羔羊精飼料在瘤胃中有機物降解率預測模型的建立

郭天龍，金 海，薛樹媛，李長青，田 豐，王 利，張海鷹，李占斌 (內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學院，內(nèi)蒙古呼和浩特010010)

摸清飼料在動物瘤胃內(nèi)的消化降解規(guī)律對研究反芻動物營養(yǎng)代謝至關重要，主要是通過分析不同飼料營養(yǎng)成分在瘤胃內(nèi)的降解率而獲得。評定飼料有機物降解率的方法主要有體內(nèi)法、半體內(nèi)法和體外法。在評定飼料營養(yǎng)價值的各種方法中，以尼龍袋法為主的半體外法的最大優(yōu)點是將反芻動物飼料營養(yǎng)價值的評定和營養(yǎng)需要的研究真正與瘤胃內(nèi)微生物活動結合起來，充分體現(xiàn)了反芻動物的生物學特性。McDonald［1］采用尼龍袋法估測蛋白質(zhì)消化率的數(shù)學模型，提出與飼料瘤胃食糜流通速度相結合，擬定估測蛋白質(zhì)動態(tài)降解率的方程。馮仰廉等［2］對尼龍袋法評定飼料的可靠性進行了研究，并證實了其應用于研究的可行性。該方法是將待測飼料裝入尼龍袋內(nèi)，通過瘤胃瘺管將袋放入瘤胃腹囊內(nèi)培養(yǎng)，按照不同的時間取出尼龍袋，測定飼料有機物在瘤胃內(nèi)不同培育時間的消失率，再結合外流速度，計算飼料有機物的有效降解率。與整體動物消化率相比，它會給人們提供更多、更清晰的有關飼料營養(yǎng)物質(zhì)在動物體內(nèi)動態(tài)變化的信息，能夠較真實地反映瘤胃內(nèi)環(huán)境條件，并且與體內(nèi)法有很高的相關性，且在測定時考慮了食糜在瘤胃中的外流速度這一影響飼料消化率的重要因素。采用尼龍袋法擬合數(shù)學模型可以較好地測定飼料營養(yǎng)成分在瘤胃內(nèi)的動態(tài)降解率。筆者采用尼龍袋法測定不同飼料廠生產(chǎn)的羔羊早期育肥精飼料的瘤胃有機物降解率，從而對不同飼料廠飼料進行評定，分析瘤胃有機物降解率與其飼料化學成分的相關性，并提出通過飼料營養(yǎng)成分預測有機物動態(tài)降解率的預測模型，以期為估測飼料的有機物降解率提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗以從呼和浩特市周邊飼料廠采集的8種羔羊育肥飼料(A1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、I1)為研究對象，在內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學院動物實驗基地選擇4只體重為(43.83±2.95)kg的安裝永久性瘤胃瘺管的杜蒙雜交F1代成年羯羊為試驗動物。

1.2 試驗日糧 基礎日糧參照NRC(2007年)45 kg成年羯羊的維持水平設計，基礎日糧精粗比為4∶6，具體日糧組成與營養(yǎng)水平見表1。

1.3 試驗方法 試驗期瘺管羊驅(qū)蟲后單圈獨飼，預飼期21 d，然后將待測飼料放入尼龍袋中測定消化率。樣品采集依據(jù)飼料營養(yǎng)分析采樣標準進行，風干處理，2.5 mm網(wǎng)篩粉碎，置于樣品瓶內(nèi)保存?zhèn)錅y。尼龍袋的投袋方法為同時投袋，不同時間點取袋。每個待測樣品需用2只瘺管羊。每個樣品設置4個時間點，每個時間點設置2個重復，每個重復設置2個平行樣，即每個樣品需用16個尼龍袋。飼料的培養(yǎng)時間點為6、9、12 和24 h，參照AFRC(1992 年)［3］和馮仰廉等［4］推薦的方法測定飼料中有機物降解率。通過測定數(shù)據(jù)擬合回歸方程，建立與采食飼料營養(yǎng)成分的相關性，研究攝入飼料的營養(yǎng)成分與在瘤胃中的降解關系，從而評定不同飼料的降解率。

1.3.1 飼料樣品常規(guī)成分的測定。飼料的干物質(zhì)、粗脂肪、粗蛋白、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維和灰分按照國家標準GB6435-86、GB6433-86、GB6432-86、GB6438-86 的方法進行測定。

1.3.2 有機物降解率的計算。分別在6、9、12、24 h稱量殘量有機物的重量，按照以下公式計算飼料中有機物降解率:飼料中有機物降解率=［1－(殘留有機物/加入袋中有機物)］×100%。

表1 瘺管羊基礎日糧組成與營養(yǎng)水平

參照莫放和馮仰廉［5］的瘤胃動態(tài)降解率參數(shù)評定的測定和計算方法，其消失率曲線dp=a+b(1－e－ct)。式中，dp為t時刻的被測飼料的瘤胃有機物消失率(%);a為被測飼料的快速降解部分(%);b為被測飼料的慢速降解部分(%);c為b部分的降解速率(%/h);t為飼料在瘤胃內(nèi)停留的時間(h)。利用各培養(yǎng)時間點的實時瘤胃中有機物消失率(P)和時間(t)，采用最小二乘法計算出a、b和c值。采用統(tǒng)計軟件中的SAS軟件中的瘤胃降解率程序計算。

1.3.3 動態(tài)降解率的計算。利用計算出的a、b、c值和k值，按照以下公式計算待測飼料的瘤胃動態(tài)降解率:P=a+bc/(c+k)。式中，P為飼料的瘤胃有效動態(tài)降解率(%);a為飼料成分的快速降解部分(%);b為慢速降解部分(%);c為慢速降解部分的降解速率(%/h);k為待測飼料的瘤胃外流速率(%/h)。這里的外流速率參考值 k 為 0.06［6］。

2 結果與分析

2.1 飼料營養(yǎng)成分 從表2可以看出，采集于2013年的A1羔羊料、C1羔羊料、D1羔羊料、E1羔羊料的干物質(zhì)含量均在90%以上，有機物含量均在85%以上;采集于2012年3月的F1羔羊料、G1羔羊料、H1羔羊料、I1羔羊料的DM含量為85% ～90%，有機物含量在80%以下;A1羔羊料、F1羔羊料、G1、H1羔羊料CP含量在20%以上，E1羔羊料的CP含量最低，為9.73%;F1、G1 飼料的 EE、NDF、ADF、ASH 的含量偏高。

表2 8種精飼料的常規(guī)成分含量(以風干物質(zhì)為基礎)%

2.2 有機物瘤胃動態(tài)降解率的變化 從表3可以看出，6 hD1羔羊料的有機物消失率最低(34.96%)，最高的是C1羔羊料為(60.32%)，差異極顯著，其余6種羔羊料在6 h的消失率為40% ～60%，說明在6 h前C1羔羊料消化的最好，其次為F1羔羊料;6～9 h，A1羔羊料的增長速度最快，D1羔羊料、G1羔羊料、C1羔羊料的消失率增長速度基本一致，而H1羔羊料、E1羔羊料、I1羔羊料、F1羔羊料的增長最慢;9～12 h，D1羔羊料的增長速度最快，其余7種羔羊料較平緩;12～24 h，E1羔羊料的增長速度最快，其余7種羔羊料一般?？傮w來看，C1羔羊料、H1羔羊料在6 h之內(nèi)在瘤胃內(nèi)消化率最高，6 h以后持續(xù)降低;D1羔羊料在12 h后消失率基本消失;E1羔羊料在24 h時消失率最大。

表3 8種精飼料有機物在瘤胃中不同時間點的消失率

2.3 有機物瘤胃動態(tài)降解率實測值與預測值的相關性分析及瘤胃動態(tài)降解率預測模型的建立 從表4可以看出，實測的ED值與預測的ED值除了A1羔羊料外，其余7種羔羊料的預測ED值都高于實測ED值。對8種精飼料的營養(yǎng)成分與瘤胃動態(tài)降解率建立回歸模型。預測動態(tài)降解率(ED)的方程為:ED=145.387 － 0.606DM － 2.364CP － 4.041EE－1.857NDF+2.271ADF+7.573ASH(r=0.926，r2=0.858，F(xiàn)=1.005，P=0.643，n=0.858)，該模型的回歸系數(shù)為 0.858。通過測定精飼料的營養(yǎng)價值成分，可以對飼料的動態(tài)降解率進行預測、估算。通過生物統(tǒng)計學的卡方檢驗，計算出實測ED與預測ED的相關系數(shù)為0.88，表明用多元回歸建立的8種羔羊料的常規(guī)營養(yǎng)成分和有機物動態(tài)降解率的回歸方程是可行的。

表4 8種精飼料的降解參數(shù)a、b、c值及實測和預測的ED值

3 討論與結論

該試驗結果表明8種羔羊精飼料在瘤胃中的有機物消失率是不斷增加的。6 h時，C1羔羊料的消失率最高，C1羔羊料與D1羔羊料、E1羔羊料、G1羔羊料、H1羔羊料差異顯著(P＜0.05)。分析這5種羔羊料的常規(guī)營養(yǎng)成分，發(fā)現(xiàn)C1羔羊料的有機物含量最高，E1羔羊料的粗蛋白含量明顯偏低，G1羔羊料、H1羔羊料的中性洗滌纖維含量偏高，這些都有可能是導致它們之間差異顯著的原因;9 h，C1羔羊料的消失率依舊很高，除了與D1羔羊料、E1羔羊料、G1羔羊料、H1羔羊料差異顯著外，C1羔羊料還與I1羔羊料差異顯著(P＜0.05)，這可能與I1羔羊料的常規(guī)營養(yǎng)成分中有機物含量明顯低于C1羔羊料有關;12 h時，所有的羔羊料的有機物消失率之間差異不顯著(P＞0.05);24 h時，C1羔羊料的有機物消失率只與D1羔羊料、G1羔羊料、H1羔羊料差異顯著(P＜0.05)，表明隨著時間的推移瘤胃有機物的動態(tài)消失率趨于穩(wěn)定。

飼料在瘤胃中的降解主要是微生物和微生物分泌酶作用的結果，實質(zhì)上就是瘤胃微生物生理活動對飼料營養(yǎng)底物產(chǎn)生一系列作用的過程。降解率主要由以下3種因素決定:①營養(yǎng)底物的結構。它決定微生物對其接觸的速度;②微生物對特定底物的附著能力及其共生群落的形成;③共生群落產(chǎn)生的酶復合物的催化能力。該研究結果表明隨著飼料在瘤胃內(nèi)停留時間的延長，有機物降解率隨之提高，這與Mehrez［7］的報道相一致。

莫放［8］通過多元回歸分析得出了醬油渣、醬油渣、白酒糟等8種飼料的營養(yǎng)成分與瘤胃動態(tài)降解率的回歸關系:瘤胃有機物動態(tài)降解率(FOM)=191.45+0.80EE －2.20CP －4.39CF －0.91NFE(R=0.91，n=0.8)。莫放等［9］在研究化學處理對秸稈秕殼的瘤胃有機物降解率中同樣通過多元回歸分析的方法得出不同處理粗料的瘤胃動態(tài)降解率(P)與中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、木質(zhì)素(ADL)、半纖維素(HC)、纖維素(C)的回歸關系為 P=90.10 －4.42NDF+5.48ADF －2.37ADL+4.30HC －1.55C(r=0.82，n=36)。該試驗中8種羔羊料的常規(guī)營養(yǎng)成分與瘤胃有機物動態(tài)降解率的回歸方程是 ED=145.387－0.606DM －2.364CP－4.041EE － 1.857NDF+2.271ADF+7.573ASH(r=0.926，r2=0.858，F(xiàn)=1.005，P=0.643，n=0.858)。該試驗中的預測動態(tài)降解率的方式在實踐中是可以借鑒的，為快速評定精飼料的瘤胃有效動態(tài)降解率提供了依據(jù)。

該試驗8種市場銷售羔羊飼料的有機物動態(tài)降解率由高到底的次序為C1羔羊料、E1羔羊料、F1羔羊料、I1羔羊料、A1羔羊料、D1羔羊料、H1羔羊料、G1羔羊料。筆者擬合了羔羊飼料營養(yǎng)成分與瘤胃有機物動態(tài)降解率(ED)的回歸方程，其預測ED與實測ED相關系數(shù)為0.88，可以為快速評定精飼料的瘤胃有效動態(tài)降解率提供了預測模型。

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［5］莫放，馮仰廉.用RNA和DAPA標記法估測牛瘤胃微生物蛋白質(zhì)的研究［J］.中國動物營養(yǎng)學報，1991，3(2):19 －25.

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［9］莫放，馮仰廉，楊雅芳.化學處理對秸稈秕殼的瘤胃有機物降解率的影響［J］.動物營養(yǎng)學報，1996，8(1):22 －27.?