生長(zhǎng)育肥豬木薯消化能和代謝能的測(cè)定及預(yù)測(cè)模型的建立

楊 剛 李 瑞 馮淦熠 向 強(qiáng) 田明洲 蔣線(xiàn)吉 劉小杰 范志勇 黃瑞林 印遇龍

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，長(zhǎng)沙410128；2.中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，畜禽養(yǎng)殖污染控制與資源化技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)生理與代謝過(guò)程湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，長(zhǎng)沙410125)

我國(guó)畜牧行業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)飼料的需求日趨增長(zhǎng)，然而，近幾年受到“非瘟”“新冠”的影響，玉米、豆粕等常規(guī)飼料原料的價(jià)格持續(xù)上漲。飼料是生豬養(yǎng)殖成本主要組成部分，占70%左右，而能量原料在飼糧組成中占比最大[1]。因此，開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)原料的替代品對(duì)于降低飼糧生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義，已成為飼料企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。木薯是一種多年生灌木，與甘薯、馬鈴薯合稱(chēng)為世界三大薯類(lèi)作物，產(chǎn)量高，有“地下糧倉(cāng)”“淀粉之王”和“特用作物”之譽(yù)稱(chēng)[2-4]。近年來(lái)，許多國(guó)家研究木薯作為動(dòng)物飼料的可行性，以緩解傳統(tǒng)能量原料短缺、飼料成本上升的現(xiàn)狀，且利用木薯代替玉米飼養(yǎng)畜禽已經(jīng)取得了良好效果[5-8]?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外有關(guān)生長(zhǎng)豬對(duì)木薯消化能(DE)和代謝能(ME)等重要營(yíng)養(yǎng)參數(shù)的研究較少，且呈現(xiàn)出單一化、靜態(tài)化的特點(diǎn)，無(wú)法適應(yīng)因木薯品種、產(chǎn)地、加工工藝差異所造成營(yíng)養(yǎng)價(jià)值多樣性的特點(diǎn)，導(dǎo)致原料有效養(yǎng)分含量“實(shí)測(cè)值”與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中的“靜態(tài)參數(shù)”偏差較大，不利于更加客觀(guān)、準(zhǔn)確地對(duì)原料有效養(yǎng)分含量進(jìn)行評(píng)估與預(yù)測(cè)。因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)生長(zhǎng)豬飼糧的精準(zhǔn)配制，必須準(zhǔn)確評(píng)估飼料原料的DE和ME。本試驗(yàn)選取不同來(lái)源的10種木薯，以生長(zhǎng)育肥豬為試驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)消化代謝試驗(yàn)測(cè)定木薯的DE和ME，并基于其有效化學(xué)成分建立生長(zhǎng)育肥豬DE和ME的預(yù)測(cè)模型，以期補(bǔ)充和完善豬木薯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值數(shù)據(jù)庫(kù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)采集不同來(lái)源的10種木薯干，粉碎加工后用于配制試驗(yàn)飼糧，具體來(lái)源見(jiàn)表1。

表1 木薯來(lái)源

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用玉米、豆粕為主要能量來(lái)源，參照NRC(2012)50～75 kg生長(zhǎng)育肥豬的營(yíng)養(yǎng)需要量，以木薯代替40%的玉米和豆粕，并確保有效能測(cè)定試驗(yàn)飼糧及基礎(chǔ)飼糧中玉米與豆粕比值恒定，同時(shí)添加一定比例的預(yù)混料用于補(bǔ)充維生素及礦物質(zhì)，配制10種木薯試驗(yàn)飼糧和1種基礎(chǔ)飼糧，其組成見(jiàn)表2。

表2 基礎(chǔ)飼糧和試驗(yàn)飼糧組成(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.3 飼養(yǎng)管理與樣品采集

選取健康、體重(50.0±1.7) kg的“杜×長(zhǎng)×大”三元雜交閹公豬共22頭，采取2個(gè)11×3的不完全拉丁方設(shè)計(jì)，分別飼喂1個(gè)基礎(chǔ)飼糧和10種木薯試驗(yàn)飼糧。試驗(yàn)有3個(gè)周期，每個(gè)周期12 d(7 d的預(yù)試期+5 d的糞尿全收集期)，試驗(yàn)結(jié)束每個(gè)飼糧組共設(shè)6個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)豬飼養(yǎng)在單個(gè)代謝籠內(nèi)，每頭豬按體重的4%進(jìn)行定量飼喂[參照NRC(2012)生長(zhǎng)育肥豬能量攝入量與采食量，試驗(yàn)開(kāi)始后每3周稱(chēng)重1次，飼喂量根據(jù)體重上漲而增加)，每天08:00和17:00各等量飼喂1次，在5 d的糞尿全收集期內(nèi)準(zhǔn)確記錄每頭豬每天的采食量及糞、尿排放量，采樣時(shí)間從當(dāng)日08:00至次日08:00，將收集的糞、尿分別裝袋和裝瓶并編號(hào)，轉(zhuǎn)入-20 ℃冷庫(kù)凍存。5 d的糞樣分別按每100 g加入10 mL的10%硫酸固氮并混勻后，取400 g糞樣放入65 ℃烘箱內(nèi)烘72 h，回潮24 h后稱(chēng)重并粉碎過(guò)40目篩制備糞樣；5 d的尿樣混勻后，按照每個(gè)收集桶每天加入50 mL 6 mol/L鹽酸固氮，混合均勻過(guò)濾后，取總尿樣的10%保存于-20 ℃冷庫(kù)待測(cè)。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 木薯原料、試驗(yàn)飼糧的化學(xué)成分分析

分別按照GB/T 6435—2006、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006、GB/T 6434—2006、GB/T 6438—2007、GB/T 6436—2018、GB/T 6437—2018、GB/T 20806—2006、NY/T 1459—2007、GB/T 20194—2006測(cè)定樣品中的干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)、粗纖維(CF)、粗灰分(Ash)、鈣(Ca)、總磷(TP)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、總淀粉(TS)含量，利用5E-AC8018等溫式全自動(dòng)量熱儀(長(zhǎng)沙凱德測(cè)控儀器有限公司)測(cè)定樣品中的總能(GE)。

1.4.2 生長(zhǎng)育肥豬木薯有效能的測(cè)定

采用全收糞、尿法測(cè)定試驗(yàn)飼糧、基礎(chǔ)飼糧的DE和ME，計(jì)算公式[9-10]如下：

試驗(yàn)飼糧中的DE(MJ/kg)=
(食入GE-排糞GE)/采食量；
試驗(yàn)飼糧中的ME(MJ/kg)=[食入GE-
(排糞GE+尿中GE)]/采食量；
木薯原料中的DE(MJ/kg)=(試驗(yàn)
飼糧的DE-A×基礎(chǔ)飼糧的DE)/B；
木薯原料中的ME(MJ/kg)=(試驗(yàn)
飼糧的ME-A×基礎(chǔ)飼糧的ME)/B。

式中：A為試驗(yàn)飼糧中基礎(chǔ)飼糧所占比例；B為試驗(yàn)飼糧中木薯原料的添加比例，A+B=100%。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2016對(duì)測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件的Correlate過(guò)程對(duì)10種木薯原料的GE、CP、DM、Ash、EE、Ca、TP、CF、NDF、ADF、TS含量與DE、ME的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)性分析，用Regression過(guò)程進(jìn)行回歸分析，建立DE、ME的最佳預(yù)測(cè)方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 木薯的化學(xué)成分

由表3可以看出，10個(gè)木薯樣品的化學(xué)成分差異較大，風(fēng)干基礎(chǔ)下10個(gè)木薯樣品之間CP、EE、CF、ADF含量的變異系數(shù)分別達(dá)到28.50%、50.15%、22.73%、31.10%。風(fēng)干基礎(chǔ)下GE含量平均為15.00 MJ/kg(14.56～15.36 MJ/kg)，CP含量平均為2.38%(1.76%～3.51%)，DM含量平均為87.00%(86.10%～88.66%)，Ash含量平均為2.29%(1.99%～2.53%)，EE含量平均為1.12%(0.37%～1.98%)，Ca含量平均為0.09%(0.08%～0.12%)，TP含量平均為0.08%(0.06%～0.11%)，CF含量平均為2.37%(1.26%～3.00%)，NDF含量平均為11.17%(7.82%～14.48%)，ADF含量平均為3.66%(1.50%～5.02%)，TS含量平均為64.20%(58.75%～69.86%)。

2.2 木薯試驗(yàn)飼糧的化學(xué)成分

由表4可以看出，10個(gè)木薯飼糧樣品的化學(xué)成分中，EE含量平均為1.78%(0.49%～3.35%)，變異系數(shù)達(dá)64.07%，CF含量平均為3.22%(2.19%～4.20%)，變異系數(shù)達(dá)18.00%，其他化學(xué)成分含量差異較小。

2.3 木薯原料的DE及ME

由表5可知，10個(gè)木薯樣品中，木薯對(duì)生長(zhǎng)豬的DE平行度較好，樣品5差異最小,平均為14.49 MJ/kg(14.19～14.72 MJ/kg)，樣品10差異最大，平均為14.15 MJ/kg(13.48～15.13 MJ/kg)。由表6可知，木薯對(duì)生長(zhǎng)豬的ME平行度較好，樣品5差異最小，平均為14.28 MJ/kg(13.84～14.41 MJ/kg)，樣品10差異最大，平均為13.95 MJ/kg(13.30～14.84 MJ/kg)。由表7可知，生長(zhǎng)豬對(duì)木薯的DE平均為13.52 MJ/kg，對(duì)木薯的ME平均為13.25 MJ/kg，ME/DE平均為98.03%。

表3 木薯的化學(xué)成分(風(fēng)干基礎(chǔ))

表4 試驗(yàn)飼糧的化學(xué)成分(風(fēng)干基礎(chǔ))

表5 木薯對(duì)生長(zhǎng)育肥豬的DE(風(fēng)干基礎(chǔ))

表6 木薯對(duì)生長(zhǎng)育肥豬的ME(風(fēng)干基礎(chǔ))

表7 生長(zhǎng)育肥豬木薯的平均DE和ME

2.4 基于有效化學(xué)成分的木薯有效能值預(yù)測(cè)模型的建立

由表8可知，木薯的ME與DE呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；化學(xué)成分之間，GE與DM含量的相關(guān)性顯著(P<0.05)，與Ash含量的相關(guān)性極顯著(P<0.01)，TP含量與CP含量的相關(guān)性顯著(P<0.05)，與Ca含量的相關(guān)性極顯著(P<0.01)，NDF含量與CP含量的相關(guān)性顯著(P<0.05)，ADF含量與TP含量的相關(guān)性極顯著(P<0.01)。由表9可以看出，風(fēng)干基礎(chǔ)下，木薯DE關(guān)于GE、CP、Ash的預(yù)測(cè)方程為DE=54.591-3.279GE+0.680CP+2.822Ash(R2=0.80)，ME關(guān)于DE的預(yù)測(cè)方程為ME=0.972DE+0.108(R2=0.98)，ME關(guān)于DE及GE的預(yù)測(cè)方程為ME=-5.302+1.033DE+0.306GE(R2=0.98)。

表8 木薯化學(xué)成分與DE的相關(guān)性分析

表9 木薯有效化學(xué)成分對(duì)DE及ME的預(yù)測(cè)方程

3 討 論

3.1 木薯原料的化學(xué)成分

風(fēng)干基礎(chǔ)下，10種木薯原料間的CP、EE、CF、ADF含量差異較大，變異系數(shù)分別為28.50%、50.15%、22.73%、34.95%，所測(cè)數(shù)據(jù)與《中國(guó)豬營(yíng)養(yǎng)需要》[11]及NRC(2012)[12]對(duì)比發(fā)現(xiàn)，GE、EE和NDF含量偏大，CP、Ash、Ca、CF、ADF含量偏小，DM、TP、TS含量位于中間值或相近，可能原因是本試驗(yàn)所用原料為木薯干(包含木薯皮)，經(jīng)粉碎后用于配制試驗(yàn)飼糧，與《中國(guó)豬營(yíng)養(yǎng)需要》[11]及NRC(2012)[12]中的木薯粉有些許差異。與玉米相比，木薯的CP、EE、P含量較低，Ash、Ca、CF、TS含量較高[13]，脂肪會(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，適量的纖維可改善腸道的菌落組成，促進(jìn)食糜的流通，但也會(huì)降低飼糧中脂肪和能量的利用效率[10,14]，因此，木薯的DE及ME略低于玉米。

3.2 木薯的DE及ME

本試驗(yàn)收集了10個(gè)不同來(lái)源的木薯干樣品，得到生長(zhǎng)育肥豬對(duì)木薯的平均DE為13.52 MJ/kg，平均ME為13.25 MJ/kg，與《中國(guó)豬營(yíng)養(yǎng)需要》[11](DE為13.54 MJ/kg，ME為13.36 MJ/kg)、NRC(2012)[12](DE為14.26 MJ/kg，ME為14.17 MJ/kg)及INRA(2004)[15](含淀粉72%時(shí)，DE為13.8 MJ/kg，ME為13.6 MJ/kg；含淀粉67%時(shí)，DE為12.6 MJ/kg，ME為12.3 MJ/kg)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，所測(cè)值與《中國(guó)豬營(yíng)養(yǎng)需要》[11]相近，低于NRC(2012)[12]，介于INRA(2004)[15]淀粉含量67%～72%之間。有關(guān)木薯在生長(zhǎng)豬上的有效能研究較少，梁明振等[16]研究得到生長(zhǎng)豬對(duì)發(fā)酵木薯粉的DE和ME分別為13.57和13.03 MJ/kg，對(duì)普通木薯粉的DE和ME分別為13.97和13.32 MJ/kg；Araújo等[5]研究得到閹豬對(duì)含酸奶的木薯青貯料的DE和ME分別為15.83和15.50 MJ/kg；鄭誠(chéng)等[17]研究得到生長(zhǎng)豬對(duì)木薯粉的DE為15.07 MJ/kg；楊亮宇等[18]研究得到生長(zhǎng)豬對(duì)木薯粉的DE為15.01 MJ/kg；許毅等[19]研究得到豬對(duì)木薯的DE為13.65 MJ/kg，與玉米和高粱相當(dāng)。此前的研究以木薯粉居多，而本試驗(yàn)采用的試驗(yàn)材料為木薯干，粉碎加工后配料并測(cè)定，因此得到的有效能值結(jié)果略低。

3.3 關(guān)鍵預(yù)測(cè)因子

本研究得到了風(fēng)干基礎(chǔ)下木薯DE關(guān)于GE、CP、Ash的預(yù)測(cè)方程為DE=54.591-3.279GE+0.680CP+2.822Ash(R2=0.80)，方程中DE與GE呈負(fù)相關(guān)，與CP含量及Ash含量呈正相關(guān)，該預(yù)測(cè)方程可能違背正常的生理生化理論。因?yàn)镚E是DE和ME測(cè)定的基礎(chǔ)，DE與GE呈負(fù)相關(guān)可能性較小，此外，一般認(rèn)為Ash(燃燒后主要是礦物質(zhì))含量與有效能值呈負(fù)相關(guān)。該預(yù)測(cè)方程的出現(xiàn)，可能是純數(shù)學(xué)上的數(shù)字間相關(guān)性，其預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性有待驗(yàn)證。朱良等[20]建立了以GE、CP及NDF作為預(yù)測(cè)因子的生長(zhǎng)豬棉籽粕DE預(yù)測(cè)方程，DE與GE及CP含量都呈正相關(guān)。董文軒等[10]建立了以Ash、CF、GE及NDF作為主要預(yù)測(cè)因子的白酒糟DE的預(yù)測(cè)方程，但DE與Ash含量及GE都呈負(fù)相關(guān)。潘龍[21]建立了以單寧、ADF、CP含量及GE作為主要預(yù)測(cè)因子的高粱DE的預(yù)測(cè)方程，DE與CP含量呈正相關(guān)，但與單寧、ADF含量及GE都呈負(fù)相關(guān)。李平[22]建立了以ADF、Ash含量及GE作為主要預(yù)測(cè)因子的玉米DDGS DE的預(yù)測(cè)方程，DE與GE呈正相關(guān)，與ADF及Ash含量都呈負(fù)相關(guān)。因此，以GE及CP、Ash含量作為預(yù)測(cè)木薯DE的關(guān)鍵因子是可行的，但正、負(fù)相關(guān)性還有待商榷。

4 結(jié) 論

① 10種木薯樣品的化學(xué)成分(風(fēng)干基礎(chǔ))的變異范圍為GE 14.56～15.36 MJ/kg，CP含量1.76%～3.51%，DM含量86.10%～88.66%，Ash含量1.99%～2.53%，EE含量0.37%～1.98%，Ca含量0.08%～0.12%，TP含量0.06%～0.11%，CF含量1.26%～3.00%，NDF含量7.82%～17.47%，ADF含量1.50%～5.32%，TS含量58.75%～69.86%。生長(zhǎng)育肥豬對(duì)木薯的DE(風(fēng)干基礎(chǔ))變異范圍為12.63～14.49 MJ/kg，平均值為13.52 MJ/kg，ME(風(fēng)干基礎(chǔ))變異范圍為12.47～14.28 MJ/kg，平均值為13.25 MJ/kg。

② 木薯對(duì)生長(zhǎng)育肥豬DE(風(fēng)干基礎(chǔ))的最佳預(yù)測(cè)模型為：DE=54.591-3.279GE+0.680CP+2.822Ash(R2=0.80)；木薯對(duì)生長(zhǎng)育肥豬ME(風(fēng)干基礎(chǔ))的最佳預(yù)測(cè)模型為：ME=0.108+0.972DE(R2=0.98)。