尹玉港 趙 峰 李 輝 張宏福 章世元

(1.揚州大學動物科學與技術學院，揚州 225009;2.中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京 100193)

在體外模擬家禽飼料養(yǎng)分消化過程的研究中，脂肪是除淀粉及蛋白質之外對測試結果影響較大的因素之一。為了使飼糧脂肪的體外模擬消化程度更接近體內的真實情況，首先需要探討體內條件下客觀準確地測定脂肪代謝能值的方法。因此，解決傳統(tǒng)套算法測定飼糧脂肪代謝能值誤差大這一缺點，篩選重復性好、誤差小的生物學方法非常重要。目前，在雞飼糧脂肪代謝能值的測定上主要有3種方法，即套算法(又稱差量法)、線性回歸外插法和消化率計算法［1］。在這些方法中，套算法因飼糧中脂肪所占的比例一般在10%以下，從而引起的試驗誤差將放大10倍以上［2］。線性回歸外插法因飼糧中添加不同水平的脂肪后飼糧的代謝能值多呈非線性變化，由此導致同一基礎飼糧條件下，不同的脂肪添加水平折算出的脂肪代謝能值差異較大［3］。消化率計算法因糞樣中脂肪的含量非常有限，通常將糞樣脂肪和攝入脂肪的總能值視為等同，這可能會低估脂肪的代謝能值［4－5］，但這種偏差的范圍可控制在1% ～2%。由此可見，對油脂這種在飼糧中含量較低，而又可通過有機溶劑浸提后單獨分離的物質而言，消化率計算法在測定其代謝能值時理論上應比套算法具有較好的重復性和較低的干擾。然而，現關于這2種方法的內在干擾因素對結果變異的方差貢獻的文獻報道比較少。消化率計算法與目前普通使用的套算法在內源性能值上的變異有多大?不同飼糧背景條件下脂肪代謝能值的變異如何?這些問題的研究對于脂肪代謝能值測定方法的建立是非常關鍵的。為此，本試驗作為“鴨飼料養(yǎng)分模擬消化技術”課題的組成部分之一，以北京鴨為試驗動物，通過比較套算法與消化率計算法測定其飼糧脂肪真代謝能(TME)值的內源性變異大小、測試結果的極差與變異系數、不同飼糧背景條件下脂肪TME值的差異3個方面探討鴨飼糧脂肪代謝能值的適宜測定方法，為后續(xù)研究鴨飼糧脂肪體外模擬消化所需脂肪代謝能值數據獲取所采用方法的正確性提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗油脂

玉米油、大豆油從超市購得，試驗豬油從豬板油中提取獲得。油脂樣品的特征、產地與總能值見表1。

表1 油脂樣品的特征、產地與總能值(風干基礎)Table 1 The characteristics，origin place and gross energy of fats(air-dry basis)

1.2 試驗設計及試驗動物

本研究分2個試驗進行，其中試驗1的目的是比較套算法和消化率計算法測定飼糧脂肪TME值的差異，飼糧脂肪設4個處理，飼糧4為不添加油脂的基礎飼糧，飼糧1、2、3分別為添加了玉米油、大豆油和豬油的試驗飼糧。通過代謝試驗測定基礎飼糧和試驗飼糧的能量及脂肪的攝入量和排泄量。試驗2是在試驗1篩選出的消化率計算法的基礎上，探討脂肪與不同類型基礎飼糧(未添加脂肪)混合后其TME值的差異。采用2×3試驗設計，基礎飼糧為2個處理，即玉米豆粕飼糧和玉米淀粉飼糧，飼糧脂肪為3個處理，即玉米油+大豆油 1(5.22∶1)、玉米油 + 大豆油 2(1.90∶1)、玉米油 + 大豆油 + 豬油(14.28∶3.50∶4)。通過代謝試驗測定飼糧5～10的能量及脂肪的攝入量和排泄量，并用消化率計算法計算脂肪的TME值。

根據上述試驗設計，在本研究對10種飼糧的代謝試驗中，選擇健康、體重相近的18周齡成年北京公鴨［平均體重為(3.45±0.15)kg］84只，隨機分成7組，每組4個重復，每個重復3只鴨。分4期代謝試驗測定10種飼糧的能量及脂肪的攝入量與排泄量(表2)。每組試驗鴨完成1個代謝試驗周期后進入14 d以上的恢復期。在代謝試驗中，適應期試驗鴨的飼養(yǎng)管理按動物營養(yǎng)學國家重點實驗室常規(guī)程序進行。在代謝能的測定中，試驗鴨的管理按照36 h排空—強飼—36 h排泄物收集的操作過程進行。代謝室的溫度維持在25℃左右。自然通風、光照，自由飲水。其中飼糧1～4構成試驗1，飼糧5～10構成試驗2。

1.3 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平

試驗飼糧為基礎飼糧、玉米－豆粕飼糧和玉米淀粉飼糧，飼糧組成及營養(yǎng)水平見表3。

表2 代謝試驗中試驗期與試驗鴨的分組Table 2 Duck groups and experimental periods in metabolic experiments

表3 飼糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎)Table 3 Composition and nutrient levels of diets(air-dry basis) %

1.4 鴨飼料代謝能值測定方案

北京鴨代謝能測定過程參照Sibbald TME法進行，具體過程包括:適應期3 d，飼喂基礎飼糧;預試期1 d，飼喂待測飼糧;禁飼排空期36 h后，強飼60 g(精確至0.000 2 g)待測飼糧，排泄物收集期為36 h;體況恢復期14 d，飼喂基礎飼糧。試驗操作過程、排泄物的收集和處理與本實驗室前期報道的鴨代謝試驗［6］一致。

1.4.1 待測試驗飼糧的制備

每種飼糧制備25 kg用于代謝試驗。在制備過程中，所有原料粉碎過1 mm篩，按各試驗飼糧重量要求分別稱量，并測定其干物質含量。經多次手工混合后，加入適量的水，冷制粒成直徑3 mm、長度6 mm的顆粒料，待試驗飼糧風干至干物質含量在88%左右時，保存?zhèn)溆谩婏暻?天取樣500 g，粉碎過40目篩，取一部分測定水分，其余盛裝于樣品瓶中，在－20℃條件下保存。

1.4.2 測定指標及方法

飼料樣、糞樣的總能和粗脂肪含量分別用全自動氧彈計(長沙奔特WZR－1TB)、粗脂肪提取儀(美國FOSS)測定，常規(guī)營養(yǎng)成分按照AOAC(2001)［7］的方法測定。所有養(yǎng)分含量都以干物質為基礎表示。

飼糧TME值的計算公式［8］如下:

套算法和消化率法計算油脂TME值的公式［9］如下:

式中，GF:攝入飼料的克數;GE:飼料的總能;GE油:油脂的能值;EN:排泄物油脂的克數;EE:排泄物能值;t:測定鴨;f:絕食鴨;i:飼糧。

由內源性糞能引起的脂肪TME值的變異系數:CV=［Var(EEf)/(GF2×油的比例2)］1/2/TME油。本試驗中EEf為內源性糞能排泄量，強飼量GF=60 g，飼糧脂肪比例按照4.19%計算。TME油采用33.17 MJ/kg。

由內源性脂肪引起的脂肪TME值的變異系數:CV=GEi×S(ENf)/(ENi×TME油)，脂肪攝入量 ENi=60 g ×4.19%=2.51 g，ENf為內源性脂肪排泄量，脂肪的能值 GEi=39.80 M J/kg，TME油=35.83 M J/kg。

1.5 數據處理與統(tǒng)計分析

內源性糞能和內源性脂肪排泄量的差異采用SAS 9.1軟件ANOVA模塊進行方差分析。

統(tǒng)計模型為:

式中，μ為總體平均值，A為批次，ξij為隨機誤差項。

2×3兩因素完全隨機試驗采用 SAS 9.1的GLM模塊對數據進行方差分析，統(tǒng)計模型為:

式中，μ為總體平均值，D為方法，T為脂肪來源，ξijk為隨機誤差項。

試驗數據以平均值±標準差表示，均值多重比較采用Duncan氏法進行，顯著水平為P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 套算法與消化率計算法中內源性干擾的比較

由表4可知，從試驗1和試驗2共4個批次測定的北京鴨內源性糞能排泄量來看，第1批、第3批和第4批內源性糞能的排泄量在67.99～73.29 kJ/(只·36 h)，差異不顯著(P ＞0.05)，但均顯著地高于第2批內源性糞能的排泄量(P＜0.05)。可以認為第1批、第3批、第4批內源性糞能的排泄量是非常接近的。在內源性脂肪的排泄量上，也呈現出與內源性糞能批次間差異一致的特性，即第1批、第3批、第4批的內源性脂肪排泄量無顯著性差異(P＞0.05)，但均顯著地高于第2批內源性脂肪的排泄量(P＜0.05)。因此，在鴨內源性能值和內源性脂肪的計算上，以第1批、第3批、第4批內源平均值為基礎。從4個測定批次的內源性糞能與內源性脂肪排泄量的變異情況看，兩者的組內變異系數非常接近。盡管內源性糞能排泄量的組間變異系數和總變異系數低于內源性脂肪排泄量的相應值，但是套算法中由內源性糞能引起的脂肪TME值的變異系數比消化率計算法中由內源性脂肪引起的脂肪TME值的變異系數大。

2.2 套算法與消化率計算法測定飼糧脂肪TME值的差異

從套算法與消化率計算法測定飼糧脂肪TME值的差異及精度(表5)看，在以玉米淀粉為基礎飼糧的條件下，消化率計算法與套算法在測定的3種油脂TME值無顯著性差異(P=0.515 2)。同時通過2種方法獲得的玉米油、大豆油和豬油間的TME平均值也無顯著性差異(P=0.600 7)，這與套算法計算出脂肪的TME值變化范圍較大有關。從2種方法的測定精度看，套算法測定3種油脂的平均變異系數及重復內最大值、最小值和極差分別為22.39%、44.70 MJ/kg、24.77 MJ/kg、16.94 MJ/kg，而消化率計算法測定的分別為4.44%、36.23 MJ/kg、33.03 MJ/kg、3.19 MJ/kg，其中套算法測定的3種油脂中，重復內的最大值都高于相應油脂的總能值。

表4 4批測試中試驗鴨內源性糞能、內源性脂肪的排泄量Table 4 Excretion of endogenous fecal energy and fat of ducks in four experimental groups

表5 套算法與消化率計算法測定試驗鴨飼糧脂肪的TME值Table 5 Truemetabolizable energy of fats determ ined by differencemethod and digestibility calculation method in ducks

2.3 不同飼糧背景條件下脂肪TM E值的差異

根據試驗1的結果，篩選出測試精度相對較好的消化率計算法作為脂肪TME值的測定方法。在此基礎上，考察不同飼糧背景條件下，脂肪真消化率和TME值的差異(表6)。結果表明，玉米淀粉飼糧條件下3種混合油脂的TME值和脂肪真消化率顯著地低于玉米－豆粕飼糧條件下的相應值(P=0.000 1)，通過SAS lsmeans對比玉米－豆粕飼糧與玉米淀粉飼糧條件下2種玉米油+大豆油(5.22∶1 和 1.90∶1)混合油的 TME 值和脂肪真消化率均無顯著性差異(P＞0.05)。而2種飼糧條件下，玉米油+大豆油+豬油的TME值和脂肪消化率均存在顯著性差異(P＜0.05)。

表6 2種飼糧背景條件下消化率計算法測定試驗鴨脂肪TME值的差異Table 6 The difference of truemetabolizable energy of fats in ducks under two dietary nutrient levels by digestibility calculation method

3 討論

3.1 排空強飼法中內源性排泄量對測試結果的影響

在排空強飼法中，內源性排泄量一般通過自身對照法或平行對照法估測。由于內源性排泄量一般在 47 ～90 kJ/只［10］，因此，對強飼飼糧代謝能值的影響在3%以內［11］。然而，對油脂及高蛋白質飼料等不能單獨強飼的飼料原料而言，由于需要與基礎飼糧按一定比例配比，在套算法計算中內源性干擾通常被放大2～5倍。但消化率計算法不存在這種因待測飼料比例而放大誤差的問題。為了進一步分析2種方法中內源性干擾的大小，本試驗采用Pesti等［12］分析強飼排空法中代謝能值變異來源的方法，對脂肪TME值的方差按下列公式進行推算。

套算法:

式中，GF:攝入飼料的克數;GE:飼料的總能;EE:排泄物能值;t:測定鴨;f:絕食鴨;TME淀粉×淀粉比例是常數，方差為0，GE假定為常數，方差為0。由于攝食組與絕食組的樣品相互獨立，所以其協方差為0，那么上式變?yōu)?

消化率計算法:

式中，GE油:油脂的能值;EN:排泄物油脂的克數;t:測定鴨;f:絕食鴨;i:飼糧。因為攝食與絕食鴨的樣品相互獨立，所以其協方差為0，那么上式變?yōu)?

根據上述公式，得出4個批次的內源性糞能排泄量引起脂肪TME值的變異系數均比內源性脂肪排泄量引起脂肪TME值的變異系數高。內源性糞能排泄量引起脂肪TME值的變異系數為11.39%;內源性脂肪排泄量引起脂肪TME值的變異系數為1.43%。這表明，在脂肪TME值的測定中，消化率法中內源性干擾相對較小。

3.2 套算法與消化率計算法在測定脂肪TME值上的差異

在排空強飼法中，根據絕食組估測內源性排泄量，實質上是將內源性排泄量的變異固定。因此，這種計算中代謝能值的變異主要來源于測試組重復間排泄物的變異。而本試驗中，套算法因飼糧脂肪的比例約為4%，基礎飼糧的代謝能值為常數，因此在計算中內源排泄物引起的變異被放大了25倍，從而出現試驗中4個重復間套算法計算的脂肪TME最大值超過了自身的總能值，Cullen 等［13］和 Gomen 等［14］也得出了同樣的結論。而脂肪TME最低值卻很低，變異系數平均達到了22.39%。由此可見，套算法不適于這種在試驗飼糧中含量比較低的脂肪TME值的測定。而消化率計算法中，因采用的是全進全出的計算方法，排除了重復間變異被放大的情況。本試驗中該方法測定的油脂TME值比較穩(wěn)定:玉米油為34.39～36.89 MJ/kg、豆油為 32.47 ～ 34.94 M J/kg、豬油為 32.24 ～36.85 MJ/kg，平均變異系數為4.44%。此外該方法還消除了因油脂和基礎飼糧之間互作而產生的混淆。盡管該方法中食入的脂肪與排泄物中脂肪具有不同的總能值，但考慮到飼糧中3種脂肪的真消化率平均達到了90%，排泄物中脂肪的能值與飼糧中脂肪能值的差值引起脂肪的TME值的誤差在1%以內，大大低于動物試驗本身的誤差。

3.3 飼糧本底條件對脂肪代謝能值的影響

許多研究表明，同一脂肪與不同的基礎飼糧混合其代謝能值不同，如 Sibbald［15］試驗結果表明，玉米－豆粕型飼糧與小麥－豆粕型飼糧條件下牛油的代謝能值差別較大。提高飼糧的蛋白質水平，油脂代謝能值也相應的增加，但飼糧蛋白質水平與脂肪的TME值之間并沒有穩(wěn)定的必然關系［16］?？v觀現有文獻報道，不同飼糧背景下油脂代謝能值的差異一方面與測試方法有關，另一方面添加油脂可能引起了飼糧中其他養(yǎng)分消化率的改變。在本試驗中，通過消化率計算法測定2種飼糧條件下由玉米油+大豆油組成的混合油脂的TME值無統(tǒng)計性差異，但玉米油+大豆油+豬油組成的混合油的TME值在2種飼糧背景下卻有顯著性差異，這表明在消化率計算法中，飼糧背景條件對部分油脂的代謝能值也是有影響，然而導致這種差異的原因仍有待進一步研究。

4 結論

①消化率計算法測定鴨飼糧脂肪的代謝能值比套算法受內源性干擾更少，重復性更高。

②消化率計算法測定油脂的變異系數及重復內最大值、最小值和極差均顯著低于套算法。

③在不同飼糧背景條件下，不同來源脂肪的代謝能值受到飼糧的影響程度不同。

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