王 勇，雷俊紅

（1.新疆畜牧科學(xué)院畜牧研究所，烏魯木齊 830000；2.新疆野生動(dòng)物園，烏魯木齊 830000）

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反芻動(dòng)物體外消化試驗(yàn)研究方法及因素分析

王 勇1，雷俊紅2

（1.新疆畜牧科學(xué)院畜牧研究所，烏魯木齊 830000；2.新疆野生動(dòng)物園，烏魯木齊 830000）

摘要：飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是評(píng)價(jià)飼料品質(zhì)的重要方法之一，現(xiàn)階段常用的消化試驗(yàn)方法有體內(nèi)消化法、半體內(nèi)消化法以及體外消化法3種。文章結(jié)合相關(guān)資料與文獻(xiàn)，歸納和總結(jié)目前常用的體外消化試驗(yàn)研究方法，并探討影響評(píng)價(jià)結(jié)果的相關(guān)因素，為體外消化試驗(yàn)今后的推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：反芻動(dòng)物 體外消化 研究方法 影響因素

飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定是指分析飼料中的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)構(gòu)成，并對(duì)動(dòng)物消化吸收這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)效率及營(yíng)養(yǎng)效果進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)測(cè)定動(dòng)物對(duì)飼料的消化率可以為動(dòng)物日糧的合理配制以及提高飼料的利用率起到積極的作用［1］。反芻動(dòng)物消化率的測(cè)定一直是動(dòng)物研究領(lǐng)域的重點(diǎn)與難點(diǎn)，瘤胃是反芻動(dòng)物特有的消化器官，其結(jié)構(gòu)和生理功能與單胃動(dòng)物相比較為復(fù)雜，通過(guò)瘤胃中的微生物消化和利用飼料中的微生物蛋白質(zhì)以滿足自身的需要。傳統(tǒng)的反芻動(dòng)物消化率測(cè)定方法以動(dòng)物試驗(yàn)法和指示劑法為主，但是測(cè)定的成本較高，而且操作復(fù)雜，時(shí)間較長(zhǎng)，因此人們一直在探索尋找新的測(cè)定方法。

體外消化法是指將特定飼料置于“經(jīng)控制培養(yǎng)條件”配制的培養(yǎng)液（主要是胃蛋白酶和纖維素酶，胃蛋白酶法已經(jīng)作為單胃動(dòng)物蛋白飼料消化率評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)定）中［2］，從而模擬飼料在瘤胃中降解過(guò)程的測(cè)定方法。

根據(jù)培養(yǎng)液的不同以可以將體外消化法分為瘤胃液法、酶解法和糞液法，其中應(yīng)用最為廣泛的是瘤胃液法。體外消化法的操作簡(jiǎn)單，試驗(yàn)過(guò)程易于標(biāo)準(zhǔn)化而且可重復(fù)性強(qiáng)，適用于大批量飼料樣本的測(cè)定，但是體外消化法是一種模擬試驗(yàn)技術(shù)，試驗(yàn)中的培養(yǎng)液與動(dòng)物消化道內(nèi)的實(shí)際情況仍然存在區(qū)別，因此其測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性受到多種因素的影響［3］。

體外消化試驗(yàn)法在現(xiàn)階段的研究中應(yīng)用程度越來(lái)越高，常用的方法有動(dòng)物消化過(guò)程模擬法、飼料中化學(xué)成分直接回歸法和糞中成分回歸法3種，文章將逐一對(duì)3種試驗(yàn)方法進(jìn)行分析，并總結(jié)影響其檢測(cè)結(jié)果的相關(guān)因素，為我國(guó)反芻動(dòng)物的養(yǎng)殖提供參考。

1 模擬消化過(guò)程的測(cè)定法

1.1 酶解法

酶解法是指在體外通過(guò)酶促反應(yīng)對(duì)飼料在小腸消化率進(jìn)行測(cè)定，該方法無(wú)需對(duì)動(dòng)物進(jìn)行瘺管置管，可重復(fù)性好，但是其結(jié)果容易受到酶的種類、活性以及來(lái)源等相關(guān)因素的影響。酶解法的優(yōu)點(diǎn)主要有：（1）操作簡(jiǎn)便、效率高、穩(wěn)定性好；（2）檢測(cè)程序標(biāo)準(zhǔn)化程度高；（3）實(shí)驗(yàn)室之間可比性強(qiáng)；（4）適用于大批量檢測(cè)樣本；（5）成本低。但是也有其自身的不足：（1）由于酶的特異性，用單一酶或少數(shù)幾種酶構(gòu)成的復(fù)合酶很難完全復(fù)制瘤胃中微生物對(duì)蛋白質(zhì)的復(fù)雜消化過(guò)程；（2）只能對(duì)某一時(shí)間點(diǎn)的降解率進(jìn)行測(cè)定，忽略了動(dòng)態(tài)降解率。

小腸液凍干粉是近年來(lái)酶解法中最常用的酶，其是由小腸食糜除去飼料殘?jiān)c油脂后低溫凍干制成，包含小腸內(nèi)所有種類的酶，與其它人工合成酶相比更能準(zhǔn)確地模擬小腸內(nèi)的消化進(jìn)程。Huang 等［3］在反芻動(dòng)物研究中應(yīng)用牛小腸液凍于粉對(duì)UDP消化率進(jìn)行評(píng)定，并將其檢測(cè)結(jié)果與單一胃蛋白酶以及胃蛋白酶、胰蛋白酶二步體外消化法的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，無(wú)明顯差異。

1.2 體外瘤胃液培養(yǎng)法

體外瘤胃液培養(yǎng)法最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，Blaxter等率先將其應(yīng)于飼料有機(jī)物消化率（DOM）的測(cè)定中，研究發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)48 h后DOM的測(cè)定值明顯高于體內(nèi)測(cè)定方法，且細(xì)胞壁成分消化率趨向最大值，且培養(yǎng)時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)定結(jié)果的水平就越高。1963年，Tilley和Terry在瘤胃液培養(yǎng)基礎(chǔ)上聯(lián)合應(yīng)用胃蛋白酶（體外兩階段法），此方法在DOM檢測(cè)中的誤差明顯低于瘤胃液法，因此成為了反芻動(dòng)物飼料DOM檢測(cè)的常規(guī)方法。

1.3 產(chǎn)氣法

雖然體外兩階段法的準(zhǔn)確度較高，但是操作所需時(shí)間較長(zhǎng)，而且瘤胃液的穩(wěn)定性較差。因此，1979年，Menke提出根據(jù)飼料在瘤胃液培養(yǎng)24 h后所產(chǎn)生的二氧化碳與CH4的氣體量回歸系數(shù)對(duì)DOM進(jìn)行測(cè)定（產(chǎn)氣法），回歸模型DOM=7.65Gb+353（Gb指總產(chǎn)氣量）。氣體的產(chǎn)生量可反映飼料中碳水化合物含量，將回歸模型多元關(guān)系（DOM=13.3Gb-0.05 Gb2+511CP+76CL-91.2）后，此法對(duì)DOM測(cè)定值與體內(nèi)法的相關(guān)系數(shù)由0.82上升到0.96。

1.4 尼龍袋法（消化道原位法）

尼龍袋法是反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)降解率測(cè)定的主要方法，與體外兩階段法及產(chǎn)氣法最大的區(qū)別在于尼龍袋法是在瘤胃內(nèi)完成測(cè)定，而且在結(jié)果計(jì)算時(shí)將食糜在瘤胃中的外流速度充分考慮在內(nèi)，減少了這一因素對(duì)飼料消化率的影響，因此該方法更接近于體內(nèi)法。但是，尼龍布的孔徑、樣品的粉碎細(xì)度、樣品量與尼龍袋表面積的比值、基礎(chǔ)日糧的成分與飼養(yǎng)水平以及培養(yǎng)后袋內(nèi)殘留的微生物等多種因素都會(huì)對(duì)尼龍袋法測(cè)定的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。鄧拴林在7種混合精料與羊草DOM研究中分別采用體內(nèi)法與尼龍袋法時(shí)進(jìn)行對(duì)比觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)DOM與干物質(zhì)動(dòng)態(tài)降解率明顯相關(guān)，但以干物質(zhì)和粗蛋白動(dòng)態(tài)降解率這兩個(gè)因素回歸測(cè)定DOM的誤差明顯低于用干物質(zhì)動(dòng)態(tài)降解率的單因子回歸。

Huang等［3］在反芻動(dòng)物飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的研究中對(duì)比使用尼龍袋法和體外法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)尼龍袋法可以直觀地反映飼料樣本營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但是對(duì)含有大量可溶性成分的飼料時(shí)進(jìn)行測(cè)定時(shí)其瘤胃有效降解率水平會(huì)偏高；而體外法可以完整地反映飼料各組分的降解情況，但是對(duì)飼料所含的營(yíng)養(yǎng)成分與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值反映不夠直觀。

2 飼料中化學(xué)成分的直接回歸法

飼料的化學(xué)成分會(huì)在很大程度上影響動(dòng)物對(duì)其的消化率，谷物籽實(shí)的化學(xué)成分較為穩(wěn)定，消化率也相對(duì)穩(wěn)定。1972年VanSoest利用洗滌程序成功將植物細(xì)胞的細(xì)胞壁與內(nèi)容物分離，細(xì)胞內(nèi)容物的主要成分有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等，幾乎可以完全被消化，而且其消化率與木質(zhì)化程度呈正相關(guān)，飼料中木質(zhì)素的含量與DOM呈負(fù)相關(guān)。曲線模型Digestibility=A+B×eCxlignin可以更好地闡明木質(zhì)素含量與DOM之間的聯(lián)系，Weissbaeh通過(guò)對(duì)糞便中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（CP、（CH2O）n、CL），建立模型DOM= （CP-Y1）+（CL-YZ）+（C-Y3）對(duì)青貯飼料的消化率進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)受熱處理的青貯飼料可以將胃蛋白酶不溶性氮（ISP）引入模型以減少預(yù)測(cè)的誤差。

3 糞中成分回歸預(yù)測(cè)法

現(xiàn)階段反芻動(dòng)物飼料的利用率研究難度很大，需要很長(zhǎng)的研究時(shí)間，而且由于動(dòng)物在進(jìn)食牧草的時(shí)候有一定的偏好，因此準(zhǔn)確性也較差。關(guān)于反芻動(dòng)物糞便的研究由來(lái)已久，反芻動(dòng)物的糞便中含有來(lái)自瘤胃與大腸的微生物細(xì)胞、內(nèi)源性消化酶、粘膜、脫落的上皮細(xì)胞以及未消化的飼料成分等，其中微生物細(xì)胞與飼料殘?jiān)冀^大多數(shù)，非微生物成分約占10%～15%。已經(jīng)有研究證實(shí)反芻動(dòng)物糞便中的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與其食入的日糧營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及生產(chǎn)性能高度一致，其中糞氮（FN，約86%來(lái)自于微生物或內(nèi)源性成分）與日糧氮水平的相關(guān)性極高，糞便中的微生物含量與瘤胃內(nèi)的發(fā)酵程度高度相關(guān)，而且糞便非常容易采集與保存，因此可以作為反芻動(dòng)物消化實(shí)驗(yàn)的重要對(duì)象。

在一項(xiàng)關(guān)于非洲野生蹄類動(dòng)物的研究中發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物的體況與其糞便的營(yíng)養(yǎng)成分含量密切相關(guān)。近年來(lái)，關(guān)于糞便成分的研究主要圍繞糞氮來(lái)進(jìn)行，通過(guò)糞氮可以對(duì)食量、消化率、日糧等進(jìn)行預(yù)測(cè)，Holloway發(fā)現(xiàn)日糧與糞便的離體DOM密切相關(guān)，在利用糞氮或綜合糞便成分對(duì)飼料干物質(zhì)消化率（DDM）進(jìn)行預(yù)測(cè)的研究中發(fā)現(xiàn)，單純使用糞氮指數(shù)難以很好地預(yù)測(cè)DDM，而當(dāng)增加其它糞便成分后DDM的預(yù)測(cè)精度有明顯提高。另外，糞氮指數(shù)對(duì)DDM的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度還與飼料的種類有關(guān)，糞氮指數(shù)在禾本科牧草或成分較單一的飼料中對(duì)DDM的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性更高，但是對(duì)于食用嫩葉植物的動(dòng)物而言，其預(yù)測(cè)值就會(huì)出現(xiàn)較大誤差，其原因主要是由于嫩葉植物中木質(zhì)素的含量較高，而且植物中可溶性酚類物質(zhì)會(huì)促進(jìn)糞氮含量的增加。

3 總結(jié)

我國(guó)市場(chǎng)上適用于反芻動(dòng)物的飼料種類繁多，既包括青粗飼料、農(nóng)副產(chǎn)品還包括單胃動(dòng)物常用的精飼料，而且飼料的生產(chǎn)方式與成分各異，因此其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相差甚遠(yuǎn)。不同的生產(chǎn)模式、加工方式、收獲時(shí)間、氣候、貯存以及運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值造成巨大影響，為科學(xué)、合理地配制反芻動(dòng)物日糧提出了巨大挑戰(zhàn)。在今后的工作中，需要不斷學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外關(guān)于反芻動(dòng)物體外消化試驗(yàn)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)與方法，并將其恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用于當(dāng)?shù)氐难芯亢凸ぷ髦校瑥亩岣唢暳蠣I(yíng)養(yǎng)價(jià)值測(cè)定的準(zhǔn)確性，為反芻動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展提供長(zhǎng)久的動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

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