直接法和差異法評(píng)估飼料原料在生長(zhǎng)豬上的氨基酸消化率

Maryane S. F. Oliveira John K. Htoo Hans H. Stein，3*

（1.伊利諾伊大學(xué)動(dòng)物科學(xué)系，美國(guó)伊利諾伊州61801；2.贏創(chuàng)德固賽營(yíng)養(yǎng)&護(hù)理有限公司，德國(guó)哈瑙63457；3.伊利諾伊大學(xué)營(yíng)養(yǎng)科學(xué)系，美國(guó)伊利諾伊州61801）

在豬的飼料配方中使用氨基酸的標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率（SID）值，是因?yàn)镾ID值與基礎(chǔ)回腸內(nèi)源性AA損失無(wú)關(guān)，因此，SID 值常用于飼料配方營(yíng)養(yǎng)搭配計(jì)算(Stein 等，2005；NRC，2012；Kong 等，2014)。氨基酸的SID 值可以使用直接或差值法確定(Kong 等，2014；Stein，2017)。如果使用直接法，則飼料中所有氨基酸都由試驗(yàn)原料提供，日糧氨基酸的SID也代表試驗(yàn)原料的氨基酸SID。然而，如果使用差異法計(jì)算，需要配置基礎(chǔ)日糧（氨基酸由包含氨基酸的基礎(chǔ)原料提供）和試驗(yàn)日糧（氨基酸由基礎(chǔ)原料和試驗(yàn)原料一起提供）。兩種飼料中氨基酸的SID 計(jì)算方法：基礎(chǔ)日糧組的氨基酸SID 和其基礎(chǔ)原料（包含氨基酸的基礎(chǔ)原料）的氨基酸SID 相等，試驗(yàn)日糧組中試驗(yàn)原料的氨基酸SID 需要通過(guò)差異法減去基礎(chǔ)原料中可消化氨基酸的貢獻(xiàn)值。如果使用直接法，因?yàn)樵囼?yàn)原料是飼料中氨基酸的唯一來(lái)源，所以有時(shí)會(huì)產(chǎn)生氨基酸含量非常低的飼料(Pedersen 等，2007；Rojas 等，2015；Casas 等，2017)。長(zhǎng)期飼喂這種日糧的豬可能抑制生長(zhǎng)。某些纖維或抗?fàn)I養(yǎng)因子含量高的原料可能無(wú)法用作唯一的含AA 成分，如果大量使用，飼料因部分原料造成適口性不好。因此，通常需要將測(cè)試原料與另一種原料混合，并使用差異法計(jì)算氨基酸的SID，與直接法相比，通常會(huì)導(dǎo)致氨基酸的SID平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差更大(Almeida 等，2013；Sulabo 等，2013a)。

但是，目前還沒(méi)有關(guān)于比較直接法和差異法計(jì)算相同成分的氨基酸的SID的數(shù)據(jù)。因此，本試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)用直接法得到的谷物和富纖維成分中AA的SID值與用差異法得到的SID值沒(méi)有差異這一假設(shè)。

1 材料與方法

該試驗(yàn)方案已由伊利諾伊大學(xué)的機(jī)構(gòu)動(dòng)物護(hù)理和使用委員會(huì)審查并批準(zhǔn)。使用了與康貝爾母豬（Pig Improvement Company,Hendersonville,田納西州）交配的359 系公豬的后代豬，選擇16 頭生長(zhǎng)公豬[初始體重（69.5±5.0）kg]，在回腸末端安裝T 型瘺管；隨機(jī)分配至8×4 的日糧組中（8 種試驗(yàn)日糧處理組，4 個(gè)7 d周期）。為避免雙因子潛在殘留影響，使用平衡拉丁方分配方案(Balanced Latin Square Allotment Pro?gram)(Kim等，2009)。

確定了豬的分配。在每個(gè)時(shí)期，每種飼料下有2 頭豬，每個(gè)處理組總共有8 個(gè)試驗(yàn)結(jié)果。所有豬均在不同的試驗(yàn)中使用，在分配飼料之前，飼喂普通養(yǎng)殖戶飼料14 d。將豬放在裝有自動(dòng)喂食器、乳頭飲水器、光滑的側(cè)壁和板條式三欄式地板的單獨(dú)圍欄（1.2 m×1.5 m）中。

其中4種飼料基于豆粕（SBM）、玉米、小麥或小麥麩，每種原料在飼料中提供了所有的氨基酸（表1）。另外3 種飼料是基于豆粕和玉米、豆粕和小麥、豆粕和小麥麩的混合飼料，最后一種試驗(yàn)飼料是無(wú)氮飼料（表2 和表3）。因此，總共配制了8 種不同的飼料。所有飼料配方中都包含維生素和礦物質(zhì)，以滿足生長(zhǎng)豬的總體營(yíng)養(yǎng)需求（NRC，2012）。所有飼料配方中還含有0.40%的氧化鉻作為后期測(cè)消化率的標(biāo)志物。豬被限制飼喂其維持所需能量的三倍（即197 kcal/kg BW0.60；NRC，2012），在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，豬可以自由飲水。每個(gè)周期的前5 d被視為飼料適應(yīng)期，而每個(gè)周期的第6 d和第7 d收集回腸食糜8 h，因?yàn)檫m應(yīng)5 d再收集隨后2 d回腸食糜可以得到最準(zhǔn)確氨基酸的回腸消化率的估計(jì)值（Kim等，2020）。用繩扎法將225 ml塑料袋固定在套管桶上，收集流入套管桶內(nèi)的食物。每隔30 min，或者當(dāng)袋子裝滿時(shí)，就把袋子取出來(lái)，然后換一個(gè)新的袋子?；啬c食糜收集后立即在-20 ℃環(huán)境下保存。

表1 原料分析組成（作基礎(chǔ)飼料）

在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，將同一日糧組中同一頭豬的回腸食糜樣品解凍并混合均勻，然后從混合樣中再次取樣進(jìn)行分析。同時(shí)采集各組日糧和每一種包含氨基酸成分的原料樣品進(jìn)行分析。分析前回腸食糜凍干并研磨。檢測(cè)飼料、回腸消化物和原料樣品中的粗蛋白(CP；Method 990.03；AOAC Int., 2007)和干物質(zhì)(DM；Method 930.15；AOAC Int., 2007)。并對(duì)上述樣品的AA 進(jìn)行了分析(Method 982.30 E [a, b, c]；AOAC Int.,2007)，并檢測(cè)了飼糧和回腸食糜樣品中的鉻（Method 990.08；AOAC Int., 2007）。使用AnkomTDF纖維分析儀（Ankom Technology，馬其頓，紐約）（方法991.43；AOAC Int., 2007）對(duì)飼料和原料進(jìn)行了不溶性和可溶性膳食纖維分析檢測(cè)?？偵攀忱w維濃度計(jì)算為不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維之和。

除無(wú)氮飼料外，所有飼料粗蛋白和氨基酸的AID及SID均已計(jì)算，并且從飼喂無(wú)氮飼料的豬計(jì)算出CP和AA 的基礎(chǔ)內(nèi)源性損失(Stein 等，2007)。對(duì)于包含豆粕、玉米、小麥或小麥麩作為AA唯一來(lái)源的4種飼料的計(jì)算值也代表每種成分的值，這些值代表通過(guò)直接法計(jì)算的AA 的AID 和SID。對(duì)于同時(shí)含有豆粕和玉米、豆粕和小麥、豆粕和小麥麩的3種日糧，通過(guò)使用差異法從日糧AID或者SID中減去豆粕的AA消化率，來(lái)計(jì)算玉米、小麥和小麥麩的AID或SID(Kong等，2014)。使用SAS 的MIXED 程序（北卡羅來(lái)納州卡里的SAS Inst. Inc.）分析數(shù)據(jù)。使用SAS 的UNIVARI?ATE 程序測(cè)試殘差和異常值的正態(tài)性。偏離處理均值四分位間距三倍以上的均值被認(rèn)為是離群值。首先使用一個(gè)模型分析CP 和AA 的AID 和SID 數(shù)據(jù)，該模型包括飼料作為固定效應(yīng)，而豬、周期和批次作為隨機(jī)效應(yīng)。隨后按照3×2因子設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該因子設(shè)計(jì)包含3 種成分（玉米、小麥和小麥麩）和2種方法（直接法或差異法）。該模型包括成分、方法和成分×方法作為固定效應(yīng)，而豬、周期和批次為隨機(jī)效應(yīng)。豬是所有分析的試驗(yàn)物種，P＜0.05 時(shí)差異顯著，而0.05≤P＜0.10 則存在變化趨勢(shì)，但是差異沒(méi)有達(dá)到顯著水平。

2 結(jié)果

在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，豬攝食正常，并保持健康。豆粕飼料和基于豆粕玉米型飼料的大多數(shù)氨基酸的AID 沒(méi)有差異（表4）。但是，與豆粕飼料和玉米豆粕飼料相比，基于玉米飼料、小麥飼料、小麥麩飼料和豆粕小麥麩型飼料中粗蛋白和大部分氨基酸的AID 的含量顯著降低（P＜0.01）。在豆粕飼料、玉米飼料和玉米豆粕型飼料中，粗蛋白和大多數(shù)氨基酸的SID無(wú)差異（表5），但這些飼料中CP 和大多數(shù)氨基酸的SID 相比小麥、小麥麩和小麥麩豆粕飼料顯著升高（P＜0.01）。

如果使用直接法進(jìn)行計(jì)算，小麥中CP 的AID 高于小麥麩（P＜0.05），但如果使用差異法計(jì)算，則小麥和小麥麩之間CP 的AID 沒(méi)有差異（表6）。如果使用直接法計(jì)算，則玉米和小麥之間色氨酸的AID 沒(méi)有區(qū)別，但如果使用差異法計(jì)算AID，則小麥中Trp 的AID 顯著高于玉米（相互作用，P＜0.05）。如果使用差異法而不是直接法計(jì)算，則Met、Thr、Val、Ala、Gly 和Pro 的AID 值較大，而通過(guò)差異法計(jì)算的Ile 和Lys 的AID 值相比直接法計(jì)算趨于升高（P＜0.10）。但是，對(duì)于所有其他氨基酸的AID，直接法和差異發(fā)之間均未發(fā)現(xiàn)差異。

表2 試驗(yàn)飼料配方組成(%)

表3 試驗(yàn)飼料營(yíng)養(yǎng)組成

在粗蛋白和氨基酸的SID 上未觀察到不同原料和方法之間的相互作用（表7），但如果使用差異法進(jìn)行計(jì)算，則玉米和小麥麩的Trp的SID有降低趨勢(shì)，但對(duì)于玉米小麥（交互作用）則不是這樣，P=0.087）。但是，CP的SID和所有其他必需氨基酸在這兩個(gè)過(guò)程之間沒(méi)有區(qū)別。如果使用直接法而非差異法，則Pro 的SID 更大（P＜0.05），Glu 的SID 趨于升高（P=0.097），但是對(duì)于所有其他非必需氨基酸，這兩個(gè)方法之間未觀察到變化或趨勢(shì)。

3 討論

本次檢測(cè)玉米、豆粕、小麥和小麥麩的氨基酸組成在合理范圍內(nèi)(NRC，2012；Blas 等，2016；Rostagno等，2017)。除Lys 外，豆粕中粗蛋白質(zhì)和氨基酸的AID 和SID 也與已發(fā)布的數(shù)據(jù)非常吻合(NRC，2012；Blas 等，2016；Oliveira 等，2016)。但是，玉米中AA 的AID和SID略高于NRC（2012）和Blas等(2016)等報(bào)道，但小麥和小麥麩中AA的AID和SID在已發(fā)布的數(shù)據(jù)范 圍 內(nèi)(NRC，2012；Casas 等，2017；McGhee 等，2018)。在該試驗(yàn)中確定的AA 的基本內(nèi)源性損失也在先前確定的值的范圍內(nèi)(Park等，2013)。

表4 直接法下飼料中粗蛋白和氨基酸的表觀回腸消化率(AID)

表5 直接法下飼料中粗蛋白和氨基酸的標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率(SID)

在消化性試驗(yàn)中，飼料原料中AA 的AID 和SID是通過(guò)直接法或差異法確定的。 如果通過(guò)差異法確定了氨基酸的消化率，則需要飼料中額外添加的原料數(shù)據(jù)，并根據(jù)基礎(chǔ)原料和試驗(yàn)飼料成分配制飼料（Kong等，2014）。

表6 直接法和差異法下玉米、豆粕、小麥和小麥麩中粗蛋白質(zhì)和氨基酸的表觀回腸消化率(AID)

表7 直接法和差異法下玉米、豆粕、小麥和小麥麩中粗蛋白質(zhì)和氨基酸的標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率(SID)

這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)飼料可以根據(jù)動(dòng)物的需求提供AA，但是由于所有測(cè)量誤差均歸因于試驗(yàn)原料，因此原料中氨基酸比例較大時(shí)，使用此方法獲得的結(jié)果最準(zhǔn)確。因此，與使用直接法相比，使用差異法獲得的結(jié)果經(jīng)常導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)差偏大，這影響試驗(yàn)的效果（Almeida等，2013；Sulabo等，2013a)。

如果使用直接法，則飼料中所有氨基酸均由試驗(yàn)原料提供，如果確定高蛋白類原料中氨基酸的AID和SID值，直接法簡(jiǎn)單易用，因?yàn)榕渲骑暳现锌偙匦璋被醿H通過(guò)此類原料成分即可定量。因此，通過(guò)直接法即可測(cè)得如豆粕、低芥酸菜籽粕、向日葵粕、花生粕等高蛋白類原料中氨基酸的AID 和SID 值(Almeida 等，2014；Li 等，2014；Maison 等，2014；Sotak-Peper 等，2017)。

直接法也可用以確定谷物中氨基酸的消化率，但是在這種情況下，飼料中氨基酸往往是不足的，因?yàn)榧词?5%～97%的試驗(yàn)飼料由試驗(yàn)原料（谷物）構(gòu)成，豬的氨基酸營(yíng)養(yǎng)需求也不能被滿足。盡管谷物提供的氨基酸含量低于豬只需求，但在假設(shè)這不影響氨基酸的AID 和SID 值的情況下，仍有諸多研究采用直接法來(lái)確定大多數(shù)谷物的氨基酸AID 和SID（Pedersen等，2007；CervantesPahm 等，2014；Rosenfelder 等，2015；Strang 等，2016、2017；Mc?Ghee等，2018）。據(jù)所知，目前尚未有對(duì)該假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)，但是本試驗(yàn)的結(jié)果表明，谷物中氨基酸的AID 和SID 值不受試驗(yàn)原料中低氨基酸濃度的影響，因?yàn)橛衩缀托←溨邪被岬腁ID和SID的值在直接法和差異法之間沒(méi)有差異。與差異法相比，直接法較低的標(biāo)準(zhǔn)誤差為確定谷物中氨基酸的AID和SID提供了更為可靠保障。因?yàn)槿绻褂弥苯臃?，則不需要基礎(chǔ)飼料，因此與差異法相比，使用這種程序的成本也較低。

為了補(bǔ)充谷物作為唯一的氨基酸來(lái)源的飼料中氨基酸的不足，我們?cè)谶m應(yīng)期額外補(bǔ)充氨基酸的混合物，但在糞便采集期間沒(méi)有補(bǔ)充(Pedersen 等，2007；Casas 等，2017)，這將使豬在試驗(yàn)過(guò)程中具有更正常的生長(zhǎng)速度。最新數(shù)據(jù)表明，由于晶體氨基酸可在小腸中被100%吸收，所以在試驗(yàn)飼料中添加晶體氨基酸不會(huì)影響結(jié)果或氨基酸的AID 和SID(Oliveira 等，2018)。因此，根據(jù)該試驗(yàn)的結(jié)果以及歷史數(shù)據(jù)，我們得出結(jié)論，可以使用直接法確定谷物中的AID 和SID值。

在確定谷物副產(chǎn)品中氨基酸的AID 的SID 值的試驗(yàn)中，例如DDGS、小麥麩、米糠，如果使用直接法，由于這些成分中高纖維含量的限制，將無(wú)法配制成滿足AA需求的飼料。因?yàn)?，通常情況下，這些原料的纖維水平必須限制在飼料的40%～60%，這就導(dǎo)致了試驗(yàn)日糧中的AA濃度較低(Casas等，2017；Espinosa等，2018)。

如果使用更高配比，這些原料的高纖維濃度也可能導(dǎo)致消化道堵塞，從而導(dǎo)致消化吸收較差。高纖維谷物副制品的另一個(gè)問(wèn)題是，如果在飼料中添加量加大，往往飼料的適口性不佳；但如果采用差異法，良好適口性的飼料是可以配制的(Casas等，2015)。

但是，本試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于小麥麩，差異法和直接法之間只有微小的差異，說(shuō)明SID 值不受處理方法的影響。因此，這一結(jié)論可以外推到其他高纖維顆粒副產(chǎn)物上，但需要研究來(lái)驗(yàn)證這一假設(shè)。不過(guò)，與谷物類似的是，氨基酸的AID 和SID用直接法得到的標(biāo)準(zhǔn)誤差比用差異法得到的標(biāo)準(zhǔn)誤差更小，表明如果使用直接法時(shí)，需要的試驗(yàn)重復(fù)數(shù)更少。

與直接法計(jì)算相比，使用差異法計(jì)算的玉米和小麥麩中Trp 的SID 值偏低，因?yàn)橛衩缀托←滬熤蠺rp 含量較低，玉米豆粕型和小麥麩豆粕型日糧中的Trp 大多數(shù)來(lái)自豆粕，而豆粕中Trp 的SID 值又高于其所有其他的必需氨基酸，所以豆粕中Trp 的SID值可能被稍微過(guò)高估算了，這就導(dǎo)致計(jì)算出的試驗(yàn)原料的Trp 的SID 值時(shí)有點(diǎn)偏低。雖然這種高估是無(wú)意的，但進(jìn)一步指出，使用差異法可能會(huì)帶來(lái)一些挑戰(zhàn)。

確定動(dòng)物蛋白和某些特殊蛋白中氨基酸的SID值有時(shí)會(huì)相對(duì)較難，這是由于這些蛋白在豬小腸中的特殊性質(zhì)，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致小腸內(nèi)大量?jī)?nèi)源性氨基酸分泌。在這些情況下，可能有必要使用差異法來(lái)計(jì)算SID 值(Mateo 等，2007；Almeida 等，2013；Sulabo 等，2013a、2013b；Navarro 等，2018)。但該試驗(yàn)的結(jié)果表明，使用差異法計(jì)算出的所有必需氨基酸（除Trp 之外）的SID值與使用直接法計(jì)算出的值沒(méi)有區(qū)別。直接法或差異法均可用于動(dòng)物蛋白和特定蛋白，但為了達(dá)到滿意數(shù)據(jù)結(jié)果須進(jìn)行多次重復(fù)試驗(yàn)。

4 結(jié)論

玉米、小麥和小麥粉中必需氨基酸的SID 可以通過(guò)直接或差異法確定，而不會(huì)影響結(jié)果。因此，沒(méi)有理由擔(dān)心在谷物及其副產(chǎn)物中氨基酸低于營(yíng)養(yǎng)需求時(shí)，使用直接法計(jì)算氨基酸的SID 的準(zhǔn)確性。對(duì)于本試驗(yàn)中使用的原料，使用差異法沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，反而由于存在更大的標(biāo)準(zhǔn)誤差，如果使用差異法而不是直接法，則需要更多重復(fù)才能獲得一定的試驗(yàn)結(jié)果。