Chinese Journal of Animal Nutrition >

2024 , Vol. 36 >Issue 1: 174 - 185

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.017

RESEARCH PAPER

Determination and Prediction Model Establishment of Digestible Energy and Metabolizable Energy of Fermented Cottonseed Meal in Growing Pigs

  • ZHAO Jinfeng , 1 ,
  • LI Weikun 1 ,
  • TANG Hui 2, 3 ,
  • LI Rui 3 ,
  • JIANG Hongmei , 4, * ,
  • FANG Jun 1 ,
  • LIU Gang 1
Expand
  • 1 College of Bioscience and Biotechnology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
  • 2 College of Animal Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
  • 3 Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, China
  • 4 College of Chemistry and Materials Science, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
* professor, E-mail:

Received date: 2023-07-21

  Online published: 2024-01-12

Fold

Abstract

This experiment was conducted to determine the nutrient levels of fermented cottonseed meal and its digestible energy (DE) and metabolizable energy (ME) in growing pigs, and to establish the prediction model of DE and ME based on the effective nutrient levels of fermented cottonseed meal in growing pigs. Five castrated healthy male Duroc×Landrace×Yorkshire crossbred growing pigs with similar body weight of 40 to 50 kg were selected in the experiment and fed one basal diet and four kinds of fermented cottonseed meal diets (adding different sources of fermented cottonseed meal to replace 20% corn and soybean meal in the basal diet) in a 5×5 complete Latin square design, respectively. The DE and ME of fermented cottonseed meal in growing pigs were determined by total feces and urine collection method and substitution method, and the prediction equations of DE and ME based on the effective nutrient levels of fermented cottonseed meal were established by stepwise regression method. The results show that, on the air-dry basis, the gross energy (GE) and contents of crude protein (CP), dry matter (DM), crude ash (Ash), ether extract (EE), calcium (Ca), total phosphorus (TP), crude fiber (CF), acid detergent fiber (ADF), neutral detergent fiber (NDF) and total starch (TS) of the four kinds of fermented cottonseed meals were 14.53 to 18.11 MJ/kg, 46.59% to 52.03%, 88.57% to 93.71%, 7.98% to 16.50%, 0.51% to 3.19%, 0.22% to 0.66%, 0.40% to 1.51%, 10.26% to 22.24%, 16.33% to 29.26%, 27.34% to 41.52% and 0.34% to 2.31%, and the mean were 16.73 MJ/kg, 49.76%, 91.62%, 10.35%, 1.36%, 0.38%, 1.04%, 13.71%, 19.75%, 32.37% and 0.94%, respectively. The average DE and ME values of the four fermented cottonseed meal were 9.04 and 8.21 MJ/kg, respectively. Based on the available nutrient levels of fermented cottonseed meal, the best prediction model of DE in growing pigs was DE=-24.161+0.667CP (R2=0.97, P<0.05), and the best prediction models of ME was ME=-9.057+1.587DE+0.148ADF (R2=1.00, P<0.05), ME=-13.344+1.472DE+0.158ADF+0.103CP (R2=1.00, P<0.01). In conclusion, CP content was the main reason for the difference between DE and ME, and CP and ADF contents could be the key predictors of DE and ME of fermented cottonseed meal in growing pigs.

Key words： growing pigs; fermented cottonseed meal; digestible energy; metabolizable energy; prediction model

Cite this article

ZHAO Jinfeng , LI Weikun , TANG Hui , LI Rui , JIANG Hongmei , FANG Jun , LIU Gang . Determination and Prediction Model Establishment of Digestible Energy and Metabolizable Energy of Fermented Cottonseed Meal in Growing Pigs[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024 , 36(1) : 174 -185 . DOI: 10.12418/CJAN2024.017

随着经济社会的发展,规模化、集约化养殖成为了当前畜牧养殖行业的主流模式,我国《“十四五”全国畜牧兽医行业发展规划》创新性提出构建“2+4”现代畜牧业产业体系,着力打造生猪、家禽2个万亿级产业。因此,开发低成本饲料原料,同时提高饲料资源利用率是解决饲用蛋白质原料资源短缺的重要途径。
豆粕因其较高的营养价值和高蛋白质含量、优异的氨基酸分布以及正异黄酮性质,超过85%被用作动物饲料的首选蛋白质原料[1-2]。调查显示,我国大豆产量无法满足饲用豆粕的需求,对外依存度较高,近年来因受国内疫情反复、国际环境和环保政策等的影响,豆粕价格处于高位运行[3⇓⇓-6],玉米-豆粕型饲粮难以满足生猪养殖的需求。此外,蛋白质饲料是饲料工业的核心,常规的优质蛋白质饲料资源供求矛盾也进一步加大,一些优质的蛋白质饲料如肉骨粉、鱼粉价格逐年上涨,这些优质蛋白质饲料价格的上涨导致了饲料成本的上升,同时也大幅降低了养殖户的收益,蛋白质资源短缺已成为阻碍养殖业持续健康发展的难题之一[7]。棉籽粕是以棉籽为原料,经过脱壳或部分脱壳、去绒,采用浸提法或预压浸提法榨油后得到的农业副产品,蛋白质含量达30%~50%,且经微生物发酵可有效降低其中的棉酚含量,同时提高有机酸、消化酶和小肽含量,改善其营养成分[2,8⇓⇓⇓-12],是极具开发潜力的植物蛋白质饲料资源,可以满足国内不断增加的饲料需求以及缓解优质蛋白质饲料资源紧缺的现状。发酵棉籽粕部分替代豆粕的研究大多集中于鸡[13⇓⇓⇓-17]、鹅[18]等家禽,诸如其可以改善生长性能,减少脂肪沉积,提高经济效益指标。在生长猪方面,对发酵棉籽粕的研究主要集中在发酵棉籽粕部分替代豆粕对肠道微生物、血清生化指标和生长性能等方面的影响[19⇓⇓⇓⇓-24],但对其在生长猪中消化能(digestible energy,DE)和代谢能(metabolizable energy,ME)方面的研究相对较少。因此,本试验选取4个不同来源的发酵棉籽粕原料,通过消化代谢试验测定生长猪对发酵棉籽粕的DE和ME,并基于发酵棉籽粕的有效营养成分含量建立DE和ME的预测模型,以期指导发酵棉籽粕在猪生产中的精准应用,助力解决畜牧业日益发展对蛋白质饲料增长的需求,促进畜牧养殖行业的良性循环发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验采用来自不同地域的4种发酵棉籽粕(发酵棉籽粕来源见表1),粉碎后过40目筛制备成发酵棉籽粕原料,并配制成试验饲粮,保存于-20 ℃下,待后续进行理化特性分析。
表1 发酵棉籽粕来源

Table 1 Sources of fermented cottonseed meal

样品编号
Sample numbers		 来源
Sources		 发酵工艺
Fermentation technology		 粗蛋白质
CP/%
F1 新疆 95%棉籽粕,有氧发酵 >46
F2 河北 95%棉籽粕,厌氧密闭罐发酵 >46
F3 山东 100%棉籽粕,好氧发酵 >46
F4 北京 100%棉籽粕,厌氧发酵 >46

1.2 试验设计和饲粮

本研究中的动物试验在中国科学院亚热带农业生态研究所的消化代谢试验场进行,试验各项操作均经过了中国科学院亚热带农业生态研究所动物伦理委员会的审查和批准(IACUC#201302)。
试验选取5头体重为40~50 kg、健康状况相近且处于生长期的阉割雄性三元(杜×长×大)杂交生长猪,采用5×5完全拉丁方设计,分别饲喂玉米-豆粕型基础饲粮(对照组)及添加不同来源发酵棉籽粕替代部分玉米和豆粕的玉米-豆粕-发酵棉籽粕型饲粮(F1组、F2组、F3组和F4组),且进行5个周期的试验,每个周期12 d,分为7 d预试期和5 d全粪尿收集期。
使用玉米、豆粕和发酵棉籽粕作为主要能量来源,参照NRC(2012)50~75 kg生长育肥猪的营养需要量配制饲粮,不同来源的发酵棉籽粕替代玉米和豆粕的比例为20%,饲粮组成见表2。
表2 饲粮组成(风干基础)

Table 2 Composition of diets (air-dry basis)%

项目
Items		 基础饲粮
Basal diet		 发酵棉籽粕饲粮
Fermented cottonseed meal diet
玉米Corn 70.10 55.70
豆粕Soybean meal 27.20 21.60
发酵棉籽粕Fermented cottonseed meal 20.00
磷酸氢钙CaHPO4 1.00 1.00
石粉Limestone 0.90 0.90
食盐NaCl 0.30 0.30
预混料Premix 0.50 0.50
合计Total 100.00 100.00

预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of diets:VA 4 200 IU,VD3 400 IU,VE 36 IU,VB12 23 μg,VK3 1.2 mg,VB2 5.63 mg,VB5 20.5 mg,VB3 28 mg,VB1 3.4 mg,VB6 2.7 mg,VH 0.18 mg,氯化胆碱 choline chloride 1.0 g,叶酸 folic acid 0.8 mg,Mn (MnSO4) 40.0 mg,Fe (FeSO4) 70.0 mg,Zn (ZnSO4) 70.0 mg,Cu (CuSO4) 70.0 mg,I (IK) 0.3 mg,Se (Na2SeO3) 0.3 mg。

1.3 饲养管理与样品采集

每头生长猪饲养于单个代谢笼(1.4 m×0.7 m×0.5 m)中,全程自由饮水,维持环境温度保持在(23±1) ℃。在试验开始前对试验猪进行称重,每日按照其体重的4%对试验猪进行定量饲喂,每个周期称重1次,根据试验猪体重的变化调整投喂量。每天每头猪分别于08:30和15:30进行等量饲喂,并记录每天的采食量。在每次饲喂前收集溢料和剩余料,将其烘干并进行称重,用于计算每日摄食量。预试期内每2 d进行1次消毒清洁,保持猪舍干净整洁,粪尿收集期间不做清洁消毒,每日巡栏观察猪健康状况并记录。
在5 d 的全粪尿收集期内,准确记录每头猪每天的采食量及粪、尿排放量,采样时间从当日08:00至次日08:00,将收集的粪样、尿样分别装入已编号的自封袋和收集桶,转入-20 ℃冷库冻存,待整个试验周期结束后,按每头猪对应的编号汇集。5 d的粪样按每100 g加入10 mL的10%硫酸固氮并混匀后,取400~600 g粪样放入65 ℃烘箱内烘72 h,回潮24 h后称重,粉碎过40目筛制备粪样,保存于-20 ℃下用于后续理化分析;5 d的尿样按照每个收集桶每天加入50 mL 6 mol/L盐酸固氮,经充分混匀、过滤后,取总尿样的10%保存于-20 ℃下用于后续理化分析。

1.4 指标测定及方法

1.4.1 发酵棉籽粕原料、基础饲粮和发酵棉籽粕饲粮营养水平测定

分别参照GB/T 6432—2018、AOAC 930.15、AOAC 920.39和AOAC 942.05方法测定发酵棉籽粕原料和饲粮中的粗蛋白质(CP)、干物质(DM)、粗脂肪(EE)和粗灰分(Ash)含量;分别参照GB/T 6434—2006、GB/T 20806—2006和NY/T 1459—2022方法,采用过滤袋和自动纤维仪(FT12,Gerhardt,德国)测定发酵棉籽粕原料和饲粮中的粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量;分别参照GB/T 6436—2018和GB/T 6437—2018方法,采用原子吸收光谱仪和流动分析仪测定发酵棉籽粕原料中钙(Ca)和总磷(TP)含量;参照AOAC 996.11方法,采用Megazyme TS试剂盒测定发酵棉籽粕原料中的总淀粉(TS)含量;采用全自动等温式氧弹量热仪(5E-AC8018,长沙凯德测控仪器有限公司)测定发酵棉籽粕原料、饲粮、粪样和尿样中的总能(GE)。

1.4.2 发酵棉籽粕原料、基础饲粮和发酵棉籽粕饲粮有效能测定

发酵棉籽粕原料和饲粮DE和ME以及发酵棉籽粕原料GE表观全肠道消化率(ATTD)计算公式如下[25-26]:

饲粮DE(MJ/kg)=(食入GE-排粪GE)/采食量;

饲粮ME(MJ/kg)=[食入GE-(排粪GE+排尿GE)]/采食量;

发酵棉籽粕原料DE(MJ/kg)=(发酵棉籽粕饲粮DE-A×基础饲粮DE)/B;

发酵棉籽粕原料ME(MJ/kg)=(发酵棉籽粕饲粮ME-A×基础饲粮ME)/B;

发酵棉籽粕原料GE表观全肠道消化率(%)=[(发酵棉籽粕原料GE-排粪GE)/发酵棉籽粕原料GE]×100。

式中:A为发酵棉籽粕饲粮中基础饲粮原料所占比例;B为发酵棉籽粕饲粮中发酵棉籽粕原料所占比例;A+B=100%。

1.5 数据统计分析

采用Excel 2019对试验数据进行初步整理并计算生长猪对发酵棉籽粕的DE和ME,然后采用SPSS 22.0统计软件的Correlate过程对4种发酵棉籽粕原料的GE、DM、CP、EE、Ash、CF、NDF、ADF、Ca、TP以及TS含量与DE和ME进行相关性分析,并采用Regression过程进行回归分析,建立DE和ME的预测方程。

2 结果与分析

2.1 发酵棉籽粕营养水平

由表3可知,4种发酵棉籽粕的营养水平差异较大。在风干状态下,4种发酵棉籽粕的DM、CP含量以及GE的变异系数(CV)均小于10%,而Ash、CF、NDF、ADF、Ca和TP含量的CV均超过20%,EE和TS含量的CV甚至超过90%。在风干状态下,4种发酵棉籽粕的DM含量平均值为91.62%(88.57%~93.71%),CP含量平均值为49.76%(46.59%~52.03%),EE含量平均值为1.36%(0.51%~3.19%),Ash含量平均值为10.35%(7.98%~16.50%),TS含量平均值为0.94%(0.34%~2.31%),Ca含量平均值为0.38%(0.22%~0.66%),TP含量平均值为1.04%(0.40%~1.51%),CF含量平均值为13.71%(10.26%~22.24%),NDF含量平均值为32.37%(27.34%~41.52%),ADF含量平均值为19.75%(16.33%~29.26%),GE平均值为16.73 MJ/kg(14.53~18.11 MJ/kg)。
表3 发酵棉籽粕营养水平(风干基础)

Table 3 Nutrient levels of fermented cottonseed meal (air-dry basis)

项目
Items		 干物质
DM/%		 粗蛋白质
CP/%		 粗脂肪
EE/%		 粗灰分
Ash/%		 总淀粉
TS/%		 钙
Ca/%		 总磷
TP/%		 粗纤维
CF/%		 中性洗
涤纤维
NDF/%		 酸性洗
涤纤维
ADF/%		 总能
GE/
(MJ/kg)
组别Groups
F1 92.22 50.71 0.51 7.98 0.34 0.22 1.09 10.26 27.34 16.45 18.11
F2 91.97 46.59 3.19 16.50 2.31 0.66 0.40 22.24 41.52 29.26 14.53
F3 88.57 52.03 0.95 8.32 0.54 0.30 1.51 11.60 33.01 16.94 16.88
F4 93.71 49.70 0.77 8.60 0.56 0.32 1.18 10.74 27.60 16.33 17.39
平均值Mean 91.62 49.76 1.36 10.35 0.94 0.38 1.04 13.71 32.37 19.75 16.73
最大值Max 93.71 52.03 3.19 16.50 2.31 0.66 1.51 22.24 41.52 29.26 18.11
最小值Min 88.57 46.59 0.51 7.98 0.34 0.22 0.40 10.26 27.34 16.33 14.53
变异系数
CV/%		 2.37 4.66 91.26 39.69 98.17 51.58 44.71 41.67 20.51 32.15 9.26

2.2 发酵棉籽粕饲粮营养水平

由表4可知,在风干状态下,4种发酵棉籽粕饲粮的CP、NDF含量和GE的CV小于10%,EE、Ash、CF和ADF含量的CV均大于10%,而DM含量的CV小于1%。4种发酵棉籽粕饲粮的DM含量平均值为88.46%(88.09%~88.88%),CP含量平均值为31.87%(28.02%~33.57%),EE含量平均值为1.88%(1.53%~2.40%),Ash含量平均值为6.30%(5.73%~7.55%),CF含量平均值为5.66%(4.80%~7.51%),NDF含量平均值为25.94%(24.94%~28.24%),ADF含量平均值为8.73%(7.61%~10.69%),GE平均值为15.54 MJ/kg(15.33~15.94 MJ/kg)。
表4 发酵棉籽粕饲粮营养水平(风干基础)

Table 4 Nutrient levels of fermented cottonseed meal diet (air-dry basis)

项目
Items		 干物质
DM/%		 粗蛋白质
CP/%		 粗脂肪
EE/%		 粗灰分
Ash/%		 粗纤维
CF/%		 中性洗
涤纤维
NDF/%		 酸性洗
涤纤维
ADF/%		 总能
GE/
(MJ/kg)
组别Groups
F1 88.39 28.02 1.53 5.85 4.80 25.29 8.94 15.33
F2 88.46 33.57 2.40 7.55 7.51 28.24 10.69 15.42
F3 88.09 33.52 1.57 6.08 5.43 25.30 7.69 15.94
F4 88.88 32.35 2.01 5.73 4.88 24.94 7.61 15.47
平均值Mean 88.46 31.87 1.88 6.30 5.66 25.94 8.73 15.54
最大值Max 88.88 33.57 2.40 7.55 7.51 28.24 10.69 15.94
最小值Min 88.09 28.02 1.53 5.73 4.80 24.94 7.61 15.33
变异系数CV/% 0.37 8.24 21.87 13.40 22.42 5.94 16.49 1.76

2.3 生长猪对发酵棉籽粕的有效能

由表5可知,在风干状态下,生长猪对4种发酵棉籽粕的DE和ME差异较大,CV分别为17.40%和22.08%。生长猪对4种发酵棉籽粕的DE平均值为9.04 MJ/kg(7.06~10.88 MJ/kg),ME平均值为8.21 MJ/kg(6.48~10.71 MJ/kg),ME/DE平均值为0.91(0.84~0.98),GE表观全肠道消化率平均值为62.83%(50.29%~68.41%)。
表5 生长猪对发酵棉籽粕有效能(风干基础)

Table 5 Available energy of fermented cottonseed meal for growing pigs (air-dry basis)

项目
Items		 消化能
DE/(MJ/kg)		 代谢能
ME/(MJ/kg)		 代谢能/消化能
ME/DE		 GE表观全肠道消化率
GE ATTD/%
组别Groups
F1 9.34 8.23 0.88 68.41
F2 7.06 6.48 0.92 50.29
F3 10.88 10.71 0.98 65.10
F4 8.88 7.43 0.84 67.52
平均值Mean 9.04 8.21 0.91 62.83
最大值Max 10.88 10.71 0.98 68.41
最小值Min 7.06 6.48 0.84 50.29
变异系数CV/% 17.40 22.08 6.90 13.49

2.4 发酵棉籽粕营养水平与DE和ME的相关性分析

由表6可知,发酵棉籽粕的DE和ME呈显著正相关(r=0.954,P<0.05)。在各营养水平之间,DE与CP含量呈显著正相关(r=0.983,P<0.05),与TP含量呈显著正相关(r=0.965,P<0.05);GE与EE含量呈显著负相关(r=-0.983,P<0.05),与Ash含量呈显著负相关(r=-0.956,P<0.05),与CF含量呈显著负相关(r=-0.972,P<0.05),与NDF含量呈显著负相关(r=-0.976,P<0.05),与ADF含量呈显著负相关(r=-0.954,P<0.05),与Ca含量呈显著负相关(r=-0.981,P<0.05),与TS含量呈显著负相关(r=-0.971,P<0.05);CP含量与TP含量呈显著正相关(r=0.967,P<0.05);EE含量与Ash含量呈极显著正相关(r=0.993,P<0.01),与CF含量呈极显著正相关(r=0.991,P<0.01),与NDF含量呈显著正相关(r=0.957,P<0.05),与ADF含量呈极显著正相关(r=0.993,P<0.01),与Ca含量呈极显著正相关(r=0.991,P<0.01),与TS含量呈极显著正相关(r=0.997,P<0.01);Ash含量与CF含量呈极显著正相关(r=0.996,P<0.01),与ADF含量呈极显著正相关(r=0.997,P<0.01),与Ca含量呈显著正相关(r=0.986,P<0.05),与TS含量呈极显著正相关(r=0.998,P<0.01);CF含量与NDF含量呈显著正相关(r=0.951,P<0.05),与ADF含量呈极显著正相关(r=0.998,P<0.01),与Ca含量呈显著正相关(r=0.984,P<0.05),与TS含量呈极显著正相关(r=0.997,P<0.01);ADF含量与Ca含量呈显著正相关(r=0.976,P<0.05),与TS含量呈极显著正相关(r=0.994,P<0.01);Ca含量与TS含量呈极显著正相关(r=0.993,P<0.01)。
表6 发酵棉籽粕营养水平与DE和ME的相关性分析(风干基础)

Table 6 Correlation analysis between DE, ME and nutrient levels of fermented cottonseed meal (air-dry basis)

项目
Items		 消化能
DE		 代谢能
ME		 总能
GE		 干物质
DM		 粗蛋
白质
CP		 粗脂肪
EE		 粗灰分
Ash		 粗纤维
CF		 中性洗
涤纤维
NDF		 酸性洗
涤纤维
ADF		 钙
Ca		 总磷
TP
代谢能ME 0.954*
总能GE 0.676 0.439
干物质DM -0.630 -0.834 0.097
粗蛋白质CP 0.983* 0.891 0.797 -0.503
粗脂肪EE -0.778 -0.557 -0.983* 0.018 -0.873
粗灰分Ash -0.843 -0.645 -0.956* 0.122 -0.919 0.993**
粗纤维CF -0.791 -0.573 -0.972* 0.031 -0.879 0.998** 0.996**
中性洗涤纤维NDF -0.565 -0.294 -0.976* -0.271 -0.694 0.957* 0.920 0.951*
酸性洗涤纤维ADF -0.816 -0.605 -0.954* 0.067 -0.894 0.993** 0.997** 0.998** 0.934
钙Ca -0.805 -0.605 -0.981* 0.095 -0.899 0.991** 0.986* 0.984* 0.928 0.976*
总磷TP 0.965* 0.857 0.756 -0.439 0.967* -0.861 -0.914 -0.881 -0.697 -0.906 -0.855
总淀粉TS -0.822 -0.617 -0.971* 0.091 -0.906 0.997** 0.998** 0.997** 0.934 0.994** 0.993** -0.891

表中数据为相关系数,数据右上角标注**表示极显著相关(P<0.01),标注*表示显著相关性 (P<0.05)。

Data in the table were correlation coefficients, which marked with ** on the top right corner indicated extremely significant correlation (P<0.01), and marked with * on the top right corner indicated significant correlation (P<0.05).

2.5 基于发酵棉籽粕有效营养水平构建其生长猪有效能值预测模型

由表7可知,在风干状态下,发酵棉籽粕DE基于CP含量的预测方程为DE=-24.161+0.667CP[决定系数(R2)=0.97],基于TP含量的预测方程为DE=5.637+3.256TP(R2=0.93);ME关于DE的预测方程为ME=-1.722+1.099DE(R2=0.91),关于DE和ADF含量的预测方程为ME=-9.057+1.587DE+0.148ADF(R2=1.00),关于DE及ADF和CP含量的预测方程为ME=-13.344+1.472DE+0.158ADF+0.103CP(R2=1.00)。R2可以描述变量之间的相关性,从R2与P值来看,发酵棉籽粕DE的最佳预测模型为DE=-24.161+0.667CP(R2=0.97,P<0.05);ME的最佳预测模型为ME=-9.057+1.587DE+0.148ADF(R2=1.00,P<0.05),ME=-13.344+1.472DE+0.158ADF+0.103CP(R2=1.00,P<0.01)。
表7 基于发酵棉籽粕有效营养水平对DE和ME的预测方程(风干基础)

Table 7 Prediction equations of DE and ME based on effective nutrient levels of fermented cottonseed meal (air-dry basis)

项目
Items		 预测方程
Prediction equations		 相对标准偏差
RSD/%		 决定系数
R2		 P值
P-value
DE DE=-24.161+0.667CP 0.35 0.97 <0.05
DE DE=5.637+3.256TP 0.50 0.93 <0.05
ME ME=-1.722+1.099DE 0.67 0.91 <0.05
ME ME=-9.057+1.587DE+0.148ADF <0.05 1.00 <0.05
ME ME=-13.344+1.472DE+0.158ADF+0.103CP <0.01 1.00 <0.01

DE:消化能 digestible energy;ME:代谢能 metabolizable energy;CP:粗蛋白质 crude protein;TP:总磷 total phosphorus;ADF:酸性洗涤纤维 acid detergent fiber。

3 讨论

3.1 发酵棉籽粕营养水平

棉籽粕是以棉籽为原料,经过脱壳或部分脱壳、去绒,采用浸提或预压浸法榨油后所得到的副产品,是一种农业废弃物,经发酵后营养价值明显改善。在风干状态下,发酵棉籽粕原料的营养水平差异较大,其中Ash、CF、NDF、ADF、Ca和TP含量的CV均超过20%,EE和TS含量的CV甚至超过90%。相较于《中国猪营养需要》(2020)[27]的棉籽粕(CP含量≥46%),本试验测得的发酵棉籽粕的EE、Ash、TS、CF和ADF含量偏高,DM、CP、NDF、GE、Ca和TP含量符合数据库给出的范围。而与《中国饲料成分及营养价值表(2020年第31版)》[28]中数据相比,本试验测得的发酵棉籽粕的CP含量平均值略微偏高,EE、Ash、CF和NDF含量偏高,TS含量偏低,DM、ADF、Ca和TP含量符合数据库给出的范围。本试验采用发酵后的发酵棉籽粕,《中国猪营养需要》(2020)[27]和《中国饲料成分及营养价值表(2020年第31版)》[28]中的是榨油后得到的棉籽粕。因此,棉籽粕和发酵棉籽粕的营养水平会出现差异,如CP含量会提高[29⇓-31]。棉籽细胞壁主要由纤维素和果胶构成,细胞壁的破坏程度会影响其营养物质的释放,加工的一般工艺包括剥绒、预处理以及浸提分离3个阶段,经过不同工序处理,可以得到棉短绒、棉籽壳、棉籽粕和棉籽油4种产品。棉籽粕经发酵后得到发酵棉籽粕,生产工艺主要有微生物发酵法和酶解法等[15]。微生物发酵根据菌剂的特性主要分为有氧发酵、厌氧发酵和兼性厌氧发酵,合理选择菌剂是发酵成功的关键,常见的发酵方法有单菌发酵、混菌发酵以及菌酶协同发酵,发酵能提高可直接吸收利用的小肽含量,平衡氨基酸的组成[32]。不同的预处理方式、不同的发酵工艺以及不同的发酵底物及微生物,均会导致发酵棉籽粕的营养水平产生差异[2,33⇓⇓-36]。本试验选取的4种发酵棉籽粕的发酵工艺、发酵底物及微生物均不同,这使得发酵棉籽粕的营养水平差异较大,因此在养殖行业的实际应用中也需要注意棉籽粕的加工工艺和发酵方式、微生物的选择。根据刘惠琴等[37]、陈如水等[34]、韩伟等[38]以及Ma等[24]的研究,经棉籽粕发酵后测得的CP和EE含量与本试验实测值相近。根据本试验的实测值结果,与《中国猪营养需要》(2020)[27]相比,发酵棉籽粕CP、EE、DM和Ca含量接近发酵豆粕,Ash、TS、TP和NDF含量高于发酵豆粕,GE略低于发酵豆粕,因此使用发酵棉籽粕部分代替发酵豆粕是可行的。根据前人研究,发酵棉籽粕40%或50%替代豆粕添加到生长猪的饲粮中,对猪的生长性能、饲料利用率、养分消化率以及血清生化指标等均无不良影响[23,39],同时还可降低成本,提高经济效益。

3.2 发酵棉籽粕有效能

本试验研究了4种不同的发酵棉籽粕样品,得到生长猪对发酵棉籽粕的DE平均值为9.04 MJ/kg,ME平均值为8.21 MJ/kg,与《中国猪营养需要》(2020)[27](DE为9.42 MJ/kg,ME为8.83 MJ/kg)和《中国饲料成分及营养价值表(2020年第31版)》[28](DE为9.41 MJ/kg,ME为8.28 MJ/kg)对比发现,本试验所得的结果略低于《中国猪营养需要》(2020)[27],ME与《中国饲料成分及营养价值表(2020年第31版)》[28]相近。结合CP、TP含量与DE、ME的相关性大于GE、EE含量与DE、ME的相关性,CF、ADF、NDF含量与DE、ME的相关性较弱,推测上述结果的差异可能与发酵棉籽粕中棉籽壳含量低有关。目前关于发酵棉籽粕对生长猪的有效能的研究相对较少,Ma等[24]的研究中得到的发酵棉籽粕的DE(12.72 MJ/kg)和ME(12.24 MJ/kg)均高于本试验结果。不同的加工工艺(溶剂提取、发酵等)会影响发酵棉籽粕的CP含量,进而影响DE和ME。本试验得到的发酵棉籽粕生长猪有效能数据,可以补充一部分发酵棉籽粕在有效能数据上的空白。

3.3 生长猪对发酵棉籽粕有效能值的预测模型

本试验得到的在风干状态下生长猪对发酵棉籽粕DE的最佳预测方程为DE=-24.161+0.667CP(R2=0.97,P<0.05),ME的最佳预测模型为ME=-9.057+1.587DE+0.148ADF(R2=1.00,P<0.05),ME=-13.344+1.472DE+0.158ADF+0.103CP (R2=1.00,P<0.01);其中DE预测模型的预测因子有CP。DE与CP含量呈正相关,该预测模型符合正常的生理生化理论,棉籽粕蛋白质含量仅次于豆粕,是高蛋白质含量的植物蛋白质资源,经过发酵后的棉籽粕适口性更好,营养价值更高。发酵棉籽粕CP含量平均值为49.76%,这是因为发酵棉籽粕CP含量很大程度上取决于榨油的棉仁中棉籽壳的多少,棉籽壳主要成分是CF,棉籽壳含量低,则CP含量高。发酵棉籽粕饲粮中有效能的主要来源是蛋白质,CP是影响DE的主要因素,这也是在本预测方程中CP是主要预测因子的原因。在发酵棉籽粕的实际生产应用中,通常会测定CP含量,并且相对容易测定,所以,用CP含量来预测生长猪对发酵棉籽粕的DE是可行的。查询已有的饲料原料数据库,发现缺乏发酵棉籽粕相关数据。因此,本试验得到的发酵棉籽粕有效能值预测模型可以在一定范围内指导发酵棉籽粕饲粮配制及生猪养殖,并完善饲料原料数据库。

4 结论

在风干状态下,生长猪对4种发酵棉籽粕的DE为7.06~10.88 MJ/kg,平均值为9.04 MJ/kg;ME为6.48~10.71 MJ/kg,平均值为8.21 MJ/kg。生长猪对发酵棉籽粕DE的最佳预测模型为DE=-24.161+0.667CP(R2=0.97,P<0.05);ME的最佳预测模型为ME=-9.057+1.587DE+0.148ADF(R2=1.00,P<0.05),ME=-13.344+1.472DE+0.158ADF+0.103CP(R2=1.00,P<0.01)。

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