家禽飼料有效能值評定方法及其研究進展

張羽辰 張福群 黃輝鳳 曹滿湖

（湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，湖南 長沙 410128）

1 家禽飼料能量體系

能量是維持動物生長，發(fā)育和繁殖的重要營養(yǎng)指標，主要由碳水化合物，蛋白質(zhì)和脂肪三類有機物提供。經(jīng)過消化、吸收、轉(zhuǎn)化、儲存和代謝來滿足機體不同生長時期對能量的需求。在畜牧生產(chǎn)中很難直接測得飼料及原料的有效能值，所以通過飼料與排泄產(chǎn)物的能量差值來預測飼料有效能值。目前根據(jù)動物能量的損失途徑可以分為總能體系，消化能體系，代謝能體系及凈能體系。

總能（GE）是指飼料在體外完全氧化所產(chǎn)生的熱能，也指完全燃燒后釋放出的能量?？偰苁敲撾x動物體的能值，飼料中不同物質(zhì)在體內(nèi)的吸收效果及代謝產(chǎn)物不同，例如油脂的消化率在90%以上，而蛋白質(zhì)的消化率在80%左右，并且油脂在體內(nèi)最終代謝產(chǎn)物為CO2和H2O，蛋白質(zhì)是以尿素和尿酸的形式排除體外，所以以飼料總能來代表飼料的營養(yǎng)價值是沒有意義的?？偰艿臏y定一般是以氧彈燃燒產(chǎn)熱測定或飼料的營養(yǎng)成分含量通過回歸公式進行預測。

消化能（DE）可分為表觀消化能（ADE）以及真消化能（TDE）。ADE是指飼料總能減去糞中的能量，即飼料中未消化的能量，包括動物消化道脫落和分泌物，以及腸道微生物產(chǎn)生的內(nèi)源能。TDE是在表觀代謝能的基礎上加上動物體內(nèi)正常產(chǎn)生的內(nèi)源性能值。一般來說，消化能體系在糞尿分離動物的飼料能值評定中應用的較多，因為糞便較容易采集，并不適用于家禽。家禽由于無單獨的尿道，所以尿液和糞會蓄積在泄殖腔，混合排除體外，導致消化能評定困難。但Zanella等（1999）提出可用回腸末端消化能（IDE）來表示動物的消化能值，因為IDE對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收有更明顯的體現(xiàn)，大量國外家禽研究都采用IDE評定飼料或原料的有效能值，IDE的最大優(yōu)勢就是在于減小了后腸段發(fā)酵以及菌群對有效能值的影響。

代謝能（ME）是指飼料營養(yǎng)物質(zhì)參與動物機體轉(zhuǎn)化的部分能量，即飼料總能值扣除糞能、尿能及甲烷能剩余的能量。ME可分為表觀代謝能（AME）和真代謝能（TME），TME即在 AME基礎上加上尿中內(nèi)源能和糞中內(nèi)源能。Slinger（1964）提出家禽還需要進行氮矯正代謝能評定 （MEn），意義旨在扣除氮沉積在體內(nèi)時所消耗的能量。ME體系相比于DE體系，考慮到了尿能和甲烷能的損失，細化了能量的去向。ME體系相比于豬和反芻更適用于家禽，家禽糞尿混合排除體外，不用單獨收集尿液，而且由于家禽后腸段很短，腸道排空速度很快（6h左右），導致后腸段發(fā)酵能力差，產(chǎn)生的甲烷氣體可以忽略不計。TME相比于AME在更能準確的表示飼料或原料的ME，但在實際評定的過程中多采用饑餓法和仿生消化法。前者克服了傳統(tǒng)代謝能評定過程中動物樣本數(shù)大、數(shù)據(jù)收集困難（包括采食量和糞樣污染等）以及試驗期長的弊端，但對動物體的應激過大，具體的禁食時間、飼喂方式、糞樣收集方式和強飼量都需要進一步研究。后者的優(yōu)勢在于不用考慮內(nèi)源能，但脫離了動物樣本，現(xiàn)有儀器不能準確模擬動物體消化道環(huán)境。簡而言之，ME體系在家禽中的應用比較成熟，更適用于家禽飼料能值評價。

凈能（NE）是現(xiàn)有能量體系中更直接的體現(xiàn)飼料能量經(jīng)轉(zhuǎn)化為動物提供用于維持和生產(chǎn)的能量，即是在代謝能的基礎上扣除體增耗（HI），并且根據(jù)能量的用途可將NE分為維持凈能（NEm）和生產(chǎn)凈能（NEp）。NE體系在家禽上的應用最早由Frap（1946）提出比較屠宰法，首次實現(xiàn)了NE在家禽飼料上的評定。之后呼吸測熱裝置有了突破性的進展，為之后在NE體系的應用奠定基礎。國內(nèi)關于家禽凈能體系的研究較少，一般是用比較屠宰法來對飼料的凈能進行評定，四川農(nóng)業(yè)大學凈能體系有一系列相關研究，家禽NE體系相較于ME和DE有貼合生產(chǎn)、預測生長、合理利用副產(chǎn)物及降低成本的優(yōu)勢，但缺點更為明顯，試驗繁瑣、HI的測定困難、單一原料評定困難和數(shù)據(jù)缺乏。家禽NE體系還在起步階段，各方面條件不成熟，目前還不適用于家禽有效能值的評定，還需要進一步的研究。

2 家禽飼料有效能評定方法

家禽糞尿不分離，全收糞法一般用于家禽AME的評定。保證家禽健康生長、充足光照、合適溫濕度、自由飲水和采食、避免應激反應對有效能值評定造成的影響。如表1所示，家禽的代謝試驗預飼期應不少于4天，連續(xù)收集后3天糞便。采用籠養(yǎng)的方式，籠下放置潔凈、易收集糞便收集裝置（如收糞盤、塑料薄膜或牛皮紙），準確和完全的收集家禽排泄物。收集糞便的同時，應撿出糞中飼料，羽毛和皮屑皮屑等污染樣品的雜質(zhì)，并將收集的糞樣進行烘干粉碎保存。有學者認為可將待測飼料加工為顆粒料，以減少糞樣污染和方便采集，但制粒過程會導致飼料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導致一些功能性營養(yǎng)物質(zhì)失活，如維生素和外源酶類。AME計算公式如下：

表1 家禽代謝能評定試驗期示例

全收糞法是飼料消化率評定的傳統(tǒng)方法，也是較為準確的方法之一。但全收糞法的局限性也是非常明顯，樣品采集不方便且容易污染，動物樣本數(shù)比較多時，工作量過大。

排空強飼法可以準確的提供家禽干物質(zhì)攝入量，減少因家禽自由采食導致的有效能值評定誤差，適用于家禽AME和TME的評定。Sibbald（1975）提出可將家禽，先饑餓以保證之前的飼糧排空，之后灌入一定量的飼料，完整收集排泄物，測定其有效能值，所以也稱為饑餓法。強飼法也可作為單一原料的評定方法。

代謝試驗可分為預飼期和正式期，正式期又可分為排空期、強飼期和糞尿收集期，如要同批雞再次進行試驗，應在之后進行體況恢復期。禁飼排空期時間過短會導致非待測部分還沒有完全排出體外，增加排泄物總干物質(zhì)含量，使ME偏低；而時間過長，家禽饑餓時應激大，極大程度會影響飼料有效能值的準確性。排泄物收集期過短，糞樣采集不完全，代謝能值偏高；時間過長也會導致體況恢復期的增長。我國制定了關于強飼法的國家標準，規(guī)定了排空期和收集期的時間為48h，恢復期要在10天以上，強飼量為50g。而國外相關研究如表2所示，排空期較短。Potter等 （1960）研究發(fā)現(xiàn)限飼會導致飼糧的干物質(zhì)利用率升高。之后Sibbald（1986）提出排空強飼法的強飼量應相當于家禽體重的1%。強飼量過高也容易導致嘔吐現(xiàn)象的產(chǎn)生。

表2 國外強飼法試驗期示例

AME計算公式如下：

式中 GEi：攝入總能（cal）；GEe：排泄物總能（cal）；Mi：干物質(zhì)攝入（g）。

TME計算公式如下：

式中GEf：干物質(zhì)基礎下飼料總能 （cal/g）； Wf： 攝入干物質(zhì)總量 （g） ；EFf： 干物質(zhì)基礎下排泄物總能 （cal/g）；EEc：禁飼組家禽排泄物總能。

誘飼法就是在排空強飼法的基礎上進行改進，F(xiàn)arrell（1977，1978）改進了強飼法的飼喂方式，饑餓32h排空后，給與1h進行采食，收集42h排泄物。這種方法將強飼改為在一段時間內(nèi)讓家禽主動吃完飼料，減少因強飼而導致的動物應激過程，保證ME評定準確。之后Farrell（1991）試驗對比了4種代謝能評定方法結(jié)果發(fā)現(xiàn)，誘飼法所測TME方程的R方值最高，更能準確的評定飼料TME。

指示劑法就是利用動物機體不消化、不吸收且不影響其他營養(yǎng)物質(zhì)來標記飼料，以此求出飼料的消化代謝率。指示劑可分為內(nèi)源指示劑和外源指示劑，內(nèi)源指示劑為飼料本身含有的不消化物質(zhì)，如酸不溶灰分、木質(zhì)素等。而外源指示劑需要額外添加，如Cr2O3、Fe2O3、TiO2等。指示劑法的優(yōu)勢在于不用完全收集動物糞便，由糞便中指示劑含量和飼料中指示劑的含量計算消化代謝率。相比于外源性指示劑，內(nèi)源性指示劑有更好的準確性和穩(wěn)定性。外源性指示劑在使用過程中一定要與飼料混合均勻，不然會導致消化代謝率指標誤差增大。代謝能計算公式如下：

回腸末端食糜法就是利用回腸末端食糜測定家禽的有效能值，所測得的能值與ME和DE均有所不同，所以被命名為回腸末端消化能（IDE）。Zanella（1999）在研究復合酶制劑對飼糧養(yǎng)分利用率中，各組ME無差異，但用回腸末端食糜計算出的有效能值，加酶與不加酶去有明顯差異。這說明IDE對于家禽的消化有著更直接的體現(xiàn)，這是因為回腸食糜沒有經(jīng)過盲腸發(fā)酵，樣品的收集也是即取即存，避免了樣品的污染。采樣前6h進行禁食，采樣前3小時補飼飼料 （保證消化道內(nèi)有食糜），之后將雞處死，用蒸餾水沖洗回腸后2/3的食糜至離心管中保存?；啬c末端食糜法要配合指示劑法使用。該方法主要問題在于動物個體可收集的樣品較少，動物成本高。

3 家禽單一原料有效能值評定方法

全替代法或直接法是指飼料提供能量和蛋白部分全部由待測原料替代，只加少量的礦物元素和維生素預混料，以飼料能值來代表原料能值。許多文獻均根據(jù)此結(jié)果得出原料的有效能值，并且認為該方法能減少其他原料營養(yǎng)物質(zhì)對待測日糧有效能值評定的干擾，其結(jié)果最為準確。但某些原料并不能滿足動物生長需要、適口性差，且試驗期越長，對動物生長發(fā)育影響越大，如評定油脂有效能并不適用于該方法。

某些原料因為其本身的特點不能過高添加，所以套算法就是利用一部分待測飼糧按照一定比例替代基礎飼糧，通過公式計算出原料的有效能值。Hill（1960）提出可以谷物類飼料替代基礎飼料中40%的葡萄糖，通過基礎飼糧與待測飼糧的差值和替代比例計算出原料的代謝能。套算法相比于全替代法，能保證家禽正常的生長發(fā)育，但基礎飼糧與待測原料之間互作會導致所測能值偏高。李沖等（2017）研究發(fā)現(xiàn)利用套算法測得的原料有效能值高于直接法，且兩種方法營養(yǎng)成分消化率高度相關。且周克等（2015）在對比套算法和強飼法中也發(fā)現(xiàn)，套算法能值偏高的現(xiàn)象。套算法計算的前提是保證基礎飼糧有效能值不變，即飼料組合效應為0，而待測原料的加入勢必會使基礎飼糧的有效能發(fā)生改變，而這一部分能量會向待測原料轉(zhuǎn)移，導致待測原料能值或偏高或偏低。計算公式如下：

式中RE：基礎飼糧有效能值；TE：待測原料有效能值；SR：待測原料替代比例。

插值法是將待測原料分多個梯度 （0-100%）替代基礎飼糧，將替代比例設為自變量（X），套算法計算出的原料有效能值設為（Y）進行回歸分析，得出Y=aX+b，當替代比例等于100%時，則可得待測原料的“真值”，從本質(zhì)上說就是利用套算法計算出的值進行回歸分析。張子儀等（1981）對3種原評定方法結(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)插值法的值相比于套算法更具有代表性，并且更為穩(wěn)定。吳智強等（2012）在評定油脂有效能的過程中也提出了相同的結(jié)論。插值法結(jié)果更有代表性以及更穩(wěn)定，它的局限性也很明顯，每種原料都需要6-11個試驗組，使整個試驗成本升高。并且插值法最終替代比例達到100%，某些原料因為營養(yǎng)物質(zhì)或適口性的問題，并不適合高劑量添加。在高劑量添加時，結(jié)果不穩(wěn)定，反而會影響方程的準確性。

等比回歸法類似于插值法，是將待測原料分為3個梯度替代基礎飼糧，以待測原料的干物質(zhì)攝入量為（X），有效能值為（Y）進行回歸，得出待測原料的動態(tài)方程。但該方法的替代方法并不是簡單的代替基礎飼糧，而是替代基礎飼糧中提供能量部分的原料，保證替代之后各提供能量部分的原料比例與基礎飼糧相同。在所有以套算法為基準模式下，飼糧的互作效應是限制有效能值評定準確性的主要因素?；プ餍怯稍祥g營養(yǎng)素不平衡，產(chǎn)生的組合效應，所以不僅是待測原料和基礎飼糧，替代過程中基礎飼糧結(jié)構(gòu)的改變也會導致這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。為了將原料的互作效應的影響降到最低，所以待測原料先等比替代，以避免基礎飼糧結(jié)構(gòu)改變對能值評價的影響，然后對結(jié)果進行回歸，減少能值轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。Adeola等（2009）用該方法評定玉米發(fā)酵酒糟（CDDGS），得到的比較理想的回歸方程，R2為0.989，之后相關研究均得出不錯的結(jié)果，相關實驗結(jié)果如表3所示?？傮w來說，該方法更為科學和準確，相比于插值法成本低，試驗過程相對簡便。

表3 等比回歸法相關文獻結(jié)果示例

在原料評定中原料的某些成分和其有效能值之間存在顯著相關關系，其營養(yǎng)成分和有效能值進行回歸分析，建立原料有效能值模型，從而對原料有效能值進行估測。該方法具有快速，簡便和經(jīng)濟的特點。最早Carpenter等（1956）對13種原料的代謝能和其化學成分進行相關性分析，并建立了回歸方程，但方程的變異范圍較大。之后Sibbald等 （1963）又對22種原料和81種飼料，得到了比較好的結(jié)果，方程相關系數(shù)為0.953。以上試驗均是以營養(yǎng)性指標（粗脂肪、淀粉和粗蛋白）預測其有效能值，有學者認為，通將非營養(yǎng)性指標作為負相關變量加入方程，如酸性洗滌纖維（ADF）和中性洗滌纖維（NDF）。不同類型的原料，應將原料分類進行評估?；瘜W參數(shù)法的精度在不斷提高，但其模型是通過生物學方法評定的有效能值建立的，其準確性也依賴于生物學法的發(fā)展。

4 小結(jié)

能量是家禽維持一切生命活動重要的營養(yǎng)指標。準確評定飼料及原料的有效能值，對于數(shù)據(jù)庫的更新與建立、精確飼喂及生產(chǎn)成本都具有指導性意義。選擇適合家禽的有效能值指標和飼料及原料評定方法，對有效能值的測定至關重要。代謝能體系是比較符合家禽的能量體系，AME和AMEn是應用面比較廣泛的指標，TME需要收集內(nèi)源損失，對家禽的應急較大。IDE沒有經(jīng)過后腸段對于能量的消化表現(xiàn)更為直觀，具有很高的靈敏度。飼料有效能值評定中全收糞法基本上避免了應激反應的產(chǎn)生，但樣品收集難度高，工作量大。指示劑法樣品收集較為方便，但在使用需注意指示劑在飼料中混合程度和回收率。強飼法優(yōu)于其他方法在于采食量和排泄物可以完全收集，但家禽的應激反應會導致結(jié)果誤差增大，且不適用于幼禽。而誘飼法避免了強飼的應激，但采食量無法精確的收集，和強飼法相同，無法解決饑餓過程對家禽的影響。回腸末端食糜法配合指示劑法同時使用，樣品不會受到污染，但每只家禽所取得的樣品很少。單一原料評定中，全替代法沒有其他原料對其有效能進行干擾，但對原料的適口性、營養(yǎng)組成都有要求，許多原料不適用于此方法。套算法、插值法和等比回歸法相比，等比回歸法減少了套算法中互作效應，也比插值法簡便和經(jīng)濟。研究人員在進行試驗之前應根據(jù)研究目的和實際條件，選擇符合自身試驗的有效能值評定方法，盡量減少其他因素對能值評定的影響。