王超勝 賈 剛 張克英 丁雪梅 吳秀群 吳彩梅 劉光芒
目前有關(guān)家禽對(duì)玉米代謝能和氨基酸可利用率的研究,其試驗(yàn)對(duì)象幾乎都是肉雞、蛋公雞和肉鴨,而在家禽養(yǎng)殖業(yè)中占有重要地位的產(chǎn)蛋雞,卻甚少作為研究對(duì)象,因此在配制產(chǎn)蛋雞飼糧時(shí)不得不借用肉雞或蛋公雞的相關(guān)數(shù)據(jù)。而產(chǎn)蛋雞對(duì)能量和氨基酸的利用率與肉雞存在顯著差異[1]。現(xiàn)今,對(duì)家禽飼料原料營養(yǎng)價(jià)值的評(píng)定多采用強(qiáng)飼法,但強(qiáng)飼對(duì)產(chǎn)蛋雞應(yīng)激過大,可造成產(chǎn)蛋雞產(chǎn)蛋率的急劇下降和蛋品質(zhì)的改變。因此,強(qiáng)飼并不適合于產(chǎn)蛋雞飼料原料養(yǎng)分生物效價(jià)的評(píng)定。Farrell[2]在肉雞上首創(chuàng)訓(xùn)飼方法,可極大程度降低對(duì)試驗(yàn)動(dòng)物的應(yīng)激。訓(xùn)飼方法已經(jīng)應(yīng)用于鵪鶉[3]和肉鴨飼料原料養(yǎng)分生物效價(jià)的評(píng)定[4]。另外,全國各地由于環(huán)境條件和玉米品種的差異,造成玉米理化品質(zhì)的不同,進(jìn)而引起其生物效價(jià)的變異[5-6]。因此,有必要對(duì)產(chǎn)蛋雞玉米代謝能和氨基酸可利用率進(jìn)行評(píng)定,并建立相關(guān)的快速預(yù)測模型。近紅外光譜(NIRS)分析技術(shù)預(yù)測飼料原料養(yǎng)分生物效價(jià)因具有快速、準(zhǔn)確、綠色等特點(diǎn)[7],已得到了越來越多的重視。陳玉娟等[8]的研究表明,NIRS分析技術(shù)可用于家禽飼料原料養(yǎng)分生物效價(jià)的快速預(yù)測。然而,在產(chǎn)蛋雞上采用“訓(xùn)飼+全收糞法”評(píng)定飼料原料養(yǎng)分生物效價(jià)并建立相關(guān)的NIRS預(yù)測模型的研究,至今未見報(bào)道。因此,本試驗(yàn)擬探討產(chǎn)蛋雞采用“訓(xùn)飼+全收糞法”進(jìn)行代謝試驗(yàn)的可行性,并在評(píng)定不同來源玉米的代謝能和氨基酸可利用率的基礎(chǔ)上,建立其相關(guān)的NIRS預(yù)測模型。
從全國各地收集30種有代表性的玉米,其中同一省份的玉米來自不同的地區(qū),30種玉米的產(chǎn)地、外觀及常規(guī)養(yǎng)分含量見表1,其氨基酸含量見表2。收集玉米的原則參考《飼料用玉米》(GB/T 17890—1999)。
表1 30種玉米的產(chǎn)地、外觀及常規(guī)養(yǎng)分含量(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Producing area,appearance and conventional nutrient contents of 30 kinds of corns(DM basis)
表2 30種玉米的氨基酸含量(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 2 Amino acid contents of 30 kinds of corns(DM basis) %
本試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì),選用240只平均體重(1.65±0.11)kg、32 周齡、無怪癖、產(chǎn)蛋率90%且經(jīng)過7 d采食訓(xùn)練的健康羅曼蛋雞,隨機(jī)分為30組,每組8個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)1只雞,置于代謝籠中單籠飼養(yǎng)。采用“訓(xùn)飼+全收糞法”測定30種不同來源玉米的代謝能和氨基酸可利用率。掃描不同來源玉米的 NIRS,將代謝能、氨基酸可利用率數(shù)據(jù)和玉米NIRS聯(lián)立,建立其NIRS預(yù)測模型。
為減少飼料原料之間的營養(yǎng)互作效應(yīng)影響,參考Huang等[9]的方法,配制以玉米為主要原料并輔以維生素和礦物元素的試驗(yàn)飼糧,各試驗(yàn)飼糧除所用玉米的來源不同外,其他均一致,其組成及營養(yǎng)水平見表3。1~30組試雞對(duì)應(yīng)飼喂由編號(hào)為1~30的玉米配制的試驗(yàn)飼糧。
表3 試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平(飼喂基礎(chǔ))Table 3 Composition and nutrient levels of experimental diets(as-fed basis) %
代謝試驗(yàn)在參考Hoai等[4]代謝能評(píng)定方法的基礎(chǔ)上,根據(jù)產(chǎn)蛋雞的消化生理特點(diǎn),進(jìn)行部分修改:采食訓(xùn)練期7 d,每天飼喂蛋雞商品飼糧2次(每次1.5 h);試驗(yàn)期7 d,每天飼喂試驗(yàn)飼糧3次(每次1.5 h),用于補(bǔ)償因適口性的改變而引起的采食速度的降低[10],其中預(yù)試期3 d,正試期4 d。正試期內(nèi),每天收糞3次,在代謝籠下設(shè)盤,盤上鋪塑料布,及時(shí)吹走落散的皮屑,揀出羽毛和飼糧等雜物。按每100 g鮮糞加5 mL 5%的鹽酸,然后置于-20℃冰箱保存,最后將4 d的糞樣解凍并混合均勻,于65℃烘箱中攤開薄層烘干,粉碎過40目篩制成風(fēng)干樣品,以備分析。代謝室的溫度維持在25℃左右,自然通風(fēng),16 h光照(06:00—22:00),自由飲水。其他程序按照正大集團(tuán)羅曼蛋雞日常管理程序進(jìn)行。
1.5.1 產(chǎn)蛋率和蛋品質(zhì)
試驗(yàn)期每天記錄各重復(fù)產(chǎn)蛋數(shù),計(jì)算產(chǎn)蛋率。每組選取8枚雞蛋(每重復(fù)1枚)進(jìn)行蛋品質(zhì)的測定。其中,蛋殼強(qiáng)度采用蛋殼強(qiáng)度測定儀(EFG-0503,日本Robotmation公司)測定;蛋殼厚度采用蛋殼厚度測定儀(ETG-1061,日本Robotmation公司)測定;蛋白高度、哈夫單位和蛋黃顏色評(píng)分采用多功能蛋品質(zhì)分析儀(EMT-5200,日本Robotmation公司)測定。
1.5.2 代謝能和氨基酸可利用率
飼糧、糞樣的總能采用氧彈式熱量計(jì)(Parr1281,美國 Parr公司)測定;飼糧、糞樣的氨基酸含量參考GB/T 18246—2000的方法,采用全自動(dòng)氨基酸分析儀(L-8800,日本 Hitachi公司)測定。
光譜儀為德國Bruker公司生產(chǎn)的MPA型傅里葉變換NIRS儀。儀器工作參數(shù)設(shè)定為:譜區(qū)范圍 4 000~12 000 cm-1;分辨率 8 cm-1;掃描次數(shù)64次。每次掃描樣品前,儀器預(yù)熱30 min,以儀器內(nèi)置參比作為背景校正。將樣品在室內(nèi)放置72 h以上,使其溫度達(dá)到室溫。取適量粉碎的樣品盛入旋轉(zhuǎn)樣品池中,并放在檢測位置,掃描其光譜圖,存于計(jì)算機(jī)中。為減少取樣引起的光譜漂移,每個(gè)樣品重復(fù)裝樣2次,裝載樣品時(shí),盡量保持樣品的裝載量、實(shí)密程度和表面平整度一致。
從30個(gè)玉米樣品中選擇5個(gè)作為外部驗(yàn)證集,其余25個(gè)作為校正集。采用德國Bruker公司的OPUS/QUENT 5.5商用光譜定量分析軟件,將玉米的代謝能和氨基酸可利用率實(shí)測值與光譜數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián),采用偏最小二乘(PLS)分析法,并通過內(nèi)部交叉檢驗(yàn),以最小內(nèi)部交叉驗(yàn)證均方根誤差(RMSECV)為指標(biāo),確定最佳主成分維數(shù)、光譜區(qū)間和光譜預(yù)處理方法,建立預(yù)測模型,最后運(yùn)用外部驗(yàn)證集檢驗(yàn)預(yù)測模型的預(yù)測準(zhǔn)確性。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2007預(yù)處理后,再用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 20.0的Descriptive Statistic模塊對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì),結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。
由表4可知,經(jīng)7 d的采食訓(xùn)練后,在采食試驗(yàn)飼糧的正試期,試雞的采食量范圍為55.39~72.16 g/(只·d),平均值為 65.20 g/(只·d);其排泄量范圍為 9.26~15.48 g/(只·d),平均值為11.91 g/(只·d)。而在采食訓(xùn)練期采食蛋雞商品飼糧時(shí),試雞的采食量為109.75 g/(只·d),高于采食試驗(yàn)飼糧時(shí)的采食量。這或許是由試驗(yàn)飼糧的能蛋比不平衡、適口性差所致。
30個(gè)組試雞的產(chǎn)蛋率和蛋品質(zhì)見表5。采食不同來源玉米配制的飼糧后,試雞的產(chǎn)蛋率、蛋重、蛋白高度、蛋黃顏色、哈夫單位、蛋殼強(qiáng)度、蛋殼厚度、蛋黃比重的平均值分別為 76.77%、51.17 g、7.06 mm、8.08、84.62、3.80 kgf、31.14×10-2mm、28.15%,其相應(yīng)變異系數(shù)分別為 9.91%、5.09%、12.38%、9.46%、5.20%、11.31%、6.04%、3.74%。
表4 產(chǎn)蛋雞的采食量和排泄量(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 4 Feed intake and excretion of laying hens(DM-basis) g/(只·d)
30種玉米的代謝能見表6。試雞對(duì)30種玉米的代謝能范圍為 11.37~16.91 MJ/kg,平均值為15.26 MJ/kg,變異系數(shù)為 5.68%。代謝能介于11~14 MJ/kg、14~15 MJ/kg、15~16 MJ/kg、16~17 MJ/kg 的樣品分別有 1、4、23、2 個(gè)。
30種玉米的總氨基酸(TAA)、非必需氨基酸(NEAA)、必需氨基酸(EAA)可利用率分別見表7、表8、表9。試雞對(duì)30種玉米的TAA可利用率范圍為 82.06%~93.23%,平均值為 87.47%,變異系數(shù)為6.81%。試雞對(duì)30種玉米的總非必需氨基酸(TNEAA)可利用率范圍為 81.65% ~93.90%,平均值為88.50%,變異系數(shù)為4.55%;NEAA中天冬氨酸(Asp)、脯氨酸(Pro)、絲氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Ala)、酪氨酸(Tyr)可利用率的平均值分別為 82.76%、92.19%、85.63%、93.44%、89.41%、87.54%。試雞對(duì)30種玉米的總必需氨基酸可利用率(TEAA)范圍為 82.37%~92.97%,平均值為86.70%,變異系數(shù)為8.37%;EAA中頡氨酸(Val)、異亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、賴 氨 酸 (Lys)、組 氨 酸 (His)、精 氨 酸(Arg)、蘇氨酸(Thr)可利用率的平均值分別為91.59%、74.52%、88.14%、93.13%、77.93%、86.06%、86.78%、95.42%。
表5 整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)產(chǎn)蛋雞的產(chǎn)蛋率和蛋品質(zhì)Table 5 Laying rate and egg quality of laying hens during the whole experimental period
表6 30種玉米的代謝能(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 6 ME of 30 kinds of corns(DM basis) MJ/kg
表7 30種玉米的總氨基酸可利用率(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 7 Availability of TAA of 30 kinds of corns(DM basis) %
表8 30種玉米的非必需氨基酸可利用率(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 8 Availability of NEAA of 30 kinds of corns(DM basis) %
續(xù)表8
表9 30種玉米的必需氨基酸可利用率(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 9 Availability of EAA of 30 kinds of corns(DM basis) %
續(xù)表9
玉米代謝能和TAA可利用率的NIRS預(yù)測模型分別見圖1、圖2。NIRS預(yù)測模型的建模條件見表10。
玉米代謝能和氨基酸可利用率的NIRS預(yù)測模型參數(shù)見表11。代謝能NIRS預(yù)測模型的校正決定系數(shù)(R2cal)、交叉驗(yàn)證決定系數(shù)(R2cv)、外部驗(yàn)證決定系數(shù)(R2val)分別為 0.99、0.94、0.95,校正均方根誤差(RMSEE)、RMSECV、預(yù)測均方根誤差(RMSEP)分別為 0.04、0.23、0.31 MJ/kg。
TAA、TNEAA、TEAA可利用率所對(duì)應(yīng)的NIRS預(yù)測模型的R2cal、R2cv、R2val均大于 0.80,RMSEE、RMSECV、RMSEP 均小于 1.20%;各氨基酸可利用率所對(duì)應(yīng)的NIRS預(yù)測模型的R2cal、R2cv均在0.80 以上,且只有 4 種氨基酸(Arg、Thr、Glu、Ser)的R2cv低于 0.90;除 Phe、Thr、Glu 和 Val外,其余氨基酸所對(duì)應(yīng)的NIRS預(yù)測模型的R2val均大于 0.90;除Thr和Ser外,其余氨基酸所對(duì)應(yīng)的NIRS預(yù)測模型的 RMSEE、RMSECV、RMSEP 均在 2.00%以下。玉米的代謝能及 TAA、TNEAA、TEAA、Arg、Ala、Asp、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Thr、Tyr、Glu、Val、Ser所對(duì)應(yīng)的NIRS預(yù)測模型的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為 0.96、0.44、0.58、0.45、0.11、0.46、0.71、0.67、0.83、0.11、0.89、1.98、0.41、0.65、0.57、0.28、0.28、1.70。綜上可知,本試驗(yàn)建立的 NIRS預(yù)測模型擬合度和預(yù)測準(zhǔn)確度均較高。
圖1 玉米代謝能的實(shí)測值與NIRS預(yù)測模型預(yù)測值(a)以及內(nèi)部交叉檢驗(yàn)預(yù)測值(b)Fig.1 Measured value and predicted values of NIRS prediction model(a)and cross-validation(b)of corn ME
圖2 玉米總氨基酸可利用率的實(shí)測值與NIRS預(yù)測模型預(yù)測值(a)以及內(nèi)部交叉檢驗(yàn)預(yù)測值(b)Fig.2 Measured value and predicted values of NIRS prediction model(a)and cross-validation(b)of corn TAA availability
表10 玉米代謝能和氨基酸可利用率的建模條件Table 10 The modeling conditions for ME and amino acid availability of corn
表11 玉米代謝能和氨基酸可利用率的NIRS預(yù)測模型參數(shù)Table 11 Parameters of NIRS prediction models for ME and amino acid availability of corn
訓(xùn)飼是讓動(dòng)物在規(guī)定時(shí)間內(nèi)采食足夠數(shù)量的飼糧,減少飼糧的浪費(fèi),達(dá)到精確投喂的目的。本課題組曾嘗試對(duì)產(chǎn)蛋雞饑餓后強(qiáng)飼,最終因試雞的生產(chǎn)性能遭到極大影響,以失敗告終,因此在評(píng)定產(chǎn)蛋雞飼糧養(yǎng)分生物效價(jià)時(shí)不宜采用強(qiáng)飼法。試雞自由采食易造成飼糧的浪費(fèi)和對(duì)糞便的污染,不易做到精確飼喂和排泄物的準(zhǔn)確無誤收集。因此,訓(xùn)飼是一種相對(duì)應(yīng)激小,且能做到精確飼喂的方法。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),能否采食足夠的飼糧與飼糧的類型和適口性有一定關(guān)系[10]。經(jīng)訓(xùn)練,在本試驗(yàn)采食訓(xùn)練后期,試雞1.5 h采食量達(dá)50~60 g商品飼糧。正試期內(nèi),試雞每日的采食量低于正常采食量,這和Huang等[9]以產(chǎn)蛋雞自由采食玉米飼糧的研究結(jié)果一致,其具體原因尚不清楚。試驗(yàn)中,試雞的采食量降低且飼糧為低蛋白質(zhì)飼糧,因此本試驗(yàn)的產(chǎn)蛋率低于正常產(chǎn)蛋率。由上述可知,此是飼糧因素所致而非飼喂方式所致[9]。本試驗(yàn)的蛋重的平均值51.17 g介于普通蛋重 46.9 ~ 65.8 g[11]之間,蛋殼厚度的平均值31.14 mm介于一般蛋殼厚度 30.0~40.0 mm[12]之間。胡如久等[13]報(bào)道,羅曼白殼蛋雞的蛋殼厚度、蛋殼強(qiáng)度、蛋白高度、哈夫單位、蛋黃顏色、蛋黃比重分別為 31.74× 10-2mm、4.32 kgf、7.41 mm、85.57、11.83、29.71%,本試驗(yàn)的蛋品質(zhì)數(shù)據(jù)和此報(bào)道的數(shù)據(jù)相近。訓(xùn)飼時(shí)試雞的蛋品質(zhì)和產(chǎn)蛋率均沒有受到較大影響,因此訓(xùn)飼時(shí)產(chǎn)蛋雞的生理狀況可以代表其正常的生理狀況;強(qiáng)飼的產(chǎn)蛋雞拉蛋黃湯樣稀便,不產(chǎn)蛋或產(chǎn)無殼蛋,生產(chǎn)性能遭到極大破壞,因此強(qiáng)飼時(shí)產(chǎn)蛋雞的生理狀況不能代表其正常的生理狀況。另外,本試驗(yàn)評(píng)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差小于套算法評(píng)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差[14-15],其原因可能是套算法引起誤差的放大[16]。
綜上可知,訓(xùn)飼對(duì)試雞的產(chǎn)蛋率和蛋品質(zhì)未產(chǎn)生較大影響,此時(shí)可代表它的正常生理水平,其評(píng)定結(jié)果可靠。因此,“訓(xùn)飼+全收糞法”用于產(chǎn)蛋雞飼糧能量和氨基酸生物效價(jià)評(píng)定是可行的。
飼料的代謝能和氨基酸可利用率會(huì)因試雞品種等因素的不同存在差異[9,14,17]。本試驗(yàn)中,玉米代謝能為15.26 MJ/kg,高于《中國飼料成分及營養(yǎng)價(jià)值表(2012年第 23版)》[18](以下簡稱《價(jià)值表》)給出的最大數(shù)據(jù)(13.60 MJ/kg),也高于王鵬宇等[14]報(bào)道的蛋雞對(duì)玉米的代謝能(14.62 MJ/kg)。造成差異的原因可能有:1)產(chǎn)蛋雞對(duì)飼糧的利用比肉雞或蛋公雞高;2)《價(jià)值表》[18]給出的數(shù)據(jù)多源于強(qiáng)飼法,而饑餓與強(qiáng)飼會(huì)引起試雞消化道的損傷而降低消化率;3)試驗(yàn)飼糧的原料存在差異。
本試驗(yàn)中,產(chǎn)蛋雞的玉米TAA可利用率為87.47%,高于 Huang 等[19]報(bào)道的玉米回腸末端TAA可利用率(80%),這或許是由于二者測定位置的不同所致;低于Song等[20]報(bào)道的高油玉米TAA真消化率(91%),這或許是由于玉米品種的不同所致。《價(jià)值表》[18]只給出了普通和高賴氨酸玉米部分氨基酸可利用率數(shù)據(jù),而從本試驗(yàn)選用的30種玉米的常規(guī)養(yǎng)分含量看,這些玉米都屬于普通玉米。與《價(jià)值表》[18]相比,除 Lys、Tyr、Thr和Val外,其余氨基酸可利用率均高于《價(jià)值表》[18]的推薦值?!秲r(jià)值表》[18]中雞的營養(yǎng)價(jià)值參數(shù)多源于肉雞或蛋公雞采用強(qiáng)飼法獲得的真利用率,而本試驗(yàn)中的氨基酸可利用率為表觀可利用率,沒有扣除內(nèi)源性影響,若扣除此影響將會(huì)使氨基酸可利用率數(shù)據(jù)提高,或許有更多的氨基酸可利用率數(shù)據(jù)高于《價(jià)值表》[18]推薦值。由此可知,蛋雞對(duì)玉米氨基酸的利用率和肉雞、蛋公雞存在較大差異。因此,配制蛋雞飼糧時(shí)采用肉雞數(shù)據(jù)或所有品種玉米都用同一值均是不合適的。
Losada等[7]對(duì)全脂大豆、豆粕、向日葵粉等 6種蛋白質(zhì)飼糧組合的氮校正表觀代謝能(AMEn)進(jìn)行NIRS預(yù)測模型定標(biāo),其R2cal、R2cv分別為 0.98、0.95,優(yōu)于化學(xué)成分預(yù)測法;Losada 等[21]對(duì)小麥、大麥、玉米等能量飼糧組合進(jìn)行NIRS預(yù)測模型定標(biāo),其R2cal、R2cv分別為 0.86、0.82,也優(yōu)于化學(xué)成分預(yù)測法。本試驗(yàn)中,玉米代謝能NIRS預(yù)測模型的、分別為 0.99、0.94,優(yōu)于婁瑞潁等[22]報(bào)道玉米表觀代謝能(AME)NIRS預(yù)測模型的對(duì)應(yīng)參數(shù)。、RMSEP和RSD是反映NIRS預(yù)測模型對(duì)未知樣品預(yù)測準(zhǔn)確程度的指標(biāo),本試驗(yàn)中代謝能NIRS預(yù)測 模 型 的R2val、RMSEP、RSD 分 別 為 0.95、0.13 MJ/kg、0.96,優(yōu)于張正帆等[23]報(bào)道的數(shù)據(jù)。本試驗(yàn)中玉米氨基酸可利用率NIRS預(yù)測模型的、R2cv均在 0.80 以上,優(yōu)于丁麗敏等[24]報(bào)道的關(guān)于棉籽粕、菜籽粕氨基酸可利用率NIRS預(yù)測模型的相關(guān)參數(shù)。因此,本試驗(yàn)建立的NIRS預(yù)測模型擬合度和預(yù)測準(zhǔn)確度均較高,用于預(yù)測產(chǎn)蛋雞玉米的代謝能和氨基酸可利用率是可行的。
①使用“訓(xùn)飼+全收糞法”評(píng)定產(chǎn)蛋雞對(duì)玉米的代謝能和氨基酸可利用率時(shí),未對(duì)產(chǎn)蛋雞的產(chǎn)蛋率和蛋品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。
②不同來源玉米間的代謝能、氨基酸可利用率存在差異。
③通過測定產(chǎn)蛋雞玉米的代謝能和氨基酸可利用率,可建立起相關(guān)的NIRS預(yù)測模型。
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動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)2014年5期