动物营养学报    2017, Vol. 29 Issue (7): 2348-2356    PDF    
双内源指示剂法测定兔饲粮消化能值及其预测模型的研究
刘磊, 李福昌, 张崇玉     
山东农业大学动物科技学院, 泰安 271000
摘要: 本试验旨在研究利用双内源指示剂法测定兔饲粮养分消化率及消化能(DE)值,并建立兔饲粮DE值的预测模型。选用体重相近的4月龄獭兔30只,随机分为3组,每组10个重复,每个重复1只兔。每组饲喂1种饲粮,用全收粪法进行消化试验,用聚酯纤维筛网袋法测定了饲粮中的2种内源指示剂,即酸不溶木质素(ADL)和盐酸不溶灰分(AIA)+ADL的回收率。同时选取了山东省不同饲料公司生产的17种兔颗粒配合饲料,在各自兔养殖场进行饲养试验,利用双内源指示剂法测定兔饲粮DE值,建立兔饲粮DE值的预测模型。结果表明:1)全收粪法测得3种饲粮ADL的平均回收率为99.87%,ADL+AIA的平均回收率为96.81%,二者可作为理想的双内源指示剂。2)利用双内源指示剂法可以准确测定兔饲粮的各种养分消化率和DE值。3)兔饲粮DE值可以用饲粮中可消化有机物质(DOM)含量进行准确的预测:DE(MJ/kg)=0.0204DOM(g/kg)或DE(MJ/kg)=0.939 5+0.018 2DOM(g/kg)。4)利用兔饲粮中养分[粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、可溶性碳水化合物(NDSC)、半纤维素(HCEL)和纤维素(CEL)]含量建立兔饲粮DE值的预测模型为DE(MJ/kg)=0.016 6CP(g/kg)+0.0334EE(g/kg)+0.015 3NDSC(g/kg)+0.005 4HCEL(g/kg)+0.003 1CEL(g/kg)。由此可见,利用双内源指示剂法可以较好地预测兔饲粮的DE值。
关键词: 内源指示剂     兔饲粮     消化能     预测模型    
Determination of Dietary Digestible Energy Value by Double Endogenous Indicators Method and Its Forecasting Model for Rabbits
LIU Lei, LI Fuchang, ZHANG Chongyu    
College of Animal Science and Technology, Shandong Agricultural University, Tai'an 271000, China
Abstract: This experiment was conducted to investigate the determination of dietary digestible energy (DE) value by double endogenous indicator method for rabbits, and to build its forecasting model. Thirty Rex rabbits with similar body weight were randomly divided into 3 groups with 10 replicates in each group and 1 rabbit in each replicate. Rabbits in the 3 groups were fed 1 kind of diets, and the digestion experiment was conducted with total feces collection method, and determined the recovery rate of double endogenous indicators [acid insoluble lignin (ADL) and ADL+acid insoluble ash lignin (AIA)] by the method of polyester fiber bag. Meanwhile, we selected 17 kinds of pellet feeds from different company in Shandong province, made feeding experiments at the respective rabbit farms, and measured the dietary DE value by double endogenous indicator method, and to build the forecasting model of dietary DE value for rabbits. The results showed as follows: 1) the average recovery rates of 3 dietary ADL and ADL+AIA were 99.87% and 96.81%, respectively. Both of them can be used as the ideal endogenous indicator. 2) Using double endogenous indicators method could accurately determine the various nutrient digestibility and DE value of rabbit diets. 3) Dietary DE value could accurately predict by dietary digestible organic matter (DOM) content using the model: DE (MJ/kg)=0.020 4DOM (g/kg) or DE (MJ/kg)=0.939 5+0.018 2DOM (g/kg). 4) Using dietary nutrient [crude protein (CP), ether extract (EE), neutral detergent soluble carbohydrates (NDSC), hemicellulose (HCEL) and cellulose (CEL)] contents to build the forecasting model was DE (MJ/kg)=0.016 6CP(g/kg)+0.033 4EE(g/kg)+0.015 3NDSC(g/kg)+0.005 4HCEL(g/kg)+0.003 1CEL(g/kg). In conclusion, using double endogenous indicators method can accurately determine the dietary DE value of rabbits.
Key words: endogenous indicator     rabbits' diet     digestible energy     forecasting model    

目前,颗粒配合饲料的应用以及生产颗粒配合饲料的饲料厂日益增多,兔颗粒配合饲料中许多粗饲料和糠麸类的营养成分仍未确定。家兔饲粮中的消化能(DE)值是评价饲粮营养价值的重要指标,如何快速测定或预测兔饲粮的DE值是目前饲料研究中急需解决的问题。采用全收粪法的消化试验可准确地测定兔饲粮的养分消化率及DE值,但是此法非常繁琐。指示剂法用于消化试验,可以省去全收粪法测定采食量和排粪量的麻烦,但很难找到符合要求的理想的指示剂。常用的指示剂有三氧化二铬(Cr2O3)、盐酸不溶灰分(AIA)、酸不溶木质素(ADL)等,Cr2O3指示剂法常作为一种快速准确地评定家禽表观代谢能和猪饲粮DE值的方法,但需要提前混入饲料中[1-2]。ADL和AIA为内源指示剂,可省去指示剂混入饲料中的麻烦。但AIA法不允许饲料和粪样有污染,禁止动物接触食入土壤等,并且AIA法的回收率不是很理想,如大量的研究发现,AIA法的回收率偏高[3-6]。Sales等[7]比较了ADL和AIA作为指示剂的应用效果,发现ADL作为指示剂测定鹦鹉饲粮代谢值能更为准确。ADL为测定兔饲粮指示剂的首选,因为兔饲粮中含有2%~5%的木质素,但是国家标准法(GB/T 20805—2006) 测定ADL的方法非常繁琐。用指示剂法测定家兔饲粮养分消化率及DE值的研究比较少。因此,本试验旨在寻找符合用于家兔饲粮的内源指示剂,测定商品兔颗粒配合饲料的DE值,并建立利用兔饲粮养分含量预测饲粮DE值的模型,为生产实际提供服务。

1 材料与方法 1.1 试验设计

试验选用4月龄体重为2.5 kg左右的獭兔30只,随机分为3组,每组10个重复,每个重复1只兔。每组饲喂1种试验饲粮,采用全收粪法进行消化试验,测定2种内源指示剂(ADL和ADL+AIA)的回收率。消化试验预试期10 d,正试期6 d。

3种试验饲粮参考De Blas等[8]推荐的饲养标准配制,试验饲粮组成及营养水平见表 1。将饲粮制成直径4~6 mm的颗粒料。

表 1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis)

另选用山东省不同饲料公司生产的17种兔颗粒配合饲料,分别在17个兔养殖场进行饲养试验。预试期10 d后,连续3 d至少在10个以上不同位置取鲜粪样,混合均匀后带回实验室测定。利用双内源指示剂法测定17种兔颗粒配合饲料的养分消化率和DE值,研究建立饲粮DE值的预测模型。

1.2 饲养管理及样品采集

试验兔单笼饲养,每日饲喂2次,自然采光通风,自由采食饮水。正试期记录每天每只兔的采食量和排粪量,取部分鲜粪样加10%盐酸固氮4 ℃密封保存,用于测定鲜粪样中的粗蛋白质(CP)含量。其余鲜粪样品混合,试验结束后65 ℃烘干制样后,用于其他养分含量的测定。

1.3 测定方法

饲料和粪样中干物质(DM)、粗灰分(Ash)、CP、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量的测定均采用国家标准方法[9-14]

双内源指示剂含量的测定参照张崇玉等[15]的方法:在已知质量的5 cm×6 cm已编号的聚酯筛网袋(筛孔直径为20 μm)中,装入1 g样品,用塑封机封口。装有样品的筛网袋20个放入3 L烧杯中,加入配好已煮沸的酸性洗涤剂2 000 mL,煮沸(60±1) min。煮沸完毕取出筛网袋,用水冲洗干净后把水挤压干。筛网袋放在烘箱内105 ℃烘干10 min,取出,轻轻揉碎袋内残渣后放入烧杯中,加12.0 mol/L的硫酸,在20~25 ℃下浸泡3 h,期间用玻璃棒每30 min搅拌1次,取出用水洗净至pH中性,挤干袋内水分后,把筛网袋放入105 ℃烘箱中烘30 min,取出立即称重,袋内残渣质量即为ADL+AIA含量,作为第1种内源指示剂。将装有残渣筛网袋放入已知质量坩埚中,先在电炉上炭化至无烟,后放入500 ℃马福炉中烧30 min,取出放干燥器冷却至室温称重,测定AIA含量。ADL+AIA含量减去AIA含量,即为ADL含量,作为第2种内源指示剂。

1.4 数据统计及计算方法

采用Excel 2007进行数据统计,指示剂法计算养分消化率采用下列公式[16]

饲粮养分消化率(%)=1-(饲粮中指示剂含量/

粪样中指示剂含量)×(粪样中养分含量/

饲粮中养分含量)。

饲粮中指示剂含量/粪中指示剂含量可以用系数B表示,即系数B=饲粮中指示剂含量/粪中指示剂含量。

2 结果与分析 2.1 内源指示剂的回收率

测定3种饲粮的2种内源指示剂的回收率见表 23组饲粮中的ADL+AIA的回收率分别为98.11%、97.05%和95.26%,平均值为96.81%;3组饲粮中的ADL的回收率分别为100.26%、98.28%和101.07%,平均值为99.87%。饲粮1和3中的ADL的回收率略超过100%,是分析测定误差造成的。2种内源指示剂的回收率接近100%,是非常理想的内源指示剂。

表 2 2种内源指示剂的回收率 Table 2 Recovery rate of double endogenous indicators
表 3 全收粪法和双内源指示剂法测定饲粮养分消化率及DE值比较 Table 3 Comparison of dietary nutrient digestibility and DE value by total faces collection method and double endogenous indicator method

2种内源指示剂的系数B见表 2,每种饲粮的2种内源指示剂的系数B比较一致,它的数值差异是由于2种内源指示剂的回收率不同造成的,由于二者比较接近,所以取其平均值求消化率,这样2种指示剂可以相互验证,可增加结果的准确度。

2.2 全收粪法和双内源指示剂法测定饲粮的养分消化率和DE值比较

利用全收粪法和双内源指示剂法测定3种饲粮的养分消化率和DE值见表 3,从表中可以看出,2种方法测得的饲粮养分消化率和DE值结果基本一致,这验证了双指示剂法的可靠性。

DE值用可消化粗蛋白质(DCP)、可消化粗脂肪(DEE)、可消化碳水化合物(DCHO)计算求得,见如下模型。

(1)

式中:0.023 6、0.039 3和0.017 4分别是每克DCP、DEE和DCHO所含能量(MJ/g)。

2.3 双内源指示剂法测定商品兔配合饲料养分消化率及DE值

17种商品兔配合饲料中养分含量见表 4,利用双内源指示剂法测定17种商品兔配合饲料的养分消化率和DE值见表 5表 5中的系数B是2种内源指示剂的平均值。从表 5中可以看出,用双内源指示剂法测定的兔配合饲料的DE值在7.71~11.15 MJ/kg之间。

表 4 17种商品兔配合饲料养分含量 Table 4 Nutrient content of seventeen compound feeds of rabbits
表 5 双内源指示剂法测定兔配合饲料的养分消化率及DE值 Table 5 Determination of feed digestibility and DE value by double endogenous indicators method
2.4 通过回归方程建立计算DE值的模型

利用以下模型,不同方法测定计算的兔饲粮DE值见表 6,从中可以看出不同方法的结果非常接近,基本一致。

表 6 不同模型测定计算的兔饲粮DE值 Table 6 The calculative DE value of rabbit diets using different models

模型(1) 是根据DCP、DEE、DCHO计算DE值:

(1)

模型(2) 是根据利用DCP、DEE、可消化中性洗涤可溶性碳水化合物(DNDSC)、可消化半纤维素(DHCEL)和可消化纤维素(DCEL)计算兔饲粮DE值:

(2)

模型(3) 和模型(4) 是利用可消化有机物质(DOM)计算兔饲粮DE值:

(3)
(4)
2.5 兔饲粮预测DE值模型的建立

兔饲粮的DE值与饲粮中可消化养分有关,利用模型(2),可以换算成DE值与饲粮养分含量的预测模型,即模型(5):

(5)

模型(5) 中0.016 6、0.033 4、0.015 3、0.005 4和0.003 1分别是CP、EE、中性洗涤可溶性碳水化合物(NDSC)、半纤维素(HCEL)和纤维素(CEL)的相应的热价(MJ/g)乘以它的消化率。CP、EE、NDSC、HCEL和CEL的消化率分别为70%、85%、90%、35%和18%(试验得出的平均值)。

利用模型(5) 预测兔饲粮的DE值(x)与测定的典型饲粮的DE值(y)呈线性关系, 因此可用模型(5) 预测兔饲粮DE值。

y=1.461x-4.234 (n=12,

r=0.914 8,RSD=0.377,P<0.01)。

3 讨论 3.1 指示剂法测定饲粮养分消化率的问题

全收粪法消化试验可用于测定饲粮养分的消化率和消化能,但是该法时间长而繁琐,且消耗大量的人力物力。所以指示剂法具有广阔的应用前景,首先是在动物消化道不消化吸收,在粪中的回收率最好接近100%;其次在饲料和粪中要分布均匀;再次是指示剂的测定方法要简单快速且准确可靠,所以选择一种或几种理想的指示剂则非常难。指示剂法用于消化试验,国内陈瑶等(2008) [3]、曹锦萍等(2008) [4]、石凤华等(2012) [5]用牛做试验的AIA的回收率分别为118.17%、110.90%和102.83%~148.81%,回收率偏高。理想的内源指示剂,可以用于测定评价各种兔配合饲料的养分消化率及DE值,用指示剂法测定兔饲粮养分消化率及DE的研究,国内外做的比较少。本文研究利用ADL的改进测定方法,利用聚酯纤维筛网法可以快速而准确的测定ADL含量,且适合于大量样品的ADL含量分析,效率大幅度提高。同时又发现了ADL+AIA的内源指示剂,同时利用这2种内源指示剂测定兔饲粮养分消化率,可以增加准确性。本研究测定了3种兔饲粮30只獭兔的内源指示剂的回收率,ADL、ADL+AIA回收率(平均值±标准差)分别为(99.87±4.67) %和(96.81±3.58) %,变异系数(CV)分别为4.68%和3.69%,说明这2种内源指示剂不但回收率高,接近100%,而且每只獭兔的回收率数据差异较小,CV小于5%,所以ADL、ADL+AIA可以作为兔非常理想的双内源指示剂。

双内源指示剂法中的系数B (饲粮中指示剂含量/粪中指示剂含量),二者应该一致,取其平均值用于计算饲料某养分消化率,这样双内源指示剂法可以相互验证结果准确。指示剂含量的测定务必准确,测定条件一致,建议每个样品指示剂测定3~4个平行样,而且饲料样品和它相应的粪样同时测定。

3.2 利用DOM计算兔饲粮DE值

利用消化试验,无论全收粪法还是指示剂法,可以利用饲粮中的DCP、DEE和DCHO乘以各自的热价,就可以得出饲粮DE值[模型(1)]。但笔者研究发现,对于兔饲粮DE值来说,有更为简单的方法得出,而且准确度非常高,即利用模型(3):DE (MJ/kg)=0.020 4DOM (g/kg),或模型(4):DE (MJ/kg)=0.935 3+0.018 2DOM (g/kg)。DOM的含量计算非常简单,饲粮中的有机物含量乘以它的消化率即可得出。这对于生产实际中,利用双指示剂法测定兔饲粮DE值非常简单,只需测定兔饲粮和粪样的风干物质中水分和灰分含量,以及饲粮有机物质消化率即可利用模型(3) 或模型(4) 求出兔饲粮DE值。这样可以省去测定兔饲粮和粪中的CP、EE含量的麻烦,用于生产实际中的兔配合饲料的DE值的快速测定。

3.3 利用兔饲粮中养分含量建立DE值的预测模型

饲粮有效能值是确定畜禽营养需要量和评定饲料营养价值的最重要指标。从20世纪后期,国内外许多学者都曾在猪饲粮养分含量指标评定其有效能值的模型做过研究[17-21]。但是张子仪[22]提出,这种把有效能值作为依变量(y)与因变量(x)的关系,从根本上否定了用化学成分预测有效能值的理论依据。因此,在引用所有文献报道的预测有效能值的数学模型之前,都必须弄清其数学模型理论依据、参数来源、变量关系和使用范围。

本文兔饲粮DE预测模型的建立,从理论基础与依据开始,各个因变量(x)的参数推算确定,进行了详细说明,并对模型进行了验证。兔饲粮DE的预测模型,尤其复杂,因为饲料原料复杂,饲粮中很多成分都影响DE值。兔配合饲料中的养分含量,笔者对40个商品性兔颗粒配合饲料的分析结果表明,一般CP含量为15%~18%(平均值16%),EE含量为2%~4%(平均值3%),NDSC含量为15%~40%(平均值23%),HCEL含量为10%~30%(平均值20%),CEL含量为6%~15%(平均值10%),由此可见,兔饲粮蛋白质、碳水化合物中的NDSC和HCEL的可消化物质所含能量对兔饲粮DE值贡献较大。

兔饲粮养分的消化率,CP、EE、NDSC比较稳定,本文17种兔配合饲料的CP的消化率平均值为70%,这与前人研究兔配合饲料的CP消化率73.2%值接近[23];兔配合饲料的EE消化率的平均值为85%;兔配合饲料的NDSC消化率的平均值为90%;兔配合饲料的HCEL和CEL的消化率变化较大,平均值分别为35%和18%,这与李福昌研究结果一致[24]。根据这些参数指标建立兔饲粮DE值的预测模型(5):DE (MJ/kg)=0.016 6CP (g/kg)+0.0334EE (g/kg)+0.015 3NDSC (g/kg)+0.005 4HCEL (g/kg)+0.003 1CEL (g/kg)。通过对17种兔典型配合饲料的预测DE值与实测DE值相近,相关系数(r)为0.914 8,所以此模型可以对兔饲粮DE值有较好的预测。

4 结论

① 利用聚酯纤维筛网袋法测定饲粮内源指示剂ADL的平均回收率为99.87%,ADL+AIA的平均回收率为96.81%,二者可作为理想的双内源指示剂。

② 利用双内源指示剂法可以准确测定兔饲粮的各种养分消化率和DE值。

③ 兔饲粮DE值可以用饲粮中的DOM进行准确地预测:DE (MJ/kg)=0.020 4DOM (g/kg)或者DE (MJ/kg)=0.939 5+0.018 2DOM (g/kg)。

④ 利用兔饲粮中养分成分含量建立的兔饲粮DE值的预测模型:DE (MJ/kg)=0.016 6CP (g/kg)+0.033 4EE (g/kg)+0.015 3NDSC (g/kg)+0.005 4HCEL (g/kg)+0.003 1CEL (g/kg),可以较好地预测兔饲粮DE值。

参考文献
[1] 赵养涛, 龚月生, 武书庚, 等. 全收粪法与Cr2O3指示剂法测定家禽表观代谢能方法比较[J]. 中国饲料, 2008(8) :18–20.
[2] POZZA P C, NUNES R V, POZZA M S S, et al. Energy digestibility and metabolizibility of swine diets in the PELLET and meal form[J]. Scientia Agraria Paranaensis, 2007(1/2): 5–11.
[3] 陈瑶, 邢壮, 莫放, 等. 全收粪和指示剂法测定阉牛日粮有机物消化率的差异性分析[J]. 畜牧兽医学报, 2008, 39(2) :176–181.
[4] 曹锦萍, 张晓雷, 翟英丽, 等. 全收粪法和AIA指示剂法测定奶牛日粮有机物消化率差异比较[J]. 中国草食动物, 2008, 28(6) :18–20.
[5] 石凤华, 任丽萍, 周振明, 等. 全收粪法和酸不溶灰分法测定肉牛不同饲粮消化率的比较[C]//中国畜牧兽医学会动物营养学分会第十一次全国动物营养学术研讨会论文集. 北京: 中国农业科技出版社, 2012.
[6] 高晔, 闫海龙, 屈雷, 等. 全收粪法和指示剂法测定陕北白绒山羊日粮养分消化率的研究[J]. 中国草食动物科学, 2010, 30(3) :17–20.
[7] SALES J, DE SCHUTTER L, JANSSENS G. The use of internal markers to determine metabolizable energy and digestibility of diets in the African grey parrot (Psittacus erithacus)[J]. Vlaams Diergeneeskundig Tijdschrift, 2004, 73(3): 176–181.
[8] DE BLAS C, MATEOS G G. Feed formulation in:nutrition of the rabbit[M]. Wallingford, UK: CAB International, 1998: 222-232.
[9] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. GB/T 6435—2006饲料中水分和其他挥发性物质含量的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007.
[10] 国家技术监督局. GB/T 6438—2007饲料中粗灰分的测定方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007.
[11] 国家技术监督局. GB/T 6432—1994饲料中粗蛋白测定方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 1994.
[12] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. GB/T 6433—2006饲料中粗脂肪的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006.
[13] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. GB/T 20806—2006饲料中中性洗涤纤维(NDF)的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006.
[14] 中华人民共和国农业部. NY/T 1459—2007饲料中酸性洗涤纤维的测定[J]. 北京:中国标准出版社, 2006.
[15] 张崇玉, 张桂国, 王保哲, 等. 饲料中的酸性洗涤纤维和木质素含量的快速测定[J]. 山东畜牧兽医杂志, 2014, 35(8) :8–9.
[16] 杨凤. 动物营养学[M]. 2版. 北京: 中国农业出版社, 2001: 170.
[17] 李明, 陈代文, 毛湘冰, 等. 生长猪菜籽饼粕消化能与能量消化率预测模型的研究[J]. 动物营养学报, 2011, 23(9) :1483–1489.
[18] 李磊, 贾刚, 吴秀群, 等. 糠麸饼粕类饲料原料净能预测及其对生长猪生长性能、氮和能量利用的影响[J]. 动物营养学报, 2011, 23(10) :1800–1805. DOI: 10.3969/j.issn.1006-267x.2011.10.021
[19] 黄强, 李德发, 朴香淑. 次粉对生长猪消化能、代谢能和标准回肠氨基酸消化率及其回归模型的研究[C]//中国畜牧兽医学会动物营养学分会第十一次全国动物营养学术研讨会论文集. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2012: 372.
[20] NOBLET J, JAGUELIN-PEYRAUD Y. Prediction of digestibility of organic matter and energy in the growing pig from an in vitro method[J]. Animal Feed Science Technology, 2007, 134(3/4): 211–222.
[21] REGMI P R, FERGUSON N S, ZIJLSTRA R T. In vitro digestibility techniques to predict apparent total tract energy digestibility of wheat in grower pigs[J]. Journal of Animal Science, 2009, 87(11): 3620–3629. DOI: 10.2527/jas.2008-1739
[22] 张子仪. 我国动物营养研究的内涵性革新与外延性拓展[C]//动物营养研究进展(2012年版). 北京: 中国畜牧兽医学会动物营养学分会, 2012: 3-11.
[23] 谷子林. 中国养兔学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2013: 411.
[24] 李福昌. 家兔营养[M]. 北京: 中国农业出版社, 2009: 44.