动物营养学报  2013, Vol. 25 Issue (12): 2844-2853   PDF (1030KB)    
引用本文
张铖铖, 张石蕊, 贺喜, 李敏, 文慧, 沈俊, 朱良, 崔志杰. 我国不同地区棉籽粕的猪氨基酸标准回肠消化率的测定[J]. 动物营养学报, 2013, 25(12): 2844-2853.  
ZHANG Chengcheng, ZHANG Shirui, HE Xi, LI Min, WEN Hui, SHEN Jun, ZHU Liang, CUI Zhijie. Amino Acid Standardized Ileal Digestibility of Cottonseed Meals from Different Areas of China for Swine[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2013, 25(12): 2844-2853.  
我国不同地区棉籽粕的猪氨基酸标准回肠消化率的测定
张铖铖 , 张石蕊 , 贺喜 , 李敏, 文慧, 沈俊, 朱良, 崔志杰    
湖南农业大学动物营养研究所, 饲料安全与高效利用教育部工程研究中心, 长沙 410128
收稿日期：2013-6-28
基金项目：公益性行业(农业)专项(200903006)
作者简介：张铖铖(1987- ),女,湖南长沙人,硕士研究生,从事饲料资源开发与利用的研究。E-mail: zcc2005@163.com
通讯作者：张石蕊，教授，硕士生导师，E-mail:163zsr@163.com； 贺喜，副教授，硕士生导师，E-mail:hexi111@126.com
摘要：本试验旨在测定我国不同地区棉籽粕的猪氨基酸标准回肠消化率,并用化学分析法建立棉籽粕的猪主要4种氨基酸标准回肠消化率预测模型。试验选用体重40 kg左右的"杜×长×大"三元杂交公猪12头,采用2个6×6拉丁方试验设计,每个拉丁方试验6头猪,包括5种棉籽粕试验饲粮和1个无氮饲粮。每个试验分为Ⅰ~Ⅵ期,每期为7 d,前5 d为预试期,后2 d为回肠末端食糜收集期。采用简单T型瘘管法测定棉籽粕的猪氨基酸标准回肠消化率。结果表明:棉籽粕的猪必需氨基酸标准回肠消化率平均值范围为69.42%~94.50%,具体为:赖氨酸74.63%、蛋氨酸69.42%、色氨酸77.95%、苏氨酸81.43%、缬氨酸83.26%、异亮氨酸81.97%、亮氨酸84.65%、苯丙氨酸89.97%、组氨酸87.89%、精氨酸94.50%。不同地区棉籽粕的猪必需氨基酸标准回肠消化率平均值范围为长江流域65.02%~95.96%、黄河流域68.02%~93.15%、西北内陆74.70%~95.76%。棉籽粕的猪主要4种氨基酸标准回肠消化率预测模型为:赖氨酸标准回肠消化率=-63.372+2.783×粗蛋白质(R2=0.499,RSD=5.119,P<0.05);蛋氨酸标准回肠消化率=98.861-1.623×粗纤维(R2=0.402,RSD=5.274,P<0.05);色氨酸标准回肠消化率=48.863-0.031×游离棉酚+1.001×粗蛋白质(R2=0.707,RSD=2.492,P<0.05);苏氨酸标准回肠消化率=114.937-0.050×游离棉酚(R2=0.449,RSD=5.443,P<0.05)。本试验研究表明,我国棉籽粕的猪氨基酸标准回肠消化率平均值差异较大,综合评价,长江流域棉籽粕多数必需氨基酸标准回肠消化率较高,西北内陆次之,黄河流域较低。依据棉籽粕化学成分,建立了棉籽粕的猪氨基酸标准回肠消化率预测模型。
关键词： 棉籽粕     氨基酸     消化率     猪    
Amino Acid Standardized Ileal Digestibility of Cottonseed Meals from Different Areas of China for Swine
ZHANG Chengcheng , ZHANG Shirui , HE Xi , LI Min, WEN Hui, SHEN Jun, ZHU Liang, CUI Zhijie    
Engineering Research Center for Feed Safety and Efficient Utilization of Ministry of Education, Institute of Animal Nutrition, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
Abstract: This experiment was conducted to determine the amino acid standardized ileal digestibility of cottonseed meals from different areas of China and establish the predicating models of amino acid standardized ileal digestibility of cottonseed meals through analyzing the chemical composition of cottonseed meals. Twelve crossed-bred swine (Duroc×Landrace×Yorkshine) with an average body weight of 40 kg were randomly assigned to two Latin square design treatments with 6 swine per treatment, and each treatment included five cottonseed meal diets and a N-free diet. Each Latin square treatment had Ⅰ to Ⅵ periods, each period lasted for seven days, the first five days were pre-feeding period, and the final two days were sample collection period. The T-type fistula method was used to determinate the amino acid standardized ileal digestibility of cottonseed meals. The results showed as follows: the mean range of essential amino acid standardized ileal digestibility of cottonseed meals was from 69.42% to 94.50%, and the essential amino acid standardized ileal digestibility was Lys 74.63%, Met 69.42%, Trp 77.95%, Thr 81.43%, Val 83.26%, Ile 81.97%, Leu 84.65%, Phe 89.97%, His 87.89% and Arg 94.50%. According to the different areas, the mean range of essential amino acid standardized ileal digestibility of cottonseed meal from Yangtze River basin was from 65.02% to 95.96%, that from Yellow River basin was from 68.02% to 93.15%, and that from Inland northwest was from 74.70% to 95.76%. The predicating models for amino acid standardized ileal digestibility were as follows: SLys=-63.372+2.783×CP (R2=0.499, RSD=5.119, P<0.05); SMet=98.861-1.623×CF (R2=0.402, RSD=5.274, P<0.05); STrp=48.863-0.031×FG+1.001×CP (R2=0.707, RSD=2.492, P<0.05); SThr=114.937-0.050×FG (R2=0.449, RSD =5.443, P<0.05). The results indicate that the amino acid standardized ileal digestibility of cottonseed meals is different. Most essential amino acid standardized ileal digestibility of cottonseed meals from Yangtze River basin is the highest among the three ares, and the Inland northwest is better than Yellow River basin. The predicating models for amino acid standardized ileal digestibility are established according to the chemical composition of cottonseed meals.
Key words: cottonseed meal     amino acid     digestibility     swine    

随着人们对畜禽产品消费需求的日益增长，我国畜禽养殖业、饲料工业得到了迅速发展。根据我国农业部饲料工业“十二五”发展规划，至2015年，我国饲料工业总产量将达2亿t。随着饲料工业的迅速发展，我国饲料原料资源(尤其是蛋白质饲料资源)不足的问题将日益突显。我国棉花种植面积大，棉籽饼粕产量高，占各类饼粕总量的30%左右。棉籽粕中粗蛋白质含量高(≥35%)，合理高效利用棉籽粕资源是解决我国中长期蛋白质饲料资源缺乏的有效途径之一。棉籽粕是棉籽提油后的副产物，其营养价值受加工工艺和棉籽品质的影响，棉籽品质则与我国棉花种植情况有关。汪若梅[1]综述了我国改革开放以来棉花种植情况的变化：不同棉区适宜种植的棉花品种针对性强；低酚棉品种种植范围逐步扩大；在品种选育方面，选择优质棉纤维的同时也考虑棉籽品质。湖北、河北、山东等省份的棉花培育和种植情况也相继被报道[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]。针对棉花种植品种不断更新，棉籽粕饲用价值的研究工作也一直未间断。张永成[11]研究了不同工艺、不同省份棉籽粕的猪养分回肠消化率，认为蒸炒条件对棉籽粕养分消化率影响显著，不同省份棉籽粕氨基酸消化率差异显著。王安平等[12]和胡迎利等[13]对我国棉籽粕和棉籽粕蛋白质等营养成分和棉酚含量调研发现，我国不同主产区棉籽粕营养价值和棉酚含量差异大，变化幅度宽。黄俊程[14]研究测定了生产工艺中不同热处理对棉籽粕猪氨基酸消化率的影响，认为短时间热处理(116 ℃，20 min，棉籽粕的蛋白质溶解度为69%)的棉籽粕赖氨酸消化率显著高于其他处理。测定蛋白质原料的氨基酸消化率，再根据其化学成分建立预测模型是指导蛋白质原料在饲料工业中合理利用的有效方法之一。但席鹏彬[15]研究建立的菜籽粕氨基酸消化率预测方程拟合度小于0.85，李明[16]建立的菜籽粕氨基酸消化率预测方程拟合度小于0.9，其他一些学者的研究报道中拟合度也不高。前人研究棉籽粕营养价值时一般根据省份采集样品，但在棉花种植过程中不同土壤环境及气候条件是影响棉籽品质的主要因素之一，且棉籽加工工艺也是不能忽视的因素。因此，本研究以我国棉花种植区域划分为依据，采集不同地区棉籽，按目前典型加工工艺所得的棉籽粕为试验材料，测定其猪氨基酸标准回肠消化率，并以棉籽粕化学成分为预测因子建立棉籽粕赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸及苏氨酸标准回肠消化率预测模型，以期为棉籽粕在猪饲料中的合理高效利用及饲料数据库修订提供依据。

1 材料与方法
1.1 试验材料

在我国3大主产棉区(西北内陆、黄河流域和长江流域)[17]、7个省份调查具有代表性油脂厂棉籽粕来源及生产加工情况，共采集有代表性的棉籽粕样品29个单体，分析测定常规成分和游离棉酚含量。综合考虑棉籽粕来源地、生产工艺、粗蛋白质含量，将29个棉籽粕单体组成10个棉籽粕实体(每2~3个单体组成1个实体)。10个棉籽粕实体编号为：C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10。其中，C1、C2棉籽粕为长江流域棉籽加工所得，C3、C4、C5、C6、C7棉籽粕为黄河流域棉籽加工所得，C8、C9、C10棉籽粕为西北内陆棉籽加工所得。

1.2 试验动物及饲养管理

试验选用体重40 kg左右的“杜×长×大”三元杂交去势公猪12头，并随机编为1~12号，将其分别置于个体代谢笼内，驱虫免疫后进入试验。试验在湖南农业大学动物科技学院试验基地进行。

1.3 试验设计及饲粮

试验采用2个6×6拉丁方试验设计，每个拉丁方试验6头猪，包括5种棉籽粕试验饲粮和1个无氮饲粮。试验分为Ⅰ~Ⅵ期，每期为7 d，前5 d为预试期，后2 d为回肠末端食糜收集期。采用简单T型瘘管法，以三氧化二铬为外源指示剂测定棉籽粕的猪氨基酸标准回肠消化率，采用无氮饲粮法测定内源氨基酸流量。拉丁方试验设计见表1。

表1 拉丁方试验设计

Table 1 Latin square experimental design

试验参照我国《猪饲养标准》(NY/T 65—2004)，以待测棉籽粕为唯一蛋白质源配制饲粮，其组成及营养水平见表2。

表2 饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 2 Composition and nutrient levels of diets (air-dry basis) %

1.4 样品的收集与测定

每个拉丁方试验的第6天和第7天连续12 h收集回肠末端食糜。回肠末端食糜排出后通过导流管收集到样品袋中，每隔2 h收集1次。收集到的回肠末端食糜马上置于-20 ℃的冰箱中保存。试验结束后，将每期每头试验猪的回肠末端食糜样品解冻后混合均匀，经冷冻干燥制成风干样品，低温保存。

棉籽粕实体测定指标和方法：水分(GB/T 6435—2006)、粗脂肪(GB/T 6433—2006)、粗纤维(GB/T 6434—2006)、粗蛋白质(GB/T 6432—94)、酸性洗涤纤维(NY/T 1549—2007)、中性洗涤纤维(NY/T 20806—2006)、游离棉酚(GB 13086—91)以及18种氨基酸(GB/T 18246—2000)含量。

回肠末端食糜和饲粮测定指标和方法：水分(GB/T 6435—2006)、粗脂肪(GB/T 6433—2006)、粗纤维(GB/T 6434—2006)、粗蛋白质(GB/T 6432—94)、酸性洗涤纤维(NY/T 1549—2007)、中性洗涤纤维(NY/T 20806—2006)、氨基酸(GB/T 18246—2000)以及铬(GB/T 13088—2006，火焰原子吸收法)含量。

1.5 计算公式
1.5.1 氨基酸表观回肠消化率计算公式 AID=[1-(B×C)/(D×E)]×100。

式中：AID为氨基酸表观回肠消化率(%)；B为回肠末端食糜中氨基酸含量(%)；C为饲粮中指示剂含量(%)；D为饲粮中氨基酸含量(%)；E为回肠末端食糜中指示剂含量(%)。

1.5.2 内源氨基酸流量计算公式 AAflow=(B1×C1)/D1。

式中：AAflow为内源氨基酸流量(g/100 g饲粮采食量)；B1为无氮饲粮中指示剂含量(%)；C1为采食无氮饲粮动物回肠末端食糜中氨基酸含量(%)；D1为采食无氮饲粮动物回肠末端食糜中指示剂含量(%)。

1.5.3 氨基酸标准回肠消化率计算公式 SID=AID+(AAflow×100/D)。

式中：SID为氨基酸标准回肠消化率(%)；AID为氨基酸表观回肠消化率(%)；AAflow为内源氨基酸流量(g/100 g饲粮采食量)；D为饲粮中氨基酸含量(%)[18, 19]。

1.6 数据处理

试验数据采用Excel 2010进行初步处理，结果用平均值±标准差表示，采用SPSS 17.0统计软件中的ANVOA过程进行单因素方差分析，采用LSD法进行多重比较，采用Partial Correlations语句进行相关性分析，采用Linear Regression语句建立氨基酸标准回肠消化率预测模型。

2 结 果
2.1 棉籽粕实体测定结果

由表3可知，我国棉籽粕干物质含量平均值为89.64，变化范围为88.41%~91.03%，粗蛋白质含量平均值为44.47%，变化范围为41.42%~46.74%。

表3 棉籽粕实体常规成分及游离棉酚含量(风干基础)

Table 3 Common composition of cottonseed meals and free gossypol content (air-dry basis)

由表4可知，我国棉籽粕18种氨基酸含量平均值范围为0.59%~10.01%，其中必需氨基酸范围为0.59%~5.51%。

表4 棉籽粕实体氨基酸含量(干物质基础)

Table 4 Amino acid contents of cottonseed meals (DM basis) %


2.2 棉籽粕的猪氨基酸表观回肠消化率测定结果

由表5可知，棉籽粕的猪必需氨基酸表观回肠消化率平均值范围为60.51%~89.91%，具体值为：赖氨酸61.48%、蛋氨酸65.20%、色氨酸73.13%、苏氨酸60.51%、缬氨酸71.96%、异亮氨酸70.23%、亮氨酸73.23%、苯丙氨酸81.87%、组氨酸79.35%、精氨酸89.91%。

表5 棉籽粕的猪氨基酸表观回肠消化率

Table 5 Amino acid apparent ileal digestibility of cottonseed meals for swine %


由表6可知，不同地区棉籽粕的猪氨基酸表观回肠消化率平均值范围分别为长江流域57.73%~91.43%、黄河流域42.98%~88.49%、西北内陆43.69%~91.29%。长江流域棉籽粕赖氨酸、色氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、丙氨酸、脯氨酸、酪氨酸和甘氨酸表观回肠消化率显著高于黄河流域(P<0.05)，西北内陆棉籽粕赖氨酸、组氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸和甘氨酸表观回肠消化率显著高于黄河流域(P<0.05)。

表6 不同地区棉籽粕的猪氨基酸表观回肠消化率的比较

Table 6 Comparison of amino acid apparent ileal digestibility of cottonseed meals from different areas for swine %

2.3 棉籽粕的猪氨基酸标准回肠消化率测定结果

由表7可知，棉籽粕的猪必需氨基酸标准回肠消化率平均值范围为69.42%~94.50%，非必需氨基酸标准回肠消化率平均值范围为73.42%~90.67%。必需氨基酸标准回肠消化率平均值分别为：赖氨酸74.63%、蛋氨酸69.42%、色氨酸77.95%、苏氨酸81.43%、缬氨酸83.26%、异亮氨酸81.97%、亮氨酸84.65%、苯丙氨酸89.97%、组氨酸87.89%、精氨酸94.50%。

表7 棉籽粕的猪氨基酸标准回肠消化率

Table 7 Amino acid standardized ileal digestibility of cottonseed meals for swine %


由表8可知，不同地区棉籽粕的赖氨酸、色氨酸、苏氨酸、谷氨酸、丝氨酸、酪氨酸标准回肠消化率差异显著(P＜0.05)。长江流域、黄河流域、西北内陆地区棉籽粕的猪必需氨基酸标准回肠消化 率平均值范围依次为65.02%~95.96%、68.02%~ 93.15%、74.70%~95.76%，非必需氨基酸标准回肠消化率平均值范围依次为69.03%~93.59%、74.82%~88.74%、73.99%~94.00%。长江流域、黄河流域、西北内陆地区棉籽粕的猪必需氨基酸标准回肠消化率平均值分别为赖氨酸81.57%、69.64%、77.32%，蛋氨酸65.02%、68.02%、74.70%，色氨酸83.74%、74.41%、79.98%，苏氨酸86.37%、77.02%、85.48%，缬氨酸87.67%、80.08%、85.63%，异亮氨酸 87.05%、78.94%、83.63%，亮氨酸90.04%、81.03%、87.09%，苯丙氨酸93.02%、87.67%、91.76%，组氨酸91.71%、84.73%、90.60%，精氨酸 95.96%、93.15%、95.76%。黄河流域棉籽粕赖氨酸、色氨酸、苏氨酸、组氨酸、丝氨酸和酪氨酸标准回肠消化率显著低于其他地区棉籽粕(P<0.05)。除蛋氨酸标准回肠消化率外，其他必需氨基酸标准回肠消化率测定结果为：长江流域较高，西北内陆次之，黄河流域较低。

表8 不同地区棉籽粕的猪氨基酸标准回肠消化率的比较

Table 8 Comparison of amino acid standardized ileal digestibility of cottonseed meals from different areas for swine %

2.4 棉籽粕氨基酸标准回肠消化率预测模型

对棉籽粕各成分(干物质基础)与4种主要氨基酸标准回肠消化率进行相关性分析，根据相关性分析结果，建立了棉籽粕的猪主要4种氨基酸标准回肠消化率预测模型，预测模型如下：

赖氨酸标准回肠消化率=-63.372+2.783×粗蛋白质(R2=0.499，RSD=5.119，P<0.05)；

蛋氨酸标准回肠消化率=98.861-1.623×粗纤维(R2=0.402RSD=5.274，P<0.05)；

色氨酸标准回肠消化率=48.863-0.031×游离棉酚+1.001×粗蛋白质(R2=0.707，RSD=2.492，P<0.05)；

苏氨酸标准回肠消化率=114.937-0.050×游离棉酚(R2=0.449，RSD=5.443，P<0.05)。

棉籽粕的赖氨酸标准回肠消化率与粗蛋白质含量呈正相关(P＜0.05)，蛋氨酸标准回肠消化率与粗纤维含量呈负相关(P＜0.05)，色氨酸标准回肠消化率与粗蛋白质含量呈正相关(P＜0.05)和游离棉酚含量呈负相关(P＜0.05)，苏氨酸标准回肠消化率与游离棉酚含量呈负相关(P＜0.05)，预测模型的拟合度不高。

3 讨 论
3.1 影响棉籽粕的猪氨基酸消化率的因素

我国棉籽粕的猪必需氨基酸表观回肠消化率平均值范围为60.51%~89.91%，标准回肠消化率平均值范围为69.42%~94.50%。蛋白质饲料原料中纤维含量及抗营养因子是影响其利用价值的主要因素。棉籽来源、加工方法及参数将影响棉籽粕蛋白质的利用。纤维成分含量是影响氨基酸消化率的主要因素之一[16]。影响棉籽粕生物学效价的因素是棉籽粕中粗蛋白质和粗纤维含量[20, 21]。本研究表明，棉籽粕的赖氨酸标准回肠消化率与粗蛋白质含量、蛋氨酸标准回肠消化率与粗纤维含量、色氨酸标准回肠消化率与粗蛋白质和游离棉酚含量、苏氨酸标准回肠消化率与游离棉酚含量相关关系显著。

本研究测得不同地区棉籽粕氨基酸表观回肠消化率、标准回肠消化率变化情况为：长江流域较高，西北内陆次之，黄河流域较低。张永成[11]对我国不同地区同种加工工艺棉籽粕猪氨基酸消化率测定结果从高到低依次为：河北(属黄河流域)、河南(属黄河流域)、湖南(属长江流域)、湖北(属长江流域)、新疆(属西北内陆)。通过比较可知，该试验所用棉籽粕样品中黄河流域棉籽粕干物质和粗蛋白质含量较高、酸性洗涤纤维含量较低，所以黄河流域棉籽粕氨基酸消化率高。

3.2 氨基酸消化率预测模型的实用性

目前饲料养分消化率预测模型较有实用价值的主要是消化能预测模型，氨基酸消化率预测模型的研究报道较少且模型的拟合度较低。有研究者用棉籽粕化学成分预测赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸和苏氨酸表观回肠消化率，各预测方程拟合度不高，R2值仅在0.4~0.6之间[11]。席鹏彬[15]研究了菜籽粕纤维因子与氨基酸表观回肠消化率之间的相关关系，发现除了精氨酸、赖氨酸、缬氨酸表观回肠消化率与中性洗涤纤维含量存在较高的负相关外，其他氨基酸与饲粮中性洗涤纤维含量相关性较低。有试验研究了菜籽粕化学成分与菜籽粕的猪氨基酸标准消化率的关系，建立了菜籽粕赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、缬氨酸和色氨酸标准回肠消化率预测模型，除了缬氨酸标准回肠消化率预测模型拟合度较高外，其他氨基酸标准回肠消化率预测模型拟合度也较低[16]。本研究所建立的棉籽粕的猪主要4种氨基酸标准回肠氨基酸消化率预测模型中，各个预测方程拟合度也较低，氨基酸消化率预测模型还存在一定的局限性，有待进一步研究。

4 结 论

① 我国棉籽粕的猪必需氨基酸标准回肠消化率差异较大，平均值范围为69.42%~94.50%，具体分别为：赖氨酸74.63%、蛋氨酸69.42%、色氨酸77.95%、苏氨酸81.43%、缬氨酸83.26%、异亮氨酸81.97%、亮氨酸84.65%、苯丙氨酸89.97%、组氨酸87.89%、精氨酸94.50%。

② 长江流域、黄河流域、西北内陆地区棉籽粕的猪必需氨基酸标准回肠消化率平均值范围依次为65.02%~95.96%、68.02%~93.15%、74.70%~95.76%。长江流域棉籽粕的猪多数必需氨基酸标准回肠消化率较高，西北内陆次之，黄河流域较低。

③ 本试验建立了棉籽粕猪的主要4种氨基酸标准回肠消化率预测模型。

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