麥麩豬消化能與能量消化率預測方程的建立

張志虎 唐受文 王思宇 馬永喜

(中國農業大學農業部飼料工業中心，北京 100193)

麥麩是小麥加工的副產品之一，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(12.4% ～20.0%)、維生素、礦物質等營養成分及抗氧化物質［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，目前關于麥麩營養價值評定的研究較少，不利于實際中麥麩的合理利用。因此，本試驗將通過麥麩的化學組成建立預測方程，準確估測麥麩的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。小麥的育種、種植及面粉加工工藝的發展將直接導致麥麩化學成分的變化，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］報道的麥麩的DE值是8.96 MJ/kg(干物質，DM)，遠低于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］報道了較高的 DE值12.59～15.82 MJ/kg(DM)。DE是飼料配方設計的關鍵指標之一，它將直接關系到飼養標準的制定、飼料原料營養價值表的制定、飼料生產成本的控制及飼料資源的合理利用［13］。通過消化試驗測定DE值，一方面工作量大，耗費人力、物力和財力;另一方面，過多的影響因素會導致結果不夠準確。為此，本試驗擬通過測定來源于我國不同小麥產區的10個麥麩飼料原料的化學成分、DE及能量消化率(DCE)，并根據麥麩的化學成分與DE及DCE的相關關系建立預測麥麩飼料的DE及DCE的數學模型。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗中10個麥麩樣品均采自中糧面業下屬的7個分公司，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)。

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

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

1.2 試驗動物及飼養管理

試驗選取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行消化試驗，試驗豬分別置于代謝籠中，單籠飼養，試驗全期自由飲水，室內溫度控制在20～22℃，保持室內清潔，通風良好。試驗在中國農業大學農業部飼料工業中心動物代謝實驗室進行。

1.3 試驗設計及飼養管理

本試驗采用2個6×6拉丁方設計，每個拉丁方設計包含1個基礎飼糧和5個麥麩試驗飼糧，試驗設計見表2。12頭豬被平均分配在2個拉丁方里，每個拉丁方分配6個飼糧，包括1個基礎飼糧和5個麥麩試驗飼糧，試驗共分6期，每期12 d，適應期7 d，正試期5 d，這2個階段均限制采食。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 試驗設計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、基礎飼糧、試驗飼糧粉碎，過40目篩，用密封袋保存待測。

糞樣:適應期間掌握試驗豬的排糞規律，正試期準確收取試驗豬排出的全部糞便，隨排隨收，將每頭豬的糞樣放入對應塑料密封袋中，立即放入－20℃冰箱中保存，待試驗期結束后將5 d所收取的全部糞樣準確稱重，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(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的計算

基礎飼糧、試驗飼糧DCE按如下公式計算:

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為試驗飼糧GE的表觀消化率(%);DB為基礎飼糧GE的表觀消化率(%);SB為基礎飼糧GE對試驗飼糧GE的貢獻率(%);SA為試驗原料GE對試驗飼糧GE的貢獻率(%)。

1.6 數據分析

采用SAS 8.02統計分析軟件的CORR對麥麩的 CP、St、NDF、ADF、CF、EE、Ash、GE 與 DE 及DCE的關系進行相關性分析，用REG模塊回歸分析，建立預測方程。

2 結果

2.1 麥麩飼料原料樣品實測值

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，其他化學成分、DE及DCE存在較大的變異。

2.2 麥麩飼料原料化學成分與DE的相關關系

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

2.3 麥麩飼料原料化學成分與DCE的相關關系

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

表3 麥麩飼料原料化學成分及DE實測值(干物質基礎)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成分及各化學成分之間相關系數分析結果Table 4 The correlation coefficients between chemical composition and DE of wheat bran

2.4 DE預測方程

根據簡單相關分析的結果，以 CP、St、EE、CF、NDF、ADF為預測因子建立的DE預測方程見表6。DE的一元預測方程為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，方程的相關指數增大，而且方程的RSD也降低了。

2.5 DCE預測方程

根據簡單相關分析的結果，以 CP、St、CF、NDF、ADF為預測因子建立的DCE預測方程見表7。DCE的較佳一元預測方程為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成分及各化學成分之間相關系數分析結果Table 5 The correlation coefficients between chemical composition and DCE of wheat bran

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

表7 麥麩化學成分對DCE的預測方程Table 7 The prediction equations for DCE based on chemical composition

2.6 飼料原料DE實測值與預測值的比較

表8中列出了其他預測方程對本試驗原料麥麩DE的預測值。模型1、2和3的DE預測模型來自何英［15］推薦的預測模型計算而得，其預測模型分別為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是根據李明元［17］推薦的DE預測模型計算而得，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的數據可見，模型2、3、4和7預測的DE值與本研究所得到的DE實測值較接近，因此，本試驗所測的麥麩DE值較準確。

表8 麥麩DE的實測值與預測值(干物質基礎)Table 8 The determined and predictive values of DE of wheat bran(DM basis) MJ/kg

表9中列出的DE預測值是由本試驗建立的預測方程根據其他文獻所列的麥麩成分計算所得的。除方程2外，其他預測方程預測的DE值與實測值差異不大，變異較小，由此可見，本試驗建立的麥麩DE預測方程較準確。

表9 DE預測方程的準確性評價(干物質基礎)Table 9 The accuracy evaluation of prediction equations for DE(DM basis) MJ/kg

3 討論

3.1 最佳指標的選擇

從逐步回歸的分析結果可看出，St首先進入模型;由表4中各因子相關系數分析可見，DE與St呈極顯著正相關(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系數最高，以St結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，在大多數研究中，通過容重和各種碳水化合物來預測小麥DE值也得到證實［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］發現原料中直鏈與支鏈淀粉的比例越高，DE值和營養消化率就越低，所以，僅對于麥麩中的淀粉而言，其消化率是較高的。Kim等［21］也發現小麥中淀粉含量與支鏈淀粉的含量呈極顯著正相關，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后的預測因子。DE與NDF呈極顯著負相關(R2=－0.81，P ＜0.01)，與 ADF相關性較低(R2=－0.72，P＜0.05)。NDF與ADF對DE的貢獻不同，主要是由于NDF與ADF所含的纖維成分不同。Keys等［23］發現飼料中半纖維素、纖維素和木質素組成的比例及來源不同對DCE的負影響也不同。在本試驗中，NDF為最佳的纖維的預測因子，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計中，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為最佳的纖維預測因子。本試驗中，NDF與ADF的比值都在3.5左右，說明本試驗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為本試驗的最佳纖維預測因子，與劉彩霞等［25］的試驗結果一致，而李明等［13］研究結果顯示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的相關性較低，未能引入預測方程中，這可能與本研究中麥麩的GE含量變異較小有關。而田少彬［16］、何英［15］對糠麩類副產品的研究表明，GE與DE的相關性較高，可以作為預測因子引入方程中，這可能與他們試驗當中幾種糠麩原料的GE變異較大有關。在本試驗中，Ash與DE的相關系數為R2=－0.50，且由表4可見，Ash與 St、NDF、ADF相關性較高(P ＜0.05)，且與CP的相關系數也達到－0.53，所以Ash并未被引入預測方程中。Noblet等［18］把Ash稱作能量的“稀釋劑”，與能量成呈顯著負相關。

3.4 CF、CP、EE對DE的影響

從逐步回歸分析結果看出，CF是繼NDF之后最佳的纖維預測因子，這與李明元［17］的研究結果一致。劉彩霞等［25］、何英［15］、田少彬［16］、Noblet等［18］的研究結果一致表明，CF可作為纖維飼料中較佳的纖維預測因子。雖然CP與DE的相關系數不顯著(R2=0.10，P＞0.05)，但是由于 CP與其他成分相關均不顯著，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，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］的研究結果均表明，EE與GE有較高的相關性，但是經過分析可知，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的相關性較高，在李珂等［24］的研究中大豆中EE與GE的相關性極顯著(R2=0.73，P＜0.01)，而在本研究中，EE含量均較低，所以EE與GE的相關性不顯著。在本研究中，EE被引入以St為主校因子的預測方程后，雖然方程的擬合度增加，但是由于驗證數據較少且偏差較大，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，還包括季節性以及存儲時間沒有在本研究中提到，Kim等［21］對小麥的研究證明了季節性和存儲時間對DE的變異影響較為顯著。

4 結論

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

②本研究建立了DE與DCE預測模型，一元預測模型以St為最佳預測因子，相關指數相對較高，模型擬合度相對較好。

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