研究康奈爾凈模型預(yù)測綿羊小腸可吸收氨基酸流量效果

摘 要：用康奈爾凈碳水化合物和蛋白質(zhì)體系的氨基酸子模型預(yù)測小腸可吸收氨基酸流量的預(yù)測精度，以3只體重相近（BW=60±5 kg）、年齡1.5歲左右的雌性小尾寒羊作為試驗(yàn)動(dòng)物，分別以玉米和棉粕作為主要的蛋白質(zhì)來源，對綿羊的小腸可吸收氨基酸流量進(jìn)行測定，與CNCPS的預(yù)測值對比分析，結(jié)果表明，綿羊的小腸可吸收氨基酸流量實(shí)測值顯著低于CNCPS的預(yù)測值，原因是CNCPS高估了綿羊微生物蛋白對小腸可吸收氨基酸流量的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：康奈爾凈模型；綿羊；小腸可吸收氨基酸

美國康奈爾大學(xué)的凈碳水化合物和蛋白質(zhì)體系（Cornell Net Carbohydrate and Protein System，CNCPS）在已知飼料養(yǎng)分含量的情況下，可預(yù)測飼料原料到達(dá)小腸的可吸收養(yǎng)分?jǐn)?shù)量，自問世以來在世界范圍內(nèi)引起較大反響，先后被NRC（1996）、NRC（2001）采用，特別是NRC（2001）中肉牛營養(yǎng)需要全部接受CNCPS的結(jié)構(gòu)與思路。CNCPS的氨基酸子模型提供一套評定小腸可吸收氨基酸流量的方法，對于在氨基酸水平上研究反芻動(dòng)物的蛋白質(zhì)營養(yǎng)體系具有重要意義。CNCPS氨基酸子模型的評定原理是將飼料蛋白質(zhì)分為五種組分（A、B1、B2、B3、C），其中A組分主要是非蛋白氮（NPN）和少量的可溶蛋白；B1、B2、B3屬于可被降解的真蛋白部分，分別為快速降解真蛋白、中速降解真蛋白、慢速降解真蛋白；C組分為酸性洗滌不溶蛋白，在瘤胃中不被降解，在小腸中不被消化。CNCPS預(yù)測動(dòng)物小腸可吸收氨基酸流量分別考慮了微生物蛋白（MCP）和瘤胃未降解蛋白（RUP）兩方面的貢獻(xiàn)。

本研究旨在以綿羊作為試驗(yàn)動(dòng)物，以CNCPS采用的飼料分析方法和評定原理為基礎(chǔ)，對模型相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)測，探討利用CNCPS評定反芻動(dòng)物小腸可吸收氨基酸流量的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)管理

3只安裝有瘤胃瘺管、十二指腸瘺管和回腸瘺管的小尾寒羊，單籠飼養(yǎng)，每天喂料量分12次飼喂，即2 h/次，可自由飲水。日糧根據(jù)AFRC（1993）配制。試驗(yàn)日糧配方及營養(yǎng)水平見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分為兩期，每期試驗(yàn)17 d，前14 d為預(yù)飼期，后3 d為采樣期。兩期之間有1周的換料期。第一期以棉粕作為主要的蛋白質(zhì)來源，3只試驗(yàn)羊日飼喂量分別為720 g，1 020 g，1 320 g（風(fēng)干基礎(chǔ)）；第二期以豆粕作為主要的蛋白質(zhì)來源，日飼喂量分別為680 g，960 g，1 250 g（風(fēng)干基礎(chǔ)）。

1.3 測定指標(biāo)及方法

飼料干物質(zhì)、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維等常規(guī)指標(biāo)測定按照張麗英[1]的方法進(jìn)行；飼料各蛋白組分的測定按照Licitra等（1996）的方法進(jìn)行；飼料各碳水化合物組分的測定按照Van Soest等（1991）的方法進(jìn)行；利用日立牌氨基酸自動(dòng)分析儀測定原料不可溶蛋白的氨基酸組成（不包括色氨酸）、飼料及十二指腸和回腸食糜的氨基酸組成；鉻標(biāo)記飼料的制備及瘤胃外流速度的測定根據(jù)馮仰廉[2]推薦的方法；瘤胃尼龍袋法測定玉米、豆粕、棉粕、麩皮、地瓜秧的動(dòng)態(tài)降解率，精飼料的降解時(shí)間分別為2 h，6 h，12 h，24 h，36 h，48 h；粗飼料的降解時(shí)間為2 h，6 h，12 h，24 h，36 h，48 h，72 h；利用Calsamiglia和stern等（1995）推薦的體外消化酶法對不同時(shí)間點(diǎn)的降解殘?jiān)M(jìn)行消化率測定。該方法中的胃蛋白酶（Pepsin，Sigma P7000）用另一種蛋白酶（Pepsin，Sigma P7012）代替。

1.4 計(jì)算公式

第一，瘤胃降解速率常數(shù)的擬合公式。

P=A+B1（1-ｅ-kd1t）+B2（1-ｅ-kd2t）+B3（1-ｅ-kd3t）" " " " （1）

將各個(gè)時(shí)間點(diǎn)瘤胃粗蛋白降解率及飼料粗蛋白組分A、B1、B2、B3占粗蛋白的比率代入公式（1），利用數(shù)據(jù)擬和軟件Graphpad Prism 5.01進(jìn)行最小二乘數(shù)據(jù)擬合求出飼料粗蛋白組分B1、B2、B3的瘤胃降解常數(shù)kd1、kd2、kd3。

第二，小腸消化速率常數(shù)的擬和公式。

B1組分為快速降解的真蛋白組分，在2h內(nèi)已完全降解，因此擬合公式為

P=（B2×ｅ（-kd2t）×Pb2+B3×ｅ（-kd3t）×Pb3）/（ B2×ｅ（-kd2t）+B3×ｅ（-kd3t）+C）" " " " "（2）

其中：kd2、kd3分別為粗蛋白組分B2、B3的瘤胃降解速率常數(shù)；Pb2、Pb3分別為粗蛋白組分B2、B3的小腸消化速度常數(shù)。

將不同時(shí)間點(diǎn)胃降解殘?jiān)男∧c消化率和試驗(yàn)測得的kd2、kd3分別代入公式（2），用數(shù)據(jù)擬合軟件Graphpad Prism5.01進(jìn)行最小二乘數(shù)據(jù)擬合，求出飼料粗蛋白組分B2和B3的小腸消化速率常數(shù)Pb2、Pb3。

第三，碳水化合物和蛋白質(zhì)各組分的計(jì)算公式及小腸可吸收氨基酸流量的預(yù)測公式見CNCPS（5.0版）。

第四，小腸可吸收氨基酸流量的計(jì)算公式。

小腸某種可吸收氨基酸流量（gDM/d）=十二指腸食糜某種氨基酸含量（%DM）×十二指腸食糜流通量（gDM/d）-回腸指腸食糜某種氨基酸含量（%DM）×回腸食糜流通量（gDM/d）。

第五，數(shù)據(jù)處理。

利用Graphpad Prism 5.01進(jìn)行最小二乘數(shù)據(jù)擬合，用SAS軟件進(jìn)行配對t檢驗(yàn)。

1.5 試驗(yàn)步驟

第一，瘺管羊的準(zhǔn)備。

手術(shù)前36 h禁水，24 h禁食。瘤胃瘺管和小腸瘺管購自Bar Diamond， Inc.，由專業(yè)獸醫(yī)進(jìn)行瘺管手術(shù)，術(shù)后給予靜脈注射抗生素3 d，肌肉注射青霉素和慶大霉素7 d；術(shù)后第二天喂給少量優(yōu)質(zhì)青干草，自由飲水，每天對創(chuàng)口進(jìn)行消毒清理，術(shù)后2周進(jìn)入試驗(yàn)預(yù)飼期。

第二，樣品采集與處理。

一是鉻標(biāo)記樣品的采集。

每期試驗(yàn)的第12～16 d通過直腸采集糞樣，65 ℃烘干72 h，測定糞樣中的鉻含量。

二是食糜樣品的采集。

每期試驗(yàn)的第15 d通過十二指腸瘺管和回腸瘺管同時(shí)采集全食糜，記錄采集時(shí)間和采集量。上下午各采集一次，每次采集時(shí)間為1～2 h，連續(xù)采集3 d，樣品冷凍保存。

采集的十二指腸食糜樣品分為兩份，一份冷凍干燥，參照Zinn和Owens推薦的方法對菌體蛋白的產(chǎn)量進(jìn)行估測，另一份40～45 ℃烘干72 h，測定食糜氨基酸組成。回腸食糜40～45 ℃烘干72 h，測定氨基酸組成（不包括色氨酸）。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 綿羊小腸可吸收氨基酸實(shí)測值與CNCPS預(yù)測值比較分析

試驗(yàn)結(jié)果見表2。

對比綿羊小腸可吸收氨基酸的實(shí)測值和CNCPS預(yù)測值，結(jié)果表明，CNCPS顯著高估了Lys、Leu、Arg的流量（P＜0.05）；Met的流量實(shí)測值與估測值有一定差異，但差異不顯著；其他氨基酸的流量CNCPS有低估的趨勢（0.05﹤P＜0.1）。將總氨基酸組成進(jìn)行配對t檢驗(yàn)，結(jié)果表明所有處理組的實(shí)測值均顯著低于CNCPS的估測值（P＜0.05）。

CNCPS是高估了過瘤胃蛋白對小腸氨基酸的貢獻(xiàn)還是高估MCP的貢獻(xiàn)？還是二者都被高估了？因此本試驗(yàn)又對RUP和MCP的貢獻(xiàn)分別進(jìn)行對比分析。

2.2 綿羊?qū)崪y的過瘤胃蛋白（RUP）對十二指腸氨基酸流量的貢獻(xiàn)（g/d）

結(jié)果見表3。

結(jié)果表明，綿羊過瘤胃蛋白（RUP）對十二指腸氨基酸流量的貢獻(xiàn)與CNCPS的預(yù)測值相比，Met實(shí)測值顯著高于CNCPS預(yù)測值（P＜0.05）；His、Lys、Arg實(shí)測值顯著低于CNCPS預(yù)測值（P＜0.05）；但總氨基酸組成差異不顯著（P＜0.05）。

2.3 MCP對小腸氨基酸流量的貢獻(xiàn)

從表3可以看出，綿羊的MCP流量顯著低于CNCPS的預(yù)測值（P＜0.05）。

因此，CNCPS可能高估了綿羊MCP對小腸氨基酸流量的貢獻(xiàn)，導(dǎo)致小腸可吸收氨基酸流量的實(shí)測值低于預(yù)測值。

3 討論

有資料顯示，與其他預(yù)測模型相比，CNCPS對小腸可吸收氨基酸流量的預(yù)測值普遍高于NRC、CPM等模型（Clark et al.， 2001），也高于奶牛的實(shí)測值（R.Ruiz et al.， 2002），說明CNCPS有可能高估了進(jìn)入小腸的可吸收氨基酸的數(shù)量。本試驗(yàn)對比RUP對小腸氨基酸流量的貢獻(xiàn)和CNCPS的預(yù)測值，結(jié)果表明，對單個(gè)氨基酸而言，CNCPS高估了Met和Ile的流量，低估了Phe、Arg、Lys的流量，但是總氨基酸組成差異不顯著（P﹥0.05）；對比MCP的流量結(jié)果顯示，CNCPS高估了綿羊的MCP對小腸氨基酸流量的貢獻(xiàn)，這可能是導(dǎo)致綿羊?qū)崪y值低于預(yù)測值的主要原因。

Fox（1994， 1995）證實(shí)CNCPS可以較準(zhǔn)確地預(yù)測奶牛和肉牛的養(yǎng)分需要量。CHIOU Peter認(rèn)為CNCPS是預(yù)測奶牛乳產(chǎn)量、菌體蛋白產(chǎn)量和乳中尿素氮（MUN）最有效的工具。蘇玲玲（2021）余燁等（2022）分別曾用CNCPS評定新疆反芻家畜常用粗飼料、云南肉羊常用16種粗飼料的營養(yǎng)價(jià)值。應(yīng)用CNCPS的評定原理和分析方法，預(yù)測其他反芻動(dòng)物的小腸可吸收氨基酸流量的研究報(bào)道較少，本試驗(yàn)表明CNCPS高估了綿羊的MCP對小腸可吸收氨基酸的貢獻(xiàn)[3]。CNCPS認(rèn)為MCP的氨基酸組成相對穩(wěn)定，MCP產(chǎn)量受兩個(gè)因素的影響：可降解的碳水化合物組分和可降解的蛋白組分，如有適宜的氮源，則微生物的合成速度直接和碳水化合物的降解速度相適應(yīng)；結(jié)構(gòu)性碳水化合物（SC）和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物（NSC）的混合物是微生物生長最好的能量資源；飼料中的脂肪可被微生物吸收，但不能為菌體蛋白的合成提供能量；如果瘤胃氮源缺乏，則微生物的產(chǎn)量由降解產(chǎn)生的氮數(shù)量決定[4]。因此CNCPS高估綿羊MCP對小腸氨基酸流量貢獻(xiàn)量的原因，后續(xù)研究建議從這兩方面入手。

結(jié)語

本試驗(yàn)表明，綿羊小腸可吸收氨基酸流量實(shí)測值顯著低于CNCPS預(yù)測值，原因是CNCPS高估了MCP對小腸可吸收氨基酸流量的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗英.飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)[M]，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2002.

[2]馮仰廉.反芻動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[3]蘇玲玲，古再麗努爾·艾麥提，侯良忠，等.應(yīng)用康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系評定新疆反芻家畜常用粗飼料的營養(yǎng)價(jià)值[J].草食家畜，2021（5）

[4]余燁，王德澳，王心怡，等. 應(yīng)用康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系評定云南肉羊常用16種粗飼料的營養(yǎng)價(jià)值[J].飼料研究，2022，45（16）：103-107.

收稿日期：2025-02-28

作者簡介：鄭煥玲（1976—），女，研究生。研究方向：動(dòng)物疫病防控等。

*通訊作者：王中華（1965—），男，博士，教授。研究方向：反芻動(dòng)物營養(yǎng)。