利用凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系組分估測(cè)肉牛日糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)全消化道表觀消化率研究

馬 楨 汪春泉 莫 放 都 文 張曉明

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,北京 100193）

簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確地評(píng)定飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值一直是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)追求的目標(biāo)。常規(guī)實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析方法簡(jiǎn)單易行,但只能測(cè)定飼料的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量。消化代謝試驗(yàn)可以評(píng)價(jià)飼料的可消化性和可利用性,但需要消耗大量的人力、物力和時(shí)間,不適合大規(guī)模飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)定。20世紀(jì)90年代,美國(guó)康奈爾大學(xué)的一批科學(xué)家建立了康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系（Cornell net carbohydrate and protein system,CNCPS）[1],使上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)露出一線曙光,其核心是以小腸凈吸收碳水化合物和凈吸收蛋白質(zhì)為中心評(píng)價(jià)飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。CNCPS體系中將每種飼料的碳水化合物分為4個(gè)部分:CA為糖類,在瘤胃中可快速降解;CB1為淀粉和果膠,為中速降解部分;CB2是可利用的細(xì)胞壁,為緩慢降解部分;CC為不可利用的細(xì)胞壁,在數(shù)值上等于木質(zhì)素×2.4[2]。將飼料蛋白質(zhì)劃分為3部分:非蛋白氮（non-protein nitrogen,NPN,PA）、真蛋白（PB）和不可利用氮（PC）。根據(jù)在瘤胃中的降解速度把真蛋白又分為3個(gè)部分:PB1、PB2、PB3[3-4]。PB1是指能夠溶解于緩沖液中的那部分蛋白質(zhì)（即可溶性粗蛋白質(zhì),soluble crude p rotein,SCP）;PB2是指不溶于緩沖液而溶于中性洗滌劑的那部分蛋白質(zhì);PB3是指不溶于中性洗滌劑而溶于酸性洗滌劑的那部分蛋白質(zhì)。CNCPS雖然也是一種化學(xué)分析方法,但此方法將飼料的化學(xué)分析和植物的細(xì)胞成分以及反芻動(dòng)物的消化利用結(jié)合起來(lái),使分析結(jié)果更具有參考價(jià)值,而且便于應(yīng)用計(jì)算機(jī)制作反芻動(dòng)物飼料配方。采用CNCPS評(píng)定飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值速度快,操作簡(jiǎn)便,影響因素少,便于標(biāo)準(zhǔn)化。

本研究是利用CNCPS理論,在測(cè)定肉牛日糧CNCPS組分和常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分全消化道表觀消化率的基礎(chǔ)上,以期發(fā)現(xiàn)碳水化合物和蛋白質(zhì)各組分化學(xué)成分含量與營(yíng)養(yǎng)成分消化率的關(guān)系,建立根據(jù)肉牛日糧CNCPS組分預(yù)測(cè)主要營(yíng)養(yǎng)成分消化率的數(shù)學(xué)模型,旨在驗(yàn)證用CNCPS組分估算日糧常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分消化率的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)管理

以4頭15月齡的安格斯×魯西黃牛雜交一代閹公?！搀w重（311±22）kg〕作為試驗(yàn)動(dòng)物。試驗(yàn)牛舍內(nèi)栓系,單槽飼養(yǎng),每日于08:00和17:00 2次等量飼喂,精粗分飼,自由飲水。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)日糧

試驗(yàn)采用3×4不完全拉丁方設(shè)計(jì)。以NRC肉牛營(yíng)養(yǎng)需要（1996）[5]為參考,配制高（H）、中（M）、低（L）3個(gè)不同能量水平但蛋白質(zhì)水平基本一致的日糧。試驗(yàn)分3個(gè)階段進(jìn)行,每個(gè)階段3種日糧在4頭牛之間按3×4不完全拉丁方設(shè)計(jì)進(jìn)行輪換,每種日糧4個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)日糧由精料和粗料2部分組成。精料為自配的精料補(bǔ)充料,粗料為苜蓿干草和稻草,試驗(yàn)日糧組成與營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)日糧組成與營(yíng)養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎(chǔ)）Tab le 1 Composition and nutrient levels of experimental diets（DM basis,%）

1.3 試驗(yàn)方法

每個(gè)試驗(yàn)階段預(yù)試期15 d,正試期3 d。預(yù)試期和正試期精確測(cè)定每頭試驗(yàn)牛每天苜蓿、稻草和精補(bǔ)料的采食量,分別采集苜蓿、稻草和精補(bǔ)料樣本,備測(cè)。正試期每天收集試驗(yàn)牛的全部排糞,準(zhǔn)確計(jì)量后取樣備測(cè)。

1.4 常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分含量的測(cè)定

按照AOAC[6]的方法測(cè)定飼料和糞樣的干物質(zhì)（dry matter,DM）、粗蛋白質(zhì)（crude protein, CP）、粗脂肪（ether extract,EE）和粗灰分（crude ash）含量。按照V an Soest等[7]的方法測(cè)定飼料和糞樣的中性洗滌纖維（neutral detergent fiber, NDF）與酸性洗滌纖維（acid detergent fiber, ADF）含量,并計(jì)算各營(yíng)養(yǎng)成分的全消化道表觀消化率。

1.5 CNCPS組分的測(cè)定與計(jì)算

按照Lcitra等[8]的方法測(cè)定試驗(yàn)日糧的各含氮化合物組分〔包括SCP、NPN、中性洗滌劑不溶性蛋白（neutral detergent insoluble protein,NDIP）和酸性洗滌劑不溶性蛋白（acid detergent insoluble protein,ADIP）〕和碳水化合物組分〔包括總碳水化合物（carbohyd rate,CHO）、木質(zhì)素[7]和淀粉[9]〕含量。

根據(jù)Sniffen等[1]的方法,分類計(jì)算含氮化合物PA、PB1、PB2、PB3和PC的含量和碳水化合物CC、CB2、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物（non-structural carbohydrate,NSC）、CB1和CA的含量。具體計(jì)算公式如下:

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

以每個(gè)試驗(yàn)階段、每頭試驗(yàn)牛實(shí)際攝入日糧（共12種）的CNCPS組分和各常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)全消化道表觀消化率為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),采用SAS 8.0進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率對(duì)日糧CNCPS組分含量的回歸分析。

2 結(jié) 果

2.1 日糧CNCPS組分測(cè)定結(jié)果

3種日糧CNCPS組分的平均含量見(jiàn)表2。

表2 3種日糧CNCPS組分平均含量（干物質(zhì)基礎(chǔ)）Table 2 Average content of CNCPS composition in three diets（DM basis,%）

2.2 日糧常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率

表3中列出3種日糧中常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如DM、

OM、ADF、NDF和CP的全消化道表觀消化率。

表3 3種日糧的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)平均消化率Table 3 Apparent digestibility o f general nutrients in three diets（%）

2.3 日糧CNCPS組分與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的關(guān)系

2.3.1 日糧CNCPS組分與日糧DM消化率的關(guān)系

日糧含氮化合物組分對(duì)日糧DM消化率（Y）的回歸關(guān)系極顯著,回歸公式為:Y（%）=52.91+ 0.89PA+3.36PB1+0.01PB2+1.57PB3+2.91PC （n=12,R2=0.95,P＜0.01）。

日糧碳水化合物組分對(duì)日糧DM消化率（Y）的回歸關(guān)系極顯著,回歸公式為:Y（%）=15.90+ 0.08CA+2.12CB1+0.28CB2-0.53CC（n=12,R2=0.90,P＜0.01）。

2.3.2 日糧CNCPS組分與日糧OM消化率的關(guān)系

日糧含氮化合物組分對(duì)日糧OM消化率（Y）的回歸關(guān)系極顯著,回歸公式為:Y（%）=56.15-1.27PA-1.04PB1+1.62PB2+1.53PB3+3.27PC （n=12,R2=0.90,P＜0.01）。

日糧碳水化合物組分對(duì)日糧OM消化率（Y）的回歸關(guān)系極顯著,回歸公式為:Y（%）=77.06-0.67CA+3.24CB1-1.49CB2-2.15CC（n=12,R2=0.82,P＜0.01）。

2.3.3 日糧CNCPS組分與日糧CP消化率的關(guān)系

日糧含氮化合物組分對(duì)日糧CP消化率（Y）的回歸關(guān)系極顯著,回歸公式為:Y（%）=20.00-10.92PA+1.08PB1-6.78PB2-9.18PB3-3.82PC（n=12,R2=0.88,P＜0.01）。

日糧碳水化合物組分對(duì)日糧CP消化率的回歸關(guān)系不顯著（P＞0.05）。

2.3.4 日糧CNCPS組分與日糧NDF消化率的關(guān)系

日糧含氮化合物組分對(duì)日糧NDF消化率的回歸關(guān)系不顯著（P＞0.05）。日糧碳水化合物組分對(duì)日糧NDF消化率的回歸關(guān)系不顯著（P＞0.05）。

2.3.5 日糧CNCPS組分與日糧ADF消化率的關(guān)系

日糧含氮化合物組分對(duì)日糧ADF消化率（Y）的回歸關(guān)系顯著,回歸公式為:Y（%）=22.67-1.42PA+0.72PB1+7.91PB2-8.12PB3-6.93PC （n=12,R2=0.81,P＜0.05）。

日糧碳水化合物組分對(duì)日糧ADF消化率的回歸關(guān)系不顯著（P＞0.05）。

3 討 論

3.1 日糧含氮化合物組分與日糧主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的關(guān)系

本試驗(yàn)的研究表明,日糧含氮化合物組分與肉牛對(duì)日糧DM、OM、CP和ADF的全消化道消化率之間都存在著顯著的多元回歸關(guān)系。

含氮化合物組分中的PA、PB1和PB2基本上可以在瘤胃中降解,是瘤胃微生物合成自身蛋白的氮的主要來(lái)源,PB3在瘤胃中部分降解而PC基本上不能被動(dòng)物利用。它們的比例以及含量可以直接影響到微生物氮的合成。微生物蛋白質(zhì)的合成需要碳源和氮源,因此含氮化合物組分可以影響微生物對(duì)碳水化合物的利用。不同含氮化合物組分可以影響動(dòng)物對(duì)日糧主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率。NDIP在瘤胃中是屬于慢速降解的蛋白質(zhì)組分PB3的主要組成部分,它的含量也與DM和CP的降解速度有關(guān)系。CP有效降解率與NDIP含量也呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。這與Gonzalez等[10]報(bào)道的大豆產(chǎn)品CP的有效降解率與樣品的中性洗滌不溶性氮含量呈負(fù)相關(guān)（R=0.877 5,n=14）相似。

3.2 日糧碳水化合物組分與日糧主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的關(guān)系

本試驗(yàn)結(jié)果表明,日糧碳水化合物組分與肉牛對(duì)日糧DM和OM全消化道消化率之間存在著顯著的多元回歸關(guān)系。

總碳水化合物的消化速度與非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的比例直接相關(guān)。當(dāng)日糧中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物增加時(shí),氮的利用率增加,但纖維成分的消化率下降。W aldo[11]認(rèn)為,當(dāng)奶牛飼糧中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物比例上升到75%時(shí),DM、NDF的消化率顯著下降。Chappell等[12]指出,當(dāng)飼糧中易消化碳水化合物超過(guò)32%時(shí),就會(huì)顯著降低纖維素的消化率。日糧碳水化合物的類型及非結(jié)構(gòu)性碳水化合物和結(jié)構(gòu)性碳水化合物的比例是決定瘤胃微生物蛋白合成量更重要的因素。因此,日糧中碳水化合物的各組分可直接影響反芻動(dòng)物瘤胃微生物的合成,也就影響了動(dòng)物對(duì)飼料的消化與利用。所以日糧碳水化合物組分與肉牛對(duì)日糧DM和OM消化率之間存在顯著相關(guān)關(guān)系。

4 結(jié) 論

①本試驗(yàn)結(jié)果表明,可以用日糧CNCPS含氮化合物組分估測(cè)肉牛日糧DM、OM、CP和ADF的全消化道表觀消化率;可以用日糧CNCPS碳水化合物組分估測(cè)肉牛日糧DM和OM的全消化道表觀消化率。

②日糧中CNCPS含氮化合物組分與日糧DM和OM的全消化道表觀消化率之間的相關(guān)系數(shù)高于碳水化合物組分與日糧DM和OM的全消化道表觀消化率之間的相關(guān)系數(shù),所以用日糧CNCPS含氮化合物組分估測(cè)肉牛日糧DM和OM的全消化道消化率更為合適。

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*Correspond ing au thor,p rofessor,E-m ail:xiaom ingzh@cau.edu.cn

（編輯 田艷明）