生長豬菜籽餅粕消化能與能量消化率預(yù)測模型的研究

李 明 陳代文 毛湘冰 陳 洪 毛 倩 余 冰

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所，動(dòng)物抗病營養(yǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雅安 625014)

生長豬菜籽餅粕消化能與能量消化率預(yù)測模型的研究

李 明 陳代文 毛湘冰 陳 洪 毛 倩 余 冰*

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所，動(dòng)物抗病營養(yǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雅安 625014)

本試驗(yàn)旨在通過研究菜籽餅粕各化學(xué)成分及其對(duì)生長豬消化能(DE)及能量消化率(DCE)的影響，分析用菜籽餅粕化學(xué)成分預(yù)測其DE及DCE的可行性，建立菜籽餅粕飼料DE與DCE預(yù)測模型。試驗(yàn)選用平均體重(46.37±1.53)kg、健康狀況良好的“杜×長×大”三元雜交去勢(shì)公豬12頭，采用3個(gè)4×4拉丁方設(shè)計(jì)，并運(yùn)用全收糞法與套算法相結(jié)合測定9種菜籽餅粕飼料DE與 DCE，通過分析飼料原料中粗蛋白質(zhì)(CP)、粗纖維(CF)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)、粗脂肪(EE)、酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)、蛋白質(zhì)溶解度(PS)、粗灰分(Ash)、總能(GE)與DE及DCE之間的相關(guān)關(guān)系，篩選出最佳預(yù)測因子并建立預(yù)測方程。結(jié)果表明，NDF為DCE最佳預(yù)測因子，ADF和NDF為DE的最佳預(yù)測因子。推薦DE預(yù)測模型為:DE=16.20 －0.10NDF(R2=0.63，RSD=0.49，P＜0.05)，DE=16.32 －0.15ADF(R2=0.63，RSD=0.49，P＜0.05)。推薦 DCE 預(yù)測模型為:DCE=97.27 －0.87NDF(R2=0.93，RSD=1.55，P＜0.01)，DCE=86.6 －0.67NDF+0.09PS(R2=0.94，RSD=1.56，P＜0.01)。由此可見，利用化學(xué)法建立的菜籽餅粕DCE預(yù)測方程相關(guān)指數(shù)較高，方程擬合度高，而DE預(yù)測方程相關(guān)指數(shù)較低，方程擬合度較低。

菜籽餅粕;消化能;能量消化率;預(yù)測方程;生長豬

消化能(DE)是飼料配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，它直接關(guān)系到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定、飼料原料營養(yǎng)價(jià)值表的編制、飼料生產(chǎn)成本的控制及飼料資源的合理利用［1］。全收糞法是飼料DE評(píng)定較為科學(xué)合理的手段，但是該方法費(fèi)時(shí)耗力，在較短時(shí)間內(nèi)很難對(duì)飼料樣品做出評(píng)價(jià)。因此，尋求快速簡便的DE評(píng)定方法勢(shì)在必行。隨著動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)的發(fā)展，利用飼料化學(xué)成分預(yù)測飼料DE的方法和技術(shù)也日趨成熟，但是許多預(yù)測模型都是建立在所有飼料基礎(chǔ)上，而不同種類的飼料其化學(xué)組成上各具特點(diǎn)，若將不同種類的飼料放在一起建立預(yù)測模型具有一定的局限性。大量研究表明［2－3］，進(jìn)行分類建模有利于預(yù)測模型的精確性。菜籽餅粕因其品種和加工工藝的不同，在營養(yǎng)價(jià)值上存在著很大的差異，如果在生產(chǎn)上使用某一固定的DE進(jìn)行飼料配方，往往會(huì)造成理論上的計(jì)算結(jié)果與原料的實(shí)測值存在一定的差異，進(jìn)而引起飼料資源的浪費(fèi)或動(dòng)物的營養(yǎng)需要量無法得到滿足，不利于畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本試驗(yàn)擬通過測定來源于我國不同地區(qū)的9種菜籽餅粕飼料原料的化學(xué)成分、能量消化率(DCE)及DE，并根據(jù)菜籽餅粕的化學(xué)成分與DE和DCE的相關(guān)關(guān)系，篩選最佳預(yù)測因子，從而建立預(yù)測菜籽餅粕飼料的DCE和DE的數(shù)學(xué)模型。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究中9個(gè)菜籽餅粕樣品(Ⅰ～Ⅸ)分別從四川、湖南、湖北等地采集，于同一地點(diǎn)進(jìn)行粉碎。樣品Ⅰ～Ⅳ為高溫壓榨型菜籽餅粕，Ⅴ～Ⅸ為預(yù)榨－浸提型菜籽餅粕。

消化試驗(yàn)的基礎(chǔ)飼糧參照 NRC(1998)［4］50～80 kg生長豬的營養(yǎng)需要量配制，基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。試驗(yàn)飼糧采用不同菜籽餅粕替代基礎(chǔ)飼糧的15%組成。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物及飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)選取12頭體重基本一致(46.37±1.53)kg、遺傳背景接近、健康狀況良好的“杜 ×長×大”三元雜交去勢(shì)公豬進(jìn)行消化試驗(yàn)，試驗(yàn)豬分別置于代謝籠中，單籠飼養(yǎng)，試驗(yàn)全期自由飲水，室內(nèi)溫度控制在20～22℃，保持圈舍清潔、通風(fēng)，按照常規(guī)程序?qū)υ囼?yàn)豬進(jìn)行免疫和驅(qū)蟲，試驗(yàn)在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所教學(xué)科研農(nóng)場進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及飼養(yǎng)管理

本試驗(yàn)采用3個(gè)4×4拉丁方設(shè)計(jì)［5］，每個(gè)拉丁方包含1個(gè)基礎(chǔ)飼糧和3個(gè)試驗(yàn)飼糧，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。試驗(yàn)共分4期，每期分為3個(gè)階段，其中預(yù)試期為4 d，正試期為4 d，過渡期為5 d。過渡期飼喂基礎(chǔ)飼糧，預(yù)試期飼喂試驗(yàn)飼糧，這2個(gè)階段均自由采食。預(yù)試期計(jì)算每頭豬平均日采食量，正試期按照預(yù)試期平均日采食量的90%給料，每天飼喂2次，分別于08:00和16:00飼喂，每次飼喂量相同。

1.4 樣品的制備與分析

1.4.1 樣品的制備

飼料樣品:將待測飼料、基礎(chǔ)飼糧、試驗(yàn)飼糧粉碎，過40目篩，用樣品瓶密封保存待測。

糞樣:正試期收集試驗(yàn)豬排出全部糞便，準(zhǔn)確稱重，按每100 g糞樣加入10 m L 10%的硫酸，另加數(shù)滴甲苯防腐，混勻后迅速將樣品置于－20℃冰箱保存。每期試驗(yàn)結(jié)束，將每頭豬4 d的糞樣混勻，按10%的比例取樣，樣品置于－20℃冰箱保存。測定時(shí)將試驗(yàn)期收集的糞樣置于65℃烘箱中烘12 h，室溫下回潮24 h后稱重，計(jì)算其初水含量。將樣品粉碎，過40目篩，用樣品瓶密封保存待測。

1.4.2 樣品的測定

按照張麗英［6］的方法測定飼料、飼糧樣品中的總能(GE)、粗蛋白質(zhì)(CP)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)、粗纖維(CF)、蛋白質(zhì)溶解度(PS)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)、酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)及糞樣中的GE。

1.5 飼糧及飼料原料DCE及表觀消化能(ADE)的計(jì)算

基礎(chǔ)飼糧、試驗(yàn)飼糧DCE按如下公式計(jì)算:

式中:DD為試驗(yàn)飼糧GE的表觀消化率(%);

DB為基礎(chǔ)飼糧GE的表觀消化率(%);

SB為基礎(chǔ)飼糧GE對(duì)試驗(yàn)飼糧GE的貢獻(xiàn)率(小數(shù)表示百分含量);

SA為飼料原料GE對(duì)試驗(yàn)飼糧GE的貢獻(xiàn)率(小數(shù)表示百分含量)。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Experimental design

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.1對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。以DE和 DCE 對(duì)菜籽餅粕的 CP、EE、CF、NDF、ADF、Ash、PS、GE等進(jìn)行相關(guān)分析、回歸分析，最后篩選出最佳的預(yù)測模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 菜籽餅粕飼料樣品實(shí)測值

由表3可以看出，由于品種和加工工藝的不同，菜籽餅粕飼料間各化學(xué)成分、GE、DE及DCE存在較大的差異。

表3 菜籽餅粕飼料化學(xué)成分實(shí)測值(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 3 The determ ined chem ical composition of the rapeseed meal feed(DM basis)

2.2 菜籽餅粕飼料各化學(xué)成分與DE的簡單相關(guān)關(guān)系

由表4可以看出，飼料原料的 CP、EE、Ash、GE與 DE之間無顯著相關(guān)關(guān)系(P＞0.05)，而CF、ADF、NDF、ADL、PS 與 DE 之間存在顯著相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)。

2.3 菜籽餅粕飼料各化學(xué)成分與DCE的簡單相關(guān)關(guān)系

由表5可以看出，飼料原料 CP、EE、Ash與DCE之間無顯著相關(guān)關(guān)系(P＞0.05)，而GE與DCE 呈顯著相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，CF、ADF、NDF、ADL、PS與 DCE間呈極顯著相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)。

2.4 DE預(yù)測模型

根據(jù)簡單相關(guān)分析的結(jié)果，以CF、NDF、ADF、ADL、PS為預(yù)測因子建立的DE預(yù)測方程見表6。由表6可以看出，DE的一元預(yù)測方程為DE=16.20 －0.10NDF(R2=0.63，RSD=0.49，P＜0.05)、DE=16.32 － 0.15ADF(R2=0.63，RSD=0.49，P＜0.05)，隨著其他變量的引入，方程相關(guān)指數(shù)變化不大，反而增加了方程的RSD。

表4 消化能與飼料化學(xué)成分、各化學(xué)成分間相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果Table 4 The correlation coefficients between chem ical composition and digestible energy

表5 能量消化率與飼料化學(xué)成分、各化學(xué)成分間相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果Table 5 The correlation coefficients between chem ical composition and digestibility coefficient of energy

表6 菜粕化學(xué)成分對(duì)消化能的預(yù)測方程Table 6 The prediction equations for DE based on chem ical composition

2.5 DCE 預(yù)測模型

根據(jù)簡單相關(guān)分析的結(jié)果，以 ADF、NDF、ADL、CF、PS、GE為預(yù)測因子建立的能量消化率預(yù)測模型見表7。DCE的最佳一元預(yù)測方程為DCE=97.27 － 0.87NDF(R2=0.93，RSD=1.55，P＜ 0.01)，最佳二元預(yù)測方程為DCE=86.61 －0.67NDF+0.09PS(R2=0.94，RSD=1.56，P＜0.01)，隨著其他變量的引入，方程相關(guān)指數(shù)變化不大，反而增加了方程的RSD。

表7 菜粕化學(xué)成分對(duì)能量消化率的預(yù)測方程Table 7 The prediction equations for DCE based on chem ical com position

2.6 飼料消化能實(shí)測值及預(yù)測值比較

模型1和模型2的DE預(yù)測值根據(jù)何英［2］推薦的DE預(yù)測模型計(jì)算而得，其預(yù)測模型分別為DE=21.782 － 0.336NDF(R2=0.83，RSD=1.31，P＜ 0.05)和DE=11.206+0.252CP－0.525ADF(R2=0.97，RSD=0.55，P＜ 0.01)。模型3和模型4的DE預(yù)測值根據(jù)李明元等［13］推薦的DE預(yù)測模型計(jì)算而得，其預(yù)測模型分別為DE=4 287.217 － 57.105ADF(R2=0.90，RSD=163，P＜0.01)和DE=7 544.584 －51.690ADF(R2=0.98，RSD=88.1，P＜0.01)。而模型5和模型6的DE預(yù)測值則根據(jù)本試驗(yàn)得出的DE預(yù)測模型計(jì)算而得，其預(yù)測模型分別為DE=16.20 －0.10NDF(R2=0.60，RSD=0.49，P＜0.05)和DE=16.32 － 0.15ADF(R2=0.63，RSD=0.40，P＜0.05)。

由表 8 數(shù)據(jù)可見，何英［2］、李明元等［13］推薦的DE預(yù)測模型所得的預(yù)測值與本研究所得到的DE實(shí)測值誤差較大，而本研究所建立的DE預(yù)測模型所計(jì)算得出預(yù)測值與DE實(shí)測值誤差較小。

表8 菜籽餅粕消化能實(shí)測值及預(yù)測值Table 8 The determ ined and predictive values of digestible energy of rapeseed meal MJ/kg

3 討論

3.1 纖維對(duì)DCE預(yù)測模型的影響

在飼料化學(xué)成分中，纖維成分幾乎不能被單胃動(dòng)物所消化，纖維對(duì)養(yǎng)分消化率的影響較明顯。有研究表明［8］，纖維與飼料養(yǎng)分消化率之間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。菜籽餅粕由于其產(chǎn)地和加工工藝的差異，纖維成分含量存在較大差別。彭健［9］研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)壓浸提型菜籽粕與高溫壓榨型菜籽餅中性洗滌纖維含量差異達(dá)到顯著水平。陳剛等［10］研究發(fā)現(xiàn)，過熱處理可顯著增加菜籽餅粕中NDF的含量，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，過熱處理可以增加NDF中CP的含量。該研究表明，NDF含量增加的主要原因是在焙炒和脫溶劑的過程中發(fā)生了美拉德反應(yīng)，從而產(chǎn)生不可溶性蛋白質(zhì)，不可溶性蛋白質(zhì)在用中性洗滌劑洗滌時(shí)不能被溶解。在本試驗(yàn)中，樣品Ⅰ～Ⅳ均為高溫壓榨型菜籽餅，而其余樣品為預(yù)榨－浸提型菜籽粕，各樣品中NDF的含量變異較大，在進(jìn)行相關(guān)性分析時(shí)，NDF與DCE呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)，并且其相關(guān)系數(shù)最高，因此，NDF對(duì)DCE預(yù)測模型影響最大，應(yīng)作為第一預(yù)測因子引入預(yù)測方程。

3.2 PS對(duì)DCE預(yù)測模型的影響

PS被認(rèn)為是評(píng)價(jià)大豆粕、菜籽餅粕等油料餅粕加工程度的一項(xiàng)指標(biāo)。Anderson-Hafermann等［11］研究表明，當(dāng)菜籽餅粕的PS小于35%時(shí)，其蛋白質(zhì)品質(zhì)遭到了熱破壞。初雷等［12］研究發(fā)現(xiàn)，菜籽餅粕的PS對(duì)溫度特別敏感，高溫可以顯著降低菜籽餅粕的PS。本試驗(yàn)9個(gè)菜籽餅粕樣品中，Ⅰ～Ⅳ均為高溫壓榨型菜籽餅，其PS均低于35%，其余5個(gè)樣品的PS均在35%以上。PS的降低將影響菜籽餅粕的品質(zhì)，最終影響其DCE。因此，引入PS作為預(yù)測因子可以改善DCE預(yù)測模型的相關(guān)指數(shù)。

3.3 GE對(duì)DE預(yù)測模型的影響

李明元等［13］研究表明，在DE的預(yù)測中，GE與DE的相關(guān)性較高，可以作為第二預(yù)測因子引入方程中。但在本研究中，GE與DE的相關(guān)系數(shù)很低，未達(dá)顯著水平。這可能與本研究中菜籽餅粕GE含量變異較大有關(guān)。菜籽餅粕的EE含量受到品種和加工工藝的影響，加工工藝對(duì)其含量影響更大［14］。本試驗(yàn)9個(gè)菜籽餅粕樣品中有高溫壓榨型、預(yù)榨－浸提型，高溫壓榨型菜籽餅EE含量和GE都很高，但是由于其品質(zhì)受到加工工藝的影響，其NDF含量較高，DCE較低。在本試驗(yàn)中可以看出，DCE的預(yù)測模型相關(guān)指數(shù)很高，但DE預(yù)測模型的相關(guān)指數(shù)較低，這可能就是由于加工工藝不同引起脂肪含量差異較大進(jìn)而導(dǎo)致GE變異較大，因此，建議在建立菜籽餅粕DE預(yù)測模型時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)加工工藝分類建模，以提高預(yù)測模型的可靠性。

3.4 DE預(yù)測模型應(yīng)用比較

何英［2］、李明元等［13］推薦的 DE 預(yù)測模型所得的預(yù)測值與本研究所得到的DE實(shí)測值誤差較大，而本研究所建立的DE預(yù)測模型所得的預(yù)測值與DE實(shí)測值誤差較小。李明元等［13］建立的DE預(yù)測方程主要針對(duì)的是植物性蛋白質(zhì)飼料，何英［2］建立的DE預(yù)測模型主要針對(duì)的是餅粕類飼料，因此其針對(duì)性不強(qiáng)，準(zhǔn)確性不一致。而本研究所建立的DE預(yù)測方程主要針對(duì)菜籽餅粕飼料，其準(zhǔn)確性較高，因此在今后的DE預(yù)測模型的研究中，建議對(duì)飼料原料進(jìn)行分類建模，以提高預(yù)測模型的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

①本研究建立的DCE一元預(yù)測模型以NDF為預(yù)測因子，該方程相關(guān)指數(shù)較高，模型擬合度較好，預(yù)測效果較好;當(dāng)引入PS建立二元預(yù)測方程后，預(yù)測方程相關(guān)指數(shù)有所改善。

②本研究建立的DE預(yù)測模型，相關(guān)指數(shù)相對(duì)較低，模型擬合度相對(duì)較差，這可能與菜籽餅粕加工工藝有關(guān)。

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*Corresponding author，associate professor，E-mail:ybingtian@yahoo.com.cn

(編輯 武海龍)

Prediction Models for Digestible Energy and Digestibility Coefficient of Energy of Rapeseed Meal for Grow ing Sw ine

LIMing CHEN Daiwen MAO Xiangbing CHEN Hong MAO Qian YU Bing*
(Animal Nutrition Institute，Sichuan Agricultural University，Key Laboratory for Animal Disease-resistance Nutrition of China Ministry of Education，Ya’an625014，China)

The relationships between chem ical composition of rapeseedmeal and digestible energy(DE)or digestibility coefficient of energy(DCE)were investigated in order to establish relative prediction models for DE and DCE of rapeseed meal based on the chem ical composition.A total of 12 crossbred barrow s(Duroc×Landrace×Large white)with an average initial body weight of(46.37 ±1.53)kg were used in three 4 ×4 Latin square designs.The DE and DCE of 9 types of rapeseed meal were determ ined by total feces collection method and substitutionmethod.The optimum prediction factorswere selected to establish prediction equations for DE and DCE based on correlation relationship between DE or DCE and chem ical composition including crude protein(CP)，ether extract(EE)，acid detergent fiber(ADF)，neutral detergent fiber(NDF)，crude fiber(CF)，acid detergent lignin(ADL)，protein solubility(PS)，ash and gross energy(GE).The results showed that NDF was the best factor for predicting DCE，but ADF and NDF were the best factors for predicting DE.The recommended prediction models for DE wereDE=16.20 －0.10NDF(R2=0.63，RSD=0.49，P＜0.05)andDE=16.32 －0.15ADF(R2=0.63，RSD=0.49，P＜ 0.05).The recommended prediction models for DCE wereDCE=97.27 －0.87NDF(R2=0.93，RSD=1.55，P＜0.01)，DCE=86.61 －0.67NDF+0.09PS(R2=0.94，RSD=1.56，P＜0.01).In conclusion，the prediction equation for DCE of rapeseed meals by chem ical analysis had higher correlation index and fitting degree compared with the prediction equation for DE.［Chinese Journal of Animal Nutrition，2011，23(9):1483-1489］

rapeseed meal;digestible energy;digestibility coefficient of energy;prediction equation;growing sw ine

S828

A

1006-267X(2011)09-1483-07

10.3969/j.issn.1006-267x.2011.09.005

2011－04－13

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項(xiàng)飼料營養(yǎng)價(jià)值與畜禽飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用(20090300608)

李 明(1984—)，男，湖南婁底人，碩士研究生，從事飼料營養(yǎng)價(jià)值評(píng)定的研究。E-mail:physiology_1984@yahoo.cn

*通訊作者:余 冰，副教授，碩士生導(dǎo)師，E-mail:ybingtian@yahoo.com.cn