木薯主要产于热带与亚热带地区，用于食用、能源与饲料等领域。目前，我国广东、广西、海南种植木薯最多，福建、云南、江西、湖南等省次之，四川、贵州和重庆等地区亦有少量试种[1]。其中，广西是我国木薯种植的第一大省，产量占全国的60%以上，鲜薯总产量600万t以上[2]。据统计，我国目前鲜木薯年产量保守估计在1 000万t左右。木薯的产量高、价格低，且淀粉含量高，可以代替或补充饲料中的能量原料，饲喂效果与玉米相当，在节约成本的同时，还具有良好的经济效益[3]。我国用于食用的木薯较少，除能源领域生产酒精或生物乙醇外，饲料领域是木薯产品的重要用途之一。张旭艳等[4]、夏明亮等[5]、宾石玉等[6]报告表明，木薯在生长猪饲粮的替代比例为0~30%时不影响猪生长性能。全粒木薯是一种将木薯根块连皮经过烘干、粉碎、蒸汽压力制粒处理后形成的硬颗粒饲料(水分含量＜12%)，现今木薯资源在畜禽方面应用研究较多，却未有对全粒木薯在畜禽方面的营养价值评定。且国内能量原料评价的方法中，多采用传统的替代法，理论上还存在忽视试验饲粮的维生素与矿物质水平、原料的添加水平单一等缺陷；试验饲粮若进行回归法设计，则需考虑不同替代水平时基础饲粮中不同能量源对测定待测原料能值的影响，其回归因子以待测原料干物质摄入量最简单可靠。本研究旨在通过生长猪代谢试验，拟建立全粒木薯摄入量分别与其生长猪消化能摄入量(DEI)、代谢能摄入量(MEI)的回归方程得出全粒木薯符合猪生产应用情况时的消化能(DE)、代谢能(ME)。
1 材料与方法 1.1 原料及试验饲粮全粒木薯购于市场，进行粉碎处理，分析其常规养分含量。代谢试验的基础饲粮为玉米-豆粕型，参照NRC(2012)[7]中50~70 kg生长猪的营养需要量及《中国饲料成分及营养价值表(2015)》[8]进行配制；试验饲粮分别为全粒木薯等比替代15%、30%基础饲粮。饲粮组成及营养水平见表 1。
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表 1 饲粮组成及营养水平(饲喂基础) Table 1 Composition and nutrient levels of diets (as-fed basis) |
表 1中，基础饲粮满足生长猪正常的养分需要量，预混料包含矿物质、维生素及赖氨酸(忽略预混料中赖氨酸作为能量源的影响)，各组饲粮中预混料部分含量相等。所有饲粮除待测原料外，保持其余供能原料间的比例不变，玉米、豆粕及豆油为公共供能部分，每组中设立“玉米:豆粕:豆油=24 : 6.8 : 1”的等比关系。
1.2 试验设计试验采用交叉试验设计，共分为3个阶段进行，各个阶段分为适应期、预试期和正试期。适应期为4 d，在此期间过渡并换料，观察以及确定试验猪的采食量，作为正试期饲粮饲喂量的决定依据。预试期为3 d，正试期为4 d，此2个时期均按试验猪自由采食量的90%准确、定量、按时饲喂，预试期适当调整限喂量，正试期收集粪样、尿样。试验第1阶段结束后，第2阶段交换试验对象，第3阶段同上，直至交换完所有试验对象。
1.3 试验动物及饲养管理试验选用初始体重(51.9±1.8) kg、日龄基本一致的“杜×长×大”杂交去势生长猪12头，按体重接近原则分为3组，每组12个重复(每阶段每组4个重复)，每个重复1只猪。分别将猪只置于个体代谢笼中，每日粉料湿喂3次，全程自由饮水，室温调节在20~24 ℃，定期对圈舍进行清扫，保持猪舍干净、通风和干燥。常规消毒免疫，每天不定时巡视，观察记录采食、排粪等情况。具体饲养管理方式参照国家标准《畜禽饲料有效性与安全性评价全收粪法测定猪饲料表观消化能技术规程》(GB/T 26438—2010)要求进行。
1.4 样品的制备与化学分析 1.4.1 样品制备饲粮及原料样品：采用分层抽样法结合四分法，每样留取100 g左右，粉碎、过40目筛后装于密封袋保存待测。
粪样：准确收集正试期内各试验猪每日(24 h)排粪量，每次收粪后将鲜粪贮存于-20 ℃冰箱。以试验猪静卧状态界定日与日之间的时间界限。将每日收集的鲜粪在室温下解冻并混匀，按5%的比例取样。每100 g粪样加入3 mL 10%稀硫酸固氮，将其置于65 ℃烘箱12 h，烘干后置于室内回潮24 h。充分混匀4 d每头猪的风干粪样，称重记录, 粉碎过40目筛，装于密封袋保存待测。
尿样：准确收集正试期内各试验猪每日排尿量。每个收集盆每天加入50 mL 10%稀硫酸固氮，混合均匀。每日总尿样称量记录体积后，经纱布过滤，按5%比例取尿样，置于-20 ℃冰箱。充分混匀4 d每头猪的尿样，-20 ℃冰箱保存待测。
1.4.2 化学分析分析全粒木薯、饲粮样和粪样中的干物质(DM)含量与能量值，分析尿样的能量值，分析全粒木薯中黄霉菌毒素、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)、磷(P)、淀粉(Starch)、氨基酸(AA)含量。
依照《饲料中水分和其它挥发性物质含量的测定》(GB/T 6435—2006)测定水分含量，采用氧弹式测定计测定能量值，全粒木薯中的粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量分别依照《饲料中粗蛋白质测定方法》(GB/T 6432—1994)、《饲料中粗脂肪的测定》(GB/T 6433—2006)、《饲料中粗灰分的测定》(GB/T 6438—2007)、《饲料中粗纤维的测定》(GB/T 6434—2006)、《饲料中中性洗涤纤维的测定》(GB/T 20806—2006)、《饲料中酸性洗涤纤维的测定》(NY/T 1459—2007)进行测定。其他成分含量依据相应的国家标准测定。
1.5 计算公式以干物质为基础，通过定义套算出各供能部分在试验饲粮中的供能比例、能量利用系数，再用待测原料能量利用系数连续乘以待测原料干物质总能值、正试期待测原料干物质摄入量，计算得到的数值就是正试期待测原料的DEI或MEI。最后用正试期待测原料干物质摄入量分别对正试期待测原料的DEI、MEI作回归分析。
1.5.1 饲粮生长猪DE与ME计算基础饲粮与试验饲粮猪DE与ME分别通过以下公式[9]计算：
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式中：GEI、GEF和GEU分别代表总摄入能、总粪能和总尿能(MJ); DMI为干物质摄入量(kg)。
由此，再计算基础饲粮与试验饲粮干物质能量利用系数(适用于DE、ME); 分别用Cbd、Ctd表示。
1.5.2 饲粮中待测原料能量利用系数计算基础饲粮与试验饲粮中待测原料的能量利用系数用以下公式[9-13]计算：
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(1) |
式中：Cbd、Ctd和Cti分别为基础饲粮、试验饲粮与待测原料的能量利用系数(适用于DE、ME)，Pbd和Pti分别代表基础饲粮与待测原料占试验饲粮的供能比例(非替代比例)。
按定义，
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(2) |
解式1)求Cti，得：
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将式2)代入上式，得：
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式中：Cti为待测原料能量消化或代谢系数；DE与ME分别为每千克干物质待测原料猪消化能和代谢能；GEti为待测原料干物质总能(MJ/kg DM)；DEIti与MEIti分别为正试期试验饲粮中待测原料总消化能与总代谢能摄入量(MJ)；DMIti为正试期试验饲粮中待测原料干物质总摄入量(kg)。
1.6 统计分析试验数据经Excel 2010初步整理后，根据SAS 8.01中一般线性模型(GLM)程序分析。猪只作为试验单元，使用最小二乘法(LSMEANS)计算处理均值，对饲粮能量利用率、干物质消化率、DE和ME做线性和二次对比，并做单因素方差分析(ANOVA)，差异显著时用Duncan氏法作多重比较。统计结果以P＜0.05及0.05≤P＜0.10分别视为显著差异与显著趋势。
对DMIti与猪DEI、MEI使用多元线性回归：“Proc GLM; Class Rep diet; Model Y=DMIti/solution I; ”，其中，solution选项用于产生截距与斜率，Y是正试期试验饲粮中待测原料DEI或MEI(MJ)，Rep与diet分别是重复与饲粮处理，DMIti是正试期试验饲粮中待测原料干物质摄入量(kg)。回归方程的斜率即为待测原料DE或ME(MJ/kg DM)。
2 结果与分析 2.1 全粒木薯常规养分结果与分析由表 2可知，全粒木薯总能值以及干物质、淀粉含量均较高，分别为15.02 MJ/kg、88.58%、45.16%；粗蛋白质、粗脂肪含量极低，分别为2.62%、0.62%；粗灰分含量较高，为7.97%；纤维类物质含量较高，粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量分别为17.66%、22.63%、17.66%。
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表 2 全粒木薯养分组成(饲喂基础) Table 2 Nutrient composition of full cassava pellet (as-fed basis) |
全粒木薯粗蛋白质含量极低，相应的各种氨基酸含量较低，且赖氨酸缺乏，参考其氨基酸数据意义不大。配制包含全粒木薯的饲粮时应当平衡饲粮氨基酸水平。
2.2 试验饲粮生长猪DE和ME由表 3可知，随着饲粮中全粒木薯替代水平提高，饲粮全肠道干物质、能量表观消化率均显著降低(P < 0.05)；全肠道能量表观代谢率呈统计学趋势降低(P=0.086 6)；DE、ME均显著降低(P < 0.05)。
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表 3 试验饲粮生长猪DE和ME(干物质基础) Table 3 DM and ME of experimental diets for growing pigs (DM basis) (n=12) |
由表 3可知，随全粒木薯在饲粮中替代水平提高，生长猪DE以基础饲粮组最高，显著高于30%全粒木薯替代饲粮组(P < 0.05)，但与15%全粒木薯替代饲粮组差异不显著(P>0.05)；ME以基础饲粮组最高，显著高于30%全粒木薯替代饲粮组(P < 0.05)，但与15%全粒木薯替代饲粮组差异不显著(P>0.05)；15%与30%全粒木薯替代饲粮组间DE差异显著(P < 0.05)，但15%与30%全粒木薯替代饲粮组间ME差异不显著(P>0.05)。与基础饲粮相比，全粒木薯在饲粮中替代水平为15%时，对生长猪DE、ME均无显著影响(P>0.05)，而替代水平为30%时，能够显著降低生长猪DE、ME(P < 0.05)。之所以15%与30%全粒木薯替代饲粮组间DE差异显著而ME差异不显著，是因为随原料替代水平的提高，饲粮中粗蛋白质含量变低，导致尿能的损失比低水平替代时要低。
2.3 全粒木薯生长猪DEI、MEI回归方程由表 4可知，全粒木薯摄入量与其生长猪DEI回归方程为Y=0.61+12.50X(R2=0.96, CV=0.17)；全粒木薯摄入量与其生长猪MEI回归方程为Y=0.16+11.82X(R2=0.93, CV=0.23)。全粒木薯生长猪DE、ME分别为12.50、11.82 MJ/kg DM。
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表 4 全粒木薯摄入量及能量摄入量回归方程(干物质基础) Table 4 Regression equations of full cassava pellet intake and energy intake (DM basis) |
与《中国饲料成分及营养价值表(2017)》[14]、NRC(2012)[7]、INRA(2004)[15]中木薯相比，全粒木薯干物质、粗蛋白质、粗脂肪、钙、磷等养分含量与之报道较为一致，而粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗灰分等含量分别高出15.08%~13.18%、20.13%~14.13%、13.56%~11.26%、6.07%~2.27%，淀粉含量低出26.44%~21.40%。全粒木薯高纤维、低淀粉的主要原因在于全粒调制过程中，木薯皮连同木薯粉一起加工，使木薯皮中纤维类物质进入全粒木薯，间接降低了全粒木薯的淀粉含量。加之木薯皮上泥土难以洗尽，制粒时会加入黏合剂，从而导致全粒木薯粗灰分含量也要高于木薯干或木薯粉。在供能养分的层面上，全粒木薯价值要低于木薯干或木薯粉。
与《中国饲料成分及营养价值表(2017)》[14]、NRC(2012)[7]、INRA(2004)[15]中玉米相比，全粒木薯的淀粉、粗蛋白质、粗脂肪含量分别低出18.94%~17.39%、5.62%~5.38%、3.08%~2.86%，而粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗灰分等含量分别高出15.60%~15.28%、13.52%~12.23%、15.06%~14.56%、6.77%~6.67%。这表明在供能养分和粗蛋白质层面上，全粒木薯营养价值均低于玉米。用全粒木薯来替代玉米的水平不能太高，否则会影响猪只的饲料养分转换效率及其生长性能。
与吴世林等[16]、胡忠泽等[17]、唐德富等[18]、吴瑞钦等[19]报告的木薯渣相比，全粒木薯粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量较为接近，干物质、粗蛋白质、粗脂肪、钙、磷含量亦有类似情况。而其与木薯渣的养分区别在于淀粉含量不同。因为木薯渣是生产木薯淀粉和酒精后的副产物，所以木薯渣的淀粉含量要低于木薯及全粒木薯。但从现有的数据来看，在能量利用效率上，还不能证明全粒木薯优于木薯渣。同时，不同来源木薯及木薯渣养分含量变化不一致。因为木薯种植主要集中在热带和亚热带地区[20]，不同来源木薯养分含量受品种、地域、气候等因素影响；而不同来源木薯渣，可能更多是受处理工艺、加工方式等因素的影响，养分含量波动较大，其有效能值变化大于木薯，又因为相对缺少含能养分，于是均呈现低值现象。
3.2 全粒木薯生长猪DE、ME及其回归方程全粒木薯生长猪DE、ME远低于木薯与玉米等原料，此现象最直接的影响因素归咎于原料本身的养分特性：全粒木薯较之木薯及玉米存在高灰分、高纤维、低淀粉的特点。Morgan等[21]、King等[22]发现粗纤维含量与饲料能值呈高度负相关，后者并证实了中性洗涤纤维与饲料能值相关性高于粗纤维与饲料能值相关性。Morgan等[23]、Just等[24]、Nobelt等[25-26]、Ewan等[27]建立了以中性洗涤纤维为主要回归因子的回归方程，同样佐证了中性洗涤纤维对养分DE、ME产生不利影响的高度相关性。然而, 本试验回归方程测得全粒木薯DE比Nobelt等[26]的方程(DE=1 161+0.749×GE-4.3×Ash-4.1×NDF)预测值高0.5%；ME比Nobelt等[26]的方程(ME=4 194-9.2×Ash+1.0×CP+4.1×EE-3.5×NDF)预测值低1.1%。该现象成因可能在于全粒木薯中纤维类物质对该试验体重阶段猪只的有效能贡献率比其对低体重阶段猪只的有效能贡献率要高，而靠养分和总能预测原料DE、ME的方程本身就存在低估原料特异性的问题。
尧瑞霞等[28]对12个品种的木薯测定的结果中，直链淀粉的含量普遍高于支链淀粉的含量，直链淀粉含量在20%~40%，而支链淀粉含量在7%~10%。可知，全粒木薯中同样会存在直链淀粉含量高于支链淀粉含量的情况。而直链淀粉在制粒加工过程中形成的抗性淀粉在小肠中难以被消化，具有类似纤维物质的生理功效[29]，阻碍了生长猪对含全粒木薯饲粮中养分的消化。因此，与木薯和玉米相比，全粒木薯生长猪DE、ME低。
本试验所预测的回归方程以正试期全粒木薯摄入量(kg)为回归因子，对不同替代水平下正试期待测原料贡献的DE或ME(MJ)作回归，截距可视为待测原料与基础饲粮的互作影响，据回归模型定义，方程斜率即原料DE或ME(MJ/kg DM)，当以替代水平(相当于全粒木薯摄入量分别为0、0.15和0.30 kg)为回归因子，对正试期待测原料DEI或MEI回归的方程分别为：Y=0.09+12.48X(R2=0.96, CV=0.17)，Y=0.01+11.97X(R2=0.93, CV=0.23)；该处2个方程的截距小于表 4中2个方程的截距，而拟合度实际上不如表 4中2个方程的拟合度，R2分别低0.002 2、0.003 9，离散度稍大，变异系数分别高0.003 8、0.007 7。
本试验所测得全粒木薯的常规养分及生长猪DE与ME数据可用于预测其净能(NE)值。根据Nobelt等[25]方程：NE=0.700×DE+1.61×EE+0.48×Starch-0.91×CP-0.87×ADF；NE=0.726×ME+1.33×EE+0.39×Starch-0.62×CP-0.83×ADF，预测全粒木薯猪NE分别为8.99、8.68 MJ/kg DM。取平均值，可视全粒木薯生长猪NE为8.84 MJ/kg DM。
4 结论① 全粒木薯总能值为15.02 MJ/kg，干物质含量为88.58%，粗蛋白质含量为2.62%，粗脂肪含量为0.62%，粗纤维含量为17.66%，粗灰分含量为7.97%，淀粉含量为45.16%。
② 全粒木薯生长猪的DE、ME分别为12.50、11.82 MJ/kg DM；预测全粒木薯生长猪的NE为8.84 MJ/kg DM。
③ 全粒木薯能够部分替代玉米-豆粕型饲粮用于饲喂50~70 kg生长猪，建议替代水平以15%为宜，不会影响生长猪DE、ME；此外, 需平衡饲粮中氨基酸水平。
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