动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (8): 3905-3913    PDF    
饲粮粗蛋白质水平对断奶驴驹营养物质消化代谢及血清生化指标的影响
张士敏 , 张桂国 , 张崇玉     
山东农业大学动物科技学院, 山东省动物生物工程与疾病防治重点实验室, 泰安 271018
摘要: 本试验旨在研究饲粮粗蛋白质(CP)水平对断奶驴驹营养物质消化代谢及血清生化指标的影响。选取体况良好的5~6月龄公驴驹30匹,体重(88.21±5.79)kg,随机分为3组,每组10匹,分别饲喂消化能一致而CP水平分别为12.10%(Ⅰ组)、13.95%(Ⅱ组)和15.87%(Ⅲ组)的试验饲粮。试验期70 d,预试期10 d,正试期60 d;其中前31天为试验前期,后29天为试验后期。结果表明:1)Ⅰ组的粗脂肪(EE)和碳水化合物(CHO)的表观消化率有高于Ⅱ、Ⅲ组的趋势(P=0.083、P=0.077)。2)Ⅰ组的钙、磷摄入量极显著高于Ⅱ、Ⅲ组(P < 0.01),Ⅲ组的粗纤维(CF)、酸性洗涤纤维(ADF)摄入量极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P < 0.01)。Ⅰ、Ⅱ组的粪中磷含量显著高于Ⅲ组(P < 0.05),Ⅲ组的粪中ADF含量显著高于Ⅰ组(P < 0.05)。Ⅰ、Ⅱ组的尿中钙含量显著高于Ⅲ组(P < 0.05),Ⅱ组的尿中磷含量显著高于Ⅰ、Ⅲ组(P < 0.05)。3)Ⅲ组的食入氮极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P < 0.01),Ⅲ组的粪氮和沉积氮显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P < 0.05),Ⅲ组的尿氮显著高于Ⅰ组(P < 0.05),Ⅰ组的氮的生物学价值显著高于Ⅱ、Ⅲ组(P < 0.05),Ⅲ组的尿能极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P < 0.01)。4)试验前期,Ⅱ、Ⅲ组的血清总氨基酸含量显著高于Ⅰ组(P < 0.05),Ⅰ组的血清免疫球蛋白M(IgM)含量显著高于Ⅱ组(P < 0.05),Ⅲ组的血清补体3(C3)含量显著高于Ⅱ组(P < 0.05)。试验后期,Ⅱ、Ⅲ组的血清总氨基酸含量显著高于Ⅰ组(P < 0.05)。由此可见,饲粮CP水平的提高增加了CF、ADF摄入量及氮的摄入量、沉积量,提高了血清总氨基酸含量,降低了钙、磷的摄入量及EE、CHO的消化率和氮的生物学价值,同时降低了能量利用率,对钙、磷、CF、中性洗涤纤维(NDF)、ADF的消化代谢无影响。本试验条件下,驴驹饲粮的适宜CP水平为12.10%。
关键词: 粗蛋白质水平    驴驹    消化代谢    氨基酸    免疫    
Effects of Dietary Crude Protein Level on Nutrient Digestion and Metabolism and Serum Biochemical Indexes of Weaned Donkey Foals
ZHANG Shimin , ZHANG Guiguo , ZHANG Chongyu     
Key Laboratory of Animal Biological Engineering and Disease Control in Shangdong Province, College of Animal Science and Technology, Shandong Agricultural University, Tai'an 271018, China
Abstract: The purpose of this experiment was to investigate the effects of dietary crude protein (CP) level on nutrient digestion and metabolism and serum biochemical indexes of weaned donkey foals. Thirty 5 to 6-month-old male donkey foals with good body conditions were selected, and the weight was (88.21±5.79) kg, randomly divided into 3 groups, each group contained 10 donkey foals. Donkey foals in the 3 groups were fed the experimental diets which had the same digestive energy and CP levels of 12.10% (group Ⅰ), 13.95% (group Ⅱ) and 15.87% (group Ⅲ), respectively. The trial period lasted for 70 days, with pre-feeding period of 10 days and formal trial period of 60 days, the first 31 days were the early trial stage and the last 29 days were the later trial stage. The results showed as follows:1) the ether extract (EE) and carbohydrate (CHO) apparent digestibility of group Ⅰ were tend to higher than that of groups Ⅱ and Ⅲ (P=0.083, P=0.077). 2) The intake of calcium and phosphorus of group Ⅰ was significantly higher than that of groups Ⅱ and Ⅲ (P < 0.01), the intake of crude fiber (CF) and acid detergent fiber (ADF) of group Ⅲ was significantly higher than that of groups Ⅰ and Ⅱ (P < 0.01). The fecal phosphorus content of groups Ⅰ and Ⅱ was significantly higher than that of group Ⅲ (P < 0.05), the fecal ADF content of group Ⅲ was significantly higher than that of group Ⅰ (P < 0.05). The urine calcium content of groups Ⅰ and Ⅱ was significantly higher than that of group Ⅲ (P < 0.05), and the urine phosphorus content of groupⅡ was significantly higher than that of groups Ⅰ and Ⅲ (P < 0.05). 3) The nitrogen intake of group Ⅲ was significantly higher than that of groups Ⅰ and Ⅱ (P < 0.01), the fecal nitrogen and retention nitrogen of group Ⅲ were significantly higher than those of groups Ⅰ and Ⅱ (P < 0.05), the urinary nitrogen of group Ⅲ was significantly higher than that of group Ⅰ (P < 0.05), the biological value of nitrogen of group Ⅰ was significantly higher than that of groups Ⅱ and Ⅲ (P < 0.05), and the urine energy of group Ⅲ was significantly higher than that of groups Ⅰ and Ⅱ (P < 0.01). 4) In early trial stage, the serum total amino acid content of groups Ⅱ and Ⅲ was significantly higher than that of group Ⅰ (P < 0.05), the serum immunoglobulin M (IgM) content of group Ⅰ was significantly higher than that of group Ⅱ (P < 0.05), and the serum complement 3 (C3) content of group Ⅲ was significantly higher than that of group Ⅱ (P < 0.05). In later trial stage, the serum total amino acid content of groups Ⅱ and Ⅲ was significantly higher than that of group Ⅰ (P < 0.05). In conclusion, dietary CP level increasing can increase the CF, ADF intake and nitrogen intake, and deposition, increase serum total amino acid content, decrease calcium, phosphorus intake and EE, CHO digestibility and biological value of nitrogen, reduce the energy efficiency, but have no effects on digestion and metabolism of calcium, phosphorus, CF, NDF and ADF. Under this experimental condition, the dietary appropriate CP level for donkey foals is 12.10%.
Key words: crude protein level    donkey foals    digestion and metabolism    amino acid    immune    

随着我国养驴产业规模化、集约化的发展,驴驹的饲养管理越来越受到人们的重视,因为驴驹的年龄越小,生长发育越快,越容易受到饲粮营养水平的影响。通常情况下,公驴驹比母驴驹发育速度快,在断奶初期,由于饲喂方式的改变,只有供给驴驹适宜营养水平的饲粮,才能降低断奶驴驹的发病率,提高成活率及经济效益。研究表明,能量的摄入会促进生长速度和蛋白质的需要,蛋白质需要又依赖于生长速率[1-2]。提高饲粮粗蛋白质(crude protein,CP)水平,在提高蛋白质沉积的同时,降低了脂肪沉积[1]。有学者提出体重为80~120 kg的驴驹,饲粮CP水平为10%~13%,消化能为10~13 MJ/kg,饲喂量为体重的3%,即可满足驴驹的生长发育需要[3]

驴是单胃草食动物,因此它吃粗饲料,所以能有效的利用纤维素和半纤维素。驴的干物质(dry matter,DM)摄取量比其他大型草食动物高,约为活重的3.1%[4]。驴和马在营养物质需要量方面有所不同,驴比马需要更多的纤维和更少的蛋白质,所以不能完全按照马的营养需要来设计驴的饲粮组成[5]。据报道,饲粮CP水平可影响动物免疫反应和对疾病的抵抗力[6-7]。刘艳芬等[8]研究了饲粮CP水平对1~3周龄肉鸡免疫功能的影响,结果表明,饲粮CP水平对肉仔鸡免疫功能有显著影响,饲粮CP水平不足或过量都将使肉鸡免疫力下降,且饲粮CP水平不足的影响更为明显。本试验设置了3种不同的饲粮CP水平,采用消化代谢试验,研究饲粮CP水平对断奶驴驹消化代谢及血清生化指标的影响,从营养物质利用效率和机体免疫指标的角度来研究断奶驴驹的适宜饲粮CP水平,为探究驴驹的营养需要量及生产实践提供参考依据。

1 材料与方法 1.1 试验动物及试验设计

选取健康、体况良好的5~6月龄公驴驹30匹,采用单因子试验设计,将驴驹分组编号后,根据体重相近原则,随机分为3组(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组),饲喂消化能值一致,但CP水平分别为12.10%、13.95%和15.87%的试验饲粮。试验期70 d,预试期10 d,正试期60 d;其中前31天为试验前期,后29天为试验后期。

1.2 试验饲粮

试验采用低温制粒法[9],将粗饲料、精补料及预混料充分混匀后,压制成直径0.5 cm左右、长度1.0~1.5 cm的适合驴驹采食的全混合颗粒饲料。试验饲粮参考NRC(2007)[10]成年体重200 kg马的营养需要配制,试验饲粮组成及营养水平见表 1

表 1 试验饲粮的组成和营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutritional levels of experimental diets (air-dry basis)
1.3 饲养管理

所有试验动物均采用单独圈舍饲养,根据其采食量大致按3 : 3 : 4的比例在早、中、晚饲喂3次,自由采食、自由饮水。采用每天称取余料的方式,精确记录每匹驴的日采食量。按常规免疫程序驱虫和消毒。

1.4 样品采集 1.4.1 饲粮样品的采集及保存

分别在正试期的第1、30和60天采集颗粒饲料300 g,混匀后经40目筛粉碎机粉碎后保存待测。

1.4.2 粪、尿样品及血清的采集及保存

每组随机选取4匹驴驹,于试验前期的第21~30天进行消化代谢试验,其中预试期7 d,正试期3 d,期间驴驹佩戴自制收粪、收尿装置,并保持站立状态,每4 h收集粪样、尿样1次。

粪样:直接称重,并将3 d收集的粪样充分混匀,随机选取粪样的10%,平均放入已编号的2个样品袋中,一个用于测定鲜粪的蛋白质含量,一个风干后测定其他主要营养物质的含量。其中用于测定蛋白质含量的鲜粪样,每100 g鲜粪样中加10%的盐酸10 mL,以避免粪中氨氮的损失。

尿样:将3 d收集的尿液充分摇匀,并取10%,按每100 mL尿样加10%的盐酸10 mL,并密封保存且做好记录。

分别于试验的前期和后期的最后1 d,每个组随机选取8匹驴,采用保定方式,由颈静脉,使用真空促凝管采集血液15 mL,37 ℃水浴静置10 min,3 000 r/min下离心10 min,分离血清,-20 ℃保存,

1.5 测定方法 1.5.1 饲粮、尿液及粪便中营养物质的测定

颗粒饲粮、粪便中的DM、有机物(organic matter,OM)、CP、粗脂肪(ether extract,EE)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)、粗纤维(crude fiber,CF)、钙、磷含量及尿液中的钙含量采用常规饲料分析法[11]进行测定。尿液中磷含量采用定磷法[12]进行测定。碳水化合物(carbohydrate,CHO)含量通过计算得出,公式为:CHO=OM-CP-EE。

1.5.2 能量及消化率、代谢率的计算

总能(gross energy,GE)、消化能(digestive energy,DE)采用相关公式[13]计算得出。代谢能(metabolizable energy,ME)、尿能(urine energy,UE)、营养物质消化率和代谢率按以下公式计算:

1.5.3 血清生化指标的测定

血清中的总氨基酸(TAA)、免疫球蛋白M(IgM)及补体3(C3)含量根据试剂盒(购自南京建成生物工程研究所,货号分别为A026、H109、H186)说明书进行测定。

1.6 数据统计与分析

试验数据采用SAS 9.2软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),用Duncan氏法进行多重比较,结果采用“平均值±标准差”表示,P < 0.05表示差异显著,P < 0.01表示差异极显著,0.05≤P < 0.10表示有趋势。

2 结果 2.1 饲粮CP水平对断奶驴驹营养物质表观消化率的影响

表 2可知,Ⅰ组的EE和CHO的表观消化率有高于Ⅱ、Ⅲ组的趋势(P=0.083、P=0.077),且随着饲粮CP水平的提高,呈现一致性的下降趋势。各组之间CP、OM和DM的表观消化率均差异不显著(P>0.05)。

表 2 饲粮CP水平对断奶驴驹营养物质表观消化率的影响 Table 2 Effects of dietary CP level on nutrient apparent digestibility of weaned donkey foals
2.2 饲粮CP水平对断奶驴驹纤维、钙、磷消化代谢的影响

表 3可知,Ⅰ组的钙、磷摄入量极显著高于Ⅱ、Ⅲ组(P < 0.01),Ⅲ组的CF、ADF摄入量极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P < 0.01)。Ⅰ、Ⅱ组的粪中磷含量显著高于Ⅲ组(P < 0.05),Ⅲ组的粪中CF含量有高于Ⅰ、Ⅱ组的趋势(P=0.052),Ⅲ组的粪中ADF含量显著高于Ⅰ组(P < 0.05)。Ⅰ、Ⅱ组的尿中钙含量显著高于Ⅲ组(P < 0.05),Ⅱ组的尿中磷含量显著高于Ⅰ、Ⅲ组(P < 0.05)。各组之间钙、磷、CF、NDF和ADF的表观消化率差异不显著(P>0.05)。各组之间钙和磷的代谢率差异不显著(P>0.05)。

表 3 饲粮CP水平对断奶驴驹纤维、钙、磷消化代谢的影响 Table 3 Effects of dietary CP level on fiber, calcium and phosphorus digestion and metabolism of weaned donkey foals
2.3 饲粮CP水平对断奶驴驹氮平衡及能量利用率的影响

表 4可知,Ⅲ组的食入氮极显著高于Ⅱ组(P < 0.01),Ⅱ组极显著高于Ⅰ组(P < 0.01)。Ⅲ组的粪氮显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P < 0.05),Ⅲ组的尿氮显著高于Ⅰ组(P < 0.05),Ⅲ组沉积氮显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P < 0.05),Ⅰ组的氮的生物学价值显著高于Ⅱ、Ⅲ组(P < 0.05)。各组之间蛋白质净利用率差异不显著(P>0.05)。各组之间摄入总能、粪能、消化能及代谢能均差异不显著(P>0.05),Ⅲ组的尿能极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P < 0.01)。

表 4 饲粮CP水平对断奶驴驹氮平衡及能量利用率的影响 Table 4 Effects of dietary CP level on nitrogen balance and energy utilization of weaned donkey foals
2.4 饲粮CP水平对断奶驴驹血清生化指标的影响

表 5可知,试验前期,Ⅱ、Ⅲ组的血清总氨基酸含量显著高于Ⅰ组(P < 0.05),Ⅰ组的血清IgM含量显著高于Ⅱ组(P < 0.05),Ⅲ组的血清C3含量显著高于Ⅱ组(P < 0.05)。试验后期,Ⅱ、Ⅲ组的血清总氨基酸含量显著高于Ⅰ组(P < 0.05),各组之间血清IgM和C3含量差异不显著(P>0.05)。

表 5 饲粮CP水平对断奶驴驹血清生化指标的影响 Table 5 Effects of dietary CP level on serum biochemical indexes of weaned donkey foals
3 讨论 3.1 饲粮CP水平对断奶驴驹营养物质表观消化率的影响

消化率通常取决于饲粮在胃肠道的吸收和流通速率,而食糜的流通速率与DM的采食量呈正相关[14]。Schryver等[15]研究了CP水平分别为9%、14%和20%的饲粮对4月龄马驹营养物质消化率的影响,结果发现,饲粮CP水平的增加,可提高营养物质的消化率。另据报道,给30日龄断奶四川白兔分别饲喂CP水平分别为14%、15%、16%、17%的饲粮10周后,CP水平对饲粮DM、CP的消化率影响显著[16]。但Kokkone等[17]和Agle等[18]研究发现,营养物质的表观消化率不受饲粮CP水平的影响。这说明不同的CP水平对饲粮营养物质表观消化率的影响可能与CP水平的梯度设计、试验动物的选择以及试验综合管理水平等多方面的因素有关,而不能一概而论。本试验研究结果表明,饲粮CP水平对DM、CP和OM的表观消化率影响均不显著,但EE和CHO的表观消化率随着饲粮CP水平的提高呈下降的趋势。饲粮CP水平的提高,增加了氮的摄入量与沉积量,而在饲粮EE等营养物质含量基本一致且CP消化率、代谢率差异不显著的情况下,需要提高EE、CHO的消化率以补给驴驹对能量的需求。

3.2 饲粮CP水平对断奶驴驹纤维、钙、磷消化代谢的影响

钙和磷是动物体内必需且含量最多的常量矿物元素,充足的钙、磷供应对动物骨骼的正常发育非常重要。研究发现,钙、磷的消化沉积水平会影响饲粮中NDF与ADF的消化代谢[19-20],有研究表明,NDF和ADF的消化率随饲粮能量水平的增加呈下降趋势[21]。本试验中,各组之间钙、磷的消化率和代谢率差异不显著,NDF、ADF的消化率也差异不显著,可能存在一定的关联性。本试验因采用消化能一致的饲粮,NDF、ADF的消化率差异不显著,与上述研究结果一致。

CF、NDF、ADF的消化率可反映动物对结构性CHO的利用能力,其消化率受饲粮组成、采食量和食糜流通速度等多种因素的影响[22]。刘佰阳等[23]研究用CP水平分别为15%、18%、21%和24%的4种精料对梅花鹿仔鹿营养物质消化利用率的影响,结果发现,随着饲粮CP水平的提高,DM、NDF、钙和磷的表观消化率无显著差异,与本试验研究结果一致。刘凯等等[24]研究不同CP水平(6.81%、7.88%、8.94%和10.01%)对12月龄焉耆马营养物质消化代谢的影响时发现,钙、NDF、ADF的消化率随饲粮CP水平的增加而升高,但磷的消化率并不随饲粮CP水平的增加而提高。也有学者研究发现,饲粮CP水平并不影响NDF、ADF的消化率[25]。本试验研究结果表明,饲粮CP水平并不影响钙、磷、CF、NDF、ADF的消化率及钙、磷的代谢率,但高CP水平饲粮增加了CF、ADF的摄入量,降低了钙、磷的摄入量。

3.3 饲粮CP水平对断奶驴驹氮平衡及能量利用率的影响

氮表观消化率和氮沉积率可以在一定程度上反映出机体对饲粮中氮的利用。大量研究表明,氮的利用率随饲粮CP水平的增加而降低,而当饲粮CP水平降低时,氮的排泄量显著降低[26-28]。Hristov[29]研究发现,饲粮CP水平由15.8%增加到18.3%,导致尿氮损失从58%上升到62%,血清中尿素氮含量从13 mg/dL上升到16 mg/dL。Broderick[30]研究表明,用CP水平分别为15.1%、16.7%和18.4%的饲粮饲喂荷斯坦奶牛,随着饲粮CP水平的提高,尿氮排泄呈线性增加,氮效率随CP的增加呈线性下降。本试验中,饲粮CP水平的提高增加了氮的摄入量,同时增加了粪氮、尿氮的排出量,由CP的表观消化率差异不显著可知,氮的利用率随饲粮CP水平的提高而降低,与上述研究结果一致。Li等[31]采用2种瘤胃可降解蛋白质水平(7.7%和9.4%)研究对中国杂交黄牛营养物质表观消化率的影响时发现,饲喂高蛋白质饲粮的公牛比低蛋白质组显著提高了氮的存留率。本试验中,高饲粮CP水平组氮的沉积率显著高于低饲粮CP水平组,与上述研究结果一致。本试验研究结果还表明,饲粮CP水平的提高增加了氮的摄入量与沉积量,但降低了氮的利用效率和氮的生物学价值。

能量是饲粮的重要组成部分,饲粮能量水平起着决定动物采食量的重要作用,动物的营养需要或营养供给均可以能量为基础表示。有研究表明,饲粮CP水平可影响能量利用效率,饲粮CP水平的降低可减少机体氮周转代谢所消耗的能量,从而提高能量的利用率[32]。随着饲粮CP水平的提高,尿氮排出量增加,尿能损失增多,总能代谢效率降低,消化能转化为代谢能的效率也会降低[13]。本试验研究结果表明,饲粮CP水平的提高增加了尿能,使尿能损失增多,降低了能量的利用效率,此结果与前人的研究结果[33-34]一致。

3.4 饲粮CP水平对断奶驴驹血清生化指标的影响

血清氨基酸动态分布的观测,可以揭示氨基酸的吸收情况,为膳食氨基酸的平衡提供有价值的信息,对实际生产具有重要意义[35]。IgM是分子质量最大免疫球蛋白,主要分布在血清中,研究表明,IgM的沉积常伴有补体片段的沉积,IgM是很强的补体激活剂,主要通过介导补体对机体发挥免疫作用[36]。C3是血清中含量最高的补体成分,是补体系统的核心,是补体激活途径的启动汇合点,可引起补体系统的级联反应,同时还是C3b依赖的阳性反馈环路的基础[37]。Schelling等[38]采用4种CP水平饲粮饲喂24只羔羊,经测定,大多数血清氨基酸含量随饲粮CP水平的增加而呈明显的上升趋势,只有赖氨酸和组氨酸含量没有明显变化。Poosuwan等[39]采用不同CP水平(14%和18%)饲粮饲喂21~48周龄产蛋鸡,探究饲粮CP水平对血清氨基酸含量的影响,结果发现,高CP水平饲粮能显著提高必需氨基酸摄入量及血清白蛋白、α-球蛋白和必需氨基酸(除组氨酸外)含量。

本试验中,饲粮CP水平的提高增加了试验前期、后期血清总氨基酸含量,与上述研究结果一致。Varela等[40]研究用3种CP水平(4%、10%和20%)饲粮对妊娠期小鼠血清免疫指标的影响时发现,饲粮CP水平越高,血浆总蛋白含量越高,血浆免疫球蛋白G(IgG)和IgM含量在喂食4%和10% CP水平饲粮的大鼠中有所增加,而在20% CP水平饲粮的大鼠中则有所下降。本试验中,试验前期断奶驴驹血清IgM含量在低CP水平组中较高,说明低CP水平饲粮对其影响更显著,与上述仔鼠的研究结果一致;血清C3含量在高CP水平组中较高,说明高CP水平饲粮对血清C3含量影响更显著。Wessels等[41]采用链球菌感染C3缺乏症的小鼠,结果表明,C3在天然免疫和获得性免疫中均发挥重要作用。本试验研究结果表明,饲粮CP水平的提高可增加血清总氨基酸含量,在试验前期,低CP水平和高CP水平饲粮可分别影响血清IgM和C3的含量,试验后期饲粮CP水平对血清IgM和C3含量的影响不显著。

4 结论

① 12.10%的饲粮CP水平可提高饲粮营养物质表观消化率、能量利用率,并维持适宜的免疫水平。

② 饲粮CP水平的提高可增加断奶驴驹氮的摄入量、沉积量与血清总氨基酸含量,但会降低能量利用率。

② 本试验条件下,12.10%的饲粮CP水平在提高饲粮营养物质表观消化率的同时,又能满足驴驹的生长发育需要,为适宜的饲粮CP水平。

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