生長(zhǎng)豬白酒糟消化能和代謝能的評(píng)定及預(yù)測(cè)模型的建立

董文軒 ，王秋云，鮑洪星，謝正軍，王德根，朱正鵬，車東升，劉 嶺，王軍軍，張 帥*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料工業(yè)中心，北京 100193；2.雙胞胎（集團(tuán)）股份有限公司，江西南昌 330096；3.四川特驅(qū)農(nóng)牧科技集團(tuán)有限公司，四川成都 610207；4.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130118）

白酒糟是白酒生產(chǎn)的副產(chǎn)品，以高粱、玉米、大麥、小麥和大米等谷物作為底物發(fā)酵而成，在同種蛋白質(zhì)飼料中價(jià)格占優(yōu)勢(shì)，因此越來越多地應(yīng)用到豬飼料中[1]。筆者調(diào)查得知，2019 年中國(guó)白酒年產(chǎn)量大約為800 萬t，白酒與白酒糟產(chǎn)量的平均比值為1:3，因此推算全國(guó)白酒糟產(chǎn)量可達(dá)2 000 萬t 以上，白酒糟在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用潛力巨大。白酒糟的化學(xué)成分和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值受配方、加工工藝、發(fā)酵底物、發(fā)酵條件、干燥溫度和分析方法等多種因素影響[2-3]。研究表明，纖維組分含量是玉米干酒精糟及其可溶物在生長(zhǎng)豬上消化能（DE）和代謝能（ME）的關(guān)鍵預(yù)測(cè)因子，但是白酒糟DE 和ME 的關(guān)鍵預(yù)測(cè)因子及預(yù)測(cè)模型還有待進(jìn)一步研究[4-5]。目前，白酒糟的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值未在《中國(guó)飼料成分及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值表》（2019 年 第30 版，http://www.chinafeeddata.org.cn/）中記錄。因此，準(zhǔn)確評(píng)定白酒糟的DE 和ME 對(duì)保證其在飼料配方中的精準(zhǔn)利用具有重要意義。

本研究旨在分析12 個(gè)白酒糟樣品的化學(xué)組成，測(cè)定其對(duì)生長(zhǎng)豬的DE 和ME，并基于白酒糟的化學(xué)組成建立其生長(zhǎng)豬DE 和ME 的預(yù)測(cè)模型，為白酒糟在生長(zhǎng)豬上的合理利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 白酒糟樣品采集于我國(guó)江西、貴州、山東、四川、遼寧、河北、河南、山西和安徽9 個(gè)省份，具體加工信息見表1。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)管理 試驗(yàn)選取78 頭健康且遺傳背景相近、初始體重為（52.1±3.6）kg 的杜×長(zhǎng)×大三元雜交去勢(shì)公豬進(jìn)行消化代謝試驗(yàn)。試驗(yàn)豬分別放置于代謝籠（1.4 m×0.7 m×0.6 m）中，單籠飼喂，自由飲水。試驗(yàn)期間每天按照其初始體重4%的飼喂量進(jìn)行飼喂，于每天08:30 和15:30 等量飼喂。動(dòng)物試驗(yàn)在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料工業(yè)中心豐寧動(dòng)物試驗(yàn)基地（承德九運(yùn)農(nóng)牧有限公司院士工作站，河北承德）進(jìn)行，試驗(yàn)按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料效價(jià)與安全監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（北京）的豬飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行操作。

表1 白酒糟樣品及加工信息

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)日糧 采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將78 頭豬按照平均體重相近的原則隨機(jī)分配到13 個(gè)試驗(yàn)日糧處理中，每個(gè)處理6 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1 頭豬。13個(gè)試驗(yàn)日糧包括1 個(gè)玉米-豆粕型基礎(chǔ)日糧和12 個(gè)分別替代30% 基礎(chǔ)日糧供能組分的白酒糟日糧。試驗(yàn)日糧組成見表2。

試驗(yàn)期共19 d：在正式試驗(yàn)前試驗(yàn)豬先于代謝籠中適應(yīng)7 d，飼喂普通的生長(zhǎng)豬全價(jià)日糧；正試期12 d，飼喂試驗(yàn)日糧，前7 d 為預(yù)試期，后5 d 為糞尿收集期。

表2 試驗(yàn)日糧組成（飼喂基礎(chǔ)） %

1.4 樣品制備與分析

1.4.1 樣品的制備 原料和日糧樣品粉碎后過40 目篩，保存在-20℃冷庫待測(cè)。將每頭豬在糞尿收集期內(nèi)排出的全部糞便分別收集于塑料袋中，放置于-20℃冷庫內(nèi)保存。糞尿收集期結(jié)束后，將收集到的糞便樣品稱重后混勻，取300 g 混勻的糞便樣品放置于65℃烘箱中烘干72 h，稱重記錄初水分含量并回潮24 h 至恒重，粉碎過40 目篩，裝袋待測(cè)。在糞尿收集期內(nèi)同時(shí)準(zhǔn)確收集各試驗(yàn)豬全天所排尿液，稱量并記錄總體積。收集桶每天加入50 mL 6 mol/L HCl 固氮，混合均勻，紗布過濾后，取總尿樣的10%保存在-20℃冷庫待測(cè)。

1.4.2 樣品的分析 測(cè)定12 個(gè)白酒糟原料樣品的總能（GE）、干物質(zhì)（DM）、粗灰分（Ash）、粗蛋白質(zhì)（CP）、粗脂肪（EE）、粗纖維（CF）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和半纖維素（HC）含量。測(cè)定13種試驗(yàn)日糧、糞樣和尿樣的GE。測(cè)定方法參照張麗英《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》（第3 版）[6]。

1.5 消化能和代謝能計(jì)算 采用套算法計(jì)算白酒糟的DE 和ME，其計(jì)算方法參照計(jì)成[7]的公式：

其中，29.23% 為待測(cè)原料占試驗(yàn)日糧的比例，97.42%為基礎(chǔ)日糧中供能部分占基礎(chǔ)日糧的比例，68.19% 為基礎(chǔ)日糧供能部分在試驗(yàn)日糧中的比例。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析 采用SAS 9.2 統(tǒng)計(jì)分析軟件，數(shù)據(jù)先用UNIVARITE 程序進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)和異常值檢測(cè)，然后用GLM 模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。每1頭豬作為1 個(gè)試驗(yàn)單元，試驗(yàn)日糧作為固定效應(yīng)，用LSMEANS 語句計(jì)算均值，差異顯著時(shí)用Tukey 法進(jìn)行多重比較。采用CORR 程序進(jìn)行白酒糟原料的DE、ME、GE、Ash、CP、EE、CF、NDF、ADF 和HC 的相關(guān)性分析。用REG 程序中的Stepwise Regression 來建立DE 和ME 的預(yù)測(cè)方程，決定系數(shù)（R2）、均方根誤差（RMSE）和P值作為評(píng)估最適預(yù)測(cè)方程的指標(biāo)。R2最大、RMSE 最小的方程為最適方程。P＜0.05 為差異顯著，P＜0.01 為差異極顯著。

2 結(jié)果

2.1 白酒糟的營(yíng)養(yǎng)成分組成 由表3 可以看出，12 個(gè)白酒糟樣品的化學(xué)組成變異較大。飼喂基礎(chǔ)下，12 個(gè)白酒糟樣品的DM 含量平均為93.33%（91.97%～95.13%），GE 含量平均為17.74 MJ/kg（15.27～19.52 MJ/kg），CP含量平均為18.93%（13.41%～26.08%），EE 含量平均為4.00%（0.95%～5.37%），Ash 含量平均為11.22%（7.63%～18.69%），CF 含量平均為24.04%（16.16%～30.20%），NDF 含量平均為55.77%（50.71%～62.29%），ADF 含量平均為39.54%（31.70%～48.62%），HC 含量平均為16.23%（12.25%～19.21%）。

2.2 白酒糟的DE 和ME 值 由表4 可知，飼喂基礎(chǔ)下，12 個(gè)白酒糟樣品的DE 和ME 差異顯著，其中2 號(hào)樣品的DE（8.81 MJ/kg）和ME（8.15 MJ/kg）值最高（P＜0.01）；4 號(hào)樣品 的DE（3.79 MJ/kg） 和ME（3.54 MJ/kg）值最低（P＜0.01）。

2.3 基于化學(xué)組分的白酒糟有效能值預(yù)測(cè)模型的建立由表5 可以看出，白酒糟的DE 與GE、CP 和EE（r=0.74、0.54、0.59，P＜0.01）呈正相關(guān)，與Ash、NDF、ADF和HC（r=-0.85、-0.77、-0.56、-0.49，P＜0.01） 呈 負(fù)相 關(guān)；ME 與GE、CP 和EE（r=0.65、0.43、0.53，P＜0.01）呈極顯著正相關(guān)，與Ash、NDF、ADF 和HC（r=-0.79、-0.68、-0.49、-0.42，P＜0.01）呈負(fù)相關(guān)。

由表6 可以看出，飼喂基礎(chǔ)下，白酒槽DE 的最佳預(yù)測(cè)方程：DE（MJ/kg）=38.46－0.63×Ash－0.11×CF－1.14×GE－0.03×NDF（R2=0.81），ME 的最佳預(yù)測(cè)方程：ME（MJ/kg）=41.86－0.75×Ash－1.51×GE+0.20×EE－0.05×CF（R2=0.74），其中GE 的表示單位為MJ/kg，其余化學(xué)組分的表示單位為%。

表3 12 個(gè)白酒糟樣品的化學(xué)成分分析（飼喂基礎(chǔ)）

表4 白酒糟樣品的DE 和ME 值（飼喂基礎(chǔ)）

3 討 論

為了建立白酒糟DE 和ME 的預(yù)測(cè)方程，本研究收集了12 個(gè)不同來源的白酒糟樣品。與玉米干酒精糟及其可溶物相比，白酒糟中CP、GE 和EE 含量較低，Ash 和纖維組分含量較高[4,8]。這是因?yàn)榘拙圃愕陌l(fā)酵底物中添加了高粱和米糠等，其纖維含量高于玉米。本研究中4 號(hào)白酒糟樣品的底物沒有脫殼，因此樣品的Ash、NDF、ADF 和HC 等組分含量最高，6 號(hào)白酒糟樣品的EE 含量最低，這可能與清香型白酒的釀酒工藝有關(guān)。與其他釀酒加工副產(chǎn)物一致，白酒糟樣品的化學(xué)組分差異較大導(dǎo)致其DE 和ME 差異較大[4-5]。纖維會(huì)降低日糧中脂肪和能量的利用效率，脂肪含量增加會(huì)降低食糜的流速，使食糜更加充分地與前腸道的消化酶和后腸道的微生物接觸，從而促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化[5,9-10]。4 號(hào)白酒糟樣品的GE 和EE 含量較低，而纖維含量高于其他白酒糟樣品，因此其DE 和ME 為12 個(gè)白酒糟樣品中最低的。

表6 基于逐步回歸法的白酒糟對(duì)生長(zhǎng)豬的DE 和ME 預(yù)測(cè)方程

本研究中12 個(gè)白酒糟樣品的DE 和ME 隨著其化學(xué)組分的變化而差異顯著，變化幅度分別為5.02 和4.61 MJ/kg，在設(shè)計(jì)日糧配方時(shí)使用原料DE 或ME 的平均值會(huì)產(chǎn)生較大誤差。因此，需要?jiǎng)討B(tài)預(yù)測(cè)方程來準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不同白酒糟樣品的DE 和ME。相關(guān)性分析的結(jié)果與之前的報(bào)道吻合，即原料的DE 和ME 與其纖維組分（CF、NDF、ADF 和HC 等）的含量呈負(fù)相關(guān)[5,10-11]。脂類完全氧化可以釋放更多熱量，蛋白質(zhì)和氨基酸參與體內(nèi)多種重要的生化反應(yīng)，其含量和組成影響動(dòng)物的消化代謝，因此原料的DE 和ME 與其GE、CP 和EE 含量呈正相關(guān)[10]。此外，Ash 含量與原料GE、DE 和ME 均呈顯著負(fù)相關(guān)，這可能是因?yàn)锳sh 與原料中有機(jī)物質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)[10]。

隨著原料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的積累，有大量關(guān)于生長(zhǎng)豬原料有效能預(yù)測(cè)方程的報(bào)道，通過預(yù)測(cè)方程獲得原料的有效能值具有方便、快速和且成本低的優(yōu)點(diǎn)[12]。然而，這些預(yù)測(cè)方程更適合于配合飼料而不是單一的飼料原料，因此應(yīng)該針對(duì)不同的飼料原料分別建立預(yù)測(cè)方程[12]。本研究中Ash 含量為白酒糟DE 和ME 預(yù)測(cè)方程中的最佳預(yù)測(cè)因子，然而李云萍[13]在早期的白酒糟營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定中將纖維組分（CF、NDF 和ADF）作為主要預(yù)測(cè)因子構(gòu)建白酒糟DE 的預(yù)測(cè)方程。雖然將多種纖維組分作為預(yù)測(cè)因子納入到預(yù)測(cè)方程中提高了方程的決定系數(shù)R2，但是由于CF、NDF 和ADF 在成分上的重疊，會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)方程的共線性，而影響方程的準(zhǔn)確性；此外，李云萍[13]的研究并未建立白酒糟ME 的預(yù)測(cè)方程，而且其動(dòng)物試驗(yàn)并非在同一時(shí)期完成，這可能會(huì)影響其所建立方程的實(shí)際應(yīng)用效果。另外，考慮到預(yù)測(cè)方程應(yīng)用的方便性及預(yù)測(cè)因子的可獲得性，本研究沒有將有機(jī)物質(zhì)、無氮浸出物和淀粉等作為預(yù)測(cè)因子納入到所建立的預(yù)測(cè)方程中?；谝陨显?，本研究得出的預(yù)測(cè)模型將會(huì)在白酒糟有效能值的實(shí)際評(píng)定中發(fā)揮更大的作用。

4 結(jié) 論

飼喂基礎(chǔ)下，本研究中12 個(gè)干酒糟樣品的DE 為3.79～8.81 MJ/kg，ME 為3.54～8.15 MJ/kg。干酒槽DE的最佳預(yù)測(cè)方程為DE（MJ/kg）=38.46－0.63×Ash－0.11×CF－1.14×GE－0.03×NDF（R2=0.81），ME 的最佳預(yù)測(cè)方程為ME（MJ/kg）=41.86－0.75×Ash－1.51×GE+0.20×EE－0.05×CF（R2=0.74）。在白酒糟的常規(guī)成分中，Ash 為DE 和ME 的最佳預(yù)測(cè)因子。