نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم دامی، دانشکده علوم دامی و صنایع غذایی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان، خوزستان، ایران

2 استادیار، گروه علوم دامی، دانشکده علوم دامی و صنایع غذایی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان، خوزستان، ایران

3 استاد، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

4 دانشیار، گروه علوم دامی، دانشکده علوم دامی و صنایع غذایی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان، خوزستان، ایران

چکیده

برگ خرما در یک آزمایش فاکتوریل (3 × 3) با دما‏های 40، 80 و 100 درجه ‏سانتی‏گراد و زمان‏های 80، 160 و 240 دقیقه در قالب طرح کاملاً تصادفی در رآکتور فرآوری‌کننده با استفاده از آهک فرآوری شد. فراسنجه‌های تخمیر با استفاده از روش تولید گاز بررسی شد. فرآوری سبب کاهش میزان لیگنین از 0/13 درصد در برگ خام به 6 درصد در تیمار 100 درجه سانتی‏گراد برای 240 دقیقه گردید (01/0P<). افزایش دما و زمان فرآوری، سبب کاهش درصد خاکستر شد (01/0P<). میزان درصد کلسیم برگ از 58/0 قبل از فرآوری به 94/0 درصد در برگ فرآوری شده در دمای 40 درجه ‌‌سانتی‏گراد برای 80 دقیقه افزایش یافت (01/0P<). اثر متقابل دما و زمان بر دیواره سلولی، اتلاف ماده خشک، قابلیت تولید گاز از بخش قابل تخمیر و تولید گاز معنی‏دار بود (01/0P<). تولید گاز در پایان 72 ساعت انکوباسیون برگ خام 2/76 میلی‌لیتر به ازای گرم ماده خشک بود و با فرآوری در 100 درجه سانتی‏گراد به مدت 240 دقیقه به 8/189 میلی‏لیتر به ازای گرم ماده خشک افزایش یافت. با افزایش شدت فرآوری قابلیت هضم ماده آلی از 5/26 درصد در تیمار 40 درجه سانتی‏گراد برای 80 دقیقه به 4/36 درصد در تیمار 100 درجه سانتی‏گراد برای 240 دقیقه افزایش یافت (01/0P<). آزمایش با میکروسکوپ الکترونی نشان داد که حفرات در برگ فرآوری شده نسبت به برگ خام افزایش یافته است. نتایج نشان داد که با فرآوری مرطوب با آهک همراه با حرارت، میزان لیگنین کاهش یافته و قابلیت هضم آزمایشگاهی برگ خرما افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigating the effects of lime pretreatment on nutritive value of date palm leaves evaluated with gas production technique and scanning electron microscopy

نویسندگان [English]

  • Abbas Rajaei Rad 1
  • Mohsen Sari 2
  • Mohammad javad Zamiri 3
  • Morteza Chaji 4
  • Somayeh Salari 2

1 M.Sc. Graduated Student, Department of Animal Science, Faculty of Animal Science and Food Technology, Ramin Agriculture and Natural Resources University of Khouzestan, Khouzestan, Iran

2 Assistant Professor, Department of Animal Science, Faculty of Animal Science and Food Technology, Ramin Agriculture and Natural Resources University of Khouzestan, Khouzestan, Iran

3 Professor, Department of Animal Science,Faculty of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, Iran

4 Associate Professor, Department of Animal Science, Faculty of Animal Science and Food Technology, Ramin Agriculture and Natural Resources University of Khouzestan, Khouzestan, Iran

چکیده [English]

Palm date leaves were processed with lime in a processing reactor in a factorial arrangement of treatments (3 × 3) with 3 levels of temperatures (40, 80 and 100°C) and time periods (80, 160, and 240 minutes) in a completely randomized design. Fermentation parameters measured using gas production technique. With increasing pretreatment time and temperature lignin content reduced from 13.0 percent in untreated leaves to 6.0 percent in leaves treated in 100°C for 240 min. Increasing time and temperature of the processing decreased ash content (P<0.01). Calcium concentration was increased from 0.58 percent in untreated leaves to 0.94 in the processed biomass at a temperature of 40°C for 80 min (P<0.01). Interaction was significant among pretreatment time and temperature on cell wall, dry matter loss, gas production from fermentable fraction and gas production (P<0.01). Gas production at the end of 72 h incubation increased from 76.2 ml per gram of dry matter in untreated samples to 189.8 ml per gram of dry matter in the treatment of 100°C for 240 min. Organic matter digestibility increased with increasing severity of pretreatment from 26.5 percent in the treatment of 40°C for 80 min to 36.4 percent in the treatment of 100°C for 240 min. The images of scanning electron microscopy showed more pores and holes in pretreated samples with increasing temperature and processing time compared to untreated sample. Results indicated that lime pretreatment with heat can remove lignin and improve in vitro digestibility of date leaves.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Date palm leaves
  • lignin-Lime
  • nutritional value
  • processing

1 . توکلی م، زاهدی‏فر م، کرکودی ک و فرودی ف (1387) اثر دما، رطوبت و مدت زمان عمل آوری با بخار آب تحت فشار بر ترکیبات شیمیایی، تجزیه پذیری و تخمیر پذیری سرشاخه خرما. فصلنامه دانش کشاورزی ایران. 4(5): 367-357.

2 . رجایی‏راد ع و ضمیری م ج (1392) ارزیابی مورفولوژی ساختاری برگ خرمای فرآوری شده به کمک میکروسکوپ الکترونی (SEM). اولین گنگره فناوری های نوین در علوم دامی ایران، اصفهان. 73-71.

 

3 .Ahmadi F, Rajaee Rad A, Holtzapple MT and Zamiri MJ ( 2013) Short-term oxidative lime pretreatment of palm pruning waste foruse as animal feedstuff. Journal of the Science of Food and Agriculture. 93: 2061–2070.

4 . AOAC (1998) Association of Official Analytical Chemists. Official Methods of Analysis, 15thed. Washington, DC.

5. Castro FB (1994) The use of steam treatment to upgrade lignocellulosic materials for animal feed. PhD thesis, University of Aberdeen, UK.

6 .C hang VS, Nagwani M and Holtzapple MT (1998) Lime pretreatment of crop residues: bagasse and wheat straw. Applied Biochemistry and Biotechnology.74: 135-159.

7. Duong TD, Hoang M and Nguyen KL (2005) Sorption of Na+,Ca2++ ions from aqueous solution onto unbleached kraft fibers kinetics and equilibrium studies. Journal of Colloid and Interface Science. 287: 438–443.

8. Fals M, Sierra-Ramirez R and Holtzapple MT (2011) Oxidative lime pretreatment of Dacotah switchgrass. Applied Biochemistry and Biotechnology. 165:243–259

9. andi J, Holtzapple MT, Ferrer A, Byers FM, Turner ND, Nagwani M. and Chang S (1997) Lime treatment of agricultural residues to improve rumen digestibility. Animal Feed Science and Technology. 68: 195-211.

10. Guo X, Zhang S, Shan Xq (2008) Absorption of metal ions on lignin. Journal of Hazardous Materials. 151: 134–142.

11. Horton GM, Pate FM and Pitman WD (1991) The effect of steam pressure treatment, pelleting and ammoniation on the feeding value of sugarcane bagasse for cattle. Canadian Journal of Animal Science. 71:79-86.

12. Karimi N, Nikkhah A, Zahedifar M, Fazaeli H and Chamani M (2008) Study of steam pressure and reaction time effect on chemical composition and degradability of palm date leaves. Pp 241. Proceedings of British Society of Animal Science.

13. Kim S and Holtzapple MT (2005) Lime pretreatment and enzymatic hydrolysis of corn stover. Bioresource Technology. 96: 1994-2006.

14.Lee J andCharles C (1969) Atomic Absorption Spectrophotometric and Ethylenediaminetetraacetate-Titration Methods for Calcium and Magnesium Determinations. Journal of Daity Science. 52: 121-124.

15. Liang Y, Siddaramu T, Yesuf J and Sarkany N (2010) Fermentable sugar release from jatropha seed cakes following lime pretreatment and enzymatic hydrolysis.Bioresource Technology. 101: 6417-6424.

16. Liu JX, Ørskov ER, and Chen XB (1999) Optimization of steam treatment as a method for upgrading rice straw as feeds. Animal Feed Science and Technology. 76:345-357.

17. Lopez R, PoblanoV, Licea-Claverie A, Avalos M, Alvarez-Castillo A and Castano V (2000) Alkaline surface modification of sugarcane bagasse. Advanced Composite Materials 9: 99–108.

18. Menk KH and Stingass H (1988) Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid. Animal Research and Development. 28: 6-55.

19. Rezende CA, de Lima MA, Maziero P, RibeirodeAzevedo E, Garcia W and Polikarpov I (2011) Chemical and morphological characterization of sugarcane bagasse submitted to a delignification process for enhanced enzymatic digestibility. Biotechnology for Biofuels. 4: 1–19.

20. Takeuchi T and Suzuki M (1964) The determination of sodium, potassium, magnesium, manganese and calcium in cement by atomic-absorption spectrophotometry. Talanta. 11:1391-1397.

21. Toussaint B, Excoffier G, and Vignan MR (1991) Effect of steam explosion treatment on the chemical characteristics and enzymic hydrolysis of poplar cell wall components. Animal Feed Science and Technology. 32: 235-242.

22. Van Soest PJ (2006) Rice straw, the role of silica and treatments to improve quality. Animal Feed Science and Technology. 130: 137–171.

23. Van Soest PJ, Robertson JB and Lewis BA (1991) Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science. 74: 3588-3597.

24. Van Soest PJ, Wine R and Moore L (1966) Estimation of the true digestibility of forages by the in vitro digestion of cell walls. In the 10th International Grassland Congress, Helsinki, Finland.

25. Xu J and Cheng JJ (2011) Pretreatment of switchgrass for sugar production with the combination of sodium hydroxide and lime. Bioresource Technology. 102: 3861–3868.

26. Xu J, Cheng JJ, Sharma-Shivappa RR and Burns JC (2010) Lime pretreatment of switchgrass at mild temperatures for ethanol production. Bioresource Technology. 101: 2900-2903.

27. Zahedifar M, Fazaeli H, Norouzian H  and Abbasi A (2004) Effect of steam pressure and reaction time on chemical composition and bioavailability of sugarcane bagasse to rumen microbes. Pp 200. Proceedings of BSAS Annual Meeting.