肉雞玉米蛋白粉有效能值的測定及凈能預(yù)測模型的構(gòu)建

徐 瑩 班志彬* 梁 浩 趙曉東 李立佳 瞿子惠 閆曉剛 燕 磊 劉 燕 陳弟剛

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物營養(yǎng)與飼料研究所，公主嶺 136100；2.新希望六和股份有限公司，青島 266000；3.禾豐食品股份有限公司，沈陽 110000；4.北京大北農(nóng)科技集團股份有限公司，北京 100080)

能量是家禽維持生命活動的關(guān)鍵，畜禽從飼糧中獲取維持和生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)需通過能量的轉(zhuǎn)化來維持機體的生命活動。在飼料生產(chǎn)中，能量在畜禽飼料成本中占60%以上[1]。目前，凈能體系廣泛應(yīng)用于豬的飼糧配方中，而家禽飼料的能值測定都是以表觀代謝能(apparent metabolizable energy，AME)為基礎(chǔ)，但代謝能體系沒有考慮到動物代謝時的熱增耗[2]。凈能是代謝能減去熱增耗后剩余的有效能值，能夠準(zhǔn)確地描述飼料中真正用于維持和生產(chǎn)的能量。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，研究飼料原料的有效能值既可以滿足家禽自身營養(yǎng)需要，還可以節(jié)約飼料成本。不過，凈能體系在家禽研究中尚處于起步階段，亟需繼續(xù)補充大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

玉米蛋白粉又稱玉米麩質(zhì)粉，是玉米經(jīng)濕磨法處理得到淀粉或釀酒后產(chǎn)生的玉米副產(chǎn)物，作為一種高蛋白質(zhì)、高能量的飼料原料，其在家禽、水產(chǎn)、豬和反芻動物中被廣泛應(yīng)用。玉米蛋白粉中粗蛋白質(zhì)含量大于60%，其含有的葉黃素、胡蘿卜素和亞油酸不僅對家禽脂質(zhì)代謝有促進作用，還可以加快必需氨基酸的聚合[3-5]，從而影響家禽對飼糧營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用。但與此同時，玉米品種、產(chǎn)地以及加工工藝均會造成玉米蛋白粉營養(yǎng)成分的差異，影響其在畜禽中的能量利用代謝。

目前，關(guān)于玉米蛋白粉在肉雞凈能體系方面的研究數(shù)據(jù)是缺乏的。因此，本試驗以玉米蛋白粉為研究對象，通過間接測熱法結(jié)合套算法測定愛拔益加(AA)肉雞對玉米蛋白粉原料的有效能值并構(gòu)建其凈能的預(yù)測方程模型，以期為家禽凈能體系的構(gòu)建提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及飼糧

本試驗所用的4種玉米蛋白粉待測原料分別產(chǎn)自黑龍江綏化(原料1)、吉林松原(原料2)、山東莒南(原料3)和寧夏永寧(原料4)；玉米蛋白粉原料營養(yǎng)成分見表1。本試驗所用飼糧包括1種玉米-豆粕型基礎(chǔ)飼糧和4種替代比例為20%的玉米蛋白粉試驗飼糧(試驗飼糧1、試驗飼糧2、試驗飼糧3和試驗飼糧4)；飼糧組成見表2，飼糧營養(yǎng)水平見表3。

1.2 試驗設(shè)計

本研究采用間接測熱法結(jié)合套算法進行試驗。動物試驗采用完全隨機設(shè)計，選取60只體重[(1 150±30) g]相近、健康狀況良好的24日齡AA肉雞，隨機分為5個組，每組6個重復(fù)，每個重復(fù)2只雞。試驗期為7 d，其中預(yù)試期3 d，27日齡轉(zhuǎn)入呼吸測熱室內(nèi)適應(yīng)1 d，28～31日齡為3 d正試期。

表1 玉米蛋白粉原料營養(yǎng)成分(干物質(zhì)基礎(chǔ))

表2 飼糧組成(風(fēng)干基礎(chǔ))

續(xù)表2項目 Items基礎(chǔ)飼糧 Basal diet試驗飼糧 Experimental diet磷酸氫鈣 CaHPO40.700.70石粉 Limestone0.92 0.92 預(yù)混料 Premix0.50 0.50 合計 Total100.00 100.00

表3 飼糧營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.3 飼養(yǎng)管理和樣品采集

本試驗在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物營養(yǎng)與飼料研究所家禽能量營養(yǎng)聯(lián)合研究中心進行。試驗期間，溫度為(23±1) ℃，相對濕度為(72±10)%，光照時間均為18 h光照∶6 h黑暗(22：00關(guān)燈，次日04：00開燈)、光照強度均為10 lx。試驗期間經(jīng)常檢查呼吸測熱設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況。每天09:00添加飼糧和水，試驗全程肉雞保持自由采食和飲水。正試期間采集測熱室內(nèi)試驗動物的氧氣和二氧化碳等數(shù)據(jù)，計算產(chǎn)熱量。正試期開始和結(jié)束時分別對AA肉雞的初始體重、終末體重、采食量和排泄物進行稱重并做好記錄，采用全收糞法收集正試期肉雞3 d的糞便，噴灑10%稀鹽酸固氮，將每日收集的糞樣置于-20 ℃冰箱中保存；試驗結(jié)束后，將3 d收集的糞便混合一起，放入65 ℃烘箱中烘72 h后，室溫下回潮24 h，粉碎過40目篩，裝入自封袋留樣備用。

1.4 家禽12室聯(lián)排開路式呼吸測熱裝置

本試驗所用的家禽12室聯(lián)排開路式呼吸測熱裝置是由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物營養(yǎng)與飼料研究所研制，如圖1所示。呼吸測熱裝置主要由禽呼吸代謝艙、代謝籠、環(huán)境控制系統(tǒng)、氣體分析儀及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。在試驗開始前，通過環(huán)境控制系統(tǒng)調(diào)控好試驗動物適宜的溫度、相對濕度、光照時間和光照強度；正試期，將試驗動物放入代謝籠內(nèi)，關(guān)閉呼吸代謝艙，根據(jù)電子流量計來調(diào)好進氣量和排氣量，使小室內(nèi)外壓力處于平衡狀態(tài)，代謝玻璃蓋子周圍加水封閉，防止漏氣。該設(shè)備通過氣體分析檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測試驗動物的呼吸代謝情況，動物的氧氣消耗量和二氧化碳產(chǎn)生量通過紅外線傳感器反饋到數(shù)據(jù)平臺并在電腦數(shù)據(jù)采集控制界面上顯示，自動計算動物的氧氣消耗量、二氧化碳產(chǎn)生量和呼吸熵。試驗結(jié)束后將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel 2010中進行數(shù)據(jù)的保存和整理。

圖1 家禽12室聯(lián)排開路式呼吸測熱裝置

1.5 指標(biāo)檢測及方法

試驗飼料原料、飼糧及糞樣中水分、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分、粗纖維、淀粉、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量分別根據(jù)GB/T 6435—2014、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006、GB/T 6438—2007、GB/T 6434—2006、GB/T 20194—2018、GB/T 20806—2006和NY/T 1459—2007方法進行測定，總能(gross energy,GE)采用氧彈測熱儀(IKA-C3000，德國)進行測定。

1.6 計算公式

總能攝入量(gross energy intake,GEI)(MJ)=
飼糧總能(MJ/kg)×采食量(kg)；
AME(MJ/kg)=[(GEI(MJ)-糞能(MJ)]/
采食量(kg)；
沉積能(kJ)=表觀代謝能攝入量(apparent metabolizable energy intake,AMEI)(kJ)-
總產(chǎn)熱量(total heat production,THP)(kJ)；
氮沉積量(retained nitrogen,RN)(g)=
氮攝入量(g)-氮排出量(g)；
氮校正表觀代謝能(nitrogen-corrected apparent metabolizable energy,AMEn)(MJ/kg)=AME-
RN(kg)×34.39；
蛋白沉積能(REprot)(MJ)=RN(g)×
6.25×23.84；
脂肪沉積能(REfat)(MJ)=沉積能(MJ)-
REprot(MJ)。

式中：RN為家禽每日沉積的氮量；家禽每沉積1 g氮需要34.39 kJ的能量進行校正。

凈能(MJ/kg)=(AMEI-熱增耗)/采食量。

根據(jù)Brouwer[6]的公式計算產(chǎn)熱量：

THP(kJ)=16.18×氧氣消耗量(L)+
5.02×二氧化碳產(chǎn)生量(L)。

肉雞絕食產(chǎn)熱量(fasting heat production,FHP)參考Noblet等[7]的研究結(jié)果確定：

FHP=450 kJ/kg BW0.70。

根據(jù)Barzegar等[8]的公式計算：

待測原料的有效能值=(待測飼糧有效能值-
基礎(chǔ)飼糧有效能值×a)/b。

式中：a為基礎(chǔ)飼糧的供能原料部分在試驗飼糧中所占的比例(%)；b為待測原料在試驗飼糧中所占的比例(%)。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

原始數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行基礎(chǔ)的處理，然后采用SPSS 21.0軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，并采用Duncan氏法對差異顯著的數(shù)據(jù)進行多重比較，顯著性水平定為P<0.05。對玉米蛋白粉原料的常規(guī)營養(yǎng)成分含量與肉雞對其的有效能值進行相關(guān)分析，逐步回歸建立預(yù)測方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米蛋白粉原料營養(yǎng)成分含量

本試驗中，4種待測玉米蛋白粉原料中粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和淀粉含量以及總能的平均值分別為65.78%、0.65%、1.66%、1.55%、8.99%、5.21%、24.77%和23.24 MJ/kg(表1)。其中，粗蛋白質(zhì)含量最高，4種玉米蛋白粉原料的粗蛋白質(zhì)含量均在60%以上，粗脂肪、粗灰分、粗纖維以及酸性洗滌纖維的變異系數(shù)均大于10%。

2.2 不同飼糧對肉雞生長性能、氮平衡和能量代謝的影響

不同飼糧對肉雞生長性能和氮平衡的影響見表4。肉雞對試驗飼糧2的采食量顯著高于基礎(chǔ)飼糧和試驗飼糧4(P<0.05)，各組肉雞終末體重、體增重和料重比之間均無顯著差異(P>0.05)；各組肉雞氧氣消耗量、二氧化碳產(chǎn)生量和呼吸熵之間均無顯著(P>0.05)。肉雞對試驗飼糧1、試驗飼糧3和試驗飼糧4的氮攝入量顯著高于基礎(chǔ)飼糧(P<0.05)，對4種試驗飼糧的氮排出量顯著高于基礎(chǔ)飼糧(P<0.05)。

不同飼糧對肉雞能量代謝的影響見表5。在代謝體重條件下，各組肉雞總產(chǎn)熱量、熱增耗、沉積能、有效能值以及能量轉(zhuǎn)化效率之間均無顯著差異(P>0.05)，肉雞對試驗飼糧2的REprot顯著低于其他飼糧(P<0.05)，且肉雞以蛋白形式沉積的能量(REprot)大于以脂肪形式沉積的能量(REfat)。

表4 不同飼糧對肉雞生長性能和氮平衡的影響

表5 不同飼糧對肉雞能量代謝的影響

2.3 不同玉米蛋白粉原料的有效能值和能量轉(zhuǎn)化效率

由表6可知，4種玉米蛋白粉的AME分別為17.61、19.22、18.56和18.28 MJ/kg DM，AMEn分別為17.51、19.24、18.41和18.17 MJ/kg DM，凈能分別為9.64、10.29、7.59和11.71 MJ/kg DM，凈能/AME分別為55.38%、53.49%、41.18%和64.39%。不同玉米蛋白粉原料的有效能值和能量轉(zhuǎn)化效率之間均表現(xiàn)為差異不顯著(P>0.05)。

表6 不同玉米蛋白粉原料的有效能值和能量轉(zhuǎn)化效率(干物質(zhì)基礎(chǔ))

2.4 玉米蛋白粉原料營養(yǎng)成分含量與有效能值相關(guān)性分析及凈能預(yù)測方程

玉米蛋白粉原料營養(yǎng)成分含量與有效能值相關(guān)性分析的結(jié)果見表7。玉米蛋白粉凈能與淀粉含量之間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，凈能與粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量之間均呈極顯著負相關(guān)(P<0.01)；粗纖維含量與淀粉含量之間呈極顯著負相關(guān)(P<0.01)，與中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量之間均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；粗灰分含量與淀粉含量之間呈極顯著負相關(guān)(P<0.01)，與酸性洗滌纖維含量之間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。肉雞玉米蛋白粉原料凈能的預(yù)測方程見表8，凈能=14.575-5.99×粗纖維+2.716×粗灰分(R2=0.988，P<0.01)。由表9可知，方程預(yù)測值與實測值相差0.01 MJ/kg DM，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.07%。

表7 玉米蛋白粉原料營養(yǎng)成分含量與有效能值相關(guān)性分析

續(xù)表7項目 Items粗蛋白質(zhì) CP粗脂肪 EE粗灰分 Ash淀粉 Starch粗纖維 CF中性洗滌纖維 NDF酸性洗滌纖維 ADF總能 GE表觀代謝能 AME氮校正表觀代謝能 AMEn凈能 NE氮校正表觀代謝能 AMEn0.29-0.20-0.59??0.85??-0.280.43??-0.29-0.72??1.00??1.00凈能 NE0.06-0.04-0.040.54??-0.95??-0.77??-0.85??0.00-0.020.031.00

表8 玉米蛋白粉原料凈能逐步回歸預(yù)測方程(干物質(zhì)基礎(chǔ))

表9 玉米蛋白粉原料凈能預(yù)測值與實測值比較(干物質(zhì)基礎(chǔ))

3 討 論

3.1 玉米蛋白粉原料的營養(yǎng)成分

玉米蛋白粉是玉米經(jīng)濕磨法(玉米浸泡除去胚芽和玉米皮，分離粗淀粉乳后黃漿經(jīng)濃縮、脫水分離和干燥)處理產(chǎn)生淀粉或釀酒后產(chǎn)生的一種高蛋白質(zhì)玉米副產(chǎn)物。粗蛋白質(zhì)含量是我國玉米蛋白粉劃分等級的重要指標(biāo)之一，《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》(2018年第29版)中指出粗蛋白質(zhì)含量為63.50%的玉米蛋白粉為一級標(biāo)準(zhǔn)。本試驗中，4種玉米蛋白粉的粗蛋白質(zhì)含量平均值為65.78%，屬于一級標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)飼料原料。此外，關(guān)于玉米蛋白粉中粗蛋白質(zhì)含量，法國的INRA為60.60%，《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》(2017年第28版)為63.50%，陸啟明等[9]研究結(jié)果約為65%，楊明等[10]與Kim等[11]研究結(jié)果為60%以上，這都與本試驗中研究結(jié)果相近。徐瑩[12]研究表明，玉米蛋白粉中粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分、粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的平均值分別為65.58%、0.76%、1.70%、1.44%、8.83%和4.86%。楊露等[13]研究表明，玉米蛋白粉的粗脂肪含量為1.98%～5.60%，粗灰分含量為1.00%～1.86%，粗纖維含量為1.00%～2.50%，酸性洗滌纖維含量為0.70%～6.18%。本研究中，待測玉米蛋白粉樣品的營養(yǎng)成分含量與上述研究范圍接近，具有較好的代表性。

3.2 不同飼糧對肉雞生長性能及能量代謝的影響

飼糧營養(yǎng)組成、日齡和品種等是對肉雞生長性能具有直接作用的重要因素，本試驗由于試驗飼糧組成不同，所以肉雞在生長性能方面存在差異。蔣守群等[14]在黃羽肉雞的研究中發(fā)現(xiàn)，高蛋白質(zhì)飼糧會大大降低料重比，與本研究結(jié)果一致。玉米蛋白粉飼糧富含高蛋白質(zhì)，所以肉雞對4種玉米蛋白粉飼糧的氮攝入量和氮排出量都高于基礎(chǔ)飼糧，導(dǎo)致氮沉積量不同，氮在肉雞體內(nèi)沉積形式的占比也不同，REprot高于REfat。動物能量代謝情況和機體產(chǎn)熱緊密相關(guān)，動物品種、飼養(yǎng)管理和飼料顆粒大小等都會對其產(chǎn)生影響。有研究指出，不同飼糧營養(yǎng)成分不同，產(chǎn)生的熱增耗不同，從而導(dǎo)致代謝能轉(zhuǎn)化效率也會有所差異[15]。不同家禽能量需要與基礎(chǔ)代謝存在著直接關(guān)聯(lián)，家禽飼養(yǎng)管理的環(huán)境溫度可能是其關(guān)聯(lián)的因素[16]。有報道稱，飼料的加工技術(shù)和飼料顆粒的大小會影響家禽消化器官的發(fā)育，并影響家禽對飼糧營養(yǎng)成分的吸收利用，從而影響能量轉(zhuǎn)化效率[17-19]。

3.3 玉米蛋白粉原料的有效能

不同飼料原料理化指標(biāo)存在差異，其營養(yǎng)成分的能量利用也會存在差異。Rochell等[20]研究表明，15～24日齡羅斯708肉雞玉米蛋白粉的AME為13.32 MJ/kg，其值低于本研究中測定的AME值，這可能是雞的日齡與品種不同所致。楊露等[13]通過不同數(shù)據(jù)庫的比對發(fā)現(xiàn)，玉米蛋白粉的代謝能為14.82～15.63 MJ/kg。寧冬等[21]采用間接測熱法結(jié)合回歸法，以矮小型粉殼蛋雞為試驗動物，測定玉米蛋白粉的AME和凈能分別為17.62和12.09 MJ/kg DM，AME轉(zhuǎn)化為凈能的效率為68.60%。楊絨等[22]采用套算法對尼克粉蛋雞玉米蛋白粉AME的測定結(jié)果為17.74 MJ/kg DM。蔣守群等[23]采用強飼法測定黃羽肉雞對玉米蛋白粉的AME為20.73 MJ/kg DM?！吨袊暳铣煞旨盃I養(yǎng)價值表》(2018年第29版)中雞對玉米蛋白粉的AME為16.23、14.27和13.31 MJ/kg，其對應(yīng)的粗蛋白質(zhì)含量分別為63.5%、56.3%和44.3%。以上AME的數(shù)據(jù)與本試驗研究結(jié)果接近，凈能和代謝能轉(zhuǎn)化率有些出入，這可能是由于雞的品種和試驗方法不同，這導(dǎo)致對飼料原料有效能值的測定造成了一定的差異，因此不同品種的雞其生產(chǎn)目的不同，對能量的利用也會不同。此外，強飼法由于試驗方法的特殊性，對試驗動物的應(yīng)激較大，替代法由于對基礎(chǔ)飼糧能量部分的替代比例不同，試驗原料和基礎(chǔ)飼糧之間的協(xié)同和拮抗的效果也會有所差異，這些都可能是影響待測飼料原料有效能值測定結(jié)果差異的因素。本試驗中，4種玉米蛋白粉原料的加工工藝和處理方式也不同，使其營養(yǎng)成分組成差異較大，這可能也是造成差異的原因。目前，關(guān)于白羽肉雞玉米蛋白粉凈能的相關(guān)研究還沒有被報道，因此無法進行比對。

3.4 玉米蛋白粉原料凈能的預(yù)測方程

國內(nèi)外學(xué)者Rochell等[20]、王紅玉[24]和郭芳申等[25]已建立了家禽玉米蛋白粉AME的回歸方程，目前部分實驗室通過多種試驗方法開始對家禽飼糧與原料的凈能體系進行深入的探索研究。本試驗中，相關(guān)性顯著的粗纖維含量被引為方程的預(yù)測因子，但單個預(yù)測因子的決定系數(shù)(R2)較低，經(jīng)回歸分析，將粗灰分含量也引為凈能的預(yù)測因子后，R2為0.988，凈能預(yù)測方程的準(zhǔn)確性也隨之提高。寧冬等[21]以矮小型粉殼蛋雞為研究對象，玉米蛋白粉原料的凈能方程為y=3.21x+8.88(y為凈能，x為玉米蛋白粉替代基礎(chǔ)飼糧的比例)，當(dāng)替代比例為20%時，其實測值為(9.38±0.33) MJ/kg DM，方程預(yù)測值為9.522 MJ/kg DM，差值為0.188～0.472 MJ/kg DM。本試驗中，方程預(yù)測玉米蛋白粉原料凈能平均值為9.80 MJ/kg DM，實測平均值為9.81 MJ/kg DM，平均差值為0.01 MJ/kg DM，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.07%。王婷婷[26]報道，實際有效能值和預(yù)測有效能值之間的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，試驗結(jié)果在可接受的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。本試驗最大相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.76%，回歸預(yù)測方程具有一定準(zhǔn)確性。李全豐[27]也通過實測值和預(yù)測值之間的差值判定方程準(zhǔn)確性。本試驗差值相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均較小，所以構(gòu)建的凈能預(yù)測方程具有較好的準(zhǔn)確性。

4 結(jié) 論

① 4種玉米蛋白粉原料的AME分別為17.61、19.22、18.56和18.28 MJ/kg DM，凈能分別為9.64、10.29、7.59和11.71 MJ/kg DM，凈能/AME分別為55.38%、53.49%、41.18%和64.39%。

② 玉米蛋白粉原料凈能預(yù)測方程為：凈能=14.575-5.99×粗纖維+2.716×粗灰分(R2=0.988,P<0.01)。