反刍动物体外消化试验研究方法及因素分析

王 勇，雷俊红

（1.新疆畜牧科学院畜牧研究所，乌鲁木齐 830000；2.新疆野生动物园，乌鲁木齐 830000）



反刍动物体外消化试验研究方法及因素分析

王 勇1，雷俊红2

（1.新疆畜牧科学院畜牧研究所，乌鲁木齐 830000；2.新疆野生动物园，乌鲁木齐 830000）

摘要：饲料的营养价值是评价饲料品质的重要方法之一，现阶段常用的消化试验方法有体内消化法、半体内消化法以及体外消化法3种。文章结合相关资料与文献，归纳和总结目前常用的体外消化试验研究方法，并探讨影响评价结果的相关因素，为体外消化试验今后的推广应用提供参考依据。

关键词：反刍动物 体外消化 研究方法 影响因素

饲料的营养价值评定是指分析饲料中的主要营养物质构成，并对动物消化吸收这些营养物质效率及营养效果进行测定。通过测定动物对饲料的消化率可以为动物日粮的合理配制以及提高饲料的利用率起到积极的作用［1］。反刍动物消化率的测定一直是动物研究领域的重点与难点，瘤胃是反刍动物特有的消化器官，其结构和生理功能与单胃动物相比较为复杂，通过瘤胃中的微生物消化和利用饲料中的微生物蛋白质以满足自身的需要。传统的反刍动物消化率测定方法以动物试验法和指示剂法为主，但是测定的成本较高，而且操作复杂，时间较长，因此人们一直在探索寻找新的测定方法。

体外消化法是指将特定饲料置于“经控制培养条件”配制的培养液（主要是胃蛋白酶和纤维素酶，胃蛋白酶法已经作为单胃动物蛋白饲料消化率评定的标准化测定）中［2］，从而模拟饲料在瘤胃中降解过程的测定方法。

根据培养液的不同以可以将体外消化法分为瘤胃液法、酶解法和粪液法，其中应用最为广泛的是瘤胃液法。体外消化法的操作简单，试验过程易于标准化而且可重复性强，适用于大批量饲料样本的测定，但是体外消化法是一种模拟试验技术，试验中的培养液与动物消化道内的实际情况仍然存在区别，因此其测定结果的准确性与可靠性受到多种因素的影响［3］。

体外消化试验法在现阶段的研究中应用程度越来越高，常用的方法有动物消化过程模拟法、饲料中化学成分直接回归法和粪中成分回归法3种，文章将逐一对3种试验方法进行分析，并总结影响其检测结果的相关因素，为我国反刍动物的养殖提供参考。

1 模拟消化过程的测定法

1.1 酶解法

酶解法是指在体外通过酶促反应对饲料在小肠消化率进行测定，该方法无需对动物进行瘘管置管，可重复性好，但是其结果容易受到酶的种类、活性以及来源等相关因素的影响。酶解法的优点主要有：（1）操作简便、效率高、稳定性好；（2）检测程序标准化程度高；（3）实验室之间可比性强；（4）适用于大批量检测样本；（5）成本低。但是也有其自身的不足：（1）由于酶的特异性，用单一酶或少数几种酶构成的复合酶很难完全复制瘤胃中微生物对蛋白质的复杂消化过程；（2）只能对某一时间点的降解率进行测定，忽略了动态降解率。

小肠液冻干粉是近年来酶解法中最常用的酶，其是由小肠食糜除去饲料残渣与油脂后低温冻干制成，包含小肠内所有种类的酶，与其它人工合成酶相比更能准确地模拟小肠内的消化进程。Huang 等［3］在反刍动物研究中应用牛小肠液冻于粉对UDP消化率进行评定，并将其检测结果与单一胃蛋白酶以及胃蛋白酶、胰蛋白酶二步体外消化法的结果进行对比，无明显差异。

1.2 体外瘤胃液培养法

体外瘤胃液培养法最早出现于20世纪60年代，Blaxter等率先将其应于饲料有机物消化率（DOM）的测定中，研究发现培养48 h后DOM的测定值明显高于体内测定方法，且细胞壁成分消化率趋向最大值，且培养时间越长，测定结果的水平就越高。1963年，Tilley和Terry在瘤胃液培养基础上联合应用胃蛋白酶（体外两阶段法），此方法在DOM检测中的误差明显低于瘤胃液法，因此成为了反刍动物饲料DOM检测的常规方法。

1.3 产气法

虽然体外两阶段法的准确度较高，但是操作所需时间较长，而且瘤胃液的稳定性较差。因此，1979年，Menke提出根据饲料在瘤胃液培养24 h后所产生的二氧化碳与CH4的气体量回归系数对DOM进行测定（产气法），回归模型DOM=7.65Gb+353（Gb指总产气量）。气体的产生量可反映饲料中碳水化合物含量，将回归模型多元关系（DOM=13.3Gb-0.05 Gb2+511CP+76CL-91.2）后，此法对DOM测定值与体内法的相关系数由0.82上升到0.96。

1.4 尼龙袋法（消化道原位法）

尼龙袋法是反刍动物蛋白质降解率测定的主要方法，与体外两阶段法及产气法最大的区别在于尼龙袋法是在瘤胃内完成测定，而且在结果计算时将食糜在瘤胃中的外流速度充分考虑在内，减少了这一因素对饲料消化率的影响，因此该方法更接近于体内法。但是，尼龙布的孔径、样品的粉碎细度、样品量与尼龙袋表面积的比值、基础日粮的成分与饲养水平以及培养后袋内残留的微生物等多种因素都会对尼龙袋法测定的稳定性产生影响。邓拴林在7种混合精料与羊草DOM研究中分别采用体内法与尼龙袋法时进行对比观察，结果发现DOM与干物质动态降解率明显相关，但以干物质和粗蛋白动态降解率这两个因素回归测定DOM的误差明显低于用干物质动态降解率的单因子回归。

Huang等［3］在反刍动物饲料营养价值的研究中对比使用尼龙袋法和体外法，结果发现尼龙袋法可以直观地反映饲料样本营养构成与营养价值，但是对含有大量可溶性成分的饲料时进行测定时其瘤胃有效降解率水平会偏高；而体外法可以完整地反映饲料各组分的降解情况，但是对饲料所含的营养成分与营养价值反映不够直观。

2 饲料中化学成分的直接回归法

饲料的化学成分会在很大程度上影响动物对其的消化率，谷物籽实的化学成分较为稳定，消化率也相对稳定。1972年VanSoest利用洗涤程序成功将植物细胞的细胞壁与内容物分离，细胞内容物的主要成分有纤维素、半纤维素、木质素等，几乎可以完全被消化，而且其消化率与木质化程度呈正相关，饲料中木质素的含量与DOM呈负相关。曲线模型Digestibility=A+B×eCxlignin可以更好地阐明木质素含量与DOM之间的联系，Weissbaeh通过对粪便中的营养物质（CP、（CH2O）n、CL），建立模型DOM= （CP-Y1）+（CL-YZ）+（C-Y3）对青贮饲料的消化率进行预测，发现受热处理的青贮饲料可以将胃蛋白酶不溶性氮（ISP）引入模型以减少预测的误差。

3 粪中成分回归预测法

现阶段反刍动物饲料的利用率研究难度很大，需要很长的研究时间，而且由于动物在进食牧草的时候有一定的偏好，因此准确性也较差。关于反刍动物粪便的研究由来已久，反刍动物的粪便中含有来自瘤胃与大肠的微生物细胞、内源性消化酶、粘膜、脱落的上皮细胞以及未消化的饲料成分等，其中微生物细胞与饲料残渣占绝大多数，非微生物成分约占10%～15%。已经有研究证实反刍动物粪便中的营养价值与其食入的日粮营养价值及生产性能高度一致，其中粪氮（FN，约86%来自于微生物或内源性成分）与日粮氮水平的相关性极高，粪便中的微生物含量与瘤胃内的发酵程度高度相关，而且粪便非常容易采集与保存，因此可以作为反刍动物消化实验的重要对象。

在一项关于非洲野生蹄类动物的研究中发现，动物的体况与其粪便的营养成分含量密切相关。近年来，关于粪便成分的研究主要围绕粪氮来进行，通过粪氮可以对食量、消化率、日粮等进行预测，Holloway发现日粮与粪便的离体DOM密切相关，在利用粪氮或综合粪便成分对饲料干物质消化率（DDM）进行预测的研究中发现，单纯使用粪氮指数难以很好地预测DDM，而当增加其它粪便成分后DDM的预测精度有明显提高。另外，粪氮指数对DDM的预测准确度还与饲料的种类有关，粪氮指数在禾本科牧草或成分较单一的饲料中对DDM的预测准确性更高，但是对于食用嫩叶植物的动物而言，其预测值就会出现较大误差，其原因主要是由于嫩叶植物中木质素的含量较高，而且植物中可溶性酚类物质会促进粪氮含量的增加。

3 总结

我国市场上适用于反刍动物的饲料种类繁多，既包括青粗饲料、农副产品还包括单胃动物常用的精饲料，而且饲料的生产方式与成分各异，因此其营养价值相差甚远。不同的生产模式、加工方式、收获时间、气候、贮存以及运输等环节都会对饲料的营养价值造成巨大影响，为科学、合理地配制反刍动物日粮提出了巨大挑战。在今后的工作中，需要不断学习国内外关于反刍动物体外消化试验先进的经验与方法，并将其恰当地应用于当地的研究和工作中，从而提高饲料营养价值测定的准确性，为反刍动物养殖业的发展提供长久的动力。

参考文献

［1］ 杨俊霞，毛华明.测定反刍动物采食量和消化率的方法——饲料营养成分估测法.饲料博览（技术版），2012，12（33）：20～24

［2］ Tian Y J，Cao Z J，Ii S L，et al. Effects of different particle size feeds tufls on fiber material content measured by filter bag technology.Chinese Journal of Animal Nutrition，2013，25（2）：350～355

［3］ Huang Q，Shi C X，Su Y B，et al. Prediction of the digestible and metabolizable energy content of wheat milling by-products for growing pigsfrom chemical.Animal Feed Science and Technology，2014，196：107～116