简要交流:糖蜜化学成分的表征

A. Palmonari, D. Cavallini,C. J. Sniffen, L. Fernandes,P. Holder,L. Fagioli,I. Fusaro, G. Biagi,A. Formigoni,and L. Mammi

1 DIMEVET, Dipartimento di Scienze Mediche Veterinarie, Università di Bologna, 40064 Ozzano Emilia, Italy

2 Fencrest LLC, Holderness, NH 03245

3 ED&F Man Liquid Products, London, SE1 9SG, UK

4 Studio Associato Campi–Fagioli, 44123 Ferrara, Italy

5 Facoltà di Medicina Veterinaria, Università di Teramo, 64100 Teramo, Italy

引言

甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜作为糖提取的副产品在世界范围内生产，并广泛用于动物营养。由于它们的成分，它们被饲喂用作反刍动物的能量来源。但是，糖蜜在文献中还没有被恰当地描述;其描述仅限于品种(甘蔗或甜菜)或干物质(DM)、总糖或水溶性糖、粗蛋白和灰分的数值。我们的目标是更好地表征甘蔗和甜菜糖蜜的组成，检查可能存在的差异，并获得这类饲料的正确定义。为此，我们从世界各地采购了16种甘蔗和16种甜菜糖蜜样品，并分析了其化学成分。本试验中使用的化学分析分别表征了甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜干物质中 97.4% 和 98.3% 的化合物。甘蔗糖蜜中干物质含量较甜菜糖蜜低(76.8±1.02比78.3±1.61%)，粗蛋白含量较甜菜糖蜜低(6.7±1.8比13.5±1.4%)，甘蔗糖蜜中DM含量最低为2.2%，甜菜糖蜜中DM含量最高为15.6%。甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜之间的蔗糖量不同（干物质的 60.9 ± 4.4 对 48.8 ± 6.4%），但在甘蔗糖蜜（干物质的 39.2–67.3%）和甜菜糖蜜的干物质也存在很大差异。在甘蔗糖蜜中检测到葡萄糖和果糖（分别为 DM 的 5.3 ± 2.7 和 8.1 ± 2.8%），具有高度变异性。有机酸组成也不同。甘蔗糖蜜中的乳酸浓度高于甜菜糖蜜（干物质的6.1 ± 2.8 vs. 4.5 ± 1.8%），甘蔗糖蜜中的干物质从 1.6% 到 12.8% 不等。日粮阳离子-阴离子差异显示甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜之间存在数值差异（平均 7 ± 53 与 66 ± 45 mEq/100 g DM）。它在甘蔗组中从-76 到+155 mEq/100 g DM 变化，在甜菜组中从+0 到+162 mEq/100 g DM 变化。本研究中获得的数据详细说明了糖蜜来源之间的成分差异，并表明更完整的表征可以改善糖蜜在日粮配方中的使用。

简要交流

甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜作为糖提取的副产品在世界范围内生产，并广泛用于动物营养。由于它们的成分，它们被作为能量来源饲喂给反刍动物，目前人们对它们的使用仍然很感兴趣（Martel 等人，2011 年；Siverson 等人，2014 年）。先前的研究表明添加糖蜜对乳脂、FCM(标准乳脂奶）、瘤胃氨、MUN（乳尿素氮） 和纤维消化率有积极影响（Broderick 和 Radloff，2004 年；Brito 等人，2015 年；de Ondarza 等人，2017 年）。添加糖蜜也可能与非营养和饮食方面的好处有关:动物更喜欢甜味的饮食(Murphy et al.1997);因此，糖蜜通常会刺激干物质采食量。与此相关，实地观察表明，糖蜜或基于糖蜜的液体饲料可能会影响动物的挑食行为，对TMR中较长颗粒的消耗产生积极影响（DeVries 和 Gill，2012）。一种常见的替代方法是在日粮被认为太干时加水（即干草而不是青贮饲料是主要的草料来源）。然而，在温暖的月份，加水可能会导致食物变质，从而降低日粮的适口性并导致动物出现健康问题。在这种情况下，添加糖蜜会起积极作用，因为它与腐败或霉菌无关。从成分的观点来看，糖是糖蜜的主要成分。糖在瘤胃中迅速发酵，但最终产物与淀粉发酵得到的不同(Penner和Oba, 2009)。先前的研究表明，用糖蜜或以糖蜜为基础的液体饲料代替淀粉会对瘤胃pH值产生积极影响(Broderick和Radloff, 2004;Oelker等人，2009;布里托等人，2017)。然而，一般来说，糖蜜在文献中没有适当的描述，其描述与类型（甘蔗或甜菜）或 DM、总糖或水溶性糖、粗蛋白和灰分的数量有关（Broderick 和 Radloff，2004 年）；其他研究对糖蜜进行了更好的描述，但最终结果仍然缺乏几种成分，例如有机酸或 DCAD（Olbrich，1963 年；Bortolussi 和 O'Neill，2006 年）。因此，糖蜜干物质的代表性部分仍然未知，因为糖、CP 和灰分平均不足以达到 80% DM。

本研究的目的是更好地表征甘蔗和甜菜糖蜜的成分，强调可能的差异，并获得此类饲料的正确定义。为此，在全球范围内采购了 16 份甘蔗和 16 份甜菜糖蜜样品，并对其进行了化学成分分析。其中，7个甘蔗糖蜜样品来自中美洲和北美，5个来自亚洲，2个来自非洲，欧洲和澳大利亚各1个。甜菜糖蜜在欧洲(12个)、北美(2个)和非洲(2个)取样。干物质根据 AOAC International, 1990 官方方法 934.01 测定，除了添加到每个容器中的干石英砂。根据 AOAC International, 1990 官方方法 900.02 中针对该特定饲料计算灰分含量。粗蛋白测定按照 AOAC International, 1990 官方方法 990.03 进行。淀粉和其他碳水化合物，例如葡聚糖、果聚糖和阿聚糖，使用旋光法 10520:1997(en)（ISO（国际标准化组织），1997）测定。对于糖的测定，使用基于Carrez试剂(Sigma-Aldrich S.r.l，米兰，意大利)的商业试剂盒对样品进行澄清。在此过程后，根据制造商手册(Megazyme International Ltd.， Bray, Ireland)，提取葡萄糖、果糖、蔗糖、半乳糖、棉子糖、阿拉伯糖和木糖，并使用酶法进行量化。利用电感耦合等离子光谱法测定灰分以定量Ca、Mg、Na和K，而有机酸(乳酸、乙酸、丁酸、丙酸、柠檬酸、苹果酸、甲酸、乌头酸、乙醇酸和草酸)和其他成分(硫酸盐、磷酸盐、氯化物和硝酸盐)则使用离子高效液相色谱法(Metrohm Italiana Srl, Origgio，意大利)根据UNI EN ISO 10304-1和14911-1998 (ISO(国际标准化组织)，1998,ISO。(国际标准化组织)，2007)。

使用 JMP 软件（版本 12.0 Pro，SAS Institute Inc.，Cary，NC）进行统计分析。然后，使用 SAS 的 FACTOR 程序（版本 9.13，SAS Institute Inc.）进行主成分分析，如 Gallo 等人，2016 年所述。进行分析以评估甘蔗或甜菜糖蜜之间的变异性。

总的来说，不同成分的测定分别表征了甘蔗和甜菜糖蜜中DM的平均含量，分别为97.4和98.3%。分析结果见表1、表2。在甘蔗糖蜜组，DM范围为75.72% ~ 79.56%，平均为76.8%。甜菜糖蜜中DM平均含量为78.3%，最低为74.1%，最高为78.9%。甘蔗糖蜜(DM的13.1%)的灰分数值高于甜菜糖蜜(DM的11.7%)，最大值为DM的18.5%，最小值为DM的6.5%。甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜中粗蛋白质的浓度在组间和组内存在差异，分别为6.7±1.8和13.5±1.4%，甘蔗糖蜜中粗蛋白质的浓度最低为2.2%，甜菜糖蜜中粗蛋白质的浓度最高为15.6%。这种差异可能与甜菜中存在的特定分子有关，如甜菜碱。甜菜碱，一种氮化合物，广泛用于化妆品、保健和制药工业以及动物营养(Fernández-Fígares等人，2002年;Escudero和Olga Ruiz, 2011)，促进生长和调节脂质积累。

表1，甘蔗糖蜜的化学成分的描述性统计(DM的百分比，除非另有说明)

1 ND = 不可检测.

2 考虑到它们各自的分子量，从硫酸盐中获得的硫

3  DCAD计算, mEq/100 g = [K (% of DM)/0.039 + Na (% of DM)/0.023] – [Cl (% of DM)/0.0355 + S (% of DM)/0.016].

表2 甜菜糖蜜化学成分的描述统计（DM的百分比，除非另有说）

1 ND = 不可检测.

2 考虑到它们各自的分子量，从硫酸盐中获得的硫

3  DCAD计算, mEq/100 g = [K (% of DM)/0.039 + Na (% of DM)/0.023] – [Cl (% of DM)/0.0355 + S (% of DM)/0.016].

不同样品之间的糖分布不同。蔗糖在甘蔗和甜菜糖蜜中含量最多，尽管其浓度甚至在组内也不同。在甘蔗糖蜜中，观察到平均 48.8% 的 DM，范围从 39.2% 到 67.3%。甜菜糖蜜显示出较高的蔗糖浓度（平均 DM 的 60.9%），最低为 46.5%，最高为 66.1%。葡萄糖和果糖在甘蔗糖蜜中的平均浓度分别为 DM 的 8.1% 和 5.3%，而在甜菜糖蜜中几乎检测不到（两者平均为 DM 的 0.3%）。甘蔗糖蜜的果糖和葡萄糖含量范围很广，果糖和葡萄糖DM的最大值分别为14.3%和12.1%，最小值分别为2.3%和1.3%。其他分析的糖（半乳糖、蜜三糖、阿拉伯糖和木糖）几乎检测不到，甚至最大值的总和也低于甘蔗糖蜜中 DM 的 1%。唯一的例外是甜菜糖蜜中的蜜三糖，平均为DM的0.6%，且最大值为DM的2.2%。这一发现与Olbrich(2006)的观察结果一致，他将蔗糖和蜜三糖确定为德国甜菜糖蜜中的两种主要糖类。造成这些差异的原因可能与所采用的提取工艺以及糖蜜的来源有关。蔗糖是一种双糖，由葡萄糖和果糖组成。这两种糖的吸收通常是相关的，并且两者都是微生物发酵的主要底物。然而，葡萄糖和果糖可能经历不同的发酵途径（Luick 等人，1957）。因此，考虑到组（甘蔗或甜菜）内观察到的变异性，这些数据表明需要更准确的分析才能正确表征糖蜜。

在有机酸方面也观察到差异。乳酸在甘蔗糖蜜中比在甜菜糖蜜中更集中(分别占DM的6.1和4.5%)，在甘蔗糖蜜中从最低的1.6%到最高的12.8%不等。乌头酸只存在于甘蔗糖蜜中(平均占DM的1.4%)，而乙醇酸则存在于甜菜糖蜜中(平均占DM的0.25%)。其他分析的酸（乙酸、丁酸、丙酸、柠檬酸、苹果酸、甲酸、乙醇酸和草酸）在甘蔗和甜菜糖蜜中的含量很低。在甘蔗糖蜜中，酸的总量占DM的比例在2.4%至18.7%之间，而在甜菜糖蜜中，酸的总量最低为4.1%，最高为11.9%。当糖蜜被添加到日粮中时，有机酸的量化并不那么频繁。但是，考虑到它们的可变性，应该确定这些分数，因为有机酸可能影响瘤胃代谢，导致动物健康和性能方面的不同后果，正如其他作者在青贮饲料方面所强调的那样（Kung 等人，2018 年）。

淀粉、葡聚糖、果聚糖和阿拉伯糖在甘蔗糖蜜中平均占 DM 的 2.2%，在甜菜糖蜜中平均占 DM 的 1%。由于浓度低，变异范围也窄。甘蔗糖蜜中的硫酸盐、磷酸盐和氯化物浓度较高，与甜菜糖蜜相比，DCAD 数值较低（7 ± 53 对 66 ± 45 mEq/100 g DM）。在甘蔗组中，DCAD在甘蔗组中为−76至+155 mEq/100 g DM，在甜菜组中为0至+162 mEq/100 g DM。当饲料中添加糖蜜时，观察到的样品间DCAD变异性强调了这一测定的重要性。即使总糖量相似，不同类型的糖蜜也可能有完全不同的阴离子:阳离子比，这可能会对动物的健康和性能产生影响。例如，给围产奶牛(怀孕270天)配以玉米青贮、干草、玉米粉、豆粕和矿物质-维生素补充剂的日粮，这种日粮将导致~39 mEq/100 g的DCAD。用相反值（−76 和 +155 mEq/100 g）的糖蜜代替玉米粉，最终的 DCAD 将为 +38 和 +48 mEq/100 g。正如文献中所报道的那样，需要适当的平衡以避免在不同的泌乳阶段（Block，1994；Goff 和 Horst，1997；Hu 和 Murphy，2004）或应激环境条件下的牛只发生疾病., 1991, West 等, 1992; Sanchez 等, 1994)。

图 1 报告了主成分分析产生的样品分布。样品之间甚至同一组内的变异范围很广，尤其是在甘蔗糖蜜中。总之，获得的结果表明糖蜜之间可能存在组成差异。

图1 样本分发。糖蜜变异性的主成分分析结果。点之间的距离与样本之间的相似性成反比。

将糖蜜定义为甘蔗或甜菜很重要，但不足以正确评估其潜在的营养作用。正如几项将糖蜜添加到日粮中的研究报告的那样，灰分、粗蛋白、总糖和少数其他成分的测定只代表了部分鉴定。似乎不适合表征此类饲料。糖蜜是可发酵糖的良好来源，但也存在其他成分，对牛只健康状况或生产性能具有潜在影响。此外，正如其他作者观察到的那样，从科学的角度来看，糖蜜的使用可能在总糖或蛋白质的数量上相似，但在有机酸或矿物质中不同，可能会导致不同的研究结果(Firkins et al.， 2008;Baurhoo and Mustafa, 2014;Ghedini等人，2018)。因此，这项研究强调了对糖蜜进行更准确的描述和表征是必要的，且是严格要求的，特别是如果必须完全优化其在动物饲料中的使用。