Chinese Journal of Animal Nutrition >

2025 , Vol. 37 >Issue 5: 3455 - 3465

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.283

RESEARCH PAPER

Assessing Nutritional Values of Ruminant Feeds Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation and Cornell Net Carbohydrate and Protein System

  • TU Yuanlu , 1, 2 ,
  • TANG Haijiang 3 ,
  • ZHANG Kai 1, 2 ,
  • BAI Yunfeng , 1, 2, *
Expand
  • 1 Institute of Animal Science, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China
  • 2 Key Laboratory for Crop and Animal Integrated Farming, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Nanjing 210014, China
  • 3 Pizhou Xiaohe Technology Co., Ltd., Xuzhou 221300, China
* professor, E-mail:

Received date: 2024-10-28

  Online published: 2025-05-14

Fold

Abstract

This study aimed to comprehensively assess the nutritional values of 9 kinds of agricultural by-products for ruminant feeds using Cornell net carbohydrate and protein system (CNCPS) and fuzzy comprehensive evaluation method. The feed raw materials were divided into three categories as chaff husks (rice husk, peanut husk and sorghum husk), straws (pepper straw, bean straw and corn straw) and bean hulls (soybean hull, pea hull and mung bean hull). Firstly, the conventional nutrients and CNCPS indices were measured, and the protein and carbohydrate components of CNCPS were calculated then; secondly, the digestion and utilization of feeds in vivo were analyzed; and finally, the membership function values of each CNCPS indices were calculated using fuzzy mathematical method, and the comprehensive nutritional values of feeds were ranked. The results showed as follows: 1) from the perspective of CNCPS protein components, the crude protein (CP) content in chaff husk feeds was generally low, and they also had a high non-degradable protein (PC) content, which resulted in poor protein nutrition; the bean hull feeds had a high CP content and low PC content, which indicated superior protein nutrition; the corn straw had a high true protein (PB) content, while the peeper straw had a high non-protein nitrogen (PA) content among straw feeds. 2) From the perspective of CNCPS carbohydrate components, both pea hull and mung bean hull had a high non-structural carbohydrate (NSC) content, and the NSC in mung bean hull was dominated by fast-rapidly degraded carbohydrate (CA), while in pea hull was primarily composed of moderate-rapidly degraded carbohydrate (CB1); the corn straw, soybean hull and sorghum husk all had a high slow-rapidly degraded carbohydrate (CB2) content which indicated higher fiber digestibility; while the rice husk, peanut husk and peeper straw all had a high non-degradable carbohydrate (CC) which resulted in low nutritional value. The research shows that the CNCPS can provide a more refined analysis of feed nutrients, which can more accurately reflect the digestion and utilization of feeds by ruminants. The ranking of nutritional values of feeds is as follows: pea hull>mung bean hull>soybean hull>corn straw>bean straw>sorghum husk>peeper straw>peanut husk>rice husk.

Key words： CNCPS; nutritional values; membership function; unconventional feeds

Cite this article

TU Yuanlu , TANG Haijiang , ZHANG Kai , BAI Yunfeng . Assessing Nutritional Values of Ruminant Feeds Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation and Cornell Net Carbohydrate and Protein System[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2025 , 37(5) : 3455 -3465 . DOI: 10.12418/CJAN2025.283

近年来,由于粗饲料资源的短缺和价格上涨,越来越多的非常规饲料被用于反刍动物养殖中[1],因此饲料营养价值的准确评定就显得十分重要,其对于实现精准饲养具有重要意义。目前在国际上受到广泛关注和应用的康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(Cornell net carbohydrate and protein system,CNCPS)[2]是一种评定反刍动物饲料营养价值的重要方法,被引入我国后不断得到应用与发展[3]。赵广永等[4]分析了反刍动物32种常用饲料的CNCPS组分,认为其对饲料的营养价值评定比Weende体系方法和尼龙袋技术更为准确。余烨等[5]对黑山羊常用的13个精饲料营养价值进行评定表明,CNCPS分析方法能更好地反映饲料特性。任春燕[6]采用CNCPS评定了苜蓿、羊草以及棉籽粕等反刍动物常用饲料营养价值认为,该方法测定的指标多,能更全方位地分析饲料在动物体内的消化吸收状况。不过,CNCPS在我国普及率仍较低,这是由于我国饲料资源的CNCPS数据库并不丰富,而且CNCPS是一个多指标、多层次的评价系统,分析结果比较复杂,如何进一步对饲料营养价值进行综合性评定,使得评定结果更加直观显得尤为重要。模糊数学作为一种用于处理不明确、难以量化问题的数学工具,为饲料营养价值的综合评定提供了新的视角[7],近年来在青贮饲料质量评价中得到了较好的应用[8-9]。
因此,本研究选取了9种饲料原料,分为秕壳类、秸秆类和豆皮类,在开展饲料CNCPS组分分析的基础上,进一步结合模糊综合评价法对饲料营养价值进行综合打分,使得评定结果更加直观,从而为其高效科学利用提供理论依据和数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用饲料原料样品均采集自邳州市某饲料企业,将其风干粉碎后过40目筛,储存于自封袋中备用。其中,稻壳为稻谷加工副产物,主要为稻谷的外壳,在碾磨过程中被去除;花生壳为花生加工的副产物,主要为花生荚果的外壳;高粱壳为酒厂对高粱去壳后的副产物,主要包含高粱籽实的果皮、种皮以及部分空瘪的残次籽实;辣椒秸为除去辣椒果实外的主干部分,以辣椒茎秆为主,夹杂少量叶片和根部;豆秸为大豆收割后剩余的植株部分;玉米秸为玉米成熟后剩下的植物茎叶部分;大豆皮为大豆制油的副产物,主要是大豆外层包被物质,由油脂加工热法脱皮加工所得;豌豆皮为豌豆脱皮加工的副产物,主要是豌豆的表皮,其中还夹杂着部分豌豆碎粒;绿豆皮为绿豆脱皮的副产物,由绿色表皮组成,其中还夹杂着少量绿豆粉末。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 常规营养成分测定

干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗灰分(Ash)和粗脂肪(EE)含量参照AOAC(1995)[10]的方法测定;中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量和酸性洗涤木质素(ADL)含量参照Van Soest等[11]的方法,采用ANKOM半自动纤维测定仪测定。

1.2.2 CNCPS营养成分测定

酸性洗涤不溶粗蛋白质(ADICP)和中洗洗涤不溶粗蛋白质(NDICP)含量采用Van Soest等[11]的方法测定;非蛋白氮(NPN)和可溶性粗蛋白质(SCP)含量参照周荣等[12]的方法测定;淀粉(starch)含量采用蒽酮比色法,使用Boxbio试剂盒测定。

1.2.3 CNCPS组分计算

CNCPS将蛋白质划分为3部分:1)非蛋白氮(PA),即NPN,其在瘤胃中迅速降解,是快速降解部分。2)真蛋白质(PB),根据其在瘤胃中的降解速度又被细分为3部分,其中快速降解真蛋白质(PB1)可溶于硼酸-磷酸盐缓冲液并且能被三氯乙酸沉淀,在瘤胃中快速降解;中速降解真蛋白质(PB2)一部分可在瘤胃中降解,另一部分逃脱瘤胃降解进入肠道,且可溶于中性洗涤剂,为中速降解部分;慢速降解真蛋白质(PB3)与细胞壁结合在一起,因此在瘤胃中缓慢降解,其中大部分可逃脱瘤胃降解,不溶于中性洗涤剂,但可溶于酸性洗涤剂,为慢速降解部分。3)不可降解蛋白质(PC),其为结合蛋白质,不能被瘤胃微生物降解,也不能在瘤胃后消化道被消化。
CNCPS将碳水化合物(CHO)被分为4部分:1)快速降解碳水化合物(CA)为糖类、少量的有机酸和低聚糖,在瘤胃中快速降解;2)中速降解碳水化合物(CB1)为淀粉和果胶,在瘤胃中中速降解;3)慢速降解碳水化合物(CB2)为可利用的细胞壁,在瘤胃中慢速降解;4)不可降解碳水化合物(CC)为不可利用的细胞壁,为不可降解部分。CNCPS各组分计算公式如下。
蛋白质组分:
$ \begin{array}{l}\begin{array}{c}\mathrm{PA}(\% \mathrm{CP})=\mathrm{NPN}(\% \mathrm{CP}) ; \\\mathrm{PB}(\% \mathrm{CP})=\mathrm{PB}_{1}(\% \mathrm{CP})+\mathrm{PB}_{2}(\% \mathrm{CP})+\mathrm{PB}_{3}(\% \mathrm{CP}) ; \\\mathrm{PB}_{1}(\% \mathrm{CP})=\mathrm{SCP}(\% \mathrm{CP})-\mathrm{PA}(\% \mathrm{CP}) ; \\\mathrm{PB}_{2}(\% \mathrm{CP})=100-\mathrm{PA}(\% \mathrm{CP})-\mathrm{PB}_{1}(\% \mathrm{CP})-\mathrm{PB}_{3}(\% \mathrm{CP})-\mathrm{PC}(\% \mathrm{CP}) ; \\\mathrm{PB}_{3}(\% \mathrm{CP})=\mathrm{NDICP}(\% \mathrm{CP})-\mathrm{ADICP}(\% \mathrm{CP}) ;\end{array}\\\mathrm{PC}(\% \mathrm{CP})=\mathrm{ADICP}(\% \mathrm{CP}) \text { 。 }\end{array}$
CHO组分:
$ \begin{array}{c}\mathrm{CHO}(\% \mathrm{DM})=100-\mathrm{CP}(\% \mathrm{DM})-\mathrm{EE}(\% \mathrm{DM})-\mathrm{Ash}(\% \mathrm{DM}) ; \\\text { 非结构性碳水化合物 }(\mathrm{NSC})(\% \mathrm{CHO})=100-\mathrm{CB}_{2}(\% \mathrm{CHO})-\mathrm{CC}(\% \mathrm{CHO}) ; \\\mathrm{CA}(\% \mathrm{CHO})=\mathrm{NSC}(\% \mathrm{CHO})-\mathrm{CB}_{1}(\% \mathrm{CHO}) ; \\\mathrm{CB}_{1}(\% \mathrm{CHO})=100 \times \text { 淀粉 }(\% \mathrm{DM}) / \mathrm{CHO}(\% \mathrm{DM}) ; \\\mathrm{CB}_{2}(\% \mathrm{CHO})=100 \times[\mathrm{NDF}(\% \mathrm{DM})-\mathrm{NDICP}(\% \mathrm{CP}) \times \mathrm{CP}(\% \mathrm{DM}) / 100-\mathrm{ADL}(\% \mathrm{DM}) \times 2.4] / \mathrm{CHO}(\% \mathrm{DM}) ; \\\mathrm{CC}(\% \mathrm{CHO})=100 \times \mathrm{ADL}(\% \mathrm{DM}) \times 2.4 / \mathrm{CHO}(\% \mathrm{DM}) 。\end{array}$

1.2.4 营养价值综合评价

应用模糊数学中的隶属函数值法,以CNCPS中的CP、PA、PB1、PB2、PB3、PC、CHO、CA、CB1、CB2和CC共计11个指标开展综合评价,其中PC和CC为负相关指标,其余为正相关指标。计算各项指标的隶属函数值,进而求得各饲料的隶属函数平均值,根据隶属函数平均值的大小对饲料的综合营养价值进行排序。隶属函数值计算公式如下:
$ \begin{aligned}U_{\mathrm{X}(+)}= & \left(X_{i j}-X_{\text {min }}\right) /\left(X_{\text {imax }}-X_{\text {imin }}\right) ; \\& U_{\mathrm{X}(-)}=l-U_{\mathrm{X}(+)}\end{aligned}$。
式中:Ux(+)为正相关指标隶属函数值;Ux(-)为负相关指标隶属函数值;Xij为某i样品第j个指标测定值;Ximax为某i样品第j个指标最大测定值;Ximin为某i样品第j个指标最小测定值。

1.2.5 NRC模型估测可消化养分

采用NRC(2001)[13]模型估测饲料原料真可消化非纤维性碳水化合物(tdNFC)、真可消化粗蛋白质(tdCP)、真可消化中性洗涤纤维(tdNDF)和真可消化脂肪酸(tdFA)含量,并计算总可消化养分(TDN)含量。计算公式如下:
$ \begin{array}{c}\mathrm{tdNFC}(\mathrm{~g} / \mathrm{kg} \text { DM })=0.98 \times[100-[(\mathrm{NDF}-\mathrm{NDFIP})+\mathrm{CP}+\mathrm{EE}+\mathrm{Ash}] ; \\\mathrm{tdCP}(\mathrm{~g} / \mathrm{kg} \text { DM })=\mathrm{CP} \times \exp [-1.2 \times(\mathrm{ADICP} / \mathrm{CP})] ; \\\mathrm{tdFA}(\mathrm{~g} / \mathrm{kg} \text { DM })=(\mathrm{EE}-1) \times 2.25 ; \\\mathrm{tdNDF}(\mathrm{~g} / \mathrm{kg} \text { DM })=0.75 \times(\mathrm{NDF}-\mathrm{NDICP}-\mathrm{ADL}) \times\left\{1-[\mathrm{ADL} /(\mathrm{NDF}-\mathrm{NDICP})]^{0.667}\right\} ; \\\mathrm{TDN}(\mathrm{~g} / \mathrm{kg} \text { DM })=\mathrm{tdNFC}+\mathrm{tdCP}+\mathrm{tdFA}+\mathrm{tdNDF}-7_{\circ}\end{array}$。
式中:若EE<1,则tdFA=0。

1.3 数据统计分析

试验数据采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析,并采用Duncan氏法进行多重比较,结果数据以“平均值±标准差”的形式表示,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 饲料常规营养成分含量

由表1可知,各种饲料的常规营养成分含量差异较大。其中,各种饲料CP含量为2.10%~15.37%,以稻壳最低,显著低于其他饲料(P<0.05);豌豆皮CP含量最高,显著高于其他饲料(P<0.05)。豆皮类饲料(大豆皮、豌豆皮和绿豆皮)Ash含量显著低于其他饲料(P<0.05),均在5%以下;辣椒秸Ash含量最高,且显著高于其他饲料(P<0.05)。秕壳类饲料(稻壳、花生壳和高粱壳)NDF含量显著高于豆皮类饲料(P<0.05),豆皮类饲料中大豆皮NDF含量显著高于豌豆皮和绿豆皮(P<0.05),秸秆类饲料(辣椒秸、豆秸和玉米秸)中玉米秸NDF含量显著高于辣椒秸和豆秸(P<0.05)。秕壳类饲料中高粱壳ADF含量显著低于稻壳和花生壳(P<0.05),豆皮类饲料中大豆皮ADF含量显著高于豌豆皮和绿豆皮(P<0.05)。各种饲料的ADL含量为0.30%~27.79%,其中豆皮类饲料ADL含量普遍较低,秕壳类饲料中高粱壳ADL含量显著低于稻壳和花生壳(P<0.05),秸秆类饲料中玉米秸ADL含量显著低于辣椒秸和豆秸(P<0.05)。
表1 饲料常规营养成含量

Table 1 Conventional nutrient contents in feeds

项目
Items		 干物质
DM/%		 粗蛋白质
CP/% DM		 粗灰分
Ash/% DM		 粗脂肪
EE/% DM		 中性洗
涤纤维
NDF/% DM		 酸性洗
涤纤维
ADF/% DM		 酸性洗
涤木质素
ADL/% DM
秕壳类Chaff husks
稻壳Rice husk 90.98±0.06f 2.10±0.03a 10.17±0.19c 0.10±0.06a 82.79±0.43f 60.22±0.21f 22.44±0.66e
花生壳
Peanut husk		 89.16±0.05a 7.59±0.16e 12.00±0.95d 1.59±0.04d 78.28±0.69e 66.70±1.58g 27.79±0.54f
高粱壳
Sorghum husk		 90.40±0.29e 3.06±0.01b 10.78±0.25cd 0.48±0.01ab 74.06±0.91d 38.92±0.31b 2.65±0.11b
秸秆类Straws
辣椒秸
Pepper straw		 91.49±0.26g 9.49±0.04f 13.96±1.36e 1.98±0.02d 67.64±0.69c 58.64±0.35f 18.39±1.20d
豆秸Bean straw 89.43±0.07ab 5.47±0.11d 10.59±0.17c 1.63±0.01d 71.93±1.85d 54.48±1.21e 13.05±0.01c
玉米秸Corn straw 89.81±0.13cd 3.75±0.15c 7.15±0.06b 0.98±0.31c 78.51±1.51e 45.57±1.39c 2.21±0.01b
豆皮类Bean hulls
大豆皮
Soybean hull		 90.08±0.01de 9.94±0.23f 4.72±0.03a 1.54±0.23d 68.32±1.10c 48.70±0.28d 0.32±0.10a
豌豆皮Pea hull 89.13±0.04a 15.37±0.63h 3.89±0.11a 0.62±0.13bc 46.94±0.23b 38.99±0.80b 0.30±0.01a
绿豆皮
Mung bean hull		 89.54±0.09bc 14.34±0.28g 4.77±0.02a 1.73±0.47d 40.91±0.44a 33.12±0.02a 1.61±0.28b

同列数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05),相同字母或无字母表示差异不显著(P>0.05)。表2至表5同。

In the same column, values with different letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same letter or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as Table 2 to Table 5.

2.2 饲料CNCPS营养成分含量

由表2可知,在CNCPS营养成分中,稻壳NDICP和ADICP含量最高,显著高于其他饲料(P<0.05);豌豆皮NDICP和ADICP含量最低,大豆皮NDICP含量显著高于豌豆皮和绿豆皮(P<0.05),高粱壳NDICP和ADICP含量显著低于稻壳和花生壳(P<0.05)。玉米秸SCP含量最低为10.19% CP,显著低于除稻壳外的其他饲料(P<0.05);豌豆皮SCP含量最高为60.35% CP,且显著高于其他饲料(P<0.05)。秕壳类饲料NPN含量普遍偏低,豆皮类饲料NPN含量普遍较高;NPN含量最高为辣椒秸,显著高于其他饲料(P<0.05)。辣椒秸NPN/SCP值最高达到95.37%,且显著高于除大豆皮外的其他饲料(P<0.05),其次为大豆皮和玉米秸。高粱壳淀粉含量显著高于稻壳和花生壳(P<0.05),豌豆皮和绿豆皮淀粉含量显著高于大豆皮(P<0.05)。
表2 饲料CNCPS营养成分含量

Table 2 CNCPS nutrient contents in feeds

项目
Items		 中洗洗涤不
溶粗蛋白质
NDICP/% CP		 酸性洗涤不
溶粗蛋白质
ADICP/% CP		 可溶性粗
蛋白质
SCP/% CP		 非蛋白氮
NPN/% CP		 非蛋白氮/可溶
性粗蛋白质
NPN/SCP/%		 淀粉
Starch/%
DM
秕壳类Chaff husks
稻壳Rice husk 69.97±5.99h 58.02±0.54f 11.15±0.25a 7.27±0.02a 65.20±1.26c 1.27±0.01a
花生壳Peanut shell 43.38±0.42g 34.70±0.58e 17.96±0.24c 9.26±1.35a 51.59±8.21b 1.79±0.18a
高粱壳Sorghum husk 37.86±0.33f 16.03±3.79d 13.30±0.04b 7.27±0.57a 54.69±4.40b 5.57±0.44d
秸秆类Straws
辣椒秸Pepper straw 24.15±0.71cd 11.23±0.11c 27.43±0.45e 26.17±1.15e 95.37±2.63e 2.07±0.04ab
豆秸Bean straw 28.08±1.17de 11.79±0.95c 28.87±1.63e 19.46±1.05c 67.39±0.15c 2.96±0.01bc
玉米秸Corn straw 21.41±0.57c 9.00±0.01c 10.19±0.27a 8.60±0.14a 84.41±0.84d 3.45±0.49c
豆皮类Bean hulls
大豆皮Soybean hull 31.80±0.26e 5.64±0.17b 22.53±0.08d 20.16±0.88c 89.47±3.55de 3.76±0.15c
豌豆皮Pea hull 2.70±0.16a 1.18±0.01a 60.35±0.90g 22.84±1.39d 37.84±1.73a 18.02±0.68f
绿豆皮Mung bean hull 12.41±0.87b 3.80±0.01ab 30.68±0.04f 17.01±0.28b 55.45±0.86b 13.06±0.71e

2.3 饲料CNCPS蛋白质组分含量

由表3可知,辣椒秸PA含量最高为26.17%,显著高于其他饲料(P<0.05);秕壳类饲料PA含量均在10% CP以下,且显著低于豆皮类饲料(P<0.05)。豆皮类饲料PB含量较高,秸秆类饲料中玉米秸PB含量显著高于豆秸和辣椒秸(P<0.05),秕壳类饲料中高粱壳PB含量最高,与豆皮类相近;秸秆类和秕壳类饲料中PB1含量较低,豌豆皮PB1含量(37.50% CP)显著高于其他饲料(P<0.05);玉米秸PB2含量(68.40% CP)显著高于其他饲料(P<0.05),稻壳PB2含量最低仅为18.88% CP;豆皮类饲料中大豆皮PB3含量显著高于豌豆皮和绿豆皮(P<0.05),秕壳类饲料中高粱壳PB3含量显著高于稻壳和花生壳(P<0.05)。稻壳PC含量最高为58.02% CP,且显著高于其他饲料(P<0.05);豆皮类饲料PC含量较低,均在6% CP以下。
表3 饲料CNCPS蛋白质组分含量

Table 3 CNCPS protein component contents in feeds % CP

项目
Items		 非蛋白氮
PA		 真蛋白质
PB		 快速降解
真蛋白质
PB1		 中速降解
真蛋白质
PB2		 慢速降解
真蛋白质
PB3		 不可降解
蛋白质
PC
秕壳类Chaff husks
稻壳Rice husk 7.27±0.02a 34.71±0.56a 3.88±0.22b 18.88±6.24a 11.95±5.45bc 58.02±0.54f
花生壳Peanut husk 9.26±1.35a 56.05±1.93b 8.70±1.59d 38.66±0.19bc 8.68±0.15b 34.70±0.58e
高粱壳Sorghum husk 7.27±0.56a 76.70±3.22ef 6.02±0.60c 48.85±0.36e 21.83±3.46d 16.03±3.79d
秸秆类Straws
辣椒秸Pepper straw 26.17±1.15e 62.61±1.26c 1.26±0.70a 48.43±1.16de 12.92±0.60bc 11.23±0.11c
豆秸Bean straw 19.46±1.05c 68.75±0.10d 9.41±0.57d 43.05±2.78cd 16.29±2.11c 11.79±0.95c
玉米秸Corn straw 8.60±0.14a 82.40±0.15g 1.59±0.13a 68.40±0.84g 12.40±0.57bc 9.00±0.01c
豆皮类Bean hulls
大豆皮Soybean hull 20.16±0.88c 74.20±0.71e 2.37±0.79ab 45.67±0.34de 26.15±0.43d 5.64±0.17b
豌豆皮Pea hull 22.84±1.39d 75.98±1.38ef 37.50±0.49f 36.96±1.06b 1.52±0.17a 1.18±0.01a
绿豆皮Mung bean hull 17.01±0.29b 79.19±0.28fg 13.67±0.25e 56.92±0.83f 8.61±0.86b 3.79±0.01ab

2.4 饲料CNCPS CHO组分含量

由表4可知,各种饲料CHO含量均在70% DM以上。NSC由CA和CB1组成,豆皮类饲料NSC含量高于秸秆类和秕壳类饲料,其中,绿豆皮NSC含量最高(50.58% CHO),且显著高于其他饲料(P<0.05);豌豆皮NSC含量其次,花生壳NSC含量最低。除了豌豆皮和绿豆皮外,各种饲料的CB1含量都比较低,均在7% CHO以下;从组分上来看,豌豆皮中的NSC主要为CB1为主,而绿豆皮中的NSC以CA居多。玉米秸CB2含量达到82.15% CHO,显著高于其他饲料(P<0.05);其次为高粱壳和大豆皮,花生壳CB2含量最低。花生壳CC含量高达84.59% CHO,显著高于其他饲料(P<0.05);秸秆类饲料中辣椒秸CC含量显著高于玉米秸和豆秸(P<0.05),豆皮类饲料CC含量普遍较低。
表4 饲料CNCPS CHO组分含量

Table 4 CNCPS CHO component contents in feeds

项目
Items		 碳水化合物
CHO/
% DM		 快速降解
碳水化合物
CA/
% CHO		 中速降解
碳水化合物
CB1/
% CHO		 慢速降解
碳水化合物
CB2/
% CHO		 不可降解
碳水化合物
CC/
% CHO		 非结构性
碳水化合物
NSC/
% CHO
秕壳类Chaff husks
稻壳Rice husk 87.64±0.16e 5.77±0.49b 1.44±0.01a 31.35±1.41b 61.44±1.91d 7.21±0.49a
花生壳Peanut husk 78.82±1.07b 2.59±0.09a 2.27±0.21ab 10.55±0.81a 84.59±0.51e 4.86±0.30a
高粱壳Sorghum husk 85.68±0.26d 8.42±0.82bc 6.50±0.49e 77.68±0.99e 7.40±0.32b 14.92±1.31b
秸秆类Straws
辣椒秸Pepper straw 74.58±1.38a 9.60±0.86c 2.77±0.10bc 28.49±3.51b 59.13±2.74d 12.37±0.77b
豆秸Bean straw 82.31±0.26c 10.88±2.57c 3.59±0.01cd 47.48±2.45c 38.05±0.12c 14.47±2.57b
玉米秸Corn straw 88.13±0.41e 7.92±1.52bc 3.91±0.53cd 82.15±2.01f 6.02±0.04b 11.83±2.05b
豆皮类Bean hulls
大豆皮Soybean hull 83.80±0.03c 17.77±1.46d 4.48±0.18d 76.83±1.57e 0.92±0.29a 22.25±1.28c
豌豆皮Pea hull 80.14±0.88b 19.45±2.04d 22.49±1.10g 57.17±0.91d 0.89±0.04a 41.94±0.94d
绿豆皮Mung bean hull 79.17±0.18b 34.09±0.69e 16.49±0.94f 44.55±1.08c 4.87±0.84b 50.58±0.24e

2.5 NRC模型估测饲料可消化养分含量

由表5可知,绿豆皮tdNFC含量最高,显著高于其他饲料(P<0.05);花生壳tdNFC含量最低,显著低于除稻壳外的其他饲料(P<0.05);高粱壳tdNFC含量显著高于稻壳和花生壳(P<0.05)。秕壳类饲料tdCP含量较低,其中稻壳最低,显著低于其他饲料(P<0.05);豆皮类饲料tdCP含量显著高于秸秆类和秕壳类饲料(P<0.05)。辣椒秸和绿豆皮tdFA含量较高,显著高于其他饲料(P<0.05)。玉米秸tdNDF含量最高,显著高于其他饲料(P<0.05);高粱壳tdNDF含量次之,显著高于处玉米秸外的其他饲料(P<0.05)。9种饲料中豆皮类饲料TDN含量显著高于秕壳类和秸秆类饲料(P<0.05);其中豌豆皮TDN含量最高,显著高于除绿豆皮以外的其他饲料(P<0.05);花生壳TDN含量最低,显著低于其他饲料(P<0.05)。
表5 NRC模型估测饲料可消化养分含量

Table 5 Digestible nutrient contents in feeds using NRC model g/kg DM

项目
Items		 真可消化非纤维
性碳水化合物
tdNFC		 真可消化
粗蛋白质
tdCP		 真可消
化脂肪酸
tdFA		 真可消化
中性洗涤纤维
tdNDF		 总可消化养分
TDN
秕壳类Chaff husks
稻壳Rice husk 61.92±4.36a 10.46±0.08a 0.00±0.00a 356.07±4.56c 358.46±8.85b
花生壳Peanut husk 37.56±2.83a 50.03±0.71d 13.25±0.85b 259.99±0.38a 290.84±3.35a
高粱壳Sorghum husk 125.29±11.41c 25.25±1.18b 0.00±0.00a 514.08±5.43f 594.63±7.15e
秸秆类Straws
辣椒秸Pepper straw 90.48±7.29b 82.95±0.44e 21.96±0.49c 282.60±7.42b 408.00±0.08c
豆秸Bean straw 116.76±21.09bc 47.43±0.37d 14.21±0.29b 375.15±13.87d 483.55±7.13d
玉米秸Corn straw 102.20±18.20bc 33.59±1.34c 4.53±0.04a 555.38±10.81g 623.46±2.82f
豆皮类Bean hulls
大豆皮Soybean hull 182.73±10.60d 92.91±1.91f 12.06±5.06b 484.68±9.14e 702.38±4.61g
豌豆皮Pea hull 329.39±11.01e 151.46±6.19h 0.00±0.00a 345.22±1.72c 756.07±3.10h
绿豆皮Mung bean hull 392.43±1.02f 136.99±2.59g 20.93±4.14c 273.65±5.40ab 749.41±3.67h

2.6 饲料隶属函数综合评价

由表6可知,各种饲料在不同指标上的表现存在差异,以任何一个单一指标评价其营养价值都不具客观性,通过计算每个指标的隶属函数值,计算隶属函数平均值,平均值越高,表明饲料的综合营养价值越高,排序结果为豌豆皮>绿豆皮>大豆皮>玉米秸>豆秸>高粱壳>辣椒秸>花生壳>稻壳。
表6 CNCPS指标隶属函数值

Table 6 Membership function values for CNCPS indices

项目
Items		 稻壳
Rice
husk		 花生壳
Peanut
husk		 高粱壳
Sorghum
husk		 辣椒秸
Pepper
straw		 豆秸
Bean
straw		 玉米秸
Corn
straw		 大豆皮
Soybean
hull		 豌豆皮
Pea hull		 绿豆皮
Mung
bean
hull
隶属函数值Membership function values
粗蛋白质CP 0.00 0.41 0.07 0.56 0.25 0.13 0.59 1.00 0.92
非蛋白氮PA 0.00 0.11 0.00 1.00 0.64 0.07 0.68 0.82 0.52
快速降解真蛋白质PB1 0.07 0.21 0.13 0.00 0.22 0.01 0.03 1.00 0.34
中速降解真蛋白质PB2 0.00 0.40 0.61 0.60 0.49 1.00 0.54 0.37 0.77
慢速降解真蛋白质PB3 0.42 0.29 0.82 0.46 0.60 0.44 1.00 0.00 0.29
不可降解蛋白质PC 0.00 0.41 0.74 0.82 0.81 0.86 0.92 1.00 0.95
碳水化合物CHO 0.97 0.83 0.31 0.00 0.57 1.00 0.69 0.41 0.34
快速降解碳水化合物CA 0.10 0.00 0.19 0.22 0.26 0.17 0.48 0.54 1.00
中速降解碳水化合物CB1 0.00 0.04 0.24 0.06 0.10 0.12 0.14 1.00 0.71
慢速降解碳水化合物CB2 0.29 0.00 0.94 0.25 0.52 1.00 0.93 0.65 0.47
不可降解碳水化合物CC 0.28 0.00 0.92 0.30 0.56 0.94 1.00 1.00 0.95
平均值Mean 0.19 0.25 0.45 0.39 0.46 0.52 0.64 0.71 0.66
排序Rank 9 8 6 7 5 4 3 1 2

3 讨论

3.1 饲料CNCPS蛋白质组分分析

CNCPS将蛋白质分为PA、PB和PC 3部分。PA主要为NPN,与单胃动物不同,反刍动物可以利用NPN合成微生物蛋白(MCP),从而提高蛋白质的利用率,节约饲粮蛋白质[14]。本研究中,辣椒秸PA含量最高(26.17% CP),NPN/SCP值达到95.37%,说明其可溶性蛋白质中几乎全是NPN;此外,其CP含量也是3个秸秆饲料中最高的(9.49% DM),虽然低于程志泽等[15](CP含量为15% DM),但与李进龙等[16](CP含量为11.16% DM)相近。程志泽等[15]研究发现,辣椒秸营养价值优于玉米秸,这与本研究结果不一致,可能是由于本试验中辣椒秸秆品质较差导致,其Ash、ADL和CC含量较高也佐证了这点。
玉米秸PB含量最高(82.40% CP),豆皮类饲料PB含量也均在70% CP以上,秕壳类饲料中高粱壳PB含量达到76.70% CP,说明它们可消化利用的蛋白质含量高;而稻壳和花生壳CP含量较低,且PC含量均在30% CP以上,说明其蛋白质品质较差,这与彭琳琳等[17]研究报道一致。进一步结合PB组分细分结果来看,豌豆皮PB1含量(37.50% CP)显著高于其他饲料,其SCP含量高(60.35% CP)且NPN/SCP值较低(37.84%),说明一方面其PB的瘤胃降解率高,为瘤胃MCP合成提供氨基酸的能力强;但另一方面PB1被二次转化为MCP后再利用,无疑也造成了不必要的浪费[18]。PB2大部分会在瘤胃中降解,小部分会进入后肠道,为动物提供过瘤胃蛋白质[19]。本研究中,玉米秸PB2含量最高,其次为绿豆皮、高粱壳和辣椒秸,说明它们的蛋白质营养价值更具优势。PB3只有少量可在瘤胃中被降解,这部分PB能够逃离瘤胃的降解成为瘤胃非降解蛋白质(RUP),RUP对反刍动物营养非常重要,其肠道消化率约为80%。本试验中,大豆皮PB3含量最高,其次为高粱壳,但高PB3也可能导致高PC;进一步结合PC含量来看,大豆皮PC含量仅为5.64% CP,而高粱壳达到16.03% CP,说明高粱壳的PB3中不可消化的蛋白质高,而大豆皮提供的有效过瘤胃蛋白质多,这与高红[20]的研究结果一致(大豆皮RUP达48.5% CP),这方面优于高粱壳。
综上可知,从常规营养成分看差异不大的饲料,从CNCPS蛋白质组分来分析可使得饲料营养价值所测数据更细致,也更具参考价值,这与孙红红等[21]的报道一致。

3.2 饲料CNCPS CHO组分分析

本研究中,各种饲料CHO含量为74.58% DM~88.13% DM,说明它们都是以提供CHO为主的粗饲料。CHO是反刍动物获得能量的主要途径,其营养价值受到组成结构影响[22]。CNCPS将CHO划分为NSC和结构性碳水化合物(SC)。
本试验中,豌豆皮和绿豆皮CHO含量都在80% DM左右,且NSC含量较高(分别为41.94% CHO和50.58% CHO),但大豆皮中NSC含量仅为22.25% CHO。因此,豌豆皮和绿豆皮是优质的碳架供应者,不过NSC的快速降解容易导致挥发性脂肪酸(VFA)的积累,使得瘤胃pH降低,因此若大量饲喂容易导致瘤胃酸中毒和其他代谢疾病;而大豆皮富含易消化纤维,但快速降解部分少,因此不会提高瘤胃酸度,这与Hao等[23]的研究结果一致。从NSC组成来看,CA和CB1属于NSC,绿豆皮CA含量较高,豌豆皮CB1含量较高,说明绿豆皮中NSC的降解是以快速降解的糖类为主,而豌豆皮中则是以中速降解的淀粉为主。在CHO中,关于提供给微生物养分的速度,纤维素太慢,糖太快,而淀粉效果最好[24],这方面豌豆皮优于绿豆皮。李存花等[25]将豌豆皮添加到肉仔鸡饲粮中发现,低于3%的添加量可以提高养分消化率和生长性能,但在反刍动物上的应用还未见文献报道。
以SC为主的饲料中,大豆皮主要以CB2为主,CC含量非常低,不足1% CHO,其可供反刍动物利用的纤维含量高,不能被利用的木质素含量低,是优良的饲料资源,这与袁翠林等[26]的研究结果一致。高粱壳也是以SC为主,其CHO含量略高于大豆皮,CB2含量与大豆皮接近,但PC含量高于大豆皮,营养价值略低于大豆皮,且两者都是慢速发酵为主,这与涂远璐等[27]的体外产气结果一致。本试验中,稻壳、花生壳和辣椒秸CC含量高,可消化性差,营养价值较低。黄帅等[28]也研究发现,花生壳CC含量达47.94% CHO,高于豆秸的30.77% CHO。本研究中,花生壳CC含量达到84.59% CHO,这与其Ash和ADL含量较高有关。花生壳在收集的过程中很容易掺入泥土,说明本样品中可能泥土多,品质较差。

3.3 饲料CNCPS营养指标隶属函数分析及其与NRC模型比较分析

用于评定饲料营养价值的指标非常多,单纯依靠某一个指标来评价是不全面的。隶属函数分析是用于表征模糊集合的数学工具,通过确定每个元素的隶属度,对指标打分,能够更加客观、全面地评价作物的价值[29]。吴琼等[30]通过隶属函数分析了6种南方农作物副产物的营养价值,得到营养价值排序为火龙果藤>花生秧>玉米秸>稻秸。本试验结果显示,通过隶属函数值综合评定饲料的CNPCS营养价值,9种饲料排序为豌豆皮>绿豆皮>大豆皮>玉米秸>豆秸>高粱壳>辣椒秸>花生壳>稻壳。
NRC(2001)模型既吸收了CNCPS在2001年以前的先进理论与技术,又保留了NRC 对动物营养物质需要量的研究特色,综合了动物和饲料因素评价营养价值,常与CNCPS一起被用作饲料营养价值评定[31-32]。为了验证本文隶属函数综合评价结果的准确性,使用NRC模型估测饲料可消化养分含量。结果表明,豌豆皮和绿豆皮具有较高含量的tdNFC和tdCP,这与其非纤维性碳水化合物和PB含量较高的结果一致;玉米秸、高粱壳和大豆皮tdNDF含量较高,说明它们可发酵的纤维性碳水化合物比例较高,这点也与CNCPS分析的结果一致。从NRC模型的TDN含量来看,各种饲料营养价值排序为豌豆皮>绿豆皮>大豆皮>玉米秸>高粱壳>豆秸>辣椒秸>稻壳>花生壳,与隶属函数分析结果基本一致,说明应用模糊数学隶属函数结合CNCPS综合评价饲料营养价值是可行的。

4 结论

① 与常规营养成分分析相比,利用CNCPS对饲料进行营养价值分析,根据各组分含量能够更加准确地反映出饲料中蛋白质和碳水化合物在反刍动物体内的消化利用情况,更能反映饲料的营养特性。
② 将模糊综合评价方法与CNCPS指标结合,得出饲料的综合得分,可以使得复杂的CNCPS评价结果更直观,同时避免单一指标评价不够全面的缺陷。
③ 本研究中9种饲料的营养价值综合评定结果为:豌豆皮>绿豆皮>大豆皮>玉米秸>豆秸>高粱壳>辣椒秸>花生壳>稻壳。

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