FTIR技術(shù)對玉米及副產(chǎn)品脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)價值相關(guān)關(guān)系的研究

孫凱晶，李 昕，劉 帥，王馨影，張廣寧，楊金山，辛杭書，張永根

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

中國是玉米生產(chǎn)和消費大國，同時玉米還是中國主要的飼料原料之一。根據(jù)《2016/2017年度國內(nèi)玉米市場展望》[1]分析，2016年玉米產(chǎn)量為21 245萬噸，需求增幅達(dá)7.9%，部分玉米則用于工業(yè)深加工。玉米皮、玉米蛋白粉、玉米胚芽餅以及玉米DDGS(谷物干酒糟及可溶物)等均為玉米深加工副產(chǎn)品。其中，絕大部分的玉米副產(chǎn)品作為飼料資源飼喂給畜禽，因此對飼料品質(zhì)要求尤為重要。而如何保持共同產(chǎn)品加工水平一致性是對市場飼料產(chǎn)品質(zhì)量的一個主要關(guān)注點，唐博等[2]也論述了市場上相同的商品名稱，其營養(yǎng)成分的差異卻很大。飼料中粗脂肪含量與加工工藝流程相關(guān)[3-4]，其脂質(zhì)水解酸敗還受到溫度和水分含量的影響[5]，也就是說批次對飼料的營養(yǎng)價值影響較大。根據(jù)Gamage等[6]研究報道，同樣得出批次對飼料樣品的營養(yǎng)特性存在一定的影響。

此外，以往大多數(shù)試驗研究是采用常規(guī)方法研究玉米及其副產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，其工作量大、用時較長。而傅立葉變換紅外光譜技術(shù)(FTIR)是一種快速、直接，不破壞生物樣本組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的先進(jìn)生物分析技術(shù)，并且可以提供組織中的化學(xué)成分和官能團(tuán)的數(shù)量、組成、結(jié)構(gòu)及分布有關(guān)的信息[7-8]。Yu等[8]研究FTIR分析技術(shù)證明，植物相似的形態(tài)學(xué)部分有相似的光譜特征和化學(xué)組成，不同的形態(tài)學(xué)部位呈現(xiàn)出不同的光譜特征?，F(xiàn)已有研究表明，可以利用FTIR分子技術(shù)來評價飼料質(zhì)量、檢測其化學(xué)結(jié)構(gòu)構(gòu)象，以及有關(guān)光譜結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)可用性之間關(guān)系的研究[9-11]。然而，很少有利用FTIR技術(shù)分析脂質(zhì)營養(yǎng)特性的研究，進(jìn)而有關(guān)玉米及其副產(chǎn)品的脂質(zhì)研究還未見報道，對于來自同一玉米飼料加工廠的不同批次問題就更少被研究并進(jìn)行評價。通過研究發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)的品質(zhì)、營養(yǎng)價值以及動物對其利用情況可能不僅與脂肪含量有關(guān)，也與脂質(zhì)內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)特征存在一定的相關(guān)性。這些脂質(zhì)內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)特征包括CH3反對稱伸縮、CH2反對稱伸縮、CH3對稱伸縮、CH2對稱伸縮、C=O伸縮和脂質(zhì)不飽和結(jié)構(gòu)組[12]。

本試驗旨在探求不同批次玉米及其副產(chǎn)品營養(yǎng)特性和脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的差異及其兩者之間是否存在相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而在分子結(jié)構(gòu)層面對玉米及其副產(chǎn)品的脂質(zhì)效價進(jìn)行更深層次地了解，為利用FTIR技術(shù)快速、準(zhǔn)確測定飼料營養(yǎng)價值提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗樣品采集與測定

本次試驗采用四分法采集樣本。于2016年6-7 月在吉林省松原嘉吉生化有限公司采集3批飼料樣品(n=1、2、3；i=玉米、玉米皮(噴漿)、玉米胚芽(帶殼)、玉米胚芽餅、玉米蛋白粉)，共15個樣本。一部分樣品用粉碎機(jī)過1 mm孔篩粉碎并充分混勻，用于常規(guī)化學(xué)成分分析；另一部分樣品粉碎過0.25 mm孔篩，并于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)館進(jìn)行光譜分析測定(型號：島津FTIR-8400S)。

1.2 測定指標(biāo)及方法

1.2.1 常規(guī)化學(xué)成分分析 測定指標(biāo)：干物質(zhì)(DM)、有機(jī)物質(zhì)(OM)、粗蛋白(CP)、中性洗滌纖維 (NDF)和粗脂肪(EE)。其中，DM、OM、CP和EE的分析根據(jù)AOAC(1990)[13]的程序進(jìn)行測定，NDF根據(jù)Van Soest等[14]的標(biāo)準(zhǔn)過濾方法并結(jié)合ANKOM濾袋技術(shù)進(jìn)行測定。

1.2.2 光譜數(shù)據(jù)的采集及分析 光譜分析試驗在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)館實驗室進(jìn)行，利用傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行光譜測定，收集不同批次的玉米及其副產(chǎn)品的脂質(zhì)分子光譜。將2 mg干燥的樣品與溴化鉀在1∶100的比例下，混合于瑪瑙研缽中，在紅外烤燈照射下，研磨成粉末并充分混和均勻后，用紅外專用壓片機(jī)(型號：769YP-15A粉末壓片機(jī))壓成適當(dāng)薄片。在飼料樣品光譜收集之前，對空氣(主要是二氧化碳)進(jìn)行校正。然后通過光譜管理軟件對樣品薄片進(jìn)行光譜掃描并收集中紅外波段光譜數(shù)據(jù)，掃描波段在4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描次數(shù)為128，每個樣品做10個重復(fù)。

利用OMNIC 8.2軟件對掃描樣品后獲得的紅外光譜進(jìn)行處理分析，分析相關(guān)功能團(tuán)的數(shù)據(jù)。通過OMNIC 8.2軟件中的傅里葉自去卷積(FSD)[15]和二階導(dǎo)函數(shù)功能(2ndderivative)[16]確定CH3反對稱伸縮、CH2反對稱伸縮、CH3對稱伸縮、CH2對稱伸縮的光譜區(qū)域及峰高位置。一般測定并記錄在脂質(zhì)光譜特征峰波段內(nèi)(包括CH拉伸區(qū)域(ca. 2 984～2 781 cm-1)、不飽和脂質(zhì)拉伸區(qū)域(ca. 3 016～2 971 cm-1)和脂質(zhì)酯的羰基拉伸區(qū)域(ca. 1 826～1 693 cm-1))典型分子結(jié)構(gòu)的峰高、峰面積、峰高比和峰面積比。

1.3 統(tǒng)計分析

通過Excel 2007軟件進(jìn)行初步統(tǒng)計處理，采用SAS 9.4軟件中的PROC MIXED程序?qū)ΤＲ?guī)化學(xué)成分指標(biāo)以及光譜分子結(jié)構(gòu)峰值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。具體模型為Yijk=u+Fi+Bj+Fi*Bj+eijk，其中，Yijk是對自變量ijk的因變量；u是變量的平均值；Fi是不同樣品即玉米及其副產(chǎn)品(i =5；玉米、玉米皮、玉米胚芽(帶殼)、玉米胚芽餅和玉米蛋白粉)；Bj是不同處理即3個批次(j =1、2、3)；Fi*Bj是因子F在水平i和因子B在水平j(luò)相互作用的固定效應(yīng)；eijk是與觀察ijk相關(guān)的隨機(jī)誤差。Tuley-Karmaer檢驗用于比較不同樣品和批次間的差異，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。對于光譜脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)參數(shù)與常規(guī)營養(yǎng)成分各指標(biāo)之間的相關(guān)性采用SAS 9.4軟件中的PROC CORR模塊進(jìn)行分析。本試驗還采用Statistica 8.0軟件(StatSoft Inc., Tulsa, OK, USA)對脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)圖譜進(jìn)行多變量分析，其中包括多層聚類分析(CLA)和主成分分析(PCA)兩種分析方法。

2 結(jié) 果

2.1 不同批次玉米與其副產(chǎn)品的常規(guī)化學(xué)成分分析

由表1可見，不同批次玉米與其副產(chǎn)品的有機(jī)物(OM)、粗蛋白(CP)、中性洗滌纖維(NDF)、粗脂肪(EE)含量之間均差異顯著(P<0.05)，并且兩個因素之間的互作效應(yīng)顯著(P<0.05)。玉米皮的中性洗滌纖維(NDF)含量(57.04%DM、46.89%DM和50.50%DM)明顯高于其他飼料樣品，其中第一批次含量最高(P<0.05)，第三批次的OM含量最低(P<0.05)。玉米蛋白粉的OM和CP含量最高(分別是98.67% DM～99.06% DM和64.18% DM～69.94% DM)，而NDF含量最低，其中第二批次的OM和第三批次的CP含量最高，以及第一批次的NDF含量最低。而玉米胚芽(帶殼)的脂肪(EE)含量最高(34.57% DM～37.24% DM)，其中第一批含量最高。對于脂肪(EE)含量，其中玉米胚芽餅的含量次之(12.24% DM～13.45% DM)，玉米蛋白粉的含量最低(0.29% DM～0.65% DM)。

2.2 不同批次玉米與其副產(chǎn)品的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)光譜參數(shù)值分析

由表2可見，玉米與其副產(chǎn)品之間的脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)光譜區(qū)域的特征峰參數(shù)(CH3反對稱伸縮峰高、CH2反對稱伸縮峰高、CH3對稱伸縮峰高、CH2對稱伸縮峰高、CH伸縮峰總面積、不飽和脂質(zhì)(ULB)伸縮峰高和峰面積、脂質(zhì)酯的羰基(LECC)伸縮峰高和峰面積以及它們之間的比值)之間存在顯著差異(P<0.05)。對飼料樣品不同批次分析，僅LECC峰高值和CH2反對稱伸縮/CH2對稱伸縮峰高比值之間不存在顯著差異(P>0.05)。在CH3反對稱伸縮峰高、CH2反對稱伸縮峰高、CH3對稱伸縮峰高、CH2對稱伸縮峰高、CH伸縮峰總面積特征參數(shù)中，兩因素(批次和樣品)之間不存在顯著性的互作效應(yīng)(P>0.05)。從CH3和CH2反對稱與對稱伸縮、不飽和脂質(zhì)伸縮和脂質(zhì)酯的羰基伸縮概況來看，玉米胚芽(帶殼)的特征值均顯著高于玉米和其他副產(chǎn)品的參數(shù)含量(P<0.05)，而玉米蛋白粉的ULB特征的峰高和峰面積值均顯著低于玉米和其他副產(chǎn)品的數(shù)值(P<0.05)。在脂質(zhì)光譜特征比值方面，玉米胚芽(帶殼)的CH3反對稱伸縮/CH3對稱伸縮峰高比值、不飽和脂質(zhì)伸縮/CH伸縮的峰面積比值、脂質(zhì)酯的羰基伸縮/CH伸縮的峰面積比值和不飽和脂質(zhì)伸縮/脂質(zhì)酯的羰基峰面積比值最高(P<0.05)，然而CH3對稱/CH2對稱伸縮峰高比值在玉米胚芽的第一批次中最低(P<0.05)。CH3反對稱/CH2反對稱伸縮峰高比值、CH3反對稱/CH3對稱伸縮峰高比值以及反對稱伸縮/對稱伸縮峰面積比值均是玉米籽粒顯著低于其他飼料樣品(P<0.05)。玉米蛋白粉光譜分子結(jié)構(gòu)中CH3反對稱/CH2反對稱伸縮峰高比值和反對稱伸縮/對稱伸縮峰面積比值都顯著高于其他飼料樣品(P<0.05)，而在不飽和脂質(zhì)伸縮/CH伸縮峰面積比值、不飽和脂質(zhì)/脂質(zhì)酯的羰基峰高比值、不飽和脂質(zhì)/脂質(zhì)酯的羰基峰面積比值都顯著較低(P<0.05)。

2.3 不同批次玉米與其副產(chǎn)品的脂質(zhì)營養(yǎng)價值與脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)關(guān)系分析

由表3可得，脂質(zhì)的化學(xué)成分(EE)與其光譜參數(shù)(除了不飽和脂質(zhì)/脂質(zhì)酯的羰基伸縮峰高比值)之間均存在顯著性相關(guān)(P<0.05)。在脂質(zhì)的光譜參數(shù)中，EE與CH3反對稱/CH2反對稱伸縮峰高比值、CH3對稱/CH2對稱伸縮峰高比值、CH2反對稱/CH2對稱伸縮峰高比值之間存在顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.40～-0.86，P<0.05)，而與其他光譜參數(shù)(除不飽和脂質(zhì)/脂質(zhì)酯的羰基伸縮峰高比值)間存在顯著正相關(guān)(r=0.32～0.98，P<0.05)。NDF與反對稱伸縮/對稱伸縮峰面積比值呈顯著性負(fù)相關(guān)(r=-0.45，P<0.05)，與其他脂質(zhì)參數(shù)無相關(guān)性(P>0.05)。反對稱伸縮/對稱伸縮峰面積比值與OM和CP之間有顯著性正相關(guān)(分別為r=0.48和r=0.68，P<0.05)。CP與CH3反對稱/CH2反對稱伸縮峰高比值存在高度正相關(guān)(r=0.98，P<0.05)， 而與不飽和脂質(zhì)伸縮/CH伸縮的峰面積比值、脂質(zhì)酯的羰基伸縮/CH伸縮的峰面積比值、不飽和脂質(zhì)/脂質(zhì)酯的羰基峰高比值、不飽和脂質(zhì)/脂質(zhì)酯的羰基伸縮峰面積比值呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.40～-0.62，P<0.05)。

2.4 不同批次玉米與其副產(chǎn)品的脂質(zhì)光譜結(jié)構(gòu)多變量分析

玉米與其副產(chǎn)品的脂質(zhì)化合物分子結(jié)構(gòu)(ca.3 016～2 781 cm-1與1 826～1 693 cm-1)的層序聚類分析(CLA)和主成分分析(PCA)結(jié)果見圖1～圖3。不同批次間的樣本均相互重疊，無法分開。從CH3和CH2反對稱與對稱伸縮區(qū)域(ca. 2 984 ～2 781 cm-1)概況可知，玉米胚芽(帶殼)與其他飼料樣品間的樹狀圖在距離20以內(nèi)可以完全分開(圖1a)。飼料樣品(除玉米胚芽外)的主成分(PCA)存在部分互相重疊，但在PCA分析中，玉米胚芽可以完全區(qū)分開來(圖1b)，這與CLA結(jié)果相似。其中PCA分析中的第一和第二主成分分別占總變異數(shù)的72.91%和23.13%(圖1b)。在不飽和脂質(zhì)伸縮相關(guān)光譜區(qū)域內(nèi)(ca. 3 016～2 971 cm-1)， 玉米胚芽(帶殼)也可以與其他飼料樣品區(qū)分開(圖2a)，其中的第一和第二主成分分別占總變異數(shù)的87.01%和12.80%(圖2b)，此外玉米胚芽餅也能完全獨立分開(圖2b)。在脂質(zhì)酯的羰基(C=O)伸縮光譜(ca. 1 826～1 693 cm-1)多變量分析中(圖3)，玉米胚 芽(帶殼)與其他飼料樣品可以完全分開(圖3a)，

表3 不同批次玉米及其副產(chǎn)品的脂類光譜結(jié)構(gòu)特征與基本化學(xué)成分之間的相關(guān)性

P<0.01表示極顯著相關(guān)，P<0.05表示顯著相關(guān)

P<0.01 means highly significant correlation,P<0.05 means significant correlation

a.不同批次的玉米與其副產(chǎn)品CH3和CH2不對稱和對稱伸縮區(qū)域(ca . 2 984～2 781 cm-1，方法為歐氏距離，聚類方法為Ward算法，下同)；b. PCA光譜分析不同批次玉米與其副產(chǎn)品中得到其第一主成分和第二主成分的散點圖：第一和第二主成分的總方差分別是72.91%和23.13%。A.玉米籽粒；B.噴漿玉米皮；C.玉米胚芽；D.玉米胚芽餅；E.玉米蛋白粉；1.第一批次；2.第二批次；3.第三批次。下同a. CLA spectral analysis of the CH3 and CH2 asymmetric and symmetric stretching regions (ca. 2 984-2 781 cm-1) obtained from different batches of samples(Distance method is euclidean, Cluster method is Ward’s algorithm, the same as below); b. Scatter plot of the 1st principal component vs. the 2nd principal component of PCA analysis of spectrum obtained from different batches of samples: the 1st and 2nd principal components explain 72.91% and 23.13% of the total variance, respectively. A. Corn kernel; B. Corn gluten feed; C. Corn germ with pericarp; D. Corn germ cake; E. Corn gluten meal; 1. The first batch; 2. The second batch; 3. The third batch. The same as below圖1 多變量分析不同批次玉米及其副產(chǎn)品在CH3和CH2不對稱和對稱拉伸光譜區(qū)域內(nèi)的脂質(zhì)分子特征Fig.1 Multivariate molecular spectral analyses of the CH3 and CH2 asymmetric and symmetric stretching on a molecular basis in different batches of corn and its by-products

a.不同批次的玉米與其副產(chǎn)品不飽和脂質(zhì)伸縮區(qū)域(ca . 3 016～2 971 cm-1)；b. PCA光譜分析不同批次玉米與其副產(chǎn)品中得到其第一主成分和第二主成分的散點圖:第一和第二主成分的總方差分別是87.01%和12.80%a.CLA spectral analysis of the ULB stretching regions (ca. 3 016-2 971 cm-1) obtained from different batches of samples; b. Scatter plot of the 1st principal component vs. the 2nd principal component of PCA analysis of spectrum obtained from different batches of samples: the 1st and 2nd principal components explain 87.01% and 12.80% of the total variance, respectively圖2 多變量分析不同批次玉米及其副產(chǎn)品不飽和脂質(zhì)伸縮光譜區(qū)域內(nèi)的脂質(zhì)分子特征Fig.2 Multivariate molecular spectral analyses of the unsaturated lipid bands on a molecular basis in different batches of corn and its by-products

a.不同批次的玉米與其副產(chǎn)品脂質(zhì)酯的羰基伸縮區(qū)域(ca. 1 826～1 693 cm-1)；b. PCA光譜分析不同批次玉米與其副產(chǎn)品中得到其第一主成分和第二主成分的散點圖:第一和第二主成分的總方差分別是68.16%和29.73%a.CLA spectral analysis of the lipid ester C=O carbonyl regions (ca. 1 826-1 693 cm-1) obtained from different batches of samples; b. Scatter plot of the 1st principal component vs. the 2nd principal component of PCA analysis of spectrum obtained from different batches of samples: the 1st and 2nd principal components explain 68.16% and 29.73% of the total variance, respectively圖3 多變量分析不同批次玉米及其副產(chǎn)品脂質(zhì)酯的羰基伸縮光譜區(qū)域內(nèi)的脂質(zhì)分子特征Fig.3 Multivariate molecular spectral analyses of the lipid ester C=O carbonyl on a molecular basis in different batches of corn and its by-products

PCA分析中的第一和第二主成分分別占總變異數(shù)的68.16%和29.73%(圖3b)，與CLA結(jié)果相似。并且玉米及其副產(chǎn)品在PCA分析中均能完全區(qū)分開(圖3b)。這一結(jié)果說明玉米胚芽(帶殼)與其他樣品間的分子結(jié)構(gòu)存在差異，但是其他飼料樣品之間在內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)方面也存在一定的相似性，這也進(jìn)一步支持了表2中光譜數(shù)據(jù)的分析結(jié)果。

3 討 論

3.1 不同批次玉米與其副產(chǎn)品的常規(guī)化學(xué)分析

對于玉米及其副產(chǎn)品營養(yǎng)價值的研究已經(jīng)取得了一定的成果。例如：在玉米蛋白粉的營養(yǎng)成分及應(yīng)用的研究中，張鋒斌和李維平[17]得出了玉米蛋白粉與玉米籽粒的粗蛋白(65%和8.9%)和脂肪(7%和3.9%)含量，其中玉米蛋白粉的脂肪含量結(jié)果與本次試驗結(jié)果存在差異。但吳春勝等[18]在2004年的研究中也對玉米營養(yǎng)成分進(jìn)行了分析，得出普通玉米的脂肪含量為4.62%，較高于本次的研究值(3.74% DM～3.85% DM)。在王燕等[19]的研究中得出，玉米皮的中性洗滌纖維含量為50.85%～58.00%，較高于本次試驗的第二批玉米皮的含量。在本研究中，第一批玉米胚芽的含脂肪量最高(37.24%)， 然而較低于錢志娟等[20]在玉米胚芽水酶法提油及蛋白質(zhì)的回收中指出的玉米胚芽脂肪(54.62%)含量。錢志娟等[20]的研究還指出，玉米胚芽粗蛋白含量為12.36%，這一結(jié)果較低于本試驗結(jié)果。么學(xué)博等[21]研究得到玉米胚芽餅的脂肪含量是10.10%，較低于本試驗得到的結(jié)果；此外，其測得的CP含量較高于本次試驗的第一批玉米胚芽餅，但低于第二批和第三批的含量；然而NDF的含量與本試驗差異較大。林謙等[22]得到在風(fēng)干基礎(chǔ)上的玉米皮(噴漿)脂肪(EE)含量(分別是1.74%和4.46%)和玉米蛋白粉的脂肪含量(9.31%)均不同于本次研究的結(jié)果，導(dǎo)致這種結(jié)果的原因可能是不同地區(qū)加工工藝流程的不同[3-4]。

3.2 不同批次玉米與其副產(chǎn)品脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)光譜值

本試驗研究了CH3和CH2不對稱和對稱伸縮帶、不飽和脂質(zhì)帶(ULB)和脂質(zhì)羰基酯伸縮帶(LECC)的光譜結(jié)構(gòu)，僅發(fā)現(xiàn)在CH3不對稱(CH3-as)，CH2不對稱(CH2-as)，CH3對稱(CH3-s)和CH2對稱(CH2-s)分子結(jié)構(gòu)上飼料的品種與批次之間沒有互作效應(yīng)(P>0.05)。據(jù)先前報道，僅發(fā)現(xiàn)玉米與玉米DDGS之間的脂質(zhì)光譜功能團(tuán)存在差異[23]，因目前很少報道關(guān)于玉米與其副產(chǎn)品脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析，故無法進(jìn)行比較。然而有文獻(xiàn)研究[24-26]報道其他樣品間的脂質(zhì)功能團(tuán)結(jié)構(gòu)存在差異，說明FTIR分析技術(shù)可用于檢測與脂質(zhì)相關(guān)的分子結(jié)構(gòu)組成變化。

3.3 不同批次玉米與其副產(chǎn)品脂質(zhì)營養(yǎng)價值與脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)關(guān)系

脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)特性(特征峰的峰高、峰面積以及比值)與脂質(zhì)營養(yǎng)價值密切相關(guān)。在金色亞麻籽與棕色亞麻籽脂質(zhì)相關(guān)結(jié)構(gòu)中，Xin和Yu[12]報道了CH3和CH2對稱伸縮峰高比值與EE呈負(fù)相關(guān)(r=-0.53)， 但與CH3和CH2不對稱和對稱伸縮帶、不飽和脂質(zhì)帶(ULB)和脂質(zhì)羰基酯伸縮帶(LECC)的光譜特征峰的峰高、峰面積呈正相關(guān)，這與本試驗的結(jié)果相關(guān)性一致。Xin等[24]在研究中建立了脂質(zhì)光譜功能團(tuán)結(jié)構(gòu)與EE之間的回歸方程，其擬合度高達(dá)0.99，證明了脂質(zhì)分子光譜結(jié)構(gòu)特征與脂肪含量存在相關(guān)關(guān)系。盡管有關(guān)于脂質(zhì)功能團(tuán)特征的報道很少，然而采用FTIR光譜技術(shù)對飼料營養(yǎng)價值與蛋白質(zhì)及碳水化合之間相關(guān)性的研究很多，例如，丁雪等[27]試驗得出玉米秸稈不同部位的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值及分子結(jié)構(gòu)存在明顯的差異，并且二者存在顯著的相關(guān)關(guān)系。飼料脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)特性分析還有待大量的試驗對其相關(guān)性進(jìn)行驗證。

3.4 不同批次玉米與其副產(chǎn)品的脂質(zhì)光譜結(jié)構(gòu)多變量分析

本試驗的目的是運用FTIR光譜進(jìn)行多變量分子分析，快速確定樣品的脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)。聚類分析是一種多變量分析，對紅外光譜數(shù)據(jù)集進(jìn)行聚類分析，并將聚類分析結(jié)果顯示為系統(tǒng)樹圖[28]，可以更直觀的區(qū)別不同飼料光譜結(jié)構(gòu)。本研究中，使用了內(nèi)平方距離法(Ward)的算法，在脂質(zhì)區(qū)域中進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)的參數(shù)化。主成分分析是一種統(tǒng)計數(shù)據(jù)還原方法，PCA分析的結(jié)果通常以二維關(guān)系圖的形式表示[29]。在本試驗中，不同的樣品其光譜分子結(jié)構(gòu)特征(CH3和CH2不對稱和對稱伸縮帶、ULB和LECC光譜結(jié)構(gòu))存在差異，以及在批次間存在相似的分子結(jié)構(gòu)。Ban和Yu[30]在利用分子光譜技術(shù)對反芻家畜系統(tǒng)中營養(yǎng)物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行單變量和多變量分析時也得出類似的分析結(jié)果，即不同樣品存在顯著結(jié)構(gòu)差異。在一定程度上，本研究中脂質(zhì)光譜的多變量分析與單變量分析結(jié)果相一致。然而，有報道[26]研究對菜籽油進(jìn)行干、濕加熱，發(fā)現(xiàn)在PCA分析中其分子結(jié)構(gòu)存在大量重疊，說明了強(qiáng)度不足以引起脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱誘導(dǎo)變化。在本試驗中，不同批次間飼料樣本同樣存在大量重疊，說明批次間的差異不足以影響其分子光譜結(jié)構(gòu)。

4 結(jié) 論

綜上所述，玉米與其副產(chǎn)品的化學(xué)成分差異顯著，尤其脂質(zhì)部分的營養(yǎng)成分(EE)存在明顯的不同，不同批次樣品間有明顯互作效應(yīng)。利用FTIR分子光譜學(xué)研究了玉米與其副產(chǎn)品的脂質(zhì)光譜分子結(jié)構(gòu)，其中CH2和CH3伸縮帶振動強(qiáng)度沒有顯著互作效應(yīng)。由CLA和PCA分析得出，在非對稱和對稱的CH3和CH2區(qū)域的原始光譜中產(chǎn)生了部分重疊。但是通過多變量分析發(fā)現(xiàn)，玉米胚芽(帶殼)與其他飼料樣品的脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)之間存在著顯著性差異，并且與常規(guī)營養(yǎng)價值存在明顯的相關(guān)關(guān)系，這與飼料間的營養(yǎng)價值密切相關(guān)。這種潛在的相關(guān)關(guān)系可用于飼料分子化學(xué)的質(zhì)量與營養(yǎng)價值判定，然而這還需進(jìn)一步的研究證明。