■楊小軍 任周正 曾祥芳 劉作華 王佳堃 孔祥峰 蘇 勇 姚軍虎*

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193；3.重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 402460；4.浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058；5.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長沙 410125；6.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，江蘇 南京 210095）

消化道是機體采食、消化、吸收、利用、排泄等營養(yǎng)過程的主要場所，可通過“肺-腸軸、腦-腸軸、肝-腸軸”等通路，影響畜禽各種生理生化活動[1-2]。消化道健康是機體健康的重要組成部分，直接決定著畜禽的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[3]。如何精準評估畜禽的消化道健康，國內(nèi)外尚無定論。部分文獻利用病理變化等指標，對消化道健康進行定性評估，但其評價結(jié)果受人為等因素影響不具備廣譜性[4-5]，因此，行業(yè)急需凝練出一套以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的消化道健康定量評估標準。國家“十三五”重點研發(fā)計劃“畜禽腸道健康與消化道微生物互作機制研究”項目組（后文簡稱項目組）認為，定量評估畜禽消化道健康，可從五個方面著手，即“消化吸收機能”“物理屏障”“化學(xué)屏障”“微生物區(qū)系”和“黏膜免疫”[6-10]。文章作為項目組系列報道之一，探討定量評估畜禽“消化吸收機能”的可行性。

項目組提出，通過系統(tǒng)采集在常規(guī)飼養(yǎng)管理條件下健康動物的消化吸收機能量化數(shù)據(jù)，并篩選出敏感指標，則可以通過大量的數(shù)據(jù)積累測定出相關(guān)指標在特定生理階段的正常生理范圍。在此基礎(chǔ)上，將待測動物的消化吸收指標與正常生理范圍進行比對，是實現(xiàn)畜禽消化吸收機能定量評估的可行方案。因此，文章以畜禽對飼料養(yǎng)分的消化吸收效率（肉雞的鈣磷消化率、豬的氨基酸消化率）以及消化吸收過程中的關(guān)鍵因子（畜禽消化道酶活）為定量指標，嘗試通過Meta分析統(tǒng)計出相關(guān)指標在畜禽特定生理階段的正常生理范圍。具體方法為，基于NCBI、Web of Science 和Elsevier等數(shù)據(jù)庫，對2000-2021年間的相關(guān)文獻進行檢索，通過詳細的全文閱讀與篩選后形成原始數(shù)據(jù)；在此基礎(chǔ)上，使用Stata 12.0 和Review Manager 5.4 軟件分析原始數(shù)據(jù)的異質(zhì)性和偏倚性，并使用SPSS 24.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，探討將這些數(shù)據(jù)用于定量評估消化吸收機能的可行性。

1 肉雞鈣磷消化率正常生理范圍分析

1.1 文獻分析

文獻檢索詞為Chicken、Broiler、Calcium、Phospho?rus和Digestibility的單獨及組合使用。文獻篩選標準為：①試驗動物為肉雞；②試驗飼糧鈣磷含量明確；③試驗中檢測了鈣或磷的消化率，且檢測部位為回腸末端。共檢索到文獻503篇，從中篩選出13篇，用于統(tǒng)計分析。

1.2 肉雞鈣磷消化率的正常范圍

分析得出的肉雞鈣磷消化率正常范圍見表1。篩選到的文獻中，肉雞飼糧的鈣磷比（鈣/非植酸磷）主要介于2.0～2.5 之間，這與NRC（1994）的推薦值相當。因此，以鈣磷比2.0～2.5為對照組，進一步分析了鈣磷比失調(diào)（過低或過高）時，肉雞鈣磷表觀消化率的變化情況（見表2和圖1）。當鈣磷比失調(diào)時，21日齡肉雞的磷表觀消化率均低于對照組（P＜0.001）。

圖1 飼糧鈣磷比對肉雞鈣磷表觀消化率的影響（Meta分析）

表1 肉雞鈣磷表觀消化率的正常范圍

表2 飼糧鈣磷比對21日齡肉雞鈣磷表觀消化率的影響

2 豬的蛋白質(zhì)和氨基酸消化率正常生理范圍分析

2.1 文獻分析

2.1.1 蛋白質(zhì)消化率

文獻檢索詞為Suidae、Pig、Swine、Warthog、Hog、Protein 和Digestibility 的單獨及組合使用。文獻篩選標準為：①試驗動物為豬；②試驗中檢測了粗蛋白的消化率，檢測部位為全腸段或回腸末端。共檢索到文獻294篇，從中篩選出34篇，用于統(tǒng)計分析。

2.1.2 氨基酸消化率

文獻檢索詞為Suidae、Pig、Swine、Warthog、Hog、Amino Acid、Digestibility以及各種氨基酸名稱的單獨及組合使用。文獻篩選標準為：①試驗動物為豬；②試驗飼糧氨基酸含量明確；③試驗中檢測了氨基酸消化率，且檢測部位為回腸末端。共檢索到文獻174篇，從中篩選出8篇，用于統(tǒng)計分析。

2.2 豬的蛋白質(zhì)和氨基酸消化率的正常范圍

分析得出的豬粗蛋白消化率正常范圍見表3，豬回腸末端氨基酸表觀消化率正常范圍見表4，豬回腸末端標準氨基酸消化率正常范圍見表5。篩選到的文獻中，豬飼糧的賴氨酸添加量主要介于1.1～1.3 之間，這與NY/T 65—2004《中國豬飼養(yǎng)標準》等的推薦值相當。因此，以賴氨酸水平1.1～1.3 為對照組，進一步分析了賴氨酸添加劑量更高或更低時，豬回腸末端氨基酸消化率的變化情況。圖2 和圖3 中列出了飼喂玉米-豆粕型飼糧時，豬對部分限制性氨基酸的表觀和標準消化率，這些結(jié)果顯示，飼糧中賴氨酸添加量更高或更低時，豬的回腸末端氨基酸消化率顯著降低（P＜0.001）。

圖2 飼糧賴氨酸水平對豬回腸末端氨基酸表觀消化率的影響（Meta分析）

圖3 飼糧賴氨酸水平對豬回腸末端氨基酸標準消化率的影響（Meta分析）

表3 豬粗蛋白消化率的正常范圍

表4 豬回腸末端氨基酸表觀消化率的正常范圍

表5 豬回腸末端氨基酸標準消化率的正常范圍

3 畜禽消化道酶活的正常生理范圍分析

3.1 文獻分析

3.1.1 肉雞

文獻檢索詞為Chicken、Broiler、Amylase、Lipase和Trypsin的單獨及組合使用。文獻篩選標準為：①試驗動物為肉雞；②試驗中檢測了淀粉酶、脂肪酶或胰蛋白酶，且檢測部位為小腸。共檢索到文獻2 242篇，從中篩選出29篇，用于統(tǒng)計分析。

3.1.2 斷奶仔豬

文獻檢索詞為：Suidae、Pig、Swine、Warthog、Hog、Weaned Piglets、Amylase、Lipase和Trypsin的單獨及組合使用。文獻篩選標準為：①試驗動物為斷奶仔豬；②試驗中檢測了淀粉酶、脂肪酶或胰蛋白酶，且檢測部位為小腸。共檢索到文獻648篇，從中篩選出28篇，用于統(tǒng)計分析。

3.1.3 奶牛

文獻檢索詞為：Holstein Cow、Rumen、Carboxy?methyl-cellulase、Cellobiase、Amylase 和Xylanase 的單獨及組合使用。文獻篩選標準為：①試驗動物為荷斯坦奶牛；②試驗中檢測了羥甲纖維素酶、纖維二糖酶、淀粉酶或木聚糖酶，且檢測部位為瘤胃。共檢索到文獻366篇，從中篩選出15篇，進行統(tǒng)計分析。

3.2 畜禽消化道酶活的正常范圍

分析得出的42日齡肉雞小腸消化酶酶活的正常范圍見圖4，斷奶仔豬小腸消化酶活的正常范圍見圖5，回歸分析結(jié)果見圖6，飼糧精粗比（concentrateto-forage，C∶F）與荷斯坦奶牛瘤胃羥甲基纖維素酶和纖維二糖酶的酶活呈極顯著的二次回歸（見圖6A和圖6B，P＜0.01），與木聚糖酶酶活呈顯著的二次回歸（見圖6C，P=0.02），但與淀粉酶酶活無顯著的回歸關(guān)系（見圖6D，P=0.506）。在一定范圍內(nèi)，隨著精粗比的增加，羥甲基纖維素酶酶活增加[酶活=-0.945 8（C∶F）2+4.696 5（C∶F）-2.913 6]，纖維二糖酶酶活增加[酶活=-1.139 7（C∶F）2+5.742 8（C∶F）-4.258 3]，木聚糖酶酶活亦增加[酶活=-2.206 4（C∶F）2+11.05（C∶F）-4.274 5]。

圖4 42日齡肉雞小腸消化酶酶活的正常范圍

圖5 斷奶仔豬小腸消化酶酶活的正常范圍

圖6 飼糧精粗比與荷斯坦奶牛瘤胃消化酶酶活的回歸關(guān)系

4 畜禽消化吸收機能的定量評估可行性

畜禽健康養(yǎng)殖是畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本內(nèi)涵，消化道健康是畜禽健康養(yǎng)殖的核心前提。消化道既是機體消化吸收飼料養(yǎng)分的重要場所[11]，又是機體防御體系的第一道屏障[12]，靶向調(diào)控消化道的健康水平，對于保障動物機體的整體健康和促進畜牧生產(chǎn)效率至關(guān)重要[13-15]。靶向調(diào)控的前提是客觀認知，因此，我國畜牧領(lǐng)域急需建立出一套標準、全面的畜禽消化道健康評估方案，為消化道健康調(diào)控技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新提供理論、技術(shù)和方法支撐。本項目組對一系列研究試驗進行總結(jié)凝練[16-18]，提出了“畜禽消化道健康定量評估五環(huán)標準”，認為健康的消化道應(yīng)該具備豐富的微生物區(qū)系、完整的物理性屏障、特異的化學(xué)性屏障以及適度的黏膜免疫，如此方能保障消化道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性，促使形成強勁的消化吸收機能。其中，消化吸收機能又是畜禽消化道整體健康狀況的具體體現(xiàn)[19]。文章探索性提出了一種畜禽消化吸收機能的定量評估方案，期望拋磚引玉引發(fā)行業(yè)對畜禽消化道健康研究的深入思考。

動物對飼料的消化方式主要包括物理性消化、化學(xué)性消化和微生物消化，對養(yǎng)分的吸收方式主要包括胞飲吸收、被動吸收和主動吸收[20]。動物種類不同或生理階段不同時，消化道的結(jié)構(gòu)和功能存在差異，各種消化吸收方式的貢獻度也所有變化[21]。飼料和環(huán)境因素，如飼料原料的來源、加工方式和供給模式等，以及養(yǎng)殖圈舍的溫度、光照和應(yīng)激等，亦能顯著影響畜禽的消化吸收機能[22-23]。因此，在實際生產(chǎn)中，養(yǎng)殖者可以通過評估畜禽的消化吸收機能，科學(xué)判斷所提供的飼料和環(huán)境是否與畜禽及其生理階段相匹配，進而有針對性地制定優(yōu)化策略[24-25]。評估消化吸收機能時，最為直觀的指標是畜禽對飼料養(yǎng)分的消化吸收效率，可通過消化試驗、代謝試驗等進行測定[26]。除此之外，亦可通過測定消化和吸收過程中的關(guān)鍵因子，如消化酶、轉(zhuǎn)運蛋白等，評估畜禽的消化吸收機能[27-28]；其中消化道酶活的定量測定已具備一定的研究積累，然而，對腸道中營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白的定量分析數(shù)據(jù)較為欠缺，不適合用于消化吸收機能的定量評估。

Meta分析是人類循證醫(yī)學(xué)中常用的統(tǒng)計方法，可將圍繞同一研究主題的諸多文獻進行綜合統(tǒng)計，進而測定出各變量之間的量化關(guān)系模式，已發(fā)展成為一種可解決傳統(tǒng)綜述中定性而不定量等問題的全新文獻分析方案[29]。通過對近20年來相關(guān)文獻的綜合分析，文章得出了在常規(guī)養(yǎng)殖條件下，健康畜禽對飼糧中鈣磷（肉雞）、粗蛋白（豬）和氨基酸（豬）的消化率的正常范圍，以及肉雞和斷奶仔豬小腸中消化酶酶活的正常范圍，這些數(shù)據(jù)可以作為基礎(chǔ)參考值，用于評估目標畜禽對相應(yīng)養(yǎng)分的消化率以及消化道酶酶活是否處于正常范圍，進而對其消化道的健康狀況乃至機體的整體健康狀況作出判斷。為了進一步探究上述畜禽消化吸收機能定量評估策略的可行性，項目組針對性地選擇了機體消化吸收過程的關(guān)鍵影響因素（如肉雞飼糧鈣磷比、豬飼糧賴氨酸水平、奶牛飼糧精粗比等），并利用Meta分析評估了養(yǎng)分消化率和消化道酶酶活對相應(yīng)因素的反應(yīng)敏感性；顯然，隨著影響因素的變化，文章所選擇的養(yǎng)分消化率和消化道酶酶活相關(guān)指標，均呈現(xiàn)出顯著的敏感變化，提示這些指標可用于定量評估畜禽的消化吸收機能。礦物元素的資源節(jié)約與環(huán)境保護問題[30]、蛋白質(zhì)類飼料原料的挖掘與高效利用問題[31]以及畜禽消化道內(nèi)源與外源酶酶活的協(xié)同問題[32]，直接決定了我國未來畜牧產(chǎn)業(yè)在環(huán)境友好、糧食安全、優(yōu)質(zhì)高效等方面的基礎(chǔ)屬性；針對這些被產(chǎn)業(yè)重點關(guān)注的指標，統(tǒng)計出健康畜禽在常規(guī)條件下的正常范圍，對于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。未來，隨著研究數(shù)據(jù)的進一步積累，大數(shù)據(jù)分析亦將使得這些指標的定量區(qū)間更為精準。在統(tǒng)計分析過程中，我們也遇到了一些困難：①來源于不同文獻的數(shù)據(jù)，存在一定的偏倚性和異質(zhì)性，可能來自于飼糧類型、飼養(yǎng)管理環(huán)境、動物遺傳背景、指標檢測方法以及樣品狀態(tài)等因素，因此，為確保未來數(shù)據(jù)的可用性，行業(yè)需要對科學(xué)研究的各個細節(jié)進行統(tǒng)一規(guī)范；②部分指標（例如消化道酶酶活）由于不同文獻間的結(jié)果差異較大，其是否完全適用于消化吸收機能的定量評估需要進一步論證。因此，項目組認為“細化生理階段、篩選敏感指標、擴充基礎(chǔ)數(shù)據(jù)”的三步工作方案顯得必要。

5 結(jié)語

文章通過對已發(fā)表文獻的篩選歸納，得出了在常規(guī)養(yǎng)殖條件下，肉雞飼糧鈣、磷消化率的正常范圍，豬飼糧粗蛋白和氨基酸消化率的正常范圍，以及肉雞和斷奶仔豬小腸中消化酶酶活的正常范圍。在此基礎(chǔ)上，通過Meta證實了這些指標對其關(guān)鍵影響因素（如肉雞飼糧鈣磷比、豬飼糧賴氨酸水平、奶牛飼糧精粗比等）的敏感性。項目組認為，隨著行業(yè)對動物消化吸收相關(guān)試驗操作的科學(xué)化、標準化、統(tǒng)一化，通過大數(shù)據(jù)分析制定畜禽消化道健康定量評估標準具有可行性。