Chinese Journal of Animal Nutrition >

2024 , Vol. 36 >Issue 6: 3573 - 3586

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.308

RESEARCH PAPER

Determination and Prediction Model Establishment of Amino Acid Digestibility of Wheat Bran for Growing Pigs

  • JIANG Xianji , 1, 2 ,
  • LI Rui , 1, * ,
  • FENG Ganyi 1 ,
  • TIAN Mingzhou 1, 2 ,
  • XIANG Qiang 1, 2 ,
  • YANG Gang 1, 2 ,
  • LIU Xiaojie 1, 2 ,
  • YIN Yunju 1, 2 ,
  • OUYANG Qing 2 ,
  • TANG Hui 1, 2 ,
  • LONG Cimin 1 ,
  • HUANG Ruilin 1 ,
  • YIN Yulong 1
Expand
  • 1 Key Laboratory of Agro-Ecological Processes in Subtropical Region, National Engineering Laboratory for Poultry Breeding Pollution Control and Resource Technology, Key Laboratory of Animal Nutritional Physiology and Metabolic Process, Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, China
  • 2 Hunan Co-Innovation Center of Animal Production Safety, College of Animal Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
*assistant professor, E-mail:

Received date: 2023-12-01

  Online published: 2024-06-07

Fold

Abstract

In this experiment, the apparent ileal digestibility (AID) and standardized ileal digestibility (SID) of amino acids of wheat bran for growing pigs were determined, and predictive models for SID of amino acids based on the contents of effective chemical components in wheat bran were established. Twenty-two “Duroc×(Landrace×Large)” growing pigs [body weight of (34.3±4.3) kg] were selected and fitted with T-shaped fistulas at the end of their ileum. According to two incomplete Latin square designs of “11×3”, the pigs in each treatment were fed a nitrogen-free diet and 10 wheat bran diets, respectively, for 3 consecutive cycles, each period lasted for 7 days. It included 5 days pre-feeding period and 2 days ileal digesta collection period. The results showed that, on as-fed basis, the average contents of lysine (Lys), methionine (Met), threonine (Thr) and tryptophan (Trp) in ten wheat bran were 0.93% (0.76% to 1.19%), 0.31% (0.27% to 0.40%), 0.53% (0.46% to 0.62%) and 0.17% (0.13% to 0.23%), with coefficients of variation (CV) of 19.19%, 14.19%, 11.70% and 8.32%, respectively. The average AIDLys, AIDMet, AIDThr and AIDTrp of ten wheat bran for growing pigs were 67.03% (56.09% to 75.72%), 50.96% (42.93% to 56.68%), 45.91% (38.26% to 52.29%) and 76.55% (73.30% to 81.65%), and the average SIDLys, SIDMet, SIDThr and SIDTrp were 82.36% (73.21% to 90.05%), 76.68 % (73.39% to 81.55%), 60.99% (53.14% to 65.67%) and 88.79% (86.21% to 92.03%), respectively. The optimal prediction equations of SIDLys and SIDMet were as follows: SIDLys=128.691+312.567×calcium (Ca)-14.555× crude ash (Ash) (R2=0.687); SIDMet=86.306-2.201×ether extract (EE) (R2=0.490). In summary, the amino acid composition of the 10 wheat bran in this experiment has visible difference, and EE, Ca and Ash contents can be used as key predictors of the SIDLys and SIDMet of wheat bran for growing pigs.

Key words： wheat bran; growing pigs; amino acid digestibility; prediction model

Cite this article

JIANG Xianji , LI Rui , FENG Ganyi , TIAN Mingzhou , XIANG Qiang , YANG Gang , LIU Xiaojie , YIN Yunju , OUYANG Qing , TANG Hui , LONG Cimin , HUANG Ruilin , YIN Yulong . Determination and Prediction Model Establishment of Amino Acid Digestibility of Wheat Bran for Growing Pigs[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024 , 36(6) : 3573 -3586 . DOI: 10.12418/CJAN2024.308

随着我国畜牧行业高速发展,对饲料原料的需求日益增长。小麦是世界第二大粮食作物,其制粉加工产生的主要副产物小麦麸占小麦组分的23%~25%,我国小麦麸年产量超2 000万t[1]。小麦麸由种皮、糊粉层、部分胚芽及少量胚乳组成[2],其化学成分含量受小麦制粉工艺、筛选和粉碎等级的影响较大[3]。小麦麸含15%~18%的粗蛋白质(CP)[4],其中白蛋白(2.43%)、丙氨蛋白(2.47%)、不溶性蛋白(4.09%)、谷蛋白(5.25%)和球蛋白(1.92%)占总含氮组分的16.16%[5]。此外,小麦麸氨基酸组成比例较为均衡,但总氨基酸含量不高,且必需氨基酸含量较低,特别是赖氨酸(Lys)和色氨酸(Trp)[6]。因此,在配制小麦麸饲粮时还需额外补充必需氨基酸。受小麦制粉工艺和小麦副产物分类标准的影响,小麦麸营养成分含量的变异较大,且有关小麦麸有效能值和氨基酸消化率等参数的研究较少且缺乏系统性[7-8]。为此,本试验以生长猪为研究对象,测定10个不同来源的小麦麸中的化学成分和生长猪的小麦麸氨基酸表观回肠消化率(AID)和标准回肠消化率(SID),并基于有效化学成分含量构建小麦麸生长猪氨基酸SID的预测模型。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验收集了10个不同来源的小麦麸(样品编号为MF1~10,来源信息见文献[9]),经粉碎(粒径2 mm)后配制10个小麦麸饲粮。

1.2 试验饲粮

本试验配制了1个无氮饲粮(NFD)和以不同来源小麦麸为唯一氮源的10个小麦麸饲粮(表1),所有试验饲粮中均添加0.3%的二氧化钛(TiO2)作为指示剂。小麦麸原料编号MF1~10对应小麦麸饲粮编号D1~10。
表1 试验饲粮组成(饲喂基础)

Table 1 Composition of experiment diets (as-fed basis)%

项目 Items 小麦麸饲粮Wheat bran diet 无氮饲粮 NFD
玉米淀粉 Corn starch 42.9 78.9
小麦麸 Wheat bran 40.0
蔗糖 Sucrose 10.0 10.0
豆油 Soybean oil 3.0 3.0
醋酸纤维素 Cellulose acetate 4.0
石粉 Limestone 0.5 0.5
磷酸二氢钙 Ca(H2PO4)2 1.9 1.9
二氧化钛 TiO2 0.3 0.3
食盐 NaCl 0.4 0.4
预混料Premix 0.5 0.5
碳酸钾 K2CO3 0.4 0.4
氧化镁 MgO 0.1 0.1
合计 Total 100.0 100.0

预混料为每千克饲粮提供The premix provides the following per kg of diets:VA 4 200 IU,VD3 400 IU,VE 36 IU,VK3 1.2 mg,VB12 23 μg,VB2 5.63 mg,VB5 20.5 mg,VB3 28 mg,氯化胆碱 choline chloride 1.00 g,叶酸 folic acid 0.8 mg,VB1 3.4 mg,VB6 2.7 mg,VH 0.18 mg,Mn (as manganese sulfate) 40.0 mg,Fe (as ferrous sulfate) 70.0 mg,Zn (as zinc sulfate) 70.0 mg,Cu (as copper sulfate) 70 mg,I (as potassium iodide) 0.3 mg,Se (as sodium selenite) 0.3 mg。

1.3 试验动物与试验设计

选取22头健康、初始体重(34.3±4.3) kg的“杜×(长×大)”猪,在回肠末端安装“T”型瘘管,术后恢复7 d,转移至代谢笼(1.8 m×0.8 m×0.6 m)饲养。饲养试验采用2个“11×3”的不完全拉丁方设计,分别饲喂1个无氮饲粮和10个小麦麸饲粮,试验共3个连续周期,每期7 d,包括5 d的预饲期和2 d的回肠食糜收集期,各处理共计6个重复。在试验过程中,按照试验猪体重的4%确定每头猪的日采食量,并将其平均分成2等份,分别于08:00和15:00饲喂。每个周期结束后对所有试验猪进行称重,以确定下一周期每头猪的日采食量。

1.4 样品采集与制备

采样流程[10]:每个周期的最后2 d,将8号自封袋套在T型瘘管上,每30 min或收集量超过自封袋体积的1/3后更换自封袋,并将收集到的回肠食糜立即放在-20 ℃下冷冻。最后,将2 d内收集到的回肠食糜混匀冷冻干燥72 h,粉碎后用过40目筛,放入-20 ℃冷库中保存待测。

1.5 饲粮营养成分检测

10个小麦麸和11个试验饲粮中干物质(DM)、CP、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)含量分别采用GB/T 6435—2006、GB/T 6432—2018、GB/T 6438—2007和GB/T 6433—2006的方法进行测定。粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量分别根据GB/T 6434—2006、GB/T 20806—2006和NY/T 1459—2007,使用全自动纤维分析仪(FT12,Gerhardt分析仪器有限公司,德国)测定。小麦麸中钙(Ca)与总磷(TP)含量经GB 5009.268—2016中规定的干式消解法进行预处理后,在电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES-5110,安捷伦科技有限公司,美国)上测定。使用K-TSTA试剂盒(Megazyme公司,爱尔兰)测定小麦麸中总淀粉(TS)的含量。小麦麸的总能(GE)利用5E-AC8018等温式全自动量热仪(长沙凯德测控仪器有限公司)进行测定。11个试验饲粮和回肠食糜中TiO2含量按照张丽萍等[11]和Li等[12]的方法进行测定。分别参照GB/T 18246—2019中的常规酸水解法和氧化酸水解法,对小麦麸、试验饲粮和回肠食糜样品进行预处理,利用高效液相色谱仪(1100 HPLC,安捷伦科技有限公司,美国)测定除Trp外的17种氨基酸的含量,Trp的含量则参照分光光度法(GB/T 15400—2018),使用1510-00485分光光度计(上海赛默飞世尔科技有限公司)进行测定。

1.6 氨基酸消化率计算

采用无氮饲粮法计算回肠末端内源性氨基酸损失量(IAAend),计算公式如下:

IAAend(%)=AAi×(Td/Ti)。

式中:IAAend为回肠末端内源性某种氨基酸的损失量;AAi为无氮饲粮的回肠食糜中该氨基酸含量;Td为无氮饲粮中TiO2含量;Ti为回肠食糜中TiO2含量。
采用指示剂法测定小麦麸的氨基酸消化率,计算公式[12⇓-14]如下:

AIDAA(%)=[1-(AAi×Td)/(AAd×Ti)]×100。

式中:AIDAA为某种氨基酸的表观回肠消化率;AAi为回肠食糜中该氨基酸含量;Ti为回肠食糜中TiO2含量;AAd为试验饲粮中该氨基酸含量;Td为试验饲粮中TiO2含量。

SIDAA(%)=AIDAA+(IAAend/AAd)×100。

式中:SIDAA为某种氨基酸的标准回肠消化率;AIDAA为该氨基酸的表观回肠消化率;IAAend为回肠末端内源性该氨基酸的损失量;AAd为试验饲粮中该氨基酸含量。

1.7 统计分析

采用Excel 2016对测定的数据进行初步整理,用SPSS 22.0统计分析软件的Correlate 过程对10种小麦麸的GE、CP、DM、Ash、EE、Ca、TP、CF、NDF、ADF、TS含量以及小麦麸生长猪4种限制性氨基酸的AID、SID进行相关性分析,用Stepwise Regression过程进行回归分析,建立最佳预测方程。

2 结果

2.1 小麦麸的化学成分含量

饲喂基础下,10个小麦麸的GE、DM、CP、EE、CF、NDF、ADF、Ash、Ca、TP和TS含量平均值分别为16.59 MJ/kg(16.22~16.79 MJ/kg)、87.46%(86.07%~87.82%)、15.88%(14.56%~16.83%)、4.37%(3.30%~5.69%)、10.72%(8.70%~12.79%)、44.24%(38.15%~49.73%)、10.76%(8.05%~12.27%)、5.48%(5.03%~6.02%)、0.11%(0.08%~0.14%)、1.04%(0.94%~1.15%)和19.19%(16.14%~22.73%)。10种小麦麸同质性较强,除EE、CF、ADF和Ca含量外,其余化学成分含量的变异系数(CV)均小于10%。小麦麸原料的化学成分含量数据详见蒋线吉等[9]的报道。

2.2 小麦麸饲粮的化学成分含量

由表2可知,饲喂基础下,10个小麦麸饲粮中GE、DM、CP、Ash和NDF含量的CV小于10%,其余化学成分均大于10%。
表2 10个小麦麸饲粮的化学成分含量(饲喂基础)

Table 2 Chemical component contents of 10 wheat bran diets (as-fed basis)

项目
Items		 干物质
DM/%		 总能
GE/(MJ/kg)		 粗蛋白质
CP/%		 粗脂肪
EE/%		 粗纤维
CF/%		 中性洗涤纤维
NDF/%		 酸性洗涤纤维
ADF/%		 粗灰分
Ash/%		 总淀粉
TS/%
样品编号 Sample number
D1 89.56 16.01 6.18 3.49 3.80 18.18 4.76 5.65 58.76
D2 91.29 16.20 6.32 4.37 3.53 17.19 4.35 5.07 57.92
D3 89.65 16.10 6.35 2.71 4.00 19.71 5.22 5.52 57.18
D4 89.53 16.07 6.17 2.63 3.58 17.65 3.65 5.29 53.60
D5 89.20 16.40 6.53 3.16 3.22 18.42 4.57 5.21 50.27
D6 89.53 16.10 5.91 5.18 4.02 20.49 5.16 5.35 53.83
D7 89.10 15.96 6.73 1.52 3.91 14.86 4.05 5.49 46.25
D8 89.56 16.18 7.55 2.08 3.44 17.09 4.89 5.24 43.98
D9 89.49 16.09 6.12 1.69 3.35 17.41 4.71 5.29 46.46
D10 89.78 16.16 6.17 3.47 4.47 20.61 5.37 5.44 44.27
平均值 Mean 89.67 16.13 6.40 3.03 3.73 18.16 4.67 5.36 51.25
最大值 Max 91.29 16.40 7.55 5.18 4.47 20.61 5.37 5.65 58.76
最小值 Min 89.10 15.96 5.91 1.52 3.22 14.86 3.65 5.07 43.98
变异系数 CV/% 0.67 0.75 7.20 38.22 10.19 9.66 11.58 3.17 11.24

2.3 小麦麸的氨基酸组成

由表3可知,饲喂基础下,10种小麦麸的氨基酸含量均较低,氨基酸含量在0.13%~3.16%,其中Lys、蛋氨酸(Met)、苏氨酸(Thr)和Trp含量分别为 0.93%(0.76%~ 1.19%) 、0.31%(0.27%~0.40%) 、0.53%(0.46%~0.62%)和 0.17%(0.13%~0.23%)。10个小麦麸的氨基酸组成差异较大,除Arg、Ile、Ala、Glu含量的CV小于10%外,其余皆大于10%。
表3 10个小麦麸的氨基酸组成(饲喂基础)

Table 3 Amino acid composition of 10 wheat bran (as-fed basis)%

项目
Items		 样品编号 Sample number 最大值
Max		 最小值
Min		 平均值
Mean		 变异系数
CV
MF1 MF2 MF3 MF4 MF5 MF6 MF7 MF8 MF9 MF10
必需氨基酸 Essential amino acids
精氨酸 Arg 0.99 0.92 0.97 1.03 1.03 0.88 1.10 0.84 0.85 1.01 1.10 0.84 0.96 8.99
组氨酸 His 0.57 0.51 0.61 0.65 0.59 0.36 0.65 0.36 0.35 0.70 0.70 0.35 0.54 24.89
异亮氨酸 Ile 0.50 0.46 0.49 0.52 0.53 0.44 0.57 0.50 0.48 0.47 0.57 0.44 0.50 7.56
亮氨酸 Leu 0.92 0.85 0.86 0.93 0.94 0.75 1.04 0.77 0.79 0.86 1.04 0.75 0.87 10.22
赖氨酸 Lys 0.84 0.76 0.76 0.81 0.82 1.14 0.95 1.18 1.19 0.80 1.19 0.76 0.93 19.19
蛋氨酸 Met 0.32 0.30 0.40 0.33 0.38 0.29 0.29 0.27 0.28 0.29 0.40 0.27 0.31 14.19
色氨酸 Trp 0.17 0.17 0.14 0.13 0.15 0.17 0.17 0.16 0.23 0.15 0.23 0.13 0.17 15.95
苯丙氨酸 Phe 0.60 0.56 0.58 0.62 0.64 0.37 0.68 0.42 0.39 0.57 0.68 0.37 0.54 20.19
苏氨酸 Thr 0.49 0.46 0.48 0.49 0.52 0.60 0.56 0.62 0.61 0.47 0.62 0.46 0.53 11.70
缬氨酸 Val 0.73 0.64 0.69 0.73 0.74 0.53 0.79 0.54 0.54 0.68 0.79 0.53 0.66 14.31
非必需氨基酸 Non-essential amino acids
丙氨酸 Ala 0.73 0.65 0.70 0.75 0.75 0.67 0.77 0.65 0.65 0.69 0.77 0.65 0.70 6.60
天冬氨酸 Asp 1.10 0.97 1.06 1.09 1.12 0.91 1.07 0.82 0.87 1.05 1.12 0.82 1.01 10.55
半胱氨酸 Cys 0.21 0.23 0.19 0.35 0.18 0.26 0.17 0.21 0.18 0.21 0.35 0.17 0.22 24.21
谷氨酸 Glu 2.77 2.59 2.60 2.86 3.05 2.34 3.16 2.44 2.56 2.50 3.16 2.34 2.69 9.91
甘氨酸 Gly 0.81 0.72 0.79 0.82 0.82 0.62 0.87 0.61 0.61 0.77 0.87 0.61 0.74 13.17
丝氨酸 Ser 0.61 0.55 0.58 0.61 0.67 0.45 0.66 0.46 0.45 0.57 0.67 0.45 0.56 14.78
酪氨酸 Tyr 0.34 0.33 0.33 0.34 0.35 0.21 0.40 0.22 0.23 0.33 0.40 0.21 0.31 20.86
脯氨酸 Pro 0.91 0.81 0.86 0.94 0.87 0.72 1.06 0.81 0.80 1.11 1.11 0.72 0.89 13.52

2.4 小麦麸饲粮的氨基酸组成

由表4可知,饲喂基础下,小麦麸饲粮的氨基酸组成差异较小,除His、Lys、Met和脯氨酸(Pro)含量的CV大于10%外,其余氨基酸的CV均小于10%。
表4 10个小麦麸饲粮氨基酸组成(饲喂基础)

Table 4 Amino acid composition of 10 wheat bran diets (as-fed basis)%

项目
Items		 样品编号 Sample number 最大值
Mix		 最小值
Min		 平均值
Mean		 变异系数
CV
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10
必需氨基酸 Essential amino acids
精氨酸 Arg 0.37 0.33 0.36 0.31 0.40 0.38 0.40 0.37 0.39 0.39 0.40 0.31 0.37 8.04
组氨酸 His 0.21 0.22 0.22 0.17 0.23 0.19 0.25 0.24 0.23 0.25 0.25 0.17 0.22 11.33
异亮氨酸 Ile 0.18 0.18 0.17 0.16 0.19 0.17 0.21 0.20 0.20 0.19 0.21 0.16 0.19 8.40
亮氨酸 Leu 0.34 0.35 0.33 0.28 0.36 0.33 0.40 0.36 0.38 0.35 0.40 0.28 0.35 9.11
赖氨酸 Lys 0.29 0.31 0.28 0.19 0.30 0.24 0.34 0.32 0.32 0.31 0.34 0.19 0.29 15.62
蛋氨酸 Met 0.05 0.05 0.04 0.04 0.05 0.05 0.06 0.04 0.04 0.05 0.06 0.04 0.05 17.11
色氨酸 Trp 0.09 0.09 0.10 0.09 0.08 0.10 0.10 0.10 0.10 0.09 0.10 0.08 0.09 7.52
苯丙氨酸 Phe 0.23 0.22 0.22 0.19 0.24 0.21 0.26 0.24 0.24 0.23 0.26 0.19 0.23 8.84
苏氨酸 Thr 0.19 0.18 0.17 0.16 0.19 0.18 0.21 0.19 0.20 0.19 0.21 0.16 0.18 7.56
缬氨酸 Val 0.27 0.27 0.25 0.22 0.27 0.25 0.30 0.28 0.29 0.27 0.30 0.22 0.27 8.24
非必需氨基酸 Non-essential amino acids
丙氨酸 Ala 0.28 0.28 0.26 0.23 0.28 0.27 0.30 0.29 0.30 0.28 0.30 0.23 0.28 7.84
天冬氨酸 Asp 0.43 0.42 0.41 0.33 0.43 0.41 0.45 0.44 0.45 0.43 0.45 0.33 0.42 7.93
半胱氨酸 Cys 0.06 0.06 0.06 0.05 0.07 0.07 0.07 0.06 0.06 0.06 0.07 0.05 0.06 9.30
谷氨酸 Glu 1.09 1.10 1.03 0.92 1.15 1.02 1.29 1.14 1.21 1.04 1.29 0.92 1.10 9.55
甘氨酸 Gly 0.30 0.29 0.29 0.24 0.31 0.30 0.33 0.31 0.32 0.31 0.33 0.24 0.30 8.35
丝氨酸 Ser 0.24 0.22 0.22 0.20 0.24 0.23 0.25 0.23 0.24 0.22 0.25 0.20 0.23 5.53
酪氨酸 Tyr 0.11 0.10 0.11 0.10 0.12 0.11 0.12 0.11 0.12 0.11 0.12 0.10 0.11 7.58
脯氨酸 Pro 0.28 0.35 0.28 0.17 0.37 0.22 0.46 0.36 0.40 0.37 0.46 0.17 0.33 27.49

2.5 生长猪对小麦麸氨基酸的AID与SID

由表5可知,小麦麸中大部分氨基酸的AID在50%~80%,除Pro的AID为负值(-43.67%)外,仅有Thr、甘氨酸(Gly)的AID小于50%,分别为45.91%、45.04%。除Lys、Thr、丙氨酸(Ala)、半胱氨酸(Cys)、甘氨酸(Gly)、丝氨酸(Ser)和酪氨酸(Tyr)外的其余氨基酸的AID的CV均小于10%,其中Pro的AID的CV为负值。
表5 生长猪对小麦麸的氨基酸表观回肠消化率

Table 5 Apparent ileal digestibility of amino acids of wheat bran fed to growing pigs%

项目
Items		 样品编号 Sample number 最大值
Max		 最小值
Mix		 平均值
Mean		 变异系数
CV
MF1 MF2 MF3 MF4 MF5 MF6 MF7 MF8 MF9 MF10
粗蛋白质 CP 62.85 57.89 65.86 51.48 60.31 59.48 59.85 55.83 57.53 51.17 65.86 51.17 58.23 7.89
必需氨基酸 Essential amino acids
精氨酸 Arg 71.87 77.56 82.92 68.09 78.00 73.69 79.65 73.27 72.44 70.87 82.92 68.09 74.83 6.07
组氨酸 His 77.44 84.30 89.41 82.31 87.22 78.96 88.08 75.28 84.39 83.17 89.41 75.28 83.05 5.61
异亮氨酸 Ile 71.72 72.86 62.08 62.01 62.33 60.72 69.70 57.10 60.99 65.91 72.86 57.10 64.54 8.15
亮氨酸 Leu 68.09 73.30 69.54 63.56 67.09 63.02 71.81 58.13 65.78 66.06 73.30 58.13 66.64 6.67
赖氨酸 Lys 71.91 75.72 68.25 56.09 72.97 60.77 73.72 59.89 68.62 62.35 75.72 56.09 67.03 10.14
蛋氨酸 Met 55.73 51.38 47.94 42.93 52.76 55.31 56.68 50.86 44.21 51.85 56.68 42.93 50.96 9.20
色氨酸 Trp 73.96 73.30 75.38 77.88 74.43 78.17 81.65 81.01 75.49 74.28 81.65 73.30 76.55 3.89
苯丙氨酸 Phe 63.46 67.64 78.53 72.70 75.94 69.80 78.84 68.34 71.13 76.29 78.84 63.46 72.27 7.05
苏氨酸 Thr 38.26 49.64 46.88 44.49 46.20 50.08 52.29 39.04 50.24 42.00 52.29 38.26 45.91 10.64
缬氨酸 Val 61.60 65.17 59.58 54.10 56.70 58.15 65.40 52.07 61.90 63.38 65.40 52.07 59.80 7.59
非必需氨基酸 Non-essential amino acids
丙氨酸 Ala 59.90 65.29 58.74 44.17 49.68 52.54 58.85 45.72 49.24 51.20 65.29 44.17 53.53 12.80
天冬氨酸 Asp 65.78 65.96 66.38 59.05 59.54 63.54 63.10 61.38 56.93 59.79 66.38 56.93 62.14 5.32
半胱氨酸 Cys 50.06 51.51 81.36 83.78 91.18 82.27 84.29 60.36 68.21 82.77 91.18 50.06 73.58 20.22
谷氨酸 Glu 81.52 82.08 80.65 76.05 79.31 77.33 82.05 73.82 76.93 75.26 82.08 73.82 78.50 3.85
甘氨酸 Gly 53.31 57.46 52.85 25.29 49.27 40.22 50.57 48.65 48.37 24.41 57.46 24.41 45.04 25.59
丝氨酸 Ser 69.26 69.48 69.16 59.62 61.69 60.14 64.77 51.20 55.87 55.03 69.48 51.20 61.62 10.52
酪氨酸 Tyr 56.37 48.68 57.04 57.08 41.63 56.31 57.05 58.81 53.43 46.87 58.81 41.63 53.33 10.65
脯氨酸 Pro 9.07 18.70 -25.09 -111.40 -41.68 -154.84 9.63 -62.94 -7.08 -71.05 18.70 -154.84 -43.67 -130.58
由表6可知,小麦麸中18种氨基酸的SID大部分在60%~90%,除Cys、Gly和Pro外的其余氨基酸的SID的CV均小于10%。
表6 生长猪对小麦麸的氨基酸标准回肠消化率

Table 6 Standardized ileal digestibility of amino acids of wheat bran fed to growing pigs%

项目
Items		 样品编号 Sample number 最大值
Max		 最小值
Mix		 平均值
Mean		 变异系数
CV
MF1 MF2 MF3 MF4 MF5 MF6 MF7 MF8 MF9 MF10
粗蛋白质 CP 73.54 69.58 77.94 68.34 76.18 77.07 75.23 69.61 74.50 66.41 77.94 66.41 72.84 5.54
必需氨基酸 Essential amino acids
精氨酸 Arg 86.57 92.93 97.38 80.63 91.84 88.23 93.27 88.05 86.67 85.14 97.38 80.63 89.07 5.42
组氨酸 His 84.60 91.26 96.04 90.87 93.75 86.60 94.03 81.33 90.71 89.06 96.04 81.33 89.82 5.06
异亮氨酸 Ile 94.30 93.37 88.74 91.35 86.43 87.73 91.41 80.52 84.34 90.00 94.30 80.52 88.82 4.76
亮氨酸 Leu 90.26 94.44 92.92 92.79 89.77 88.18 92.49 80.75 87.49 89.64 94.44 80.75 89.87 4.35
赖氨酸 Lys 86.83 90.05 83.85 78.75 87.17 79.03 86.37 73.21 82.06 76.26 90.05 73.21 82.36 6.60
蛋氨酸 Met 77.70 73.39 78.67 74.69 74.40 79.55 76.71 81.55 73.64 76.51 81.55 73.39 76.68 3.54
色氨酸 Trp 87.52 89.10 92.03 86.21 88.36 90.85 88.73 91.29 87.21 86.66 92.03 86.21 88.79 2.27
苯丙氨酸 Phe 78.91 83.82 92.90 91.27 90.49 86.57 92.14 82.90 85.97 91.44 92.90 78.91 87.64 5.39
苏氨酸 Thr 53.14 65.27 63.15 62.26 60.45 65.04 65.67 53.78 64.24 56.89 65.67 53.14 60.99 7.81
缬氨酸 Val 84.31 91.12 86.66 85.45 81.71 84.94 88.42 76.44 85.38 88.55 91.12 76.44 85.30 4.76
非必需氨基酸 Non-essential amino acids
丙氨酸 Ala 89.45 93.15 90.04 80.44 78.66 83.26 85.77 73.84 76.88 80.44 93.15 73.84 83.19 7.55
天冬氨酸 Asp 80.73 81.45 82.01 78.34 74.49 79.28 77.33 76.05 71.30 74.71 82.01 71.30 77.57 4.46
半胱氨酸 Cys 58.48 60.17 84.67 93.34 95.08 89.62 91.67 69.25 76.71 87.59 95.08 58.48 80.66 17.00
谷氨酸 Glu 94.13 94.78 94.04 90.97 91.18 90.76 92.69 85.87 88.24 88.52 94.78 85.87 91.12 3.19
甘氨酸 Gly 85.55 86.22 86.86 66.20 81.05 73.35 80.01 80.18 78.70 56.03 86.86 56.03 77.42 12.64
丝氨酸 Ser 92.85 95.18 94.58 87.15 84.96 84.35 87.35 75.97 79.66 80.75 95.18 75.97 86.28 7.52
酪氨酸 Tyr 86.80 79.90 81.66 92.35 69.73 87.40 85.59 90.23 83.39 77.64 92.35 69.73 83.47 7.93
脯氨酸 Pro 315.03 268.11 283.15 175.18 189.14 241.14 194.99 173.73 205.43 161.01 315.03 161.01 220.69 23.97

回肠末端内源性氨基酸损失量(%):天冬氨酸,0.072;谷氨酸,0.153;丝氨酸,0.063;组氨酸,0.017;甘氨酸,0.110;苏氨酸,0.031;精氨酸,0.061;丙氨酸,0.092;酪氨酸,0.039;半胱氨酸,0.005;缬氨酸,0.076;蛋氨酸,0.013;苯丙氨酸,0.039;异亮氨酸,0.051;亮氨酸,0.092;赖氨酸,0.048;脯氨酸,0.961;色氨酸,0.002。

IAAend (%): Asp, 0.072; Glu, 0.153; Ser, 0.063; His, 0.017; Gly, 0.110; Thr, 0.031; Arg, 0.061; Ala, 0.092; Tyr, 0.039; Cys, 0.005; Val, 0.076; Met, 0.013; Phe, 0.039; Ile, 0.051; Leu, 0.092; Lys, 0.048; Pro, 0.961; Trp, 0.002.

2.6 生长猪对小麦麸4种限制性氨基酸的SID与其化学成分含量的相关性分析

由表7可知,DM含量与SIDTrp呈极显著负相关(P<0.01),与SIDMet呈显著正相关(P<0.05);GE与DM和Met含量呈显著正相关(P<0.05),与Ca含量呈显著负相关(P<0.05);EE含量与SIDMet呈显著负相关(P<0.05);NDF、ADF含量与CP含量呈显著负相关(P<0.05),与CF含量呈极显著正相关(P<0.01);ADF含量与CF、NDF含量呈极显著正相关(P<0.01),与TS含量呈显著负相关(P<0.05);Ash含量与Ca、TP含量和SIDMet呈显著正相关(P<0.05);TS含量与CF、NDF含量呈极显著负相关(P<0.01);Met含量与SIDLys呈显著负相关(P<0.05),与Lys含量呈极显著正相关(P<0.01);Lys/CP与Lys含量呈极显著正相关(P<0.01)。
表7 生长猪对小麦麸4种限制性氨基酸的SID与其化学成分含量的相关性分析

Table 7 Correlation analysis between SID of four limiting amino acids for growing pigs and chemical component contents of wheat bran

项目
Items		 SIDTrp SIDThr SIDLys SIDMet DM GE CP EE CF NDF ADF Ash Ca TP TS Lys Met Thr Trp Lys/CP
SIDTrp 1.000
SIDThr 0.131 1.000
SIDLys -0.467 0.383 1.000
SIDMet 0.430 -0.443 -0.555 1.000
DM -0.803** -0.267 -0.088 -0.094 1.000
GE -0.342 -0.207 -0.393 0.108 0.708* 1.000
CP 0.147 -0.012 0.220 0.014 -0.188 -0.003 1.000
EE -0.355 0.381 0.497 -0.700* 0.091 0.246 -0.140 1.000
CF -0.572 0.171 0.141 -0.066 0.505 0.164 -0.525 0.055 1.000
NDF -0.566 -0.074 -0.038 0.097 0.610 0.302 -0.712* 0.064 0.909** 1.000
ADF -0.563 0.127 0.248 -0.105 0.409 -0.032 -0.724* 0.141 0.908** 0.919** 1.000
Ash 0.083 -0.411 -0.137 0.675* -0.115 -0.331 -0.327 -0.607 0.385 0.449 0.457 1.000
Ca -0.128 0.049 0.503 0.056 -0.296 -0.700* -0.235 -0.206 0.356 0.240 0.517 0.683* 1.000
TP 0.420 -0.028 -0.179 0.399 -0.491 -0.396 -0.651* -0.125 0.148 0.275 0.345 0.641* 0.502 1.000
TS 0.502 0.331 0.253 -0.316 -0.648* -0.383 0.469 0.272 -0.835** -0.881** -0.715* -0.571 -0.199 -0.141 1.000
Lys 0.200 -0.113 -0.557 0.368 0.281 0.343 0.053 -0.394 -0.368 -0.182 -0.361 -0.201 -0.500 -0.240 0.095 1.000
Met -0.127 -0.251 -0.647* 0.332 0.664* 0.652* -0.137 -0.324 0.035 0.230 -0.043 -0.116 -0.553 -0.313 -0.352 0.859** 1.000
Thr 0.451 0.055 -0.433 0.409 -0.196 -0.138 -0.064 -0.538 -0.120 -0.126 -0.093 0.273 0.158 0.174 -0.018 0.450 0.346 1.000
Trp 0.342 0.412 0.122 0.058 -0.267 0.066 0.131 0.346 -0.443 -0.335 -0.285 -0.352 -0.232 0.012 0.577 0.348 0.068 0.264 1.000
Lys/CP 0.159 -0.085 -0.577 0.342 0.321 0.333 -0.149 -0.350 -0.251 -0.034 -0.201 -0.147 -0.445 -0.118 0.007 0.979** 0.876** 0.458 0.328 1.000

SID:标准回肠消化率 standardized ileal digestibility;DM:干物质 dry matter;GE:总能 gross energy;CP:粗蛋白质 crude protein;EE:粗脂肪 ether extract;CF:粗纤维 crude fibre;NDF:中性洗涤纤维 neutral detergent fiber;ADF:酸性洗涤纤维 acid detergent fiber;Ash:粗灰分 crude ash;Ca:钙 calcium;TP:总磷 total phosphorus;TS:总淀粉 total starch;Lys:赖氨酸 lysine;Met:蛋氨酸 methionine;Thr:苏氨酸 threonine;Trp:色氨酸 tryptophan。下表同 the same as below。

表中的数据为相关系数。数据肩标“**”表示相关性极显著(P<0.01),标注“*”表示相关性显著(P<0.05)。The data in the table are correlation coefficients. Data with “**” superscript indicates extremely significant correlation (P<0.01), and with “*” superscript indicates significant correlation (P<0.05).

2.7 生长猪对小麦麸4种限制性氨基酸SID的预测方程

由表8可知,生长猪对小麦麸SIDTrp、SIDMet、SIDThr和SIDLys各得到1个预测方程,从决定系数(R2)和P值看,这SIDTrp和SIDThr的回归模型不显著且拟合度越差,说明回归模型不能准确地解释数据之间的关系,因此舍弃这2个预测方程;SIDTrp和SIDThr的回归模型显著且拟合度较好,说明模型能够较准确地描述实际数据,预测的准确性较高。SIDLys和SIDMet的预测方程分别为:SIDLys=128.691+312.567×Ca-14.555×Ash(R2=0.687);SIDMet=86.306-2.201×EE(R2=0.490)。其中,Ca和Ash含量为小麦麸生长猪SIDLys的预测因子,EE含量为小麦麸生长猪SIDMet的预测因子。
表8 生长猪对小麦麸4种限制性氨基酸SID的预测方程(饲喂基础)

Table 8 Prediction equations of SID of four limiting amino acids for growing pigs of wheat bran (as-fed basis)%

项目
Items		 预测方程
Prediction equation		 相对标准偏差
RSD		 决定系数
R2		 P值
P-value
SIDLys SIDLys=128.691+312.567×Ca-14.555×Ash 4.673 0.687 0.017
SIDMet SIDMet=86.306-2.2012×EE 0.795 0.490 0.025
SIDThr SIDThr=109.463-11.801×Ash+151.494×Ca 100.383 0.373 0.175
SIDTrp SIDTrp=72.705+17.657×Thr+21.370×Met 17.701 0.250 0.267

3 讨论

3.1 小麦麸原料的氨基酸含量

本试验的10个小麦麸中大部分氨基酸含量高于《中国猪营养需要》[8]的报道值。同NRC(2012)[7]报道值相比,本试验的10个小麦麸中必需氨基酸含量均较高,非必需氨基酸含量大部分较低。Lys、Met、Thr、Trp作为猪的限制性氨基酸,对猪的生长性能、免疫调节和激素合成等至关重要,是饲料配制中的常用添加剂,尤其是配制低蛋白质饲粮时[15]。本试验测得10个小麦麸中Lys、Met、Thr、Trp含量的平均值分别为0.93%、0.31%、0.53%、0.16%,其中Lys、Met含量高于《中国猪营养需要》[8]中的报道值(0.71%、0.25%)和NRC(2012)[7]中的报道值(0.52%、0.22%),Thr、Trp含量则低于《中国猪营养需要》[8]中的报道值(0.54%、0.25%)和NRC(2012)[7]中的报道值(0.60%、0.22%);同时,与欧洲国家数据库相比,Lys、Met和Thr含量高于法国饲料原料数据库[16]的报道值(0.58%、0.23%、0.47%)和荷兰饲料原料数据库[17](0.62%、0.25%、0.51%)的报道值,Trp含量则低于法国饲料原料数据库[16]的报道值(0.19%)和荷兰饲料原料数据库[17]的报道值(0.22%)。
综上所述,本试验中的小麦麸Lys含量远高于上述4个数据库的报道值,而Trp含量则低于上述4个数据库的报道值。导致这种差异的原因可能是各国对小麦制粉工艺和小麦副产物分类标准的不同。此外,上述4个数据库选用的样品数可能与本试验不同且可能提前经过筛选,使得本试验小麦麸中氨基酸含量与数据库的报道值差异较大。小麦麸作为小麦制粉加工的副产物,其营养成分及结构高度受加工方式、加工工艺和筛选等级的影响[4,18]。同时,小麦的种植区域和小麦品种也是造成小麦麸营养成分含量差异大的原因之一。Alzuwaid等[19]使用碱性提取法从硬粒麦麸中提取蛋白质,测其营养物质含量,结果发现硬质麦麸中β-谷甾醇含量(4.37 mg/g)高于其他品种的麦麸,而酚酸含量低于其他品种的麦麸,所有氨基酸含量都比其他品种麦麸丰富,其中Lys和Thr含量尤其明显。本试验中,10个小麦麸氨基酸含量CV在6.60%~24.89%,这与黄强[4]报道的小麦副产物氨基酸含量的CV范围(7.31%~27.30%)基本一致。

3.2 生长猪对小麦麸的氨基酸消化率

生长猪对小麦麸氨基酸消化率的相关文献较少,尤其是氨基酸的SID[4]。然而,精准计算饲粮中氨基酸的利用率是实施低蛋白质饲粮体系的基础[12]。氨基酸的SID被认为是估算氨基酸的生物利用率的黄金指标[10]。本试验中,生长猪对小麦麸的氨基酸SID中,除SIDCys、SIDGly和SIDPro的CV分别为17.00%、12.64%和23.97%外,其余氨基酸SID的CV均低于8%,表明本试验中的10个种小麦麸氨基酸SID的同质性较高。其原因可能是小麦麸原料中CP含量均匀度(CV为4.08%)较一致。本试验测得小麦麸氨基酸的SID为53.14%~97.38%,这与Eklund等[20]的结论(61.1%~86.2%)基本一致。
通过与国内外数据库比较,本试验中小麦麸氨基酸的平均SID高于NRC(2012)的报道值[7],与《中国猪营养需要》[8]的报道值一致。对于Lys、Trp、Thr和Met这4种限制性氨基酸的SID,SIDLys和SIDTrp的值高于法国饲料原料数据库[16]、NRC(2012)[7]和荷兰饲料原料数据库[17]的报道值,SIDThr的值均低于法国饲料原料数据库[16]、NRC(2012)[7]和荷兰饲料原料数据库[17]的报道值,SIDMet的值高于NRC(2012)[7]和荷兰饲料原料数据库[17]的报道值,与法国饲料原料数据库[16]的报道值一致。综上所述,本试验测得的生猪小麦麸的SIDLys的值高于国外数据库的报道值。其原因可能是本试验所选用的小麦麸品种和来源与上述数据库选用的不同[21]。此外,Li等[22]使用气流冲击式粉碎机将小麦麸粉碎为粗麦麸(1 110 μm)、中等麦麸(235 μm)、细麦麸(84 μm)和超细麦麸(19 μm)4个粒径等级,并测量了它们的蛋白质和氨基酸含量,结果表明,随着粉碎等级的提高,蛋白质提取率逐级升高(59%、80%、83%和92%);然而,超细麦麸(19 μm)的所有氨基酸含量和化学评分都得到了显著提高,但必需氨基酸之间的比例并未因粉碎等级变化而改变,表明在不同粉碎等级下小麦麸氨基酸含量表现出显著差异。因此,小麦制粉引起的小麦麸原料化学成分含量的变异及化学成分结构特性的差异也是引起氨基酸消化率差异的主要因素[23]。
在本试验中,使用了40%的小麦麸来替代饲粮中的玉米。虽然玉米的CP含量低于小麦麸,但小麦麸纤维含量远高于玉米[24],这可能导致食糜在肠道内的消化时间减少,从而降低了蛋白质的吸收量,并使肠道黏膜脱落增多,导致内源性氨基酸的损失增加[6,25⇓⇓-28]。这解释了本试验中小麦麸SIDPro的平均值为220.69%的原因。小麦麸作为小麦制粉副产物中纤维含量最高的能量饲料,其氨基酸组成比例良好,但是氨基酸含量和SID较低,并且随着纤维含量的增加,氨基酸消化率显著下降[24]。有研究表明,只有当饲粮中NDF含量高于16.8%时,小麦麸的氨基酸消化率才会受到影响,若低于这个阈值,小麦麸中氨基酸含量对氨基酸消化率的影响较大[24],这可能因为猪对饲粮纤维具有一定的耐受性,且随着猪后肠道的发育,猪肠道微生物区系对饲粮中纤维的增加产生适应性[29-30]。因此,小麦麸中纤维对猪氨基酸消化率影响具体机制还需要进一步研究,并需进一步研究阐明这种影响在猪不同生长阶段和不同饲料配方中的差异。

3.3 生长猪对小麦麸氨基酸消化率的预测因子

饲喂基础下,本试验得到生长猪对小麦麸的SIDMet和SIDLys的预测方程,其中SIDMet的预测因子为EE含量,SIDLys的预测因子为Ash和Ca含量。由小麦麸中化学成分与生长猪小麦麸4种限制性氨基酸的SID相关性分析结果得知,EE含量与SIDMet呈显著负相关,Ash含量与SIDLys呈负相关性,Ca含量与SIDLys呈正相关性,因此EE、Ash和Ca含量可能是生长猪小麦麸4种限制性氨基酸SID的关键预测因子。
小麦麸在饲粮中常被用作能量饲料,目前有关小麦麸氨基酸消化率的预测方程较少,但有其他小麦制粉副产物和纤维原料来源的氨基酸消化率预测方程可作为参考。黄强[4]使用“T型瘘管手术”和“直接法”测定了生长猪对10个次粉和低级面粉的氨基酸消化率,结果显示,次粉和低级面粉的氨基酸SID在86.05%~94.66%,CP和CF含量可作为SIDThr和SIDMet的预测因子,Lys/CP可作为SIDLys的预测因子。Ma等[31]收集了10个不同来源的棉籽粕饲喂11头34.4 kg的公猪,测定了棉籽粕对猪氨基酸消化率的影响,结果显示,棉籽粕的氨基酸SID在74.78%~91.17%,SIDLys的关键预测因子为Lys、Met、Thr和NDF含量。Feng等[14]使用10个不同来源的高粱饲喂生长育肥猪并建立氨基酸消化率预测方程,结果表明,SIDLys将EE和Trp含量纳入预测方程中,SIDMet将Ash和Trp含量纳入预测方程中。Liu等[32]评价了5个地区10种葵花籽粕化学成分和氨基酸消化率,并以此建立对生长猪的预测方程,Trp、Thr、Lys、Met和EE含量被纳入SIDLys预测方程中,EE、Met含量被纳入SIDMet预测方程中。以上不同纤维来源原料对生长猪的氨基酸消化率预测方程中EE和Ash含量都作为预测因子进入预测方程中,这与本试验得出的预测因子基本吻合。此外,CF,NDF和ADF含量是影响猪对小麦麸氨基酸消化率的关键化学因子[33-34],但本试验中小麦麸的SIDLys、SIDMet、SIDThr、SIDTrp均未将CF、NDF和ADF含量纳入预测方程,原因可能是本试验收集的小麦麸中CF、NDF和ADF含量的CV都比较低,在逐步回归过程中出现了误差。因本试验收集到的小麦麸样本数有限,对于猪内源性损失的准确估量以及氨基酸消化率的测定和预测方程的准确性问题,后续还需要进行更多不同来源的小麦麸试验。同时,本试验得出的预测方程还需进一步验证。

4 结论

本试验中的10个小麦麸的EE、Ca、CF和ADF含量以及氨基酸组成差异较大,饲喂基础下生长猪对小麦麸中大部氨基酸的SID在60%~90%,EE、Ash和Ca含量可作为小麦麸生长猪SIDLys和SIDMet的关键预测因子。

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