高慶濤 趙 峰 張 虎 王 亞 劉保良

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193)

食糜在動(dòng)物胃腸道內(nèi)的通過速度會(huì)影響消化液及微生物對(duì)其的消化作用時(shí)間，從而可能會(huì)影響消化程度。因此，研究影響食糜通過速度的因素非常重要。通常情況下，食糜在消化道的停留時(shí)間越長，養(yǎng)分的消化率越高。Kim等[1]的研究結(jié)果表明，飼糧的干物質(zhì)消化率隨食糜在豬消化道停留時(shí)間的增加而升高。Hughes等[2]發(fā)現(xiàn)肉雞飼糧隨食糜在消化道的停留時(shí)間延長，表觀代謝能值呈線性增加。動(dòng)物體內(nèi)消化過程中，食糜通過速度受多種因素的影響，其中纖維水平是主要影響因素之一[3-4]。Le Goff等[4]的試驗(yàn)結(jié)果表明，高纖維飼糧在豬消化道內(nèi)具有更快通過速度的趨勢(shì)。Keys等[5]得出飼料原料的纖維含量不同，其在生長豬十二指腸、空腸、回腸的通過速度呈現(xiàn)差異。此外，豬的消化生理活動(dòng)具有明顯的晝夜節(jié)律變化，如豬胃腸道的蠕動(dòng)及胰液的分泌在夜間與白天存在較大差異[6]。因此，試驗(yàn)豬在早上采食與下午采食的食糜在消化道的停留時(shí)間可能不一樣，從而影響通過速度。然而，鮮見這方面的報(bào)道。為此，本試驗(yàn)以2種粗纖維水平飼糧在2個(gè)采食時(shí)間作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，測(cè)定食糜在生長豬十二指腸、回腸末端及全消化道的通過速度，為豬飼料仿生消化方法建立中胃、小腸、大腸消化時(shí)間的設(shè)置提供生理學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物及飼糧

選擇體重為(21.90±1.62) kg的大×長二元雜交去勢(shì)公豬24頭，隨機(jī)分成4組，每組6頭，單籠飼養(yǎng)于代謝籠中。適應(yīng)1周后，隨機(jī)選擇其中2組試驗(yàn)豬在十二指腸離幽門約50 cm的腸段上安裝T型瘺管(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)，專利號(hào)：ZL201520207381.0)，剩余2組試驗(yàn)豬在回腸末端離回盲瓣10～15 cm的腸段上安裝T型瘺管。豬術(shù)后待意識(shí)清醒并可自由行走后轉(zhuǎn)入代謝籠中飼養(yǎng)，護(hù)理2周，再適應(yīng)1周后開始試驗(yàn)。代謝室衛(wèi)生管理按動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常規(guī)程序進(jìn)行。

根據(jù)NRC(2012)生長豬營養(yǎng)需要量配制玉米-豆粕型飼糧(飼糧1)。為了消除因提高飼糧粗纖維水平導(dǎo)致原料結(jié)構(gòu)變化大的影響，在飼糧1的基礎(chǔ)上添加15%的小麥麩，配制高粗纖維水平飼糧(飼糧2)。試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。試驗(yàn)包括預(yù)試期5 d，正試期13 d，共18 d。日采食量按照體重的4%分餐在08:00和16: 00拌濕飼喂，自由飲水。

表1 試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

續(xù)表1項(xiàng)目 Items飼糧1 Diet 1飼糧2 Diet 2豆油 Soybean oil1.181.00石粉 Limestone0.750.64磷酸氫鈣 CaHPO41.341.14食鹽 NaCl0.370.31L-賴氨酸 L-Lys0.610.52氯化膽堿 Choline chloride0.100.08色氨酸 Trp0.030.03蘇氨酸 Thr0.230.20蛋氨酸 Met0.230.19預(yù)混料 Premix1)1.000.85合計(jì) Total100.00100.00營養(yǎng)水平 Nutrient levels2)干物質(zhì) DM90.3790.48總能 GE/(MJ/kg)16.6517.04酶水解物能值 EHGE/(MJ/kg)14.7113.84粗蛋白質(zhì) CP16.9416.69粗脂肪 EE4.854.34粗纖維 CF3.395.56鈣 Ca0.660.56總磷 TP0.560.48可消化賴氨酸 DLys1.010.85可消化蛋氨酸 DMet0.280.24

1)預(yù)混料為每千克飼糧提供 Premix provided the following per kg of diets: VA 8 250 IU，VD3825 IU，VE 40 IU，VK34 mg，VB11.0 mg，VB25 mg，VB62 mg，VB1225 μg，泛酸 pantothenic acid 15.0 mg，煙酸 nicotinic acid 35.0 mg，葉酸 folic acid 2 mg，生物素 biotin 4 mg，氯化膽堿 choline chloride 600 mg，Cu (as copper sulfate) 50.0 mg，F(xiàn)e (as ferrous sulfate) 80.0 mg，Zn (as zine sulfate) 100.0 mg， Mn (as manganese sulfate) 25.0 mg，Se (as sodium selenite) 0.15 mg，I (as potassium iodide) 0.5 mg。

2)鈣、總磷、可消化賴氨酸、可消化蛋氨酸為計(jì)算值，其余為測(cè)定值。Ca, TP, DLys, DMet were calculated values, while the others were measured values.

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用2×2完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，飼糧粗纖維設(shè)2個(gè)水平，即3.39%和5.56%，采食時(shí)間設(shè)2個(gè)水平，即08:00和16:00，并作為測(cè)定計(jì)時(shí)起點(diǎn)。在試驗(yàn)期的第1～10天，其中2組十二指腸瘺管豬以08:00為0時(shí)刻點(diǎn)，分別飼喂3.39%和5.56%粗纖維水平飼糧，考察食糜經(jīng)過十二指腸和全消化道的通過速度；另外2組回腸瘺管豬以16:00為0時(shí)刻點(diǎn)，分別飼喂3.39%和5.56%粗纖維水平飼糧，考察食糜經(jīng)過回腸和全消化道的通過速度。在試驗(yàn)期的第11～13天，其中2組十二指腸瘺管豬以16:00為0時(shí)刻點(diǎn)，分別飼喂3.39%和5.56%粗纖維水平飼糧，考察食糜經(jīng)過十二指腸的通過速度；另外2組回腸瘺管豬以08:00為0時(shí)刻點(diǎn)，分別飼喂3.39%和5.56%粗纖維水平飼糧，考察食糜經(jīng)過回腸的通過速度。在測(cè)定計(jì)時(shí)起始時(shí)刻，該餐飼糧中添加0.03%三氧化二鐵作為顏色指示劑，此后飼喂不含三氧化二鐵的飼糧。待糞便中指示劑顏色完全消失后，開始下一批次試驗(yàn)，每個(gè)組每頭豬重復(fù)測(cè)定3個(gè)批次。

1.3 食糜通過速度的測(cè)定方法

考慮到顏色易辨識(shí)程度，選用三氧化二鐵作為指示劑，以0.3 g/kg的添加量與飼糧混勻[2]。食糜通過速度的測(cè)定參考Imbeah等[7]的方法，在試驗(yàn)期開始，單餐飼喂含有指示劑的飼糧，此后飼喂試驗(yàn)飼糧。通過速度的表示參考Kim等[1]的方法，通過肉眼觀察在食糜或糞便中指示劑顏色第1次出現(xiàn)和消失的時(shí)間，以其平均值表示平均通過速度。

十二指腸食糜通過速度的測(cè)定：飼喂含有指示劑的飼糧20 min后，收取少量食糜觀察指示劑顏色是否出現(xiàn)，若未出現(xiàn)，則每隔5 min檢查1次。顏色出現(xiàn)4 h后，每隔1 h取1次食糜，直到食糜中指示劑顏色消失?；啬c食糜通過速度的測(cè)定：飼喂含有指示劑的飼糧2 h后，收取少量食糜觀察指示劑顏色是否出現(xiàn)，顏色出現(xiàn)6 h后，每隔1 h取1次食糜，直到食糜中指示劑顏色消失。全消化道食糜通過速度的測(cè)定：飼喂含有指示劑的飼糧12 h后，每隔3 h檢查1次糞便，記錄糞便中指示劑顏色出現(xiàn)和消失的時(shí)間。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用SAS 9.0統(tǒng)計(jì)軟件的MEANS模塊對(duì)十二指腸、回腸末端及全消化道的食糜通過速度進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)量分析。采用GLM模塊對(duì)不同飼糧粗纖維水平及采食時(shí)間下的消化道各段的食糜通過速度進(jìn)行兩因素方差分析，Duncan氏法進(jìn)行多重比較，P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 飼糧粗纖維水平與采食時(shí)間對(duì)食糜在生長豬十二指腸通過速度的影響

由表2可知，以食糜中指示劑顏色出現(xiàn)作為食糜通過速度計(jì)時(shí)，飼糧的粗纖維水平和采食時(shí)間對(duì)食糜通過速度有顯著的影響(P<0.05)，且兩者間存在顯著的交互效應(yīng)(P<0.05)。與3.39%飼糧粗纖維水平相比，5.56%飼糧粗纖維水平使食糜的通過速度顯著加快(P<0.05)；08:00采食的食糜通過速度顯著快于16:00采食的食糜通過速度(P<0.05)。采食3.39%粗纖維水平飼糧，采食時(shí)間對(duì)食糜通過速度的影響較大(相差0.13 h)，而采食5.56%粗纖維水平飼糧，采食時(shí)間對(duì)食糜通過速度的影響較小(相差0.07 h)。

以食糜中指示劑顏色消失或以指示劑顏色出現(xiàn)與消失的平均時(shí)間作為食糜通過速度計(jì)時(shí)，飼糧粗纖維水平和采食時(shí)間對(duì)通過速度有顯著的影響(P<0.05)，但兩者間無顯著的交互效應(yīng)(P>0.05)。與3.39%飼糧粗纖維水平相比，5.56%飼糧粗纖維水平使食糜的通過速度顯著加快(P<0.05)；08:00采食的食糜通過速度顯著快于16:00采食的食糜通過速度(P<0.05)。

2.2 飼糧粗纖維水平與采食時(shí)間對(duì)食糜在生長豬回腸末端通過速度的影響

由表3可知，以食糜中指示劑顏色出現(xiàn)、消失或出現(xiàn)與消失的平均時(shí)間作為通過速度計(jì)時(shí)，飼糧粗纖維水平和采食時(shí)間對(duì)食糜通過速度均有顯著的影響(P<0.05)，但兩者間無顯著的交互效應(yīng)(P>0.05)。與3.39%飼糧粗纖維水平相比，5.56%飼糧粗纖維水平使食糜的通過速度顯著加快(P<0.05)；08:00采食的食糜通過速度顯著快于16:00采食的食糜通過速度(P<0.05)。

2.3 飼糧粗纖維水平與采食時(shí)間對(duì)食糜在生長豬全消化道通過速度的影響

由表4可知，以糞便中指示劑顏色出現(xiàn)作為通過速度計(jì)時(shí)，飼糧粗纖維水平對(duì)食糜通過速度有顯著的影響(P<0.05)，5.56%飼糧粗纖維水平使食糜的通過速度顯著加快(P<0.05)，但采食時(shí)間對(duì)通過速度無顯著的影響(P>0.05)，且兩者間無顯著的交互效應(yīng)(P>0.05)。

以糞便中指示劑顏色消失或以指示劑顏色出現(xiàn)與消失的平均時(shí)間作為通過速度計(jì)時(shí)，飼糧粗纖維水平和采食時(shí)間對(duì)通過速度均有顯著的影響(P<0.05)，且兩者間存在顯著的交互效應(yīng)(P<0.05)。與3.39%飼糧粗纖維水平相比，5.56%飼糧粗纖維水平使食糜的通過速度顯著加快(P<0.05)；08:00采食的食糜通過速度顯著快于16:00采食的食糜通過速度(P<0.05)。采食3.39%粗纖維水平飼糧，采食時(shí)間對(duì)食糜通過速度的影響更大；采食5.56%粗纖維水平飼糧，采食時(shí)間對(duì)食糜通過速度的影響變小。

表2 食糜通過生長豬十二指腸的速度

相同項(xiàng)目同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，無字母表示差異不顯著(P>0.05)。下表同。

In the same item and column, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

表3 食糜通過生長豬回腸末端的速度

續(xù)表3項(xiàng)目 Items食糜中三氧化鐵顯示時(shí)間Appearance time of ferric oxide in digesta/h顏色出現(xiàn)Color appearance顏色消失Color disappearance平均時(shí)間Mean time采食時(shí)間 Feeding time08:002.52b12.59b7.56b16:002.77a19.47a10.69aP值 P-value粗纖維水平 CF level<0.001<0.001<0.001采食時(shí)間 Feeding time<0.001<0.001<0.001粗纖維水平×采食時(shí)間 CF level×feeding time0.5020.7710.141

表4 食糜通過生長豬全消化道的速度

3 討 論

3.1 動(dòng)物消化道食糜通過速度的表達(dá)

人們通常使用指示劑顏色觀察法或外源指示劑累積排泄量對(duì)時(shí)間曲線法估測(cè)食糜通過動(dòng)物全消化道的速度[8-12]。因?yàn)橹甘緞╊伾^察法的分析工作量少、簡單、直觀，所以在豬禽食糜排空速度的測(cè)定中通常被采用。美國采用指示劑顏色法作為豬消化試驗(yàn)中試驗(yàn)飼糧通過全消化道開始收集糞便的依據(jù)[13]。在食糜通過速度的表達(dá)上，指示劑顏色出現(xiàn)表明飼喂含指示劑的飼糧開始經(jīng)過監(jiān)測(cè)的腸道位點(diǎn)，而指示劑顏色消失則表明飼喂含指示劑的飼糧全部通過了監(jiān)測(cè)位點(diǎn)。因此，指示劑顏色出現(xiàn)與消失的時(shí)間差是該餐食糜通過監(jiān)測(cè)位點(diǎn)所需要的時(shí)間。根據(jù)上述原理，以指示劑顏色的出現(xiàn)時(shí)間或消失時(shí)間來表達(dá)食糜的通過速度，在結(jié)果上會(huì)相差很大。Kim等[1]以顏色指示劑測(cè)定生長豬糞便中出現(xiàn)顏色和顏色消失的時(shí)間分別27和102 h。Stanogias等[14]的研究結(jié)果也得到了類似的差異(糞便中出現(xiàn)顏色和顏色消失的時(shí)間分別22和85 h)。在本試驗(yàn)2種粗纖維水平飼糧條件下，十二指腸食糜、回腸末端食糜以及糞便中指示劑顏色的出現(xiàn)時(shí)間與消失時(shí)間也相差很大。這一現(xiàn)象與前述文獻(xiàn)的研究結(jié)果類似。根據(jù)指示劑顏色出現(xiàn)或消失的生物學(xué)含義，本試驗(yàn)中16:00飼喂3.39%粗纖維水平飼糧會(huì)進(jìn)一步延后食糜到達(dá)十二指腸的時(shí)間，增加食糜全部通過全消化道的時(shí)間以及平均時(shí)間，而對(duì)食糜通過回腸末端的時(shí)間無互作效應(yīng)。這表明16:00飼喂3.39%粗纖維水平飼糧會(huì)進(jìn)一步降低食糜在盲結(jié)腸的通過速度。由此也表明，飼糧粗纖維水平與采食時(shí)間對(duì)食糜在生長豬盲結(jié)腸通過速度的影響有疊加效應(yīng)。這可能是食糜在盲結(jié)腸的停留時(shí)間最長(>30 h)，3.39%粗纖維水平飼糧和16:00采食時(shí)間均增加了停留時(shí)間，從而兩者對(duì)停留時(shí)間影響的疊加效應(yīng)在盲結(jié)腸顯現(xiàn)。

3.2 食糜在豬消化道內(nèi)的通過速度及影響因素

食糜的通過速度會(huì)影響飼糧的消化程度。Adeola等[15]用半純合飼糧或玉米-豆粕飼糧為基礎(chǔ)飼糧測(cè)定雞對(duì)玉米干酒糟的代謝能值，由于基礎(chǔ)飼糧在體內(nèi)的通過速度不同，從而導(dǎo)致了玉米干酒糟代謝能值的差異，也表明了飼糧的化學(xué)成分會(huì)影響到食糜的通過速度。Le Goff等[4]以不同的纖維原料添加到基礎(chǔ)飼糧中，加快了食糜在豬消化道的通過速度。Mateos等[8]研究表明，隨飼糧中脂肪含量的增加，雞消化道中食糜的通過速度降低。本研究中，當(dāng)飼糧中添加了15%的小麥麩后，生長豬消化道各段的食糜通過速度均顯著加快。這可能是由于不可消化纖維促進(jìn)了腸道的推進(jìn)性蠕動(dòng)，從而加快了通過速度。此外，每天分餐定點(diǎn)飼喂的動(dòng)物，腸道內(nèi)食糜的流速存在晝夜變化規(guī)律，采食后流速先升后降然后趨于平穩(wěn)，總體上是白天的食糜流速高于夜間[6]。即使在自由采食條件下，夜間在沒有照明時(shí)豬禽很少出現(xiàn)采食行為[16-17]，同樣存在白天的食糜流速高于夜間的現(xiàn)象。這是由于夜間豬禽胃腸道的蠕動(dòng)程度低于白天，尤其夜間休息時(shí)，消化器官的活動(dòng)量顯著減少，食糜通過速度變慢。本研究中，試驗(yàn)豬在08:00采食的食糜通過速度顯著快于16:00采食的食糜通過速度。這是由于豬在08:00采食后，距下一次采食僅間隔8 h，而16:00采食后距下次采食間隔16 h。豬采食飼糧后新的食糜會(huì)促進(jìn)含有指示劑食糜的向后推進(jìn)，因而導(dǎo)致采食時(shí)間對(duì)食糜顏色顯示的差異。上述生理現(xiàn)象也表明，在測(cè)定食糜在動(dòng)物消化道的通過速度時(shí)，通過速度與飼喂時(shí)間存在從屬關(guān)系。

4 結(jié) 論

飼糧粗纖維水平和采食時(shí)間對(duì)食糜在生長豬十二指腸、回腸末端及全消化道的通過速度均有影響。與3.39%飼糧粗纖維水平相比，5.56%飼糧粗纖維水平使食糜的通過速度加快；豬在08:00采食的食糜通過速度顯著快于16:00采食的食糜通過速度。