸稈中各部位的營(yíng)養(yǎng)成分含量不同，對(duì)玉米秸稈進(jìn)行皮瓤分離[1]，并根據(jù)各部分的營(yíng)養(yǎng)特性合理地使用，可以充分發(fā)揮秸稈資源的優(yōu)勢(shì)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益達(dá)到最大化。

傅里葉變換紅外光譜分析技術(shù)(FTIR)是一種快速、直接、破壞性小的化學(xué)分析方法。與傳統(tǒng)的化學(xué)測(cè)定方法相比，該方法能在不破壞生物樣本組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下檢測(cè)出樣本的分子結(jié)構(gòu)特征[2-3]。眾所周知，我們?cè)跍y(cè)定蛋白質(zhì)含量時(shí)往往采用傳統(tǒng)的凱式定氮法，而這種方法卻從根本上破壞了樣本組織內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及動(dòng)物對(duì)其利用情況不僅與總蛋白質(zhì)和氨基酸的含量有關(guān)，與蛋白質(zhì)內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)也是密不可分的[4]。在光譜中，酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶是蛋白質(zhì)中主要的結(jié)構(gòu)帶，他們的峰高和峰面積強(qiáng)度能從數(shù)量上反映蛋白質(zhì)官能團(tuán)之間的差異[5]；在蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的組成中，最具典型代表的是α-螺旋和β-折疊。飼料中不同的蛋白質(zhì)光譜參數(shù)比(酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶的比值、α-螺旋與β-折疊的比值)在一定程度上能反映出蛋白質(zhì)不同的溶解性及可消化性[6]。因此，利用FTIR分析技術(shù)，能夠使我們對(duì)樣本的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有更加全面地了解。

本試驗(yàn)旨在探求玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)參數(shù)與蛋白質(zhì)化學(xué)成分、蛋白組分之間是否存在相關(guān)關(guān)系，能否通過(guò)光譜參數(shù)對(duì)其蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，進(jìn)而在分子結(jié)構(gòu)層面對(duì)玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)效價(jià)進(jìn)行更深地了解。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)樣品采集與測(cè)定

于2014年10月在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)香坊實(shí)驗(yàn)基地采集3個(gè)不同玉米品種(鄭單958，吉單27和先玉335)的秸稈部位，每個(gè)品種均采集20株，并人工將秸稈分成苞葉、葉片、葉鞘、莖皮和莖髓5個(gè)部位，以全株玉米秸稈作為對(duì)照。樣品采集分離后65 ℃烘干至恒重、粉碎、混勻。部分樣品用粉碎機(jī)粉碎過(guò)1 mm篩，用于常規(guī)化學(xué)成分分析；再取部分樣品粉碎后過(guò)100目篩，用于光譜測(cè)定。

1.2測(cè)定指標(biāo)及方法

1.2.1常規(guī)化學(xué)成分分析干物質(zhì)(DM)的分析依據(jù)《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》[7]；粗蛋白(CP)、中性洗滌不溶蛋白(NDICP)和酸性洗滌不溶蛋白(ADICP)采用FOSS 8400全自動(dòng)凱式定氮儀測(cè)定；可溶性蛋白(SCP)按照U.Krishnamoorthy等[8]的方法測(cè)定；非蛋白氮(NPN)采用三氯乙酸進(jìn)行測(cè)定。并根據(jù)測(cè)定值及CNCPS[9]公式得出蛋白組分的含量。

1.2.2光譜數(shù)據(jù)的采集及分析將2 mg干燥的樣品放入裝有溴化鉀的瑪瑙研缽中，在紅外烤燈照射下，研成粉末并充分混勻后，用紅外專用壓片機(jī)(型號(hào)：769YP-15A 粉末壓片機(jī))壓成薄片。然后迅速用傅里葉變換紅外光譜儀(ALPHA-T)(德國(guó)Bruker公司)對(duì)樣品薄片進(jìn)行光譜掃描，每個(gè)樣品做5個(gè)重復(fù)。儀器程序參數(shù)設(shè)置如下：掃描波段在4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描次數(shù)為128。

利用OMNIC 8.2軟件對(duì)掃描樣品后獲得的紅外光譜進(jìn)行處理分析，著重分析位于1 710～1 532 cm-1以及1 532～1 488 cm-1波段的酰胺Ⅰ帶(ca.1 604 cm-1)和酰胺Ⅱ帶(ca.1 515 cm-1)，并通過(guò)軟件中的二階導(dǎo)數(shù)和去卷積功能找到α-螺旋(ca.1 655 cm-1)和β-折疊(ca.1 637 cm-1)所在的位置，然后記錄他們的峰高和峰面積并進(jìn)行后期的統(tǒng)計(jì)分析。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

首先，試驗(yàn)數(shù)據(jù)需要利用Excel 2010表格進(jìn)行初步處理，然后，采用SAS 9.2軟件中的PROC MIXED對(duì)常規(guī)化學(xué)成分以及光譜峰值進(jìn)行方差分析；再利用SAS 中的PROC CORR對(duì)兩者的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，最后利用SAS中的回歸分析程序在兩者之間構(gòu)建回歸方程。

2　結(jié)　果

2.1玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)含量及CNCPS中蛋白組分含量

由表1可見(jiàn)，玉米秸稈不同部位之間的CP、NDICP、ADICP、NPN及SCP含量均差異顯著(P<0.05)。葉片的CP、NDICP含量在秸稈各部分中均為最高(分別為8.78%和3.11%)；莖皮和苞葉的CP、NDICP含量均顯著低于全株的CP和NDICP含量(P<0.05)。在ADICP方面，苞葉和莖髓的含量顯著低于葉片和葉鞘的含量(P<0.05)。

從CNCPS中的蛋白組分來(lái)看，玉米秸稈不同部位的PA、PB3和PC值均差異顯著(P<0.05)；其中，莖髓的PA值顯著高于苞葉、葉片和葉鞘(P<0.05)；而苞葉、葉片和葉鞘的PB3值卻顯著高于莖髓(P<0.05)；莖皮的PC值顯著高于葉片和莖髓(P<0.05)。

2.2玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)光譜參數(shù)值

由表2可見(jiàn)，玉米秸稈不同部位(苞葉、葉片、葉鞘、莖皮和莖髓)的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)特征光譜區(qū)域的峰參數(shù)(酰胺Ⅰ帶峰高、峰面積；酰胺Ⅱ帶峰高、峰面積；酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰面積之和；酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比、峰面積比；α-螺旋、β-折疊峰高；α-螺旋與β-折疊峰高比)之間存在顯著差異(P<0.05)。從蛋白質(zhì)酰胺帶概況來(lái)看，葉片的酰胺Ⅰ帶峰高、峰面積，酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶總面積以及酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比、峰面積比均為最大；莖皮的酰胺Ⅱ帶峰高和峰面積顯著高于玉米秸稈其他部位的數(shù)值(P<0.05)。苞葉在酰胺Ⅰ帶峰高、峰面積，酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶總面積上的數(shù)值中最小；葉片的酰胺Ⅱ帶峰高、峰面積最??；莖皮的酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶的峰高比、峰面積比在秸稈各部分中數(shù)值最低。從蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)看，葉片的α-螺旋、β-折疊峰高以及α-螺旋與β-折疊峰高比均為最大；莖髓的α-螺旋峰高、α-螺旋與β-折疊峰高比最??；苞葉的β-折疊峰高最小。

2.3蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)關(guān)系

由表3可見(jiàn)，蛋白質(zhì)化學(xué)成分(CP、NDICP、ADICP)與蛋白質(zhì)的光譜參數(shù)(酰胺Ⅰ帶峰面積、酰胺Ⅰ帶與Ⅱ帶的峰高比和峰面積比、α-螺旋峰高、β-折疊峰高、以及α-螺旋與β-折疊峰高比)存在顯著正相關(guān)(P<0.05，r=0.580～0.944)；在蛋白組分中，PA值與蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中α-螺旋與β-折疊的峰高比存在顯著負(fù)相關(guān)(P=0.005，r=-0.629)，PB2、PB3與α-螺旋與β-折疊的峰高比存在顯著正相關(guān)(P<0.05，r=0.525～0.614)；PC值與酰胺Ⅱ帶峰高、峰面積存在顯著正相關(guān)(P<0.05，r=0.502～0.574)。

2.4利用玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)參數(shù)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)化學(xué)成分及蛋白組分

玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)參數(shù)與蛋白化學(xué)成分、蛋白組分之間建立的回歸方程見(jiàn)表4?？梢钥闯?，在這些方程中，酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比、α-螺旋與β-折疊峰高比、以及酰胺Ⅱ帶峰高、峰面積是最佳的預(yù)測(cè)因子。利用這些典型的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)光譜參數(shù)能夠有效的預(yù)測(cè)CP含量(R2=0.804 7)、NDICP含量(R2=0.949 4)；ADICP含量(R2=0.600 9)以及蛋白組分中PC部分的含量(R2=0.647 1)。

3　討　論

3.1玉米秸稈不同部位的蛋白含量及蛋白組分差異

夏冬華等[10]通過(guò)體外積累產(chǎn)氣的方法對(duì)玉米秸稈全株、葉片、莖皮和莖髓的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行評(píng)定，得出葉片的粗蛋白含量最高，莖皮的粗蛋白含量最低。閆貴龍等[11]在測(cè)定“農(nóng)大108”玉米秸稈不同部位的化學(xué)成分中得出，葉片的粗蛋白含量最高，莖髓

表4玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)化學(xué)成分、蛋白組分與蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的回歸關(guān)系

Table 4Regression analysis between protein chemical profiles，protein sub-fractions and protein molecular structural parameters of different sections of corn stover

預(yù)測(cè)變量Predictedvariable(Y)自變量Variableselection(variablesleftinthemodelwithP<0.05)回歸方程Predictionequation(testmodel:Y=b1x1+b2x2+a)DM/%酰胺Ⅱ帶的峰面積AmideⅡarealeftinthemodelY=2.172×X1+92.322CP/(%/DM)酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比RatioofAmideⅠtoⅡheightleftinthemodelY=1.425×X3-0.300NDICP/(%/DM)酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比、α-螺旋與β-折疊峰高比RatioofAmideⅠtoⅡheight;Ratioofα-helixtoβ-sheetheightleftinthemodelY=0.262×X3+3.827×X4-2.240ADICP/(%/DM)α-螺旋與β-折疊峰高比Ratioofα-helixtoβ-sheetheightleftinthemodelY=0.877×X4-0.223PA/(%/CP)α-螺旋與β-折疊峰高比Ratioofα-helixtoβ-sheetheightleftinthemodelY=-74.669×X4+86.759PB2/(%/CP)α-螺旋與β-折疊峰高比Ratioofα-helixtoβ-sheetheightleftinthemodelY=24.861×X4+11.491PB3/(%/CP)α-螺旋與β-折疊峰高比Ratioofα-helixtoβ-sheetheightleftinthemodelY=43.565×X4-9.456PC/(%/CP)酰胺Ⅱ帶峰高、酰胺Ⅱ帶面積AmideⅡheightandAmideⅡarealeftinthemodelY=-937.614×X2+52.207×X1+8.789預(yù)測(cè)變量Predictedvariable(Y)R2值ModelR2value殘差RSDP-值P-valueDM/%0.40101.0730.0048CP/(%/DM)0.80471.034<0.0001NDICP/(%/DM)0.94940.2120.0001ADICP/(%/DM)0.60090.1020.0002PA/(%/CP)0.395713.1560.0052PB2/(%/CP)0.27545.7500.0253PB3/(%/CP)0.37757.9760.0067PC/(%/CP)0.64712.4710.0004

X1.酰胺Ⅱ帶峰面積；X2.酰胺Ⅱ帶峰高；X3.酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比；X4.α-螺旋與β-折疊峰高比

X1.Amide II area；X2.Amide II height；X3.Ratio of Amide I to II peak height；X4.Ratio of α-helix to β-sheet peak height

其次，苞葉最低。周濤等[12]通過(guò)皮瓤分離玉米秸稈試驗(yàn)得出，在玉米秸稈各部位中，葉片的CP、NDICP、ADICP含量最高，莖皮的CP、NDICP含量最低；莖皮的ADICP占CP的比例顯著高于苞葉、莖髓和莖皮部分；以上結(jié)果均與本試驗(yàn)得到的結(jié)果相一致。

CNCPS根據(jù)蛋白質(zhì)在瘤胃中降解速度的不同將其分成PA、PB1、PB2、PB3和PC 5部分，其中，PA為非蛋白氮，它可在瘤胃中瞬時(shí)降解；PB1可在瘤胃中快速降解，為快速降解蛋白；PB2為中速降解蛋白；PB3為慢速降解蛋白；PC為不可降解蛋白，它主要是與木質(zhì)素、單寧等成分結(jié)合的蛋白部分或是美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物，該部分在瘤胃中不能被微生物降解，因此不能被反芻動(dòng)物利用。本試驗(yàn)中，玉米秸稈經(jīng)過(guò)分離后，莖皮的PC含量最高，葉片、莖髓的PC值明顯低于全株值，這說(shuō)明，通過(guò)皮瓤分離技術(shù)可以將纖維性含量高、可利用養(yǎng)分低的莖皮部分分離出來(lái)，用于造紙、板材制作等工藝，而營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的葉片和莖髓部分，可以被反芻動(dòng)物利用，進(jìn)而使玉米秸稈不同部位各盡其用，提高玉米秸稈在反芻動(dòng)物方面的飼用價(jià)值。

3.2玉米秸稈不同部位蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)光譜值

酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶是蛋白質(zhì)骨架的特異性拉伸和彎曲振動(dòng)所產(chǎn)生的兩種主要的蛋白質(zhì)譜帶[13]；與酰胺Ⅱ帶相比，酰胺Ⅰ帶的振動(dòng)頻率對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)(α-螺旋和β-折疊)的變化表現(xiàn)的更為敏感[14-15]。本試驗(yàn)得出，玉米秸稈不同部位的酰胺Ⅰ帶峰高、峰面積值顯著不同(P<0.05)，其中，葉片的酰胺Ⅰ帶峰高、峰面積值最高，苞葉的酰胺Ⅰ帶峰高、峰面積值最低，這與傳統(tǒng)化學(xué)方法測(cè)得的CP含量趨勢(shì)相似(葉片CP：8.78%，苞葉CP：2.13%)。蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)影響胃腸道消化酶對(duì)蛋白質(zhì)的消化作用。在樣本組織中，即使蛋白的含量相同，但如果它們的二級(jí)結(jié)構(gòu)中α-螺旋與β-折疊峰高比不同，它與腸道消化酶的作用也不會(huì)相同，進(jìn)而導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)價(jià)值也會(huì)有差異[16]。P.Yu等[17]在對(duì)羽毛蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的分析中得出，羽毛中的β-折疊含量高、α-螺旋含量低是導(dǎo)致羽毛蛋白質(zhì)利用價(jià)值低的原因。P.Yu等[18]在研究金色亞麻籽與棕色亞麻籽的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中得出，金色亞麻籽的α-螺旋與β-折疊峰高比高于棕色亞麻籽的比值，表明金色亞麻籽具有較高的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和利用率。本試驗(yàn)中，由于葉片的α-螺旋與β-折疊的比值顯著高于葉鞘、苞葉、莖皮和莖髓部分，所以葉片在玉米秸稈各部分中蛋白質(zhì)的利用率應(yīng)為最高，這與在蛋白組分中，葉片的PB值最大的結(jié)果相一致(表1)。

3.3玉米秸稈蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)關(guān)系

CP含量與酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶的比值存在顯著正相關(guān)。N.A.Khan等[19]在研究黃色亞麻籽和棕色亞麻籽蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中得出，酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶的峰面積比與CP的含量表現(xiàn)為強(qiáng)相關(guān)性(r=0.91)；Q.Peng等[20]在研究農(nóng)產(chǎn)品工業(yè)副產(chǎn)物的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中也得出相似結(jié)論(r=0.85)。NDICP含量與酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶的比值存在顯著正相關(guān)；這與P.Yu等[21]在研究DDGS蛋白結(jié)構(gòu)光譜值與蛋白營(yíng)養(yǎng)值之間的相關(guān)性中得出的結(jié)果一致。ADICP含量與酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶的比值存在顯著正相關(guān)，但H.Xin等[22]在研究中得出，酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比與ADICP存在顯著負(fù)相關(guān)，出現(xiàn)這種差異可能是由于試驗(yàn)材料不同導(dǎo)致的。

蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)影響蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[23]。本試驗(yàn)中，α-螺旋與β-折疊峰高比與NDICP、ADICP存在顯著正相關(guān)，這與K.Doiron等[24]的研究結(jié)果一致；P.Yu[21]也在研究中得出，α-螺旋與β-折疊峰高比與ADICP存在正相關(guān)關(guān)系(P=0.09，r=0.91)。在CNCPS體系中，蛋白組分中的PA屬于非蛋白氮，在反芻動(dòng)物體內(nèi)可以瞬時(shí)降解。X.Zhang[25]在研究復(fù)合飼料蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)瘤胃降解率的試驗(yàn)中得出，α-螺旋與β-折疊峰高比與蛋白組分中的PA值存在顯著負(fù)相關(guān)，這與本試驗(yàn)得到的結(jié)果一致，然而P.Yu等[21]在研究中得出，α-螺旋與β-折疊峰高比與PA值不存在相關(guān)關(guān)系。出現(xiàn)這種差異的原因可能是在3組試驗(yàn)中采用的是不同種類的試驗(yàn)原料(分別為：復(fù)合飼料、玉米秸稈不同部位、不同類型的DDGS)。PB2、PB3分別為蛋白組分中的中速降解蛋白部分和慢速降解蛋白部分，吳鵬華[26]通過(guò)測(cè)定DDGS與豆粕混合飼料的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)與蛋白組分相關(guān)關(guān)系時(shí)得出，α-螺旋和β-折疊的比值越高，PB2值越高。K.Doiron等[24]和Samadi等[27]在研究中得出α-螺旋與β-折疊峰高比與蛋白組分中的PB3呈正相關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果與上述例證一致。這表明我們可以通過(guò)測(cè)定蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中α-螺旋與β-折疊峰高比來(lái)估測(cè)玉米秸稈不同部位蛋白組分中的PB2、PB3值。

3.4利用玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)參數(shù)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)化學(xué)成分及蛋白組分

有研究表明，利用α-螺旋與β-折疊峰高比能夠很好的預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的溶解度及消化性[23]。本試驗(yàn)得出，能夠利用蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)光譜參數(shù)(酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比、α-螺旋與β-折疊峰高比以及酰胺Ⅱ帶峰高、峰面積)對(duì)蛋白質(zhì)化學(xué)成分(CP、NDICP、ADICP)和蛋白組分(PA、PB2、PB3、PC)進(jìn)行估測(cè)。其中，利用酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比、α-螺旋與β-折疊峰高比估測(cè)NDICP含量的回歸方程擬合效果最好(R2=0.949 4，P<0.01)，利用酰胺Ⅰ帶與酰胺Ⅱ帶峰高比估測(cè)CP含量的回歸方程擬合效果其次(R2=0.804 7，P<0.01)，雖然PA、PB2、PB3所在回歸方程的決定系數(shù)R2偏小，擬合效果差，但PA、PB2、PB3仍與α-螺旋與β-折疊峰高比存在相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。

4　結(jié)　論

玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值差異顯著，而CNCPS中的PA、PB3及PC組分在不同部位也存在明顯的不同。通過(guò)FTIR光譜分析發(fā)現(xiàn),玉米秸稈5個(gè)部位的蛋白分子結(jié)構(gòu)之間同樣存在顯著差異，且光譜參數(shù)與蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值存在明顯的相關(guān)關(guān)系，并可利用玉米秸稈蛋白分子結(jié)構(gòu)的光譜參數(shù)對(duì)其CP、NDICP、ADICP以及PC含量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

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(編輯郭云雁)

Protein Molecular Structure in Relation to Protein Nutritive Values at Different Sections of Corn Stover

DING Xue，ZHANG Xing-yi，HAO Xiao-yan，WANG Xiao-fan，XUE Shi-chong，WANG Ming-jun，LI Zhong-yu，ZHANG Yong-gen*，XIN Hang-shu*

(CollegeofAnimalScienceandTechnology，NortheastAgriculturalUniversity，Harbin150030，China)

The objective of this study was to determine whether there was a relationship between protein nutritive values and protein molecular structures at different sections of corn stover.The protein chemical profiles (CP，NDICP，ADICP，NPN，SCP) and CNCPS protein sub-fractions (PA，PB1，PB2，PB3，PC) at different sections of corn stover (ear husk，leaf blade，leaf sheath，stem rind and stem pith) were determined by conventional chemical analysis method and the Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS)；and the spectral parameters of protein molecular structures (including Amide I，Amide II，α-helix，β-sheet) were also analyzed by using the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR).Then the relationship between them was evaluated in this study.The results showed that there were significant differences in the protein nutritive values at different sections of corn stover (P<0.05).The leaf blade had the highest level in CP and NDICP (8.78% and 3.11%，respectively).The sub-fractions such as PA，PB3and PC were also significantly altered at different sections of corn stover(P<0.05).By FTIR scanning，the protein molecular structures significantly differed among all corn stover sections(P<0.05).Subsequently，obvious correlations were found between protein chemical profiles，protein sub-fractions and protein molecular structures(P<0.05).The content of CP (R2=0.804 7)，NDICP (R2=0.949 4)，ADICP (R2=0.600 9) and PC (R2=0.647 1) might be predicted by using the peak height ratio of Amide I to Amide II and the peak height ratio of α-helix to β-sheet and peak value of Amide II.It could be concluded that both protein nutritive values and the protein molecular structures were significantly different at different sections of corn stover；and strong relationships between nutritive values and spectral parameters were also observed in this study.

corn stover；protein nutritive value；protein molecular structure；FTIR；correlation

10.11843/j.issn.0366-6964.2016.08.009

2015-10-15

國(guó)家科技部(2012BAD12B05-1)；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)青年才俊項(xiàng)目(14QC14)；黑龍江省教育廳科學(xué)項(xiàng)目(12511036)

丁雪(1990-)，女，黑龍江伊春人，碩士生，主要從事反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)研究，E-mail：dingxue1990w@163.com

張永根，教授，博士生導(dǎo)師，Tel：0451-55190840，E-mail：zhangyonggen@sina.com；辛杭書，副教授，E-mail：hangshu.xin@neau.edu.cn

S513；S501

A

0366-6964(2016)08-1592-09