猪生长阶段与饲粮类型对酸不溶灰分法测定养分消化率的影响

王钰明 赵 峰 陈寿飞 孙永波 张 虎 张宏福

(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京 100193)

在饲料养分的生物学效价评定中，盐酸不溶灰分(acid insoluble ash，AIA)法与全收粪(TC)法相比具有简便、低劳动强度的优势。近年来，美国、欧洲等通常采用在饲粮中添加0.5%～1.0%的硅藻土以降低饲粮及粪中AIA分析结果的相对误差［1-3］，但该方法获得的养分消化率与全收粪法测定结果的可比性尚需进一步验证。在指示剂法中，常用的外源指示剂有三氧化二铬(Cr2O3)、二氧化钛(TiO2)等［4］，Adeola 等［5］的研究结果表明，这2种指示剂计算的养分消化率与全收粪法测值的差异与饲粮类型有关，且金属指示剂对环境有一定的污染。而内源性指示剂主要是来自于饲粮自身所含有的AIA［6-7］，通过其计算的消化率可能对饲粮类型的选择性不强。Scott等［8］对AIA法和Cr2O3法进行了比对，认为AIA法成本低，操作更简便;Kavanagh 等［4］比较了 AIA、TiO2、Cr2O3为指示剂测定生长猪饲粮的能量和蛋白质消化率，认为AIA法优于其他方法。与外源金属性指示剂相比，AIA法无安全性争议、具有分析过程简便及重现性高、分析成本低廉等优点。然而，在传统的AIA法中，饲粮本身的AIA含量为0.1%～0.3%，粪样中 AIA 的含量为 0.6% ～1.8%，因此外来砂砾或分析误差对粪样中AIA含量的影响差值在0.1%时，干物质消化率的计算值将变化1.3%，指示剂回收率将变化7.8%，所以，提高饲粮及粪样中AIA的含量，将有利于降低AIA分析误差对消化率计算值的影响。此外，以饲粮本底的AIA为指示剂获得的养分消化率与全收粪法测值的差异可能与饲粮的纤维水平有关［9］，并且，这一差异是否因试验动物所处生长阶段不同而有所变异尚鲜见相关文献报道。本试验拟在2种不同纤维水平的饲粮中添加0.8%的硅藻土以提高其AIA的含量，然后通过AIA法和全收粪法测定2种饲粮类型及2个生长阶段下的养分消化率和AIA的回收率。从而探讨AIA法与全收粪法测定饲粮养分消化率的差异及饲粮类型和猪的生长阶段对这一差异是否具有选择性，在此基础上，对部分粪样定点采集AIA(rAIA)法计算的饲粮干物质消化率与全收粪AIA(tAIA)法进行差异性比较，为AIA法的规范使用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验动物及饲粮

选择初始体重约为(25.8±1.4)kg 的大×长二元杂交去势公猪8头，在代谢笼中单笼饲养，适应7 d后开始试验。2种典型饲粮分别为玉米-豆粕型饲粮和玉米-玉米干酒糟及其可溶物(cDDGS)-米糠粕型饲粮，营养水平以不低于NRC(2012)生长猪营养需要量推荐值设定，其组成及营养成分见表1。代谢室卫生管理按动物营养学国家重点实验室常规程序进行。

表1 饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of diets(air-dry basis) %

续表1

1.2 试验设计

采用2×2两因素完全随机设计，其中饲粮设2个处理，即玉米-豆粕型饲粮和玉米-cDDGS-米糠粕型饲粮，猪生长阶段根据日龄不同设2个处理，即生长期(60～100日龄)和育肥期(100～140日龄)。本试验中，猪消化率的测定采用2×2完全交叉设计，将8头猪随机分为2组，每组4头猪，在60～100日龄和100～140日龄各进行2期试验。根据交叉设计的原理，统计分析得出在猪每个生长阶段内，试验期对全收粪法及AIA法测定的消化率影响均不显著(P＞0.05)，在生物学法测定猪饲粮养分消化率上，为了增加处理内观察的重复数，国际上多采用交叉设计或不完全拉丁方设计，通过2～3个测定试验周期获得6个以上重复观测值［10］。因此，将交叉设计2期试验中每期每个处理获得的4个观测重复数累计，形成每个处理8个重复观测数据。

1.3 全收粪法

每期试验中，消化率测定分5 d预试期和5 d全收粪期，预试期日采食量按照418.6 kJ/kg BW0.75进行投喂，每天 08:00 和 16:00拌湿饲喂饲粮，期间自由饮水;全收粪期按照预饲期饲喂量的90%提前1 d一次分装全部饲粮，并同步测定饲粮样品干物质含量。粪样收集时间为试验期第6天09:00至第11天09:00，期间准确收集每头猪每日(24 h)排粪量并混合均匀，65℃烘干后回潮24 h，称重，并同步测定干物质含量，于-20℃中储存。

1.4 部分粪样定点采集

待每期消化试验的全收粪期结束后，为3 d部分粪样定点采集期。部分粪样采集于每日的09:00—09:30、12:00—12:30、17:00—17:30 和21:30—22:00这4个时间段收集每头猪所排粪便，采样期间，饲粮的喂食、饮水以及粪样的处理同全收粪期。

1.5 化学成分分析

饲粮与粪样中的干物质含量参照GB/T 6435—2006的方法测定;总能值参照ISO 9831—1998的方法，使用Parr 6400全自动绝热式氧弹计测定;粗蛋白质含量参照GB/T 6432—1994方法，使用KDY-9820凯氏定氮仪测定;AIA含量参照GB/T 23743—2009的灼烧处理法进行测定，其中的盐酸浓度替换为 4 mol/L［11］。

1.6 数据处理与统计分析

采用SAS 9.2的MEANS模块计算基本统计量。对猪的生长阶段和饲粮类型对AIA回收率、全收粪法与AIA法绝对差、tAIA法与rAIA法绝对差，采用GLM模块进行方差分析，以Duncan氏法对各处理均值进行多重比较，对同一饲粮同一生长阶段下分别通过tAIA法与全收粪法测定的养分消化率的差异、rAIA法与tAIA法测定的干物质消化率的差异，通过SAS 9.2的t检验模块进行统计分析，结果以最小二乘均数±标准差(Lsmeans±SD)表示。数据计算公式如下:

全收粪法与AIA法养分消化率绝对差(%)=全收粪法养分消化率—tAIA法养分消化率;

tAIA法与rAIA法消化率绝对差(%)=tAIA法干物质消化率—rAIA法干物质消化率;

式中:M1为进食干物质量(g);M2为粪中干物质量(g);M1m为饲粮中指示剂含量(g/g);M2m为粪中指示剂含量(g/g);M1n为饲粮中养分含量(g/g);M2n为粪中养分含量;GE为食入总能(MJ);FE为粪样总能(MJ)。

2 结果与分析

2.1 猪生长阶段与饲粮类型对全收粪中AIA回收率的影响

AIA回收率是基于全收粪法通过测定饲粮及粪样中AIA的含量计算得出，在额外添加0.8%的硅藻土后玉米-豆粕型饲粮和玉米-cDDGS-米糠粕型饲粮的AIA含量分别为0.96%和1.03%(干物质基础)，所排粪样中AIA含量分别为7.42%和5.70%。由表2可知，玉米-豆粕型饲粮生长期和育肥期AIA回收率分别为98.00%和 98.58%，玉米-cDDGS-米糠粕型饲粮生长期和育肥期AIA回收率分别为97.93%和97.11%。饲粮类型和猪生长阶段对AIA回收率的影响交互作用不显著(P＞0.05)，饲粮类型对AIA的回收率影响不显著(P＞0.05)，玉米-豆粕型饲粮 AIA的平均回收率为98.29%，玉米-cDDGS-米糠粕型饲粮AIA的平均回收率为97.54%;猪生长阶段对AIA的回收率影响不显著(P＞0.05)，生长期饲粮AIA的平均回收率为97.98%，育肥期饲粮AIA的平均回收率为97.84%。综合以上结果，在添加了硅藻土后2种饲粮中的AIA平均回收率为97.80%。

2.2 全收粪法与AIA法的差异及猪生长阶段与饲粮类型对其差异的影响

由表3可知，在生长期饲喂玉米-豆粕型饲粮，其干物质、粗蛋白质和能量消化率以及消化能通过AIA法与全收粪法获得的测值差异均不显著(P＞0.05)。在育肥期饲喂玉米-豆粕型饲粮，其干物质、粗蛋白质和能量消化率以及消化能通过AIA法与全收粪法获得的测值差异均不显著(P＞0.05)。

表2 猪生长阶段与饲粮类型对AIA回收率的影响Table 2 Effects of growing phase and diet type on the recovery of acid insoluble ash of pigs %

在生长期饲喂玉米-cDDGS-米糠粕型饲粮，其干物质、粗蛋白质和能量消化率及消化能通过AIA法与全收粪法获得的测值差异均不显著(P＞0.05)。在育肥期饲喂玉米-cDDGS-米糠粕型饲粮，其干物质和粗蛋白质消化率通过AIA法与全收粪法获得的测值差异不显著(P＞0.05)，而能量消化率和消化能在2种测定方法上差异显著(0.01＜P＜0.05)。

两因素方差分析得出，饲粮类型及猪生长阶段对AIA法和全收粪法养分消化率绝对差(AD)的影响互作效应不显著(P＞0.05)。因此，仅对该两因素的主效应进行分析，结果表明，饲粮类型和猪生长阶段对饲粮干物质、粗蛋白质和能量消化率及消化能在AIA法与全收粪法测值的绝对差上影响均不显著(P＞0.05)。

表3 全收粪法与AIA法的比较及猪生长阶段与饲粮类型对其差异的影响Table 3 A comparison of total fecal collection and AIA technique and the effects of growing phase of pigs and diet type on the difference between the values determined with these 2 methods in pigs %

2.3 r AIA法与tAIA法的差异及猪生长阶段与饲粮类型对其差异的影响

由于AIA具有较高的回收率，通过定点采集部分粪样可以进一步降低劳动强度。由表4可知，在生长期和育肥期饲喂玉米-豆粕型饲粮，通过tAIA法和rAIA法测定的干物质消化率差异不显著(P＞0.05);在生长期和育肥期饲喂玉米-cDDGS-米糠粕型饲粮，通过tAIA法和rAIA法测定的干物质消化率差异不显著(P＞0.05)。饲粮类型和猪生长阶段对饲粮干物质消化率在AIA法与全收粪法测值的绝对差上影响不显著(P＞0.05)。

表4 r AIA法与tAIA法的比较及猪生长阶段与饲粮类型对其差异的影响Table 4 A comparison of digestibility determined with the concentration of AIA from partial fecal collection and total fecal collection and effects of growing phase of pigs and diet type on the difference between the values determined with these 2 methods in pigs %

3 讨 论

3.1 饲粮中AIA的含量对指示剂回收率及养分消化率测定的影响

理想指示剂应具备回收率高、不易被动物吸收以及对动物无毒无害等特点。常用外源指示剂Cr2O3在饲粮中的添加含量为 0.3%～0.5%，其回收率在78%～96%间变异［12-13］。同样，TiO2在饲粮中的添加含量为0.3%～0.5%，其回收率也难以达到稳定水平［4，6］。传统内源指示剂法依靠饲粮本身的AIA(AIA含量0.1%～0.5%)也未获得满意的回收率［14-15］，这是由于饲粮中低含量的AIA易受到外来污染、测定误差等因素的影响。Dourado等［16］通过在鸡的豆粕饲粮中添加1%的硅藻土，获得了96%的稳定回收率。Moughan等［17］通过在小麦饲粮中添加0.5%～1.0%不等的硅藻土，发现当饲粮AIA的总含量在1%左右时，AIA的回收率达到稳定并接近100%。本试验在饲粮中添加0.8%的硅藻土后，饲粮中AIA的平均含量为1.0%，其AIA的回收率达到 97.80%。这表明，饲粮中AIA的含量在1%左右时，AIA具有满意的回收率。

根据AIA法测定饲粮养分消化率的原理，AIA的回收率是导致消化率计算值与全收粪法测值差异的主要原因。因此，饲粮中AIA的含量偏低将导致AIA法测定饲粮养分消化率的偏差较大。Thonney等［18］的试验结果表明，当饲粮中AIA含量在0.75%以上时，AIA法测定猪饲粮养分的消化率与全收粪法测值具有可比性。Lærke等［19］比较了猪饲粮中AIA的含量为0.8%时，AIA法和全收粪法在测定有机物及非淀粉多糖消化率的差异，结果表明AIA法与全收粪法差异不显著。Lan 等［20］、Van Keulen 等［21］的试验中 AIA 的含量分别为1.5%、1.8%，AIA 法测定的养分消化率与全收粪法测值均具有可比性。由于饲粮中AIA回收率通常在100%以下，因此AIA法测定的养分消化率普遍低于全收粪法，本试验结果也表明，AIA法测值稍低于全收粪法测值，但两者差异无统计显著性，并且2个方法间具有高度的相关性(r=0.968 9)。由此可见，在本试验条件下，AIA法达到了满意的结果。在饲粮中提高AIA含量的基础上，Mc Carthy等［22］在4 d内随机采集部分粪样以AIA法测定的养分消化率与全收粪法测值间差异不显著。Kavanagh等［4］在群饲条件下，持续 3 d随机采集部分粪样(每天采集量不低于200 g DM)，以AIA法测定的养分消化率与全收粪法测值间差异不显著。本试验通过部分粪样定点采集也获得了满意的结果，这表明提高了饲粮中AIA的含量后，AIA法测定的饲粮养分消化率受粪样采集量的影响较小。

3.2 AIA法测定饲粮养分消化率对猪生长阶段及饲粮类型的选择性

在AIA法测定饲粮养分消化率对猪生长阶段的选择上，猪饲喂玉米-豆粕型饲粮在生长期与育肥期，AIA法与全收粪法测定的养分消化率差异均不显著;而猪饲喂玉米-cDDGS-米糠粕型饲粮在育肥期采用AIA法与全收粪法测定的能量消化率和消化能在统计检验上显著，Stein等［23］的研究中指出DDGS型饲粮消化能差值在418.6 kJ/kg之内即为差异不显著，而在育肥期DDGS型饲粮2种方法测定的消化能的差值均处于此范围内，这可能是与统计方法有关，因此这2种方法的测值对于DDGS型饲粮也是可比的。

饲粮本身所含的AIA在猪粪样中的回收率随纤维水平的不同而变异，可由纤维性饲粮(AIA含量为0.12%)的97%变化到到谷物饲粮(AIA含量为 0.17%)的 183%［24］，从而导致饲粮养分消化率测定结果的不稳定性。Van Leeuwen等［25］采用AIA法分别测定了18种饲料原料(AIA含量为0.1%～0.3%)的猪回肠末端干物质和粗蛋白质表观消化率，结果表明，AIA的回收率为78%～112%，这表明当饲粮中的AIA含量较低时，AIA法的测定结果可能对饲粮具有一定的选择性。而提高饲粮中AIA的含量后，Furuya等［26］的结果表明，在猪的基础饲粮和干苹果渣饲粮中添加1%的硅藻土，AIA 的回收率为 98.4%和 95.5%，并且AIA法的测定结果与全收粪法具有可比性，同本试验结果类似。

本试验通过两因素方差分析结果表明猪生长阶段及饲粮类型对全收粪法与AIA法测定的养分消化率的绝对差影响不显著，这表明提高饲粮中AIA的含量后，AIA法对猪生长阶段及饲粮类型的选择性不敏感。

4 结论

① 在猪饲粮中添加0.8%的硅藻土后，以AIA法测定饲粮养分消化率不受猪生长阶段及饲粮类型的影响，且AIA法与全收粪法的测值是可比的。

②通过rAIA法测定的干物质消化率与tAIA法也是可比的，进一步表明了AIA法可以用于饲粮养分消化率的测定。

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