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农作物秸秆的化学成分

2007/5/31 16:42:14 文章来源:原创浏览次数:21682
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农作物秸秆的化学成分

一、秸秆的一般化学成分
   农作物秸秆是由大量的有机物和少量的无机物及水所组成的，其有机物的主要成分是纤维素类的碳水化合物，此外还有少量的粗蛋白质和粗脂肪。碳水化合物又由纤维素类物质和可溶性糖类组成。纤维素类物质是植物细胞壁的主要成分，它包括纤维素、半纤维素和木质素等。在常规分析中，纤维素类物质用粗纤维表示；可溶性糖类用无氮浸出物表示，泛指不包括粗纤维的碳水化合物，一般不再进行化学分析测定，而是根据秸秆中其他养分的含量进行计算得出即：
    无氮浸出物含量%=100%－（水%＋粗蛋白%＋粗脂肪%＋粗纤维%＋粗灰分%）
    秸秆中的无机盐用粗灰份来表示，由硅酸盐和其他少量微量元素组成，含量大约为6%，但稻草中的硅酸盐含量较高达到12%以上。农作物成熟以后，其秸秆中的维生素差不多全被破坏，因此秸秆中很少含有维生素。秸秆饲料的化学组成，见下图：

二、秸秆中的纤维素类物质的组成
作物秸秆中由许多植物细胞组成，所有的秸秆细胞可以分为细胞内容物和细胞壁两部分。秸秆用中性洗涤剂消化（煮沸一小时），细胞内容物溶于中性洗涤剂中，不溶的就是细胞壁。细胞壁是纤维素多聚物。经中性洗涤剂消化而得的纤维叫中性洗涤纤维。随后将中性洗涤纤维用酸性洗涤剂消化，能溶于酸的叫酸性洗涤可溶物，不溶的物质叫酸性洗涤纤维。能溶于酸的物质大部分是半纤维素和细胞壁含氮物质。不溶于酸的酸性洗涤纤维，又分为纯纤维素和酸性洗涤木质素，木质素经灼烧成灰分，灰分是由各种无机盐组成的。见下图：

       由此可知：中性洗涤纤维主要包括纤维素，半纤维素，木质素，二氧化硅，角质蛋白，蜡质和木质化含氮物等，一般说来，蜡质和木质化含氮物很微量，可以不计。
三、秸秆主要组成成分的化学特性与作用。
1、纤维素   纤维素是植物中最丰富的物质，又是细胞壁的主要结构成分，在作物秸秆中的含量达40—50%。纤维素分子是由许多葡萄糖分子经β-1，4糖苷键结合而成的吡喃葡萄糖单位组成。在自然界中主要以微纤维组成的结晶形状存在。化学性能稳定，不溶于稀酸。在高温、高压和酸性条件下，可以水解成为葡萄糖。在家畜消化道中共生的微生物能分泌水解纤维素的酶，可将纤维素分解成为挥发性脂肪酸乙酸、丙酸和丁酸，被家畜吸收利用。
2、半纤维素   半纤维素是戊糖、己糖和多糖醛酸及其甲酯的缩合物，其主要成分是戊聚糖。一般不溶于热水，而溶于稀酸。半纤维素在秸秆的木质素部分含量很高，植物木质部分的半纤维素主要是木聚糖和葡萄糖醛酸的缩合物，其比例是6--12︰1。
    小麦秸秆中半纤维素主要是糖醛酸、阿拉伯糖和木糖缩合体，其比例为1︰1︰23。玉米轴里的半纤维素是5.1%的葡萄糖醛酸和94.8%的木糖的缩合物。豆科植物（苜蓿）则几乎都是单纯的半乳糖缩合体。半纤维素在植物体内的作用，一是起支架和骨干作用，二是起贮存碳水化合物的作用。在家畜消化道中，只有共生的微生物分泌的酶才能水解半纤维素，分解的最终产物是乙酸、丙酸和丁酸等低级挥发性脂肪酸。反刍动物对半纤维素的消化率一般为60—80%。
3、木质素    木质素是一类酚酸多聚体混合物，它是由苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香醇，一般不能被家畜所利用，它常常与半纤维素，纤维素镶嵌在一起，极不容易分开。在木质素的生物合成过程中，有香豆醇、松柏醇和芥子醇三个重要先体。在缩合物中其相应的结构成分为羟基苯、邻甲氧苯基和丁香。
    由于木质素的存在，不仅影响微生物酵解纤维素和半纤维素，而且也影响消化道中的酶对饲料中其他有机物的消化作用，使饲料有机物消化率降低。据报道，饲料中的木质素每增加1%，反刍动物对饲料的消化率则下降0.8%。
   植物中木质素的功能是，在细胞壁中与其他成分一起形成复杂结构，防止微生物的侵袭；在细胞之间作为一种粘合剂起支架的作用；还可以缓和水通过细胞壁向内渗透。
4、粗蛋白    作物秸秆中的粗蛋白质含量很低，且变化很大，据报道：稻草、麦秸、和玉米秆的粗蛋白平均含量分别为：5.1%、4.4%、9.3%，变化范围分别为：3.4—5.9%、3.8—5.0%、8.8—9.8%。燕麦麦秸平均为2.4%，高梁秸为3.4%。又据我国《奶牛饲养标准和典型日粮配方》：干物质中粗蛋白含量玉米秸为7.7%，燕麦为7.5%，粟秸为5%，小麦秸为4.7%，稻草为3.9%。粗蛋白主要分布在秸秆的细胞壁中，故其消化率一般也较低。
5、低分子碳水化合物   禾本科作物秸秆中含有少量的低分子碳水化合物，不同种类的作物含量不同。如冬小麦秸秆中的果糖、葡萄糖、蔗糖、阿拉伯糖和甘露糖的含量分别为：2.6，1.2，0.4，1.5和1.3克/千克干物质；春小麦秸秆则分别为：2.5，1.8，4.4，2.1和1.8克/千克干物质；大麦秸秆为：1.9，2.1，0.8，1.2和1.4克/千克干物质；这些低分子碳水化合物的消化率均很高，几乎为100%。
6、无机盐   秸秆中无机盐含量都很低，而且明显缺乏钴、铜、硫、钠、硒、和碘等元素。由于稻草细胞壁中二氧化硅的含量很高，严重影响瘤胃中多糖类物质的降解。有关秸秆中无机盐含量的研究资料很少，较为全面的是美国—加拿大《饲料成分表》1984。

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