Relevant Parameters of Effective Energy Values and Nutrient Apparent Digestibility of Cottonseed Meal and Rapeseed Meal from Different Sources

ZHANG Ying; WU Zhaohai; BU Dengpan; DONG Ruilan

doi:10.12418/CJAN2023.437

2023 , Vol. 35 >Issue 7: 4706 - 4718

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2023.437

RESEARCH PAPER

Relevant Parameters of Effective Energy Values and Nutrient Apparent Digestibility of Cottonseed Meal and Rapeseed Meal from Different Sources

ZHANG Ying ^,¹^,² ,
WU Zhaohai ² ,
BU Dengpan ^,²^,^* ,
DONG Ruilan ¹^,^*

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¹ College of Animal Science and Technology, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China
² State Key Laboratory of Animal Nutrition, Institute of Animal Sciences of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China

^* BU Dengpan, professor, E-mail: budengpan@126.com;

DONG Ruilan, associate professor, E-mail: dongrl-330@163.com

Received date: 2023-01-12

Online published: 2023-07-11

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Abstract

The purpose of this experiment was to investigate the correlation between the effective energy values and nutrient apparent digestibility of feed raw materials from different protein sources and their nutrient content and rumen nutrient degradation rate, so as to enrich the beef cattle feed material database. Each two samples of cottonseed meal and rapeseed meal were selected for the study. Cottonseed meal was produced in Shandong and Xinjiang, and rapeseed meal was produced in Sichuan and Hubei, respectively. Through chemical composition analysis, the conventional nutrient content, carbohydrate composition, mineral element and vitamin contents of the four raw materials were detected. The nutrient degradation rates in rumen at 48 h was determined by nylon bag method. The effective energy of raw materials and nutrient apparent digestibility were determined by in vivo method. The results showed as follows: 1) the crude protein (CP) content in the four raw materials was 36.90% to 49.28%, and the ether extract (EE) content was 0.33% to 1.34%, all of which were low fat and high protein feed, and the contents of neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) in rapeseed meal were higher than those in cottonseed meal. 2) The degradation rates of dry matter (DM) and CP in cottonseed meal were at a high level. The degradation rates of DM and CP were significantly different between the two rapeseed meals (P<0.05), which might be caused by different feed sources and processing methods. 3) Digestible energy (DE) and metabolizable energy (ME) were significantly different between the two cottonseed meals and between cottonseed meal and rapeseed meal (P<0.05). The apparent digestibility of DM, CP, NDF and ADF was significantly different among the four raw materials (P<0.05), and the CP apparent digestibility in the four raw materials ranged from 66.93 to 95.72%, indicating that the four raw materials were easily absorbed. 4) By analyzing the correlation between each index with the effective energy values and nutrient apparent digestibility, it was concluded that EE content, NDF degradation rate and acid detergent lignin (ADL) content were related to the effective energy values. There was a high correlation between the nutrient apparent digestibility and its 48 h degradation rate, which could be used as the main reference index to construct the prediction model. This study can provide data reference for scientific utilization of feed raw materials of beef cattle of our country and accumulate basic data for the database of feed raw material nutritional value parameters.

Key words： feed raw materials; effective energy values; nutrient apparent digestibility

Cite this article

ZHANG Ying , WU Zhaohai , BU Dengpan , DONG Ruilan . Relevant Parameters of Effective Energy Values and Nutrient Apparent Digestibility of Cottonseed Meal and Rapeseed Meal from Different Sources[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2023 , 35(7) : 4706 -4718 . DOI: 10.12418/CJAN2023.437

我国自2004年中华人民共和国农业部发布《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)^[1]以来,已近20年未更新饲养标准。其中,饲料营养成分相关数据不仅样品数量少,而且时间久远,加上不同种植方式、加工手段及来源产地都会影响饲料的各个营养成分指标,因此该标准对目前国内肉牛饲养提供的参考价值有限,这在很大程度上限制了我国肉牛饲养技术的发展。2021年,国务院印发的《粮食节约行动方案》^[2]中提到“完善国家饲料原料数据库”、“推广饲料精准配方技术和精准配制工艺”等相关政策。而只有评定饲料营养物质在动物体内的可利用性,才能直观地阐明饲料对动物的营养价值^[3-4]。

能量是肉牛饲粮中最重要的营养素之一^[5],更是评价饲料营养价值的基础。在对肉牛饲料能量价值的评价中,有效能值体系的应用可以更准确地反映饲料被动物利用的情况,从而对饲料有一个更客观的评价^[6]。然而,饲料有效能值的测定耗时耗力,因此各国的饲料评价体系都是分析相关参数的相关性,并通过化学分析、体外法等相对简单的测定来估测饲料的有效能值。我国在家禽饲料原料有效能值的评定方面研究较多,但关于肉牛饲料能量的实测研究较少,相关报道多为借助国外现有模型的计算值^[7]。长期以来,参考的饲料能值数据也多来自国外,缺乏一套适用于我国肉牛的饲料评定体系。

目前已有大量基于饲料化学成分构建有效能值预测模型的研究,结果表明可将饲料原料中纤维成分[中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)]作为指标预测有效能值,且其与有效能值呈高度负相关^[8]。此外,若将饲料分类,研究单一饲料的相关参数,会提高预测模型的准确度^[9]。尼龙袋法可以较快测定饲料在瘤胃中的降解情况,与体外法相比,其比较接近体内真实情况;而与体内法相比,其操作相对简便^[10]。因此,本研究使用不同比例的蛋白质来源饲料原料替代肉牛饲粮,以回归法测算饲料原料有效能值和营养物质表观消化率,并研究营养成分和瘤胃降解率指标与有效能值和营养物质表观消化率的相关性,旨在丰富肉牛饲料原料数据库,为肉牛科学饲养提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 饲料原料常规营养成分分析

试验选用菜籽粕和棉籽粕各2种样品开展研究,棉籽粕分别来自山东昱丰源植物蛋白有限公司和新疆阿克苏天康植物蛋白有限公司,菜籽粕分别来自四川年丰食品有限公司和湖北宏果粮油有限责任公司。测定4种原料样品常规营养成分和碳水化合物指标,其中干物质(dry matter,DM)含量参考GB/T 6435—2014测定,NDF含量参考GB/T 20806—2006测定,ADF含量参考NY/T 1459—2007测定,粗蛋白质(crude protein,CP)含量参考GB/T 6432—2018测定,粗脂肪(ether extract,EE)含量参考GB/T 6433—2006测定,淀粉含量参考GB/T 20194—2018测定,粗灰分(crude ash,Ash)含量参考GB/T 6438—2007测定,酸性洗涤木质素(acid detergent lignin,ADL)含量参考GB/T 20805—2006测定,可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate,WSC)含量采用索莱宝公司的植物WSC含量检测试剂盒(100T/96S)测定。CP含量采用海能科技K-1100全自动凯氏定氮仪测定,EE含量采用FOSS全自动索氏抽提系统Soxtec-2050测定,ADF和NDF含量采用DFA-1型分布式定时消煮纤维测定仪测定,能量采用PARR-6400全自动氧弹热量仪测定。矿物质含量送中国农业科学院北京畜牧兽医研究所中心实验室检测,其中钙、钠、钾、镁、铜和铁含量参考GB/T 13885—2017测定,磷含量参考GB/T 6437—2002测定,硫含量参考GB/T 17776—1999测定,氯含量参考GB/T 6439—2007测定。维生素含量送中国农业科学院饲料研究所检测,其中维生素A含量参考GB/T 17817—2010测定,维生素D₃含量参考GB/T 17818—2010测定,维生素E含量参考GB/T 17812—1999测定。

1.2 尼龙袋法测定瘤胃降解率

试验选用3头装有永久性瘘管的荷斯坦公牛,每天06:00和16:00分2次饲喂基础饲粮,基础饲粮组成及营养水平见表1。取5 g烘干粉碎后的饲料样品放入孔径为40~60 μm、大小规格为8 cm×12 cm的尼龙袋底部,用皮筋封口。在试验牛晨饲2 h后投入瘤胃,48 h后将其取出,立即用冷水冲洗,终止发酵,并用清水冲洗,直至流下的水干净为止。将清洗干净后的尼龙袋放入65 ℃烘箱烘48 h,袋中残渣检测其DM、CP、NDF和ADF含量,检测方法同1.1,并计算DM、CP、NDF和ADF降解率,计算公式如下:

某营养物质降解率=100×(饲料样品中该营养物质含量-发酵残渣中该营养物质含量)/饲料样品中该营养物质含量。

表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) %

项目Items		含量Content
原料Ingredients
玉米青贮Corn silage		35.12
苜蓿青贮Alfalfa silage		8.15
苜蓿Alfalfa		4.12
玉米Corn		4.85
豆粕Soybean meal		16.93
玉米压片Corn flakes		17.33
全棉籽Whole cotton seed		2.18
大豆皮Soybean hull		3.40
玉米蛋白粉Corn gluten meal		2.98
预混料Premix¹⁾		4.94
合计Total		100.00
营养水平Nutrient levels²⁾
干物质DM		50.21
净能NE/(MJ/kg)		7.62
粗蛋白质CP		17.75
中性洗涤纤维NDF		23.13
酸性洗涤纤维ADF		15.04
粗灰分Ash		7.91
淀粉Starch		30.10
钙Ca		0.87
磷P		0.38
钾K		1.26

	1)预混料为每千克基础饲粮提供 The premix provided the following per kg of the basal diet:VA 2 800 IU,VD 300 IU,VE 40 IU,Cu 10 mg,Mg 75 mg,Na 50 mg,Cl 60 mg,Fe 50 mg。
	2)营养水平均为实测值。Nutrient levels were all measured values.

1.3 饲养试验

1.3.1 试验时间和地点

饲养试验和消化代谢试验于2021年11月至2022年1月在河北省围场县景鑫旭发农业发展有限责任公司进行,样品检测在中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室完成。

1.3.2 试验设计

试验选择12月龄、体况接近的24头华西牛公牛[初始体重为(321.9±56.18) kg],采用随机区组设计,随机分为4个组,每组6个重复,每个重复1头牛。试验共计4期,每组牛在整个试验期内接受不同比例棉籽粕(第1、2期)或菜籽粕(第3、4期)替代饲粮,其中棉籽粕分别按0、4%、8%和16%比例替代饲粮进行饲喂,菜籽粕分别按0、6%、12%和24%比例替代饲粮进行饲喂。在每个试验期内,所有试验牛进行21 d试验(16 d饲养试验和5 d消化代谢试验),在此期间,牛只栓系饲养,自由饮水。饲粮配方参照《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)^[1]制定,能够满足牛群营养要求,并在试验期间保持一致。饲粮组成及营养水平见表2。

表2 饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 2 Composition and nutrient levels of diets (DM basis) %

项目 Items	棉籽粕替代比例Cottonseed meal substitution ratio/%
项目 Items	0	4	8	16	0	4	8	16
原料Ingredients
玉米青贮Corn silage	34.71	33.32	31.93	29.15	34.71	33.32	31.93	29.15
玉米秸秆Corn stover	47.35	45.46	43.57	39.78	47.35	45.46	43.57	39.78
浓缩饲料Concentrated feed¹⁾	12.40	11.90	11.40	10.41	12.40	11.90	11.40	10.41
玉米压片Corn flakes	5.54	5.32	5.10	4.66	5.54	5.32	5.10	4.66
棉籽粕1 Cottonseed meal 1		4.00	8.00	16.00
棉籽粕2 Cottonseed meal 2						4.00	8.00	16.00
合计Total	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00
营养水平Nutrient levels²⁾
干物质(饲喂基础) DM (as-fed basis )	37.65	39.60	40.05	39.20	43.78	40.06	39.99	40.50
粗蛋白质CP	10.03	10.40	11.62	12.65	9.71	9.85	10.41	12.25
粗脂肪EE	3.05	1.40	1.87	1.04	1.68	1.94	1.62	2.38
中性洗涤纤维NDF	59.51	62.30	58.57	59.41	55.99	58.69	58.27	54.64
酸性洗涤纤维ADF	48.74	51.39	47.80	50.98	51.18	41.93	35.76	36.42
粗灰分Ash	11.60	10.89	11.42	11.91	12.24	10.87	11.09	11.97
总能GE/(MJ/kg)	16.27	16.66	16.74	16.66	16.40	16.77	16.45	16.68
项目 Items	菜籽粕替代比例Rapeseed meal substitution ratio/%
项目 Items	0	6	12	24	0	6	12	24
原料Ingredients
玉米青贮Corn silage	31.16	29.30	27.43	23.69	31.16	29.30	27.43	23.69
玉米秸秆Corn stover	42.53	39.98	37.42	32.32	42.53	39.98	37.42	32.32
浓缩饲料Concentrated feed¹⁾	11.13	10.46	9.79	8.46	11.13	10.46	9.79	8.46
玉米压片Corn flakes	12.44	11.69	10.95	9.45	12.44	11.69	10.95	9.45
豆粕Soybean meal	2.74	2.57	2.41	2.08	2.74	2.57	2.41	2.08
菜籽粕1 Rapeseed meal 1		6.00	12.00	24.00
菜籽粕2 Rapeseed meal 2						6.00	12.00	24.00
合计Total	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00
营养水平Nutrient levels²⁾
干物质(饲喂基础) DM (as-fed basis )	46.10	45.19	40.93	43.82	46.87	48.15	49.27	45.67
粗蛋白质CP	9.62	10.92	12.87	18.19	9.46	10.08	14.18	15.85
粗脂肪EE	2.24	1.61	1.50	1.51	1.74	2.14	1.29	1.81
中性洗涤纤维NDF	47.10	56.28	48.89	59.73	52.45	51.49	50.12	51.64
酸性洗涤纤维ADF	37.66	44.48	30.51	53.86	31.06	41.56	38.67	41.73
粗灰分Ash	10.00	10.23	9.94	10.28	9.54	9.53	9.26	9.72
总能GE/(MJ/kg)	16.63	16.94	16.99	17.26	16.84	16.97	17.22	17.26

	1)浓缩饲料为每千克棉籽粕替代比例为0的饲粮提供 The concentrated feed provided the following per kg of the diet with 0 cottonseed meal substitution:VA 280 IU,VD 293 IU,VE 70 IU,Mg 80 mg,Na 50 mg,Cl 70 mg,S 150 mg,K 310 mg。
	2)营养水平均为实测值。Nutrient levels were all measured values.

1.3.3 饲养管理

试验期间,每天07:00和17:00饲喂试验牛,保持牛自由饮水。单独记录每头试验牛每天的采食量,清扫饲料槽和饮水槽,确保饲料剩余量在饲喂量的5%左右,观察试验牛只健康情况。根据采食量调整其第2天的饲喂量。每周采集饲粮样和剩料样并烘干保存。

1.4 消化代谢试验

在饲养试验结束后,进行5 d消化代谢试验,期间饲养管理同1.3。采用全收粪尿法,全天收集试验牛粪尿,消化代谢试验之前清理试验牛活动地面,消化代谢试验期间实时收集试验牛排出的粪到干净的塑料桶里,尿液使用收尿装置收集到干净的塑料桶内。记录每头试验牛每天的排粪量和排尿量。将每天的粪样称重后取2份,每份300 g,一份加入10%酒石酸溶液固氮,用于测定CP含量;另一份不加酒石酸溶液,用于测定能量及其他营养成分含量;每天的尿样称重后取100 mL,加10%酒石酸溶液固氮,样品于-20 ℃冰箱保存。

1.5 检测指标及方法

1.5.1 饲粮样品指标检测

饲粮样品放入65 ℃烘箱,48 h烘干后粉碎,测定其DM、CP、NDF、ADF、EE、Ash含量及总能(gross energy,GE)。方法同1.1。

1.5.2 粪尿样品指标检测

粪样解冻后,将同一试验牛5 d的样品混匀,烘干后粉碎,方法同1.5.1,检测其DM、CP、NDF、ADF含量及GE,方法同1.1。尿样检测能量需要将10 mL尿样放入保鲜膜包裹的坩埚中,烘干后,再使用仪器检测,方法同1.1。

1.6 计算公式

食入GE=饲粮单位能量×干物质采食量;

消化能(digestible energy,DE)=食入GE-粪能(fecal energy,FE);

代谢能(metabolic energy,ME)=食入GE-FE-(methane energy,CH₄-E);

CH₄-E/GE(%)=6.05+0.020×饲粮能量消化率^[11];

GE消化率(%)=100×(食入GE-FE)/食入GE;

GE代谢率(%)=100×[食入GE-(FE+UE+CH₄-E)]/食入GE;

某营养物质表观消化率(%)=100×(饲粮中该
营养物质摄入量-粪中该营养物质排出量)/
饲粮中该营养物质摄入量。

式中:GE、DE、ME、FE、UE和CH₄-E单位为MJ/kg。

1.7 数据统计分析

试验数据采用Excel 2016进行初步处理,用SAS 9.4软件的ANOVA程序进行方差分析,并用Duncan氏法进行多重比较检验,以P<0.05作为差异显著性判断标准,采用CORR和REG模块进行线性回归分析,采用R语言进行各参数相关系数分析。

2 结果与分析

2.1 不同蛋白质来源饲料原料常规营养成分含量

4种饲料原料营养成分含量见表3。4种饲料原料均含有较高的CP含量,并且棉籽粕高于菜籽粕;NDF和ADF含量均是菜籽粕高于棉籽粕。EE、WSC含量在同类饲料原料不同来源样品之间也存在差异;菜籽粕维生素E含量明显高于棉籽粕。

表3 4种饲料原料营养成分含量(干物质基础)

Table 3 Nutrient contents of four feed raw materials (DM basis) %

项目 Items	棉籽粕1 Cottonseed meal 1	棉籽粕2 Cottonseed meal 2	菜籽粕1 Rapeseed meal 1	菜籽粕2 Rapeseed meal 2	SEM
干物质(饲喂基础) DM ( as-fed basis)	87.51	87.29	87.70	86.67	0.224
粗蛋白质CP	49.28	48.17	38.67	36.90	3.187
粗脂肪EE	1.34	0.50	0.33	0.69	0.221
粗灰分Ash	7.69	7.79	8.19	8.77	0.245
中性洗涤纤维NDF	26.98	23.43	47.78	36.15	5.438
酸性洗涤纤维ADF	16.93	16.58	43.85	24.87	6.391
酸性洗涤木质素ADL	2.96	3.23	3.73	3.86	0.211
淀粉Starch	6.88	7.63	6.53	8.16	0.367
可溶性碳水化合物WSC	11.72	8.49	8.51	17.43	2.106
钙Ca	0.93	0.85	0.34	0.32	0.163
磷P	1.27	1.26	1.35	1.35	0.025
钠Na	0.07	0.07	0.25	0.01	0.052
钾K	1.59	1.60	1.77	1.74	0.047
镁Mg	0.06	0.06	0.08	0.08	0.006
硫S	1.45	1.11	0.62	0.60	0.206
氯Cl	0.10	0.11	0.15	0.14	0.011
铜Cu/(mg/kg)	7.32	6.76	14.80	14.76	2.237
铁Fe/(mg/kg)	3.77	6.76	1.60	2.88	1.097
维生素A VA/(mg/kg)	0.15	<0.34	<0.34	<0.35
维生素D₃ VD₃/(mg/kg)	0.15	0.16	0.25	0.46	0.072
维生素E VE/(mg/kg)	6.66	5.21	55.09	102.12	23.072

2.2 不同蛋白质来源饲料原料瘤胃消化48 h营养物质降解率

4种蛋白质来源饲料原料经过瘤胃消化48 h后,各营养物质降解率见表4。菜籽粕1的DM和CP降解率在4个原料中最低,显著低于其他原料(P<0.05)。棉籽粕1的DM降解率最高,显著高于2个菜籽粕(P<0.05),但与棉籽粕2差异不显著(P>0.05)。棉籽粕1和菜籽粕4的CP降解率均在91%以上,且两者之间无显著差异(P>0.05),并显著高于其他2种原料(P<0.05)。2种棉籽粕和2种菜籽粕之间NDF降解率无显著差异(P>0.05),棉籽粕1的NDF降解率显著高于2种菜籽粕(P<0.05)。菜籽粕2的ADF降解最低,显著低于其他原料(P<0.05),其他原料之间ADF降解率无显著差异(P>0.05)。

表4 4种饲料原料瘤胃消化48 h营养物质降解率

Table 4 Nutrient degradation rates of four feed raw materials after rumen digestion at 48 h %

项目 Items	DM降解率 DM degradation rate	CP降解率 CP degradation rate	NDF降解率 NDF degradation rate	ADF降解率 ADF degradation rate
棉籽粕1 Cottonseed meal 1	83.99^a	91.42^a	65.28^a	53.42^a
棉籽粕2 Cottonseed meal 2	80.08^ab	86.45^b	57.63^ab	57.47^a
菜籽粕1 Rapeseed meal 1	59.72^c	59.31^c	52.05^b	55.14^a
菜籽粕2 Rapeseed meal 2	78.91^b	91.69^a	51.76^b	41.92^b
SEM	0.020	0.027	0.015	0.017
P值P-value	<0.001	<0.001	0.014	0.002

	同列数据肩标无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05),不同字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。
	In the same column, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.3 不同蛋白质来源饲料原料有效能值

4种饲料原料有效能值见表5。棉籽粕1的DE和ME最高,显著高于其他原料(P<0.05);棉籽粕2的DE和ME最低,显著低于其他原料(P<0.05);2种菜籽粕之间DE和ME差异不显著(P>0.05)。菜籽粕1的CH₄-E最高,显著高于其他原料(P<0.05);棉籽粕2的CH₄-E最低,显著低于其他原料(P<0.05)。棉籽粕1的GE消化率最高,显著高于其他原料(P<0.05),且菜籽粕2的GE消化率显著高于其他2种原料(P<0.05)。菜籽粕2的GE代谢率最高,显著高于其他原料(P<0.05);菜籽粕1的GE代谢率最低,显著低于其他原料(P<0.05)。

表5 4种饲料原料有效能值

Table 5 Effective energy values of four feed raw materials

项目 Items	消化能 DE/(MJ/kg)	甲烷能 CH₄-E/ (MJ/kg)	代谢能 ME/ (MJ/kg)	GE消化率 GE digestibility/%	GE代谢率 GE metabolic rate/%
棉籽粕1 Cottonseed meal 1	14.28^a	1.08^b	12.45^a	80.84^a	55.52^b
棉籽粕2 Cottonseed meal 2	11.58^c	0.99^c	9.71^c	54.42^c	55.53^b
菜籽粕1 Rapeseed meal 1	11.67^b	1.19^a	10.38^b	58.28^c	51.57^c
菜籽粕2 Rapeseed meal 2	11.63^b	1.04^b	10.25^b	67.70^b	60.05^a
SEM	0.62	0.02	0.58	3.33	0.98
P值P-value	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001

2.4 不同蛋白质来源饲料原料营养物质表观消化率

4种饲料原料营养物质表观消化率见表6。棉籽粕1的DM表观消化率最高,显著高于其他原料(P<0.05),且菜籽粕2的DM表观消化率显著高于其他2种原料(P<0.05)。菜籽粕2的CP、NDF和ADF表观消化率最高,显著高于其他原料(P<0.05),且棉籽粕1的CP表观消化率显著高于其他2种原料(P<0.05),菜籽粕1的NDF表观消化率显著高于其他2种原料(P<0.05),菜籽粕1的ADF表观消化率显著高于其他2种原料(P<0.05),棉籽粕1的ADF表观消化率显著高于棉籽粕2(P<0.05)。

表6 4种饲料原料营养物质表观消化率

Table 6 Nutrient apparent digestibility of four feed raw materials %

项目 Items	DM表观消化率 DM apparent digestibility	CP表观消化率 CP apparent digestibility	NDF表观消化率 NDF apparent digestibility	ADF表观消化率 ADF apparent digestibility
棉籽粕1 Cottonseed meal 1	74.57^a	87.82^b	51.37^c	42.49^c
棉籽粕2 Cottonseed meal 2	56.94^c	66.93^c	57.69^c	28.21^d
菜籽粕1 Rapeseed meal 1	52.73^c	71.50^c	66.21^b	75.04^b
菜籽粕2 Rapeseed meal 2	67.56^b	95.72^a	76.20^a	81.66^a
SEM	2.79	3.75	3.07	7.01
P值P-value	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001

2.5 不同饲料原料有效能值和营养物质表观消化率与各项指标相关关系

将测得的饲料原料有效能值,结合原料营养成分含量、营养物质表观消化率和48 h营养物质瘤胃降解率分析结果,通过相关性分析得出相关关系(表7)。DE与ME呈显著正相关[相关系数(r)=0.98,P<0.05),CP含量与NDF表观消化率呈显著负相关(r=-1.00,P<0.05),ADL含量与NDF表观消化率呈显著正相关(r=0.98,P<0.05),ADL含量与NDF降解率呈显著负相关(r=-0.96,P<0.05),ADF含量与DM降解率成显著正相关(r=0.97,P<0.05)。在常规营养成分含量、营养物质表观消化率和48 h营养物质瘤胃降解率相关指标中,EE含量、NDF降解率和ADL含量与DE、ME的r均在0.75及以上,EE含量、CP表观消化率和降解率以及DM降解率与DM表观消化率的r均在0.73及以上,WSC含量、ADF降解率、CP降解率和DM含量与CP表观消化率的r均在0.71及以上,CP含量、ADL含量和NDF降解率与NDF表观消化率的r均在0.91及以上,ADF降解率、WSC含量、CP含量和Ash含量与ADF表观消化率的r均在0.74及以上。本研究得出了有效能值和营养物质表观消化率与相关营养参数的相关性,能为蛋白质饲料相关预测模型的构建提供参考。

表7 不同饲料原料有效能值和营养物质表观消化率与各项指标相关关系

Table 7 Correlation between effective energy values and nutrient apparent digestibility of different feed materials with various indexes

项目 Items
消化能DE	0.98^*	0.77	0.37	-0.62	0.06	0.33	0.61	0.94	-0.56	-0.38	-0.43	-0.75	-0.40	0.03	0.49	0.38	0.89	0.13
DM表观消化率 DM apparent digestibility	0.77
CP表观消化率 CP apparent digestibility	0.42	0.88
NDF表观消化率 NDF apparent digestibility	-0.44	0.28	0.15
ADF表观消化率 ADF apparent digestibility	0.06	0.42	0.66	0.66
干物质含量DM content	0.33	-0.34	-0.71	-0.37	-0.38
粗蛋白质含量CP content	0.61	0.25	-0.18	-1.00^*	-0.74	0.40
粗脂肪含量EE content	0.94	0.93	0.63	-0.57	0.15	-0.01	0.55
粗灰分含量Ash content	-0.56	0.02	0.49	0.89	0.74	-0.75	-0.90	-0.35
中性洗涤纤维含量 NDF content	-0.38	-0.41	-0.18	0.84	0.61	0.19	-0.82	-0.52	0.51
酸性洗涤纤维含量 ADF content	-0.43	-0.57	-0.40	0.74	0.42	0.35	-0.72	-0.62	0.35	0.97^*
酸性洗涤木质素含量 ADL content	-0.75	-0.38	0.08	0.98^*	0.60	-0.44	-0.98^*	-0.67	0.90	0.76	0.68
淀粉含量Starch content	-0.40	0.22	0.55	0.20	0.11	-0.96^*	-0.22	-0.06	0.59	-0.37	-0.49	0.30
可溶性碳水化合物含量 WSC content	0.03	0.65	0.94	0.44	0.74	-0.86	-0.47	0.32	0.76	0.01	-0.21^*	0.40	0.69
DM降解率 DM degradation rate	0.49	0.73	0.60	-0.62	-0.20	-0.46	0.60	0.72	-0.20	-0.90	0.97^*	-0.60	0.54	0.40
CP降解率 CP degradation rate	0.27	0.75	0.72	-0.44	-0.04	-0.64	0.41	0.66	0.02	-0.80	-0.92	-0.40	0.68	0.58	0.98^*
NDF降解率 NDF degradation rate	0.89	0.60	0.15	-0.91	-0.37	0.36	0.90	0.84	-0.79	-0.70	-0.67	-0.96^*	-0.29	-0.20	0.65	0.49
ADF降解率 ADF degradation rate	0.13	-0.49	-0.85	-0.62	-0.81	0.85	0.64	-0.14	-0.88	-0.20	0.01	-0.59	-0.66	-0.98	-0.21	-0.41	0.40

	*表示显著相关(P<0.05)。
	* mean significant correlation (P<0.05).

3 讨论

3.1 不同蛋白质来源饲料原料常规营养成分含量比较

通过对常规营养成分含量、碳水化合物组分、维生素和矿物元素含量的分析,结合《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)中对应棉籽粕和菜籽粕营养指标对比分析可得,本研究评定的4种饲料原料其CP和Ash含量高于《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)^[1]。其原因一方面可能是由于近年来随着科技的进步以及种植方式和加工技术的改变,饲料原料营养成分含量发生变化;另一方面是由于《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)中饲料营养成分指标取样地域少,缺乏广泛性。不过,与《中国饲料成分及营养价值表》(2018年第29版)^[12]中棉籽粕营养成分相比,本研究中棉籽粕Ash和淀粉含量较高,其余成分含量结果接近。在梁海超^[13]的研究及相关报道中,菜籽粕CP和Ash含量高于本研究,这可能是由于饲料的来源和加工方式不同导致。原料种植过程中所处温湿度、土壤中的矿物元素以及肥料所提供的营养成分等出现差异,会造成原料本身生长出现差异,从而导致营养成分含量差异。即使同一地区、同种饲料,其营养成分含量也会存在差异^[14]。而在饲料加工过程中,其粉碎程度直接影响饲料的质量和适口性^[15],制粒工艺影响饲料利用率,熟化工艺影响饲料营养成分的损耗等。不仅如此,对于原料中含有的有害物质,也需要用技术手段将其减少或去除。这些影响因素都会导致饲料常规营养成分或消化率等出现差异。研究发现,膨化处理可降低蛋白质在瘤胃中的降解从而提高过瘤胃蛋白质比例^[16],而加热处理可改变蛋白质的分子结构从而抑制其在瘤胃中的降解^[17];制粒加工工艺可以改变饲料中的蛋白质结构和粗纤维结构,破坏饲料中的有毒和有害因子,增强动物对饲料养分的吸收效果,提升饲料中营养成分的有效性^[15]。对饲料原料加工处理不充分会降低营养物质瘤胃降解率,但过度加工可能会降低肉牛采食量和生产效率甚至增加瘤胃酸中毒风险^[18]。

3.2 不同蛋白质来源饲料原料瘤胃消化48 h营养物质降解率比较

尼龙袋技术是将样品置于动物瘤胃内检测营养物质降解率的办法,尼龙袋技术可以用于饲料DM、GE及CP表观消化率的估测^[19],其检测结果更接近体内法,而且具有测定所需样品少、费用低及检测速度快等优点。饲料瘤胃DM降解率反映饲料在瘤胃内的消化程度。饲料中的CP可由瘤胃微生物降解,之后通过合成菌体蛋白而动物加以利用^[20],CP降解率反映饲料在瘤胃发酵的难易程度。NDF和ADF降解率也是评价饲料营养价值的重要指标。本研究结果表明,2种棉籽粕DM降解率分别为83.99%和80.08%,CP降解率分别为91.42%和86.45%,NDF降解率分别为65.28%和57.63%,ADF降解率分别为53.42%和57.47%;2种菜籽粕DM降解率分别为59.72%和78.91%,CP降解率分别为59.31%和91.69%,NDF降解率分别为52.05%和51.76%,ADF降解率分别为55.14%和41.92%。

达勒措^[21]研究表明,棉籽粕DM降解率为54.12%,CP降解率为74.32%,低于本研究结果。造成该差异的原因可能为饲料来源和加工方式不同,本研究也表明饲料来源不同对降解率也有一定程度的影响。赵洪涛^[22]研究得出,菜籽粕DM降解率为58.91%,CP降解率为57.4%。曹善勇^[23]研究表明,棉籽粕NDF降解率为28.15%,ADF降解率为32.46%;菜籽粕NDF降解率为50.32%,ADF降解率为34.97%。对比得出,本研究所测棉籽粕和菜籽粕都有较高的营养物质降解率,造成如此差异可能是由于瘤胃液供给动物个体差异以及原料来源不同引起。

3.3 不同蛋白质来源饲料原料有效能值和营养物质表观消化率比较

反刍动物摄入的饲料能量会随着营养物质的消化代谢发生一系列转化,其中FE占能量损失的大部分,其他能量损失为UE和CH₄-E,少部分由体表散失。UE与饲粮构成密切相关,其与FE和CH₄-E的综合作用会对GE代谢率产生影响^[24]。饲料原料本身的营养成分含量、试验动物品种和月龄以及研究方法等都是影响饲料营养物质表观消化率和有效能值的主要因素^[25-26]。

本研究中,4种饲料原料样品的DE在11.58~14.28 MJ/kg,ME在9.71~12.45 MJ/kg。马绍楠^[27]研究表明,棉籽粕和菜籽粕的DE分别为11.45和11.48 MJ/kg,均在本研究范围内;ME为8.60和8.94 MJ/kg,略低于本研究。造成差异的原因可能是饲料营养成分含量不同导致。本试验中,棉籽粕1的DE在4种原料中最高,对应的GE消化率也最高,这与张继伟^[28]研究结果一致。万凡等^[29]研究表明,棉籽粕的NDF和ADF表观消化率均低于菜籽粕,这与本研究结果相同。但本研究中,菜籽粕的CP、NDF和ADF表观消化率均高于万凡等^[29]研究结果,原因一方面可能是由于本研究中的饲料原料所含NDF和ADF含量高于该研究,并且所用试验动物种类不同;另一方面可能是较高的CP表观消化率说明其饲料更容易被动物机体消化利用,而较高的NDF和ADF表观消化率说明该原料适口性较差,需要多次采食,进而使瘤胃内纤维分解菌对其消化较完全^[29]。虽然均为同种原料,但棉籽粕2的DE、ME以及DM和CP表观消化率均低于棉籽粕1,菜籽粕1的DM、CP降解率和消化率均低于菜籽粕2,而同种饲料原料的DM和CP含量却没有差异,分析原因可能为:1)饲料来源不同。棉籽粕1来自山东,棉籽粕2来自新疆;而菜籽粕1来自四川,菜籽粕2来自湖北,各地种植温湿度、气候环境有较大差异,对棉籽和油菜籽生长造成影响,而棉籽粕为棉籽预榨浸出后所得产品,菜籽粕为油菜籽浸压后副产物,也都会相应受到影响。2)粉碎程度。菜籽粕2的颗粒大于菜籽粕1,菜籽粕1使用时会产生大量粉尘,会对其品质、适口性产生影响或造成营养成分损耗,从而降低了其消化率。3)上述讨论中提到加工工艺中的加热处理、制粒工艺等均会对饲料消化利用产生影响。

3.4 不同蛋白质来源饲料原料有效能值和营养物质表观消化率与各项指标相关关系

根据有效能值和营养物质表观消化率与各项指标相关性分析结果可得,DE与ME的r为0.98,并呈显著相关,这与赵江波^[30]的研究结果接近。此外,DE和ME与NDF降解率的r为0.89,而NDF常作为首选预测因子进行有效能值模型的构建^[26],因此NDF降解率也可考虑作为构建有效能值模型的预测因子。已有研究表明,将DM降解率作为预测因子可建立决定系数较高的有效能值模型^[31],说明DM降解率与有效能值之间有着一定相关性,与本研究结果一致。本试验中,EE含量与有效能值和营养表观消化率都存在较高的相关性,但由于大部分饲料中EE含量较低,EE的消化率变异较大,使用其预测有效能值或表观消化率时误差比较大,因此并不能断定其作为预测因子对有效能值及表观消化率的预测效果^[5]。目前,研究多数将常见营养成分含量或体外营养物质降解率与有效能值单独分析相关性,本研究将常规营养成分含量和体外营养物质降解率与有效能值及营养物质表观消化率共同分析其相关关系,结果显示,这四者之间存在较高的相关性,其互作效应对饲料利用率造成影响。目前,NRC(2016)^[32]中使用常规营养成分含量预测饲料有效能值的模型已较为科学,并有大量研究表明,使用多个预测因子构建预测模型比使用单个预测因子更为准确^[33-34]。结合本研究结果,可以考虑将常规营养成分含量和体外营养物质降解率结合共同作为预测因子进行有效能值的预测,以使有效能值预测模型的构建更加科学和准确。

4 结论

综上所述,饲料营养成分含量和营养物质瘤胃降解率均与饲料有效能值和营养物质表观消化率存在较高的相关性,或可共同作为预测因子使用。对于有效能值的预测,NDF降解率可作为高相关的指标,同时可考虑将NDF、ADF和ADL共同作为预测因子;对于营养物质表观消化率的预测,其瘤胃降解率以及饲料原料CP、WSC含量或可作为预测因子。

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