麥麩豬消化能與能量消化率預(yù)測方程的建立

張志虎 唐受文 王思宇 馬永喜

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心，北京 100193)

麥麩是小麥加工的副產(chǎn)品之一，主要由小麥種皮、糊粉層和少量胚芽組成［1］。麥麩中含有較豐富的淀粉(15% ～20%)、蛋白質(zhì)(12.4% ～20.0%)、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分及抗氧化物質(zhì)［2－4］。麥麩適口性較好，含有輕瀉性的硫酸鹽類，有助于胃腸蠕動和通便潤腸，是妊娠后期和哺乳母豬的良好飼料，但是由于麥麩纖維較高，消化能(DE)值較低，隨著面粉加工精度的變化而變化，且差異較大。另外，目前關(guān)于麥麩營養(yǎng)價(jià)值評定的研究較少，不利于實(shí)際中麥麩的合理利用。因此，本試驗(yàn)將通過麥麩的化學(xué)組成建立預(yù)測方程，準(zhǔn)確估測麥麩的DE值，提高麥麩利用率。在以前的研究中，Sahoo等［5］和 Dhakad 等［6］認(rèn)為，麥麩可以替代50%以上的反芻動物精料混合料。Bhar等［7］也指出，麥麩可以替代35～70 kg育肥豬飼糧中的全部玉米，且不會影響豬的生長性能及胴體品質(zhì)。小麥的育種、種植及面粉加工工藝的發(fā)展將直接導(dǎo)致麥麩化學(xué)成分的變化，從而使得麥麩的DE值隨之改變，麥麩作為一種常用的能量飼料，其 DE值變異較大。Morgan等［8］報(bào)道的麥麩的DE值是8.96 MJ/kg(干物質(zhì)，DM)，遠(yuǎn)低于NRC(1998)［9］所 推 薦 的 11.38 MJ/kg(DM)。Diggs等［10］及 Takahashi等［11］測 得 的 DE 值 在11.18 ～12.93 MJ/kg(DM)，而 Batterham 等［12］報(bào)道了較高的 DE值12.59～15.82 MJ/kg(DM)。DE是飼料配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，它將直接關(guān)系到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定、飼料原料營養(yǎng)價(jià)值表的制定、飼料生產(chǎn)成本的控制及飼料資源的合理利用［13］。通過消化試驗(yàn)測定DE值，一方面工作量大，耗費(fèi)人力、物力和財(cái)力;另一方面，過多的影響因素會導(dǎo)致結(jié)果不夠準(zhǔn)確。為此，本試驗(yàn)擬通過測定來源于我國不同小麥產(chǎn)區(qū)的10個(gè)麥麩飼料原料的化學(xué)成分、DE及能量消化率(DCE)，并根據(jù)麥麩的化學(xué)成分與DE及DCE的相關(guān)關(guān)系建立預(yù)測麥麩飼料的DE及DCE的數(shù)學(xué)模型。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)中10個(gè)麥麩樣品均采自中糧面業(yè)下屬的7個(gè)分公司，分布于河南漯河(L1)、河南鄭州(Z1)、河南濮陽(PB1、PH)、江蘇泰興(T1)、山東德州(DZ)、福建廈門(X1)、遼寧沈陽(S1、S2、S3)。

消化試驗(yàn)的基礎(chǔ)飼糧參照 NRC(1998)［9］20～50 kg生長豬的營養(yǎng)需要量配制，試驗(yàn)飼糧采用不同麥麩替代基礎(chǔ)飼糧能量部分(96%)的20%組成。試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平(飼喂基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets(as－fed basis)

1.2 試驗(yàn)動物及飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)選取12頭體重基本一致［(36.6±2.9)kg］、遺傳背景接近健康狀況良好的“杜×長×大”三元雜交去勢公豬進(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℃，保持室內(nèi)清潔，通風(fēng)良好。試驗(yàn)在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心動物代謝實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及飼養(yǎng)管理

本試驗(yàn)采用2個(gè)6×6拉丁方設(shè)計(jì)，每個(gè)拉丁方設(shè)計(jì)包含1個(gè)基礎(chǔ)飼糧和5個(gè)麥麩試驗(yàn)飼糧，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。12頭豬被平均分配在2個(gè)拉丁方里，每個(gè)拉丁方分配6個(gè)飼糧，包括1個(gè)基礎(chǔ)飼糧和5個(gè)麥麩試驗(yàn)飼糧，試驗(yàn)共分6期，每期12 d，適應(yīng)期7 d，正試期5 d，這2個(gè)階段均限制采食。每天飼喂量為平均體重的4%，每天飼喂2次，分別于08:00和17:00飼喂，每次飼喂量相同。

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

1.4 樣品的制備與分析

1.4.1 樣品的制備

飼料樣品:將待測飼料原料、基礎(chǔ)飼糧、試驗(yàn)飼糧粉碎，過40目篩，用密封袋保存待測。

糞樣:適應(yīng)期間掌握試驗(yàn)豬的排糞規(guī)律，正試期準(zhǔn)確收取試驗(yàn)豬排出的全部糞便，隨排隨收，將每頭豬的糞樣放入對應(yīng)塑料密封袋中，立即放入－20℃冰箱中保存，待試驗(yàn)期結(jié)束后將5 d所收取的全部糞樣準(zhǔn)確稱重，并充分混勻，取800 g左右，加入6 mol/L HCl(每100 g鮮糞樣加5 mL 6 mol/L HCl)固氮，于65℃烘箱中烘72 h至恒重，粉碎過40目篩，密封保存待測。

1.4.2 樣品的測定

按照張麗英［14］所述方法測定麥麩原料的總能(GE)、粗蛋白質(zhì)(CP)、淀粉(St)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)、粗纖維(CF)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、鈣(Ca)、磷(P)及飼糧樣品、糞樣中的GE。

1.5 飼糧及飼料原料DCE及DE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:GED為平均每天食入的總能(MJ/kg);GEF為平均每天排出糞便的總能(MJ/kg);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對試驗(yàn)飼糧GE的貢獻(xiàn)率(%);SA為試驗(yàn)原料GE對試驗(yàn)飼糧GE的貢獻(xiàn)率(%)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 8.02統(tǒng)計(jì)分析軟件的CORR對麥麩的 CP、St、NDF、ADF、CF、EE、Ash、GE 與 DE 及DCE的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)性分析，用REG模塊回歸分析，建立預(yù)測方程。

2 結(jié)果

2.1 麥麩飼料原料樣品實(shí)測值

由表3可以看出，由于麥麩品種和加工工藝的不同，除了 CP和 GE，其他化學(xué)成分、DE及DCE存在較大的變異。

2.2 麥麩飼料原料化學(xué)成分與DE的相關(guān)關(guān)系

由表4可以看出，麥麩的 CP、EE、Ash、GE 與DE之間無顯著相關(guān)關(guān)系(P＞0.05)，而ADF與DE之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，St、CF、NDF與DE之間呈現(xiàn)極顯著的相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)。

2.3 麥麩飼料原料化學(xué)成分與DCE的相關(guān)關(guān)系

由表5可以看出，麥麩的 CP、EE、Ash、GE 與DCE之間無顯著相關(guān)關(guān)系(P＞0.05)，而ADF與DCE之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，St、CF、NDF與 DCE之間呈現(xiàn)極顯著的相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)。

表3 麥麩飼料原料化學(xué)成分及DE實(shí)測值(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 3 The determined chemical composition and DE of wheat bran(DM basis)

表4 DE與麥麩飼料原料化學(xué)成分及各化學(xué)成分之間相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果Table 4 The correlation coefficients between chemical composition and DE of wheat bran

2.4 DE預(yù)測方程

根據(jù)簡單相關(guān)分析的結(jié)果，以 CP、St、EE、CF、NDF、ADF為預(yù)測因子建立的DE預(yù)測方程見表6。DE的一元預(yù)測方程為DE=0.31×St+3.71(R2=0.76，RSD =0.42，P ＜ 0.01)、DE= －0.28×NDF+23.33(R2=0.65，RSD=0.49，P ＜0.01)、DE= －0.70×CF+18.63(R2=0.62，RSD=0.49，P ＜0.01)、DE= －0.64 ×ADF+19.53(R2=0.52，RSD=0.51，P ＜0.05)，可知隨著EE、CP的引入，方程的相關(guān)指數(shù)增大，而且方程的RSD也降低了。

2.5 DCE預(yù)測方程

根據(jù)簡單相關(guān)分析的結(jié)果，以 CP、St、CF、NDF、ADF為預(yù)測因子建立的DCE預(yù)測方程見表7。DCE的較佳一元預(yù)測方程為DCE=1.70×St+22.28(R2=0.76，RSD=2.89，P ＜0.01)、DCE= －1.55×NDF+130.68(R2=0.69，RSD=2.87，P＜0.01)，DCE的二元預(yù)測方程為DCE=－5.02×CF－3.65×CP+182.81(R2=0.80，RSD=1.79，P ＜0.01)。

表5 DCE與麥麩飼料原料化學(xué)成分及各化學(xué)成分之間相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果Table 5 The correlation coefficients between chemical composition and DCE of wheat bran

表6 麥麩飼料原料化學(xué)成分對DE的預(yù)測方程Table 6 The prediction equations for DE of wheat bran based on chemical composition

表7 麥麩化學(xué)成分對DCE的預(yù)測方程Table 7 The prediction equations for DCE based on chemical composition

2.6 飼料原料DE實(shí)測值與預(yù)測值的比較

表8中列出了其他預(yù)測方程對本試驗(yàn)原料麥麩DE的預(yù)測值。模型1、2和3的DE預(yù)測模型來自何英［15］推薦的預(yù)測模型計(jì)算而得，其預(yù)測模型分別為DE=16.457－0.178×ADF(R2=0.77，RSD=2.33，P ＜0.05)、DE=12.809 －0.136×ADF+0.371 × EE(R2=0.93，RSD=1.32，P ＜0.01)和DE=15.272－0.246×CF(R2=0.76，RSD=2.34，P＜0.05)。模型4是來自于田少彬［16］推薦預(yù)測模型，DE=16.200－0.114×NDF(R2=0.87，RSD=0.60，P ＜0.01)。模型 5和模型6是根據(jù)李明元［17］推薦的DE預(yù)測模型計(jì)算而得，分別為DE=4 287.217－57.105×ADF(R2=0.90，RSD=163.00，P ＜ 0.01)和 DE=7 544.584－51.690×ADF+0.714×GE(R2=0.98，RSD=88.10，P ＜0.01)。而模型7和模型8則是來自于NRC(1998)［9］中所推薦的飼料原料DE 預(yù)測模型，均由 Noblet等［18］所建，分別為DE=1 161+0.749×GE－43×Ash－41×NDF(R2=0.91，RSD=74)和 DE=4151－122×Ash+23×CP+38×EE－64×CF(R2=0.89，RSD=83)。由表8的數(shù)據(jù)可見，模型2、3、4和7預(yù)測的DE值與本研究所得到的DE實(shí)測值較接近，因此，本試驗(yàn)所測的麥麩DE值較準(zhǔn)確。

表8 麥麩DE的實(shí)測值與預(yù)測值(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 8 The determined and predictive values of DE of wheat bran(DM basis) MJ/kg

表9中列出的DE預(yù)測值是由本試驗(yàn)建立的預(yù)測方程根據(jù)其他文獻(xiàn)所列的麥麩成分計(jì)算所得的。除方程2外，其他預(yù)測方程預(yù)測的DE值與實(shí)測值差異不大，變異較小，由此可見，本試驗(yàn)建立的麥麩DE預(yù)測方程較準(zhǔn)確。

表9 DE預(yù)測方程的準(zhǔn)確性評價(jià)(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 9 The accuracy evaluation of prediction equations for DE(DM basis) MJ/kg

3 討論

3.1 最佳指標(biāo)的選擇

從逐步回歸的分析結(jié)果可看出，St首先進(jìn)入模型;由表4中各因子相關(guān)系數(shù)分析可見，DE與St呈極顯著正相關(guān)(R2=0.87，P＜0.01)。在一元回歸方程中，以St為主測因子建立的方程相關(guān)系數(shù)最高，以St結(jié)合其他因子建立的方程在各類方程中最佳。

麥麩作為一種能量飼料，淀粉是其主要的供能部分，在大多數(shù)研究中，通過容重和各種碳水化合物來預(yù)測小麥DE值也得到證實(shí)［21］。麥麩淀粉包括22.3%的直鏈淀粉和77.7%的支鏈淀粉，且直鏈與支鏈淀粉之比為0.287，較面粉淀粉的0.358低，韓睿［22］發(fā)現(xiàn)原料中直鏈與支鏈淀粉的比例越高，DE值和營養(yǎng)消化率就越低，所以，僅對于麥麩中的淀粉而言，其消化率是較高的。Kim等［21］也發(fā)現(xiàn)小麥中淀粉含量與支鏈淀粉的含量呈極顯著正相關(guān)，間接地證明了韓睿［22］的研究。

3.2 NDF、ADF對DE的影響

從表4可以看出，NDF與ADF是排在St后的預(yù)測因子。DE與NDF呈極顯著負(fù)相關(guān)(R2=－0.81，P ＜0.01)，與 ADF相關(guān)性較低(R2=－0.72，P＜0.05)。NDF與ADF對DE的貢獻(xiàn)不同，主要是由于NDF與ADF所含的纖維成分不同。Keys等［23］發(fā)現(xiàn)飼料中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素組成的比例及來源不同對DCE的負(fù)影響也不同。在本試驗(yàn)中，NDF為最佳的纖維的預(yù)測因子，與 Noblet等［18］、李明元［17］、李珂等［24］的研究不一致，它們的NDF是ADF的2倍左右，說明飼料中半纖維素含量較少，所以NDF對DE的影響較小。NRC(1998)［9］對植物蛋白飼料的全面統(tǒng)計(jì)中，其NDF與ADF的比值都小于2，說明這類飼料中半纖維素含量相對較低，ADF對DE的影響比較大，ADF為最佳的纖維預(yù)測因子。本試驗(yàn)中，NDF與ADF的比值都在3.5左右，說明本試驗(yàn)所用麥麩的半纖維素含量相對較高，NDF對DE的影響比ADF大，所以NDF為本試驗(yàn)的最佳纖維預(yù)測因子，與劉彩霞等［25］的試驗(yàn)結(jié)果一致，而李明等［13］研究結(jié)果顯示NDF與ADF對DE的影響相同，不過 NDF對DCE的影響比ADF還是要大一些。

3.3 GE、Ash對DE的影響

由表4可見，GE與DE的相關(guān)性較低，未能引入預(yù)測方程中，這可能與本研究中麥麩的GE含量變異較小有關(guān)。而田少彬［16］、何英［15］對糠麩類副產(chǎn)品的研究表明，GE與DE的相關(guān)性較高，可以作為預(yù)測因子引入方程中，這可能與他們試驗(yàn)當(dāng)中幾種糠麩原料的GE變異較大有關(guān)。在本試驗(yàn)中，Ash與DE的相關(guān)系數(shù)為R2=－0.50，且由表4可見，Ash與 St、NDF、ADF相關(guān)性較高(P ＜0.05)，且與CP的相關(guān)系數(shù)也達(dá)到－0.53，所以Ash并未被引入預(yù)測方程中。Noblet等［18］把Ash稱作能量的“稀釋劑”，與能量成呈顯著負(fù)相關(guān)。

3.4 CF、CP、EE對DE的影響

從逐步回歸分析結(jié)果看出，CF是繼NDF之后最佳的纖維預(yù)測因子，這與李明元［17］的研究結(jié)果一致。劉彩霞等［25］、何英［15］、田少彬［16］、Noblet等［18］的研究結(jié)果一致表明，CF可作為纖維飼料中較佳的纖維預(yù)測因子。雖然CP與DE的相關(guān)系數(shù)不顯著(R2=0.10，P＞0.05)，但是由于 CP與其他成分相關(guān)均不顯著，且又是供能的一部分，所以被引入到以CF為主校因子的方程中。EE是一種重要的功能物質(zhì)，是飼料中單位能值最高的成分。劉彩霞等［25］、何英［15］、田少彬［16］、Noblet等［18］的研究結(jié)果均表明，EE與GE有較高的相關(guān)性，但是經(jīng)過分析可知，在以上研究中的飼料原料中EE含量較高，占GE部分較大，從而與GE的相關(guān)性較高，在李珂等［24］的研究中大豆中EE與GE的相關(guān)性極顯著(R2=0.73，P＜0.01)，而在本研究中，EE含量均較低，所以EE與GE的相關(guān)性不顯著。在本研究中，EE被引入以St為主校因子的預(yù)測方程后，雖然方程的擬合度增加，但是由于驗(yàn)證數(shù)據(jù)較少且偏差較大，所以本文不推薦該方程。

3.5 其他

除了以上本研究中提到的影響DE的因子外，還包括季節(jié)性以及存儲時(shí)間沒有在本研究中提到，Kim等［21］對小麥的研究證明了季節(jié)性和存儲時(shí)間對DE的變異影響較為顯著。

4 結(jié)論

①本研究測定了10種不同產(chǎn)區(qū)麥麩的DE值，DE 均 值 與 NRC(1988)［9］、豬 飼 養(yǎng) 標(biāo) 準(zhǔn)(2004)［20］差異較小。

②本研究建立了DE與DCE預(yù)測模型，一元預(yù)測模型以St為最佳預(yù)測因子，相關(guān)指數(shù)相對較高，模型擬合度相對較好。

［1］林琳.小麥麥麩的營養(yǎng)成分及其開發(fā)利用［J］.農(nóng)業(yè)科技與設(shè)備，2010(3):41－43.

［2］趙瑞昌，田益華，姜東，等.小麥麩皮淀粉的分離制備與特征分析［J］.食品科學(xué)，2010，31(10):1－5.

［3］BOUDOUMA D.Chemical composition of the durum wheat bran produced by industrial Algerian mills［J］.Livestock Research for Rural Development，2009，21:10.

［4］PETERSON C J，JOHANSON V A，MATTERN P J.Influence of cultivar and environmental on material and protein concentrations of wheat flour，bran，and grain［J］.Cereal Chemical，1986，63:183 － 186.

［5］SAHOO A，CHAUDHARY L C，AGARWAL N.Effect of replacing cereal grain in concentrate with wheat bran on the performance of lactating Bos indicus×Bos taurus cows fed green fodder ad libitum in the northern plains of India［J］.Asian－Australasian Journal of Animal Science，2000，13:1699 －1707.

［6］DHAKAD A，GARG A K，SINGH P.Effect of replacement of maize grain with wheat bran on the performance of growing lambs［J］.Small Ruminant Research，2002，43:227 －234.

［7］BHAR R，PATHAK N N.Performance of crossbred(Landrace×local Indian)finisher barrows fed maize or wheat bran based diets［J］.Asian－Australia Journal of Animal Science，2000，13:1429 －1432.

［8］MORGAN D J，COLE D J A，LEWIS D.Energy values in pig nutrition［J］.Cambridge Journal of Agricultural Science，1975，84:7 －17.

［9］NRC.Nutrient requirements of swine［S］.10th ed.Washington，D.C.:National Academy Press，1998:111－116.

［10］DIGGS B G，BECKER D E，JENSEN A H.Energy value of various feeds for young pig［J］.Journal of Animal Science，1965，24:555 －558.

［11］TAKAHASHI S，MORI A，JITSUKAWA Y.Studies on the nutritive evaluation of feedstuffs for pigs.3.Bran and others［J］.Bulletin of National Institute of Animal Industry，Japan，1968，17:15 －20.

［12］BATTERHAM E S，LEWIS C E，LOWE R F.Digestible energy content of cereals and wheat by－products for growing pigs［J］.Journal of Animal Production，1980，31:259 －271.

［13］李明，陳代文，毛湘冰，等.生長豬菜籽餅粕消化能與能量消化率預(yù)測模型的研究［J］.動物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2011，23(9):1483 －1489.

［14］張麗英.飼料分析及質(zhì)量檢測技術(shù)［M］.2版.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2002.

［15］何英.糠麩、糟渣、餅粕類飼料豬有效能預(yù)測模型的研究［D］.碩士學(xué)位論文.雅安:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

［16］田少彬.利用纖維因子預(yù)測糟渣、糠麩類副產(chǎn)品飼料豬消化能值的研究［D］.碩士學(xué)位論文.雅安:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.

［17］李明元.用纖維等飼料成分預(yù)測植物性蛋白飼料的豬的消化能值［J］.西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，13:41－50.

［18］NOBLET J，PEREZ J M.Prediction of digestibility of nutrients and energy values of pig diets from chemical analysis［J］.Journal of Animal Science，1993，71:3389－3398.

［19］NSNG.National swine nutrition guide［M］.Ames:U.S.Pork Center of Excellence，2010.

［20］中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.NY/T 65—2004豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn).北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.

［21］KIM J C，MULLAN B P，SIMMINS P H.Variation in the chemical compositon of wheats grown in Western Australia as influenced by variety，growing region，season，and post－h(huán)arvest storage［J］.Australian Journal of Agricultural Research，2003，54:541 －550.

［22］韓睿.直鏈淀粉與支鏈淀粉比例對生長豬消化代謝能的影響［D］.碩士學(xué)位論文.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

［23］KEYS J E，Jr，DEBARTHE J V.Cellulose and hemicellulose digestibility in the stomach，small intestine and large intestine of swine［J］.Journal of Animal Science，1974，39:53 －56.

［24］李珂，張宏福，王子榮.用化學(xué)分析法預(yù)測大豆蛋白類飼料豬消化能值的模型建立［J］.飼料工業(yè)，2007，28(9):21 －25.

［25］劉彩霞，王康寧.用中性、酸性洗滌纖維及粗纖維預(yù)測豬飼糧消化能值的比較［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2000，13:51 －56.