反芻動物體外消化試驗研究方法及因素分析

王 勇，雷俊紅

（1.新疆畜牧科學(xué)院畜牧研究所，烏魯木齊 830000；2.新疆野生動物園，烏魯木齊 830000）

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反芻動物體外消化試驗研究方法及因素分析

王 勇1，雷俊紅2

（1.新疆畜牧科學(xué)院畜牧研究所，烏魯木齊 830000；2.新疆野生動物園，烏魯木齊 830000）

摘要：飼料的營養(yǎng)價值是評價飼料品質(zhì)的重要方法之一，現(xiàn)階段常用的消化試驗方法有體內(nèi)消化法、半體內(nèi)消化法以及體外消化法3種。文章結(jié)合相關(guān)資料與文獻，歸納和總結(jié)目前常用的體外消化試驗研究方法，并探討影響評價結(jié)果的相關(guān)因素，為體外消化試驗今后的推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：反芻動物 體外消化 研究方法 影響因素

飼料的營養(yǎng)價值評定是指分析飼料中的主要營養(yǎng)物質(zhì)構(gòu)成，并對動物消化吸收這些營養(yǎng)物質(zhì)效率及營養(yǎng)效果進行測定。通過測定動物對飼料的消化率可以為動物日糧的合理配制以及提高飼料的利用率起到積極的作用［1］。反芻動物消化率的測定一直是動物研究領(lǐng)域的重點與難點，瘤胃是反芻動物特有的消化器官，其結(jié)構(gòu)和生理功能與單胃動物相比較為復(fù)雜，通過瘤胃中的微生物消化和利用飼料中的微生物蛋白質(zhì)以滿足自身的需要。傳統(tǒng)的反芻動物消化率測定方法以動物試驗法和指示劑法為主，但是測定的成本較高，而且操作復(fù)雜，時間較長，因此人們一直在探索尋找新的測定方法。

體外消化法是指將特定飼料置于“經(jīng)控制培養(yǎng)條件”配制的培養(yǎng)液（主要是胃蛋白酶和纖維素酶，胃蛋白酶法已經(jīng)作為單胃動物蛋白飼料消化率評定的標準化測定）中［2］，從而模擬飼料在瘤胃中降解過程的測定方法。

根據(jù)培養(yǎng)液的不同以可以將體外消化法分為瘤胃液法、酶解法和糞液法，其中應(yīng)用最為廣泛的是瘤胃液法。體外消化法的操作簡單，試驗過程易于標準化而且可重復(fù)性強，適用于大批量飼料樣本的測定，但是體外消化法是一種模擬試驗技術(shù)，試驗中的培養(yǎng)液與動物消化道內(nèi)的實際情況仍然存在區(qū)別，因此其測定結(jié)果的準確性與可靠性受到多種因素的影響［3］。

體外消化試驗法在現(xiàn)階段的研究中應(yīng)用程度越來越高，常用的方法有動物消化過程模擬法、飼料中化學(xué)成分直接回歸法和糞中成分回歸法3種，文章將逐一對3種試驗方法進行分析，并總結(jié)影響其檢測結(jié)果的相關(guān)因素，為我國反芻動物的養(yǎng)殖提供參考。

1 模擬消化過程的測定法

1.1 酶解法

酶解法是指在體外通過酶促反應(yīng)對飼料在小腸消化率進行測定，該方法無需對動物進行瘺管置管，可重復(fù)性好，但是其結(jié)果容易受到酶的種類、活性以及來源等相關(guān)因素的影響。酶解法的優(yōu)點主要有：（1）操作簡便、效率高、穩(wěn)定性好；（2）檢測程序標準化程度高；（3）實驗室之間可比性強；（4）適用于大批量檢測樣本；（5）成本低。但是也有其自身的不足：（1）由于酶的特異性，用單一酶或少數(shù)幾種酶構(gòu)成的復(fù)合酶很難完全復(fù)制瘤胃中微生物對蛋白質(zhì)的復(fù)雜消化過程；（2）只能對某一時間點的降解率進行測定，忽略了動態(tài)降解率。

小腸液凍干粉是近年來酶解法中最常用的酶，其是由小腸食糜除去飼料殘渣與油脂后低溫凍干制成，包含小腸內(nèi)所有種類的酶，與其它人工合成酶相比更能準確地模擬小腸內(nèi)的消化進程。Huang 等［3］在反芻動物研究中應(yīng)用牛小腸液凍于粉對UDP消化率進行評定，并將其檢測結(jié)果與單一胃蛋白酶以及胃蛋白酶、胰蛋白酶二步體外消化法的結(jié)果進行對比，無明顯差異。

1.2 體外瘤胃液培養(yǎng)法

體外瘤胃液培養(yǎng)法最早出現(xiàn)于20世紀60年代，Blaxter等率先將其應(yīng)于飼料有機物消化率（DOM）的測定中，研究發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)48 h后DOM的測定值明顯高于體內(nèi)測定方法，且細胞壁成分消化率趨向最大值，且培養(yǎng)時間越長，測定結(jié)果的水平就越高。1963年，Tilley和Terry在瘤胃液培養(yǎng)基礎(chǔ)上聯(lián)合應(yīng)用胃蛋白酶（體外兩階段法），此方法在DOM檢測中的誤差明顯低于瘤胃液法，因此成為了反芻動物飼料DOM檢測的常規(guī)方法。

1.3 產(chǎn)氣法

雖然體外兩階段法的準確度較高，但是操作所需時間較長，而且瘤胃液的穩(wěn)定性較差。因此，1979年，Menke提出根據(jù)飼料在瘤胃液培養(yǎng)24 h后所產(chǎn)生的二氧化碳與CH4的氣體量回歸系數(shù)對DOM進行測定（產(chǎn)氣法），回歸模型DOM=7.65Gb+353（Gb指總產(chǎn)氣量）。氣體的產(chǎn)生量可反映飼料中碳水化合物含量，將回歸模型多元關(guān)系（DOM=13.3Gb-0.05 Gb2+511CP+76CL-91.2）后，此法對DOM測定值與體內(nèi)法的相關(guān)系數(shù)由0.82上升到0.96。

1.4 尼龍袋法（消化道原位法）

尼龍袋法是反芻動物蛋白質(zhì)降解率測定的主要方法，與體外兩階段法及產(chǎn)氣法最大的區(qū)別在于尼龍袋法是在瘤胃內(nèi)完成測定，而且在結(jié)果計算時將食糜在瘤胃中的外流速度充分考慮在內(nèi)，減少了這一因素對飼料消化率的影響，因此該方法更接近于體內(nèi)法。但是，尼龍布的孔徑、樣品的粉碎細度、樣品量與尼龍袋表面積的比值、基礎(chǔ)日糧的成分與飼養(yǎng)水平以及培養(yǎng)后袋內(nèi)殘留的微生物等多種因素都會對尼龍袋法測定的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。鄧拴林在7種混合精料與羊草DOM研究中分別采用體內(nèi)法與尼龍袋法時進行對比觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)DOM與干物質(zhì)動態(tài)降解率明顯相關(guān)，但以干物質(zhì)和粗蛋白動態(tài)降解率這兩個因素回歸測定DOM的誤差明顯低于用干物質(zhì)動態(tài)降解率的單因子回歸。

Huang等［3］在反芻動物飼料營養(yǎng)價值的研究中對比使用尼龍袋法和體外法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)尼龍袋法可以直觀地反映飼料樣本營養(yǎng)構(gòu)成與營養(yǎng)價值，但是對含有大量可溶性成分的飼料時進行測定時其瘤胃有效降解率水平會偏高；而體外法可以完整地反映飼料各組分的降解情況，但是對飼料所含的營養(yǎng)成分與營養(yǎng)價值反映不夠直觀。

2 飼料中化學(xué)成分的直接回歸法

飼料的化學(xué)成分會在很大程度上影響動物對其的消化率，谷物籽實的化學(xué)成分較為穩(wěn)定，消化率也相對穩(wěn)定。1972年VanSoest利用洗滌程序成功將植物細胞的細胞壁與內(nèi)容物分離，細胞內(nèi)容物的主要成分有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等，幾乎可以完全被消化，而且其消化率與木質(zhì)化程度呈正相關(guān)，飼料中木質(zhì)素的含量與DOM呈負相關(guān)。曲線模型Digestibility=A+B×eCxlignin可以更好地闡明木質(zhì)素含量與DOM之間的聯(lián)系，Weissbaeh通過對糞便中的營養(yǎng)物質(zhì)（CP、（CH2O）n、CL），建立模型DOM= （CP-Y1）+（CL-YZ）+（C-Y3）對青貯飼料的消化率進行預(yù)測，發(fā)現(xiàn)受熱處理的青貯飼料可以將胃蛋白酶不溶性氮（ISP）引入模型以減少預(yù)測的誤差。

3 糞中成分回歸預(yù)測法

現(xiàn)階段反芻動物飼料的利用率研究難度很大，需要很長的研究時間，而且由于動物在進食牧草的時候有一定的偏好，因此準確性也較差。關(guān)于反芻動物糞便的研究由來已久，反芻動物的糞便中含有來自瘤胃與大腸的微生物細胞、內(nèi)源性消化酶、粘膜、脫落的上皮細胞以及未消化的飼料成分等，其中微生物細胞與飼料殘渣占絕大多數(shù)，非微生物成分約占10%～15%。已經(jīng)有研究證實反芻動物糞便中的營養(yǎng)價值與其食入的日糧營養(yǎng)價值及生產(chǎn)性能高度一致，其中糞氮（FN，約86%來自于微生物或內(nèi)源性成分）與日糧氮水平的相關(guān)性極高，糞便中的微生物含量與瘤胃內(nèi)的發(fā)酵程度高度相關(guān)，而且糞便非常容易采集與保存，因此可以作為反芻動物消化實驗的重要對象。

在一項關(guān)于非洲野生蹄類動物的研究中發(fā)現(xiàn)，動物的體況與其糞便的營養(yǎng)成分含量密切相關(guān)。近年來，關(guān)于糞便成分的研究主要圍繞糞氮來進行，通過糞氮可以對食量、消化率、日糧等進行預(yù)測，Holloway發(fā)現(xiàn)日糧與糞便的離體DOM密切相關(guān)，在利用糞氮或綜合糞便成分對飼料干物質(zhì)消化率（DDM）進行預(yù)測的研究中發(fā)現(xiàn)，單純使用糞氮指數(shù)難以很好地預(yù)測DDM，而當增加其它糞便成分后DDM的預(yù)測精度有明顯提高。另外，糞氮指數(shù)對DDM的預(yù)測準確度還與飼料的種類有關(guān)，糞氮指數(shù)在禾本科牧草或成分較單一的飼料中對DDM的預(yù)測準確性更高，但是對于食用嫩葉植物的動物而言，其預(yù)測值就會出現(xiàn)較大誤差，其原因主要是由于嫩葉植物中木質(zhì)素的含量較高，而且植物中可溶性酚類物質(zhì)會促進糞氮含量的增加。

3 總結(jié)

我國市場上適用于反芻動物的飼料種類繁多，既包括青粗飼料、農(nóng)副產(chǎn)品還包括單胃動物常用的精飼料，而且飼料的生產(chǎn)方式與成分各異，因此其營養(yǎng)價值相差甚遠。不同的生產(chǎn)模式、加工方式、收獲時間、氣候、貯存以及運輸?shù)拳h(huán)節(jié)都會對飼料的營養(yǎng)價值造成巨大影響，為科學(xué)、合理地配制反芻動物日糧提出了巨大挑戰(zhàn)。在今后的工作中，需要不斷學(xué)習(xí)國內(nèi)外關(guān)于反芻動物體外消化試驗先進的經(jīng)驗與方法，并將其恰當?shù)貞?yīng)用于當?shù)氐难芯亢凸ぷ髦?，從而提高飼料營養(yǎng)價值測定的準確性，為反芻動物養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展提供長久的動力。

參考文獻

［1］ 楊俊霞，毛華明.測定反芻動物采食量和消化率的方法——飼料營養(yǎng)成分估測法.飼料博覽（技術(shù)版），2012，12（33）：20～24

［2］ Tian Y J，Cao Z J，Ii S L，et al. Effects of different particle size feeds tufls on fiber material content measured by filter bag technology.Chinese Journal of Animal Nutrition，2013，25（2）：350～355

［3］ Huang Q，Shi C X，Su Y B，et al. Prediction of the digestible and metabolizable energy content of wheat milling by-products for growing pigsfrom chemical.Animal Feed Science and Technology，2014，196：107～116