生长育肥猪木薯消化能和代谢能的测定及预测模型的建立

杨 刚 李 瑞 冯淦熠 向 强 田明洲 蒋线吉 刘小杰 范志勇 黄瑞林 印遇龙

(1.湖南农业大学动物科学技术学院，湖南畜禽安全生产协同创新中心，长沙410128；2.中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室，畜禽养殖污染控制与资源化技术国家工程实验室，动物营养生理与代谢过程湖南省重点实验室，中国科学院亚热带农业生态研究所，长沙410125)

我国畜牧行业发展迅速，对饲料的需求日趋增长，然而，近几年受到“非瘟”“新冠”的影响，玉米、豆粕等常规饲料原料的价格持续上涨。饲料是生猪养殖成本主要组成部分，占70%左右，而能量原料在饲粮组成中占比最大[1]。因此，开发传统原料的替代品对于降低饲粮生产成本，提高经济效益具有重要意义，已成为饲料企业关注的重点。木薯是一种多年生灌木，与甘薯、马铃薯合称为世界三大薯类作物，产量高，有“地下粮仓”“淀粉之王”和“特用作物”之誉称[2-4]。近年来，许多国家研究木薯作为动物饲料的可行性，以缓解传统能量原料短缺、饲料成本上升的现状，且利用木薯代替玉米饲养畜禽已经取得了良好效果[5-8]。现阶段国内外有关生长猪对木薯消化能(DE)和代谢能(ME)等重要营养参数的研究较少，且呈现出单一化、静态化的特点，无法适应因木薯品种、产地、加工工艺差异所造成营养价值多样性的特点，导致原料有效养分含量“实测值”与现有数据库中的“静态参数”偏差较大，不利于更加客观、准确地对原料有效养分含量进行评估与预测。因此，要实现对生长猪饲粮的精准配制，必须准确评估饲料原料的DE和ME。本试验选取不同来源的10种木薯，以生长育肥猪为试验对象，通过消化代谢试验测定木薯的DE和ME，并基于其有效化学成分建立生长育肥猪DE和ME的预测模型，以期补充和完善猪木薯营养价值数据库。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验采集不同来源的10种木薯干，粉碎加工后用于配制试验饲粮，具体来源见表1。

表1 木薯来源

1.2 试验设计

选用玉米、豆粕为主要能量来源，参照NRC(2012)50～75 kg生长育肥猪的营养需要量，以木薯代替40%的玉米和豆粕，并确保有效能测定试验饲粮及基础饲粮中玉米与豆粕比值恒定，同时添加一定比例的预混料用于补充维生素及矿物质，配制10种木薯试验饲粮和1种基础饲粮，其组成见表2。

表2 基础饲粮和试验饲粮组成(风干基础)

1.3 饲养管理与样品采集

选取健康、体重(50.0±1.7) kg的“杜×长×大”三元杂交阉公猪共22头，采取2个11×3的不完全拉丁方设计，分别饲喂1个基础饲粮和10种木薯试验饲粮。试验有3个周期，每个周期12 d(7 d的预试期+5 d的粪尿全收集期)，试验结束每个饲粮组共设6个重复。试验猪饲养在单个代谢笼内，每头猪按体重的4%进行定量饲喂[参照NRC(2012)生长育肥猪能量摄入量与采食量，试验开始后每3周称重1次，饲喂量根据体重上涨而增加)，每天08:00和17:00各等量饲喂1次，在5 d的粪尿全收集期内准确记录每头猪每天的采食量及粪、尿排放量，采样时间从当日08:00至次日08:00，将收集的粪、尿分别装袋和装瓶并编号，转入-20 ℃冷库冻存。5 d的粪样分别按每100 g加入10 mL的10%硫酸固氮并混匀后，取400 g粪样放入65 ℃烘箱内烘72 h，回潮24 h后称重并粉碎过40目筛制备粪样；5 d的尿样混匀后，按照每个收集桶每天加入50 mL 6 mol/L盐酸固氮，混合均匀过滤后，取总尿样的10%保存于-20 ℃冷库待测。

1.4 指标测定

1.4.1 木薯原料、试验饲粮的化学成分分析

分别按照GB/T 6435—2006、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006、GB/T 6434—2006、GB/T 6438—2007、GB/T 6436—2018、GB/T 6437—2018、GB/T 20806—2006、NY/T 1459—2007、GB/T 20194—2006测定样品中的干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)、总磷(TP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、总淀粉(TS)含量，利用5E-AC8018等温式全自动量热仪(长沙凯德测控仪器有限公司)测定样品中的总能(GE)。

1.4.2 生长育肥猪木薯有效能的测定

采用全收粪、尿法测定试验饲粮、基础饲粮的DE和ME，计算公式[9-10]如下：

试验饲粮中的DE(MJ/kg)=
(食入GE-排粪GE)/采食量；
试验饲粮中的ME(MJ/kg)=[食入GE-
(排粪GE+尿中GE)]/采食量；
木薯原料中的DE(MJ/kg)=(试验
饲粮的DE-A×基础饲粮的DE)/B；
木薯原料中的ME(MJ/kg)=(试验
饲粮的ME-A×基础饲粮的ME)/B。

式中：A为试验饲粮中基础饲粮所占比例；B为试验饲粮中木薯原料的添加比例，A+B=100%。

1.5 统计分析

采用Excel 2016对测定的数据进行初步整理，用SPSS 22.0统计分析软件的Correlate过程对10种木薯原料的GE、CP、DM、Ash、EE、Ca、TP、CF、NDF、ADF、TS含量与DE、ME的关系进行相关性分析，用Regression过程进行回归分析，建立DE、ME的最佳预测方程。

2 结果与分析

2.1 木薯的化学成分

由表3可以看出，10个木薯样品的化学成分差异较大，风干基础下10个木薯样品之间CP、EE、CF、ADF含量的变异系数分别达到28.50%、50.15%、22.73%、31.10%。风干基础下GE含量平均为15.00 MJ/kg(14.56～15.36 MJ/kg)，CP含量平均为2.38%(1.76%～3.51%)，DM含量平均为87.00%(86.10%～88.66%)，Ash含量平均为2.29%(1.99%～2.53%)，EE含量平均为1.12%(0.37%～1.98%)，Ca含量平均为0.09%(0.08%～0.12%)，TP含量平均为0.08%(0.06%～0.11%)，CF含量平均为2.37%(1.26%～3.00%)，NDF含量平均为11.17%(7.82%～14.48%)，ADF含量平均为3.66%(1.50%～5.02%)，TS含量平均为64.20%(58.75%～69.86%)。

2.2 木薯试验饲粮的化学成分

由表4可以看出，10个木薯饲粮样品的化学成分中，EE含量平均为1.78%(0.49%～3.35%)，变异系数达64.07%，CF含量平均为3.22%(2.19%～4.20%)，变异系数达18.00%，其他化学成分含量差异较小。

2.3 木薯原料的DE及ME

由表5可知，10个木薯样品中，木薯对生长猪的DE平行度较好，样品5差异最小,平均为14.49 MJ/kg(14.19～14.72 MJ/kg)，样品10差异最大，平均为14.15 MJ/kg(13.48～15.13 MJ/kg)。由表6可知，木薯对生长猪的ME平行度较好，样品5差异最小，平均为14.28 MJ/kg(13.84～14.41 MJ/kg)，样品10差异最大，平均为13.95 MJ/kg(13.30～14.84 MJ/kg)。由表7可知，生长猪对木薯的DE平均为13.52 MJ/kg，对木薯的ME平均为13.25 MJ/kg，ME/DE平均为98.03%。

表3 木薯的化学成分(风干基础)

表4 试验饲粮的化学成分(风干基础)

表5 木薯对生长育肥猪的DE(风干基础)

表6 木薯对生长育肥猪的ME(风干基础)

表7 生长育肥猪木薯的平均DE和ME

2.4 基于有效化学成分的木薯有效能值预测模型的建立

由表8可知，木薯的ME与DE呈极显著正相关(P<0.01)；化学成分之间，GE与DM含量的相关性显著(P<0.05)，与Ash含量的相关性极显著(P<0.01)，TP含量与CP含量的相关性显著(P<0.05)，与Ca含量的相关性极显著(P<0.01)，NDF含量与CP含量的相关性显著(P<0.05)，ADF含量与TP含量的相关性极显著(P<0.01)。由表9可以看出，风干基础下，木薯DE关于GE、CP、Ash的预测方程为DE=54.591-3.279GE+0.680CP+2.822Ash(R2=0.80)，ME关于DE的预测方程为ME=0.972DE+0.108(R2=0.98)，ME关于DE及GE的预测方程为ME=-5.302+1.033DE+0.306GE(R2=0.98)。

表8 木薯化学成分与DE的相关性分析

表9 木薯有效化学成分对DE及ME的预测方程

3 讨 论

3.1 木薯原料的化学成分

风干基础下，10种木薯原料间的CP、EE、CF、ADF含量差异较大，变异系数分别为28.50%、50.15%、22.73%、34.95%，所测数据与《中国猪营养需要》[11]及NRC(2012)[12]对比发现，GE、EE和NDF含量偏大，CP、Ash、Ca、CF、ADF含量偏小，DM、TP、TS含量位于中间值或相近，可能原因是本试验所用原料为木薯干(包含木薯皮)，经粉碎后用于配制试验饲粮，与《中国猪营养需要》[11]及NRC(2012)[12]中的木薯粉有些许差异。与玉米相比，木薯的CP、EE、P含量较低，Ash、Ca、CF、TS含量较高[13]，脂肪会降低食糜的流速，使食糜更加充分地与前肠道的消化酶和后肠道的微生物接触，从而促进营养物质的消化，适量的纤维可改善肠道的菌落组成，促进食糜的流通，但也会降低饲粮中脂肪和能量的利用效率[10,14]，因此，木薯的DE及ME略低于玉米。

3.2 木薯的DE及ME

本试验收集了10个不同来源的木薯干样品，得到生长育肥猪对木薯的平均DE为13.52 MJ/kg，平均ME为13.25 MJ/kg，与《中国猪营养需要》[11](DE为13.54 MJ/kg，ME为13.36 MJ/kg)、NRC(2012)[12](DE为14.26 MJ/kg，ME为14.17 MJ/kg)及INRA(2004)[15](含淀粉72%时，DE为13.8 MJ/kg，ME为13.6 MJ/kg；含淀粉67%时，DE为12.6 MJ/kg，ME为12.3 MJ/kg)对比发现，所测值与《中国猪营养需要》[11]相近，低于NRC(2012)[12]，介于INRA(2004)[15]淀粉含量67%～72%之间。有关木薯在生长猪上的有效能研究较少，梁明振等[16]研究得到生长猪对发酵木薯粉的DE和ME分别为13.57和13.03 MJ/kg，对普通木薯粉的DE和ME分别为13.97和13.32 MJ/kg；Araújo等[5]研究得到阉猪对含酸奶的木薯青贮料的DE和ME分别为15.83和15.50 MJ/kg；郑诚等[17]研究得到生长猪对木薯粉的DE为15.07 MJ/kg；杨亮宇等[18]研究得到生长猪对木薯粉的DE为15.01 MJ/kg；许毅等[19]研究得到猪对木薯的DE为13.65 MJ/kg，与玉米和高粱相当。此前的研究以木薯粉居多，而本试验采用的试验材料为木薯干，粉碎加工后配料并测定，因此得到的有效能值结果略低。

3.3 关键预测因子

本研究得到了风干基础下木薯DE关于GE、CP、Ash的预测方程为DE=54.591-3.279GE+0.680CP+2.822Ash(R2=0.80)，方程中DE与GE呈负相关，与CP含量及Ash含量呈正相关，该预测方程可能违背正常的生理生化理论。因为GE是DE和ME测定的基础，DE与GE呈负相关可能性较小，此外，一般认为Ash(燃烧后主要是矿物质)含量与有效能值呈负相关。该预测方程的出现，可能是纯数学上的数字间相关性，其预测准确性有待验证。朱良等[20]建立了以GE、CP及NDF作为预测因子的生长猪棉籽粕DE预测方程，DE与GE及CP含量都呈正相关。董文轩等[10]建立了以Ash、CF、GE及NDF作为主要预测因子的白酒糟DE的预测方程，但DE与Ash含量及GE都呈负相关。潘龙[21]建立了以单宁、ADF、CP含量及GE作为主要预测因子的高粱DE的预测方程，DE与CP含量呈正相关，但与单宁、ADF含量及GE都呈负相关。李平[22]建立了以ADF、Ash含量及GE作为主要预测因子的玉米DDGS DE的预测方程，DE与GE呈正相关，与ADF及Ash含量都呈负相关。因此，以GE及CP、Ash含量作为预测木薯DE的关键因子是可行的，但正、负相关性还有待商榷。

4 结 论

① 10种木薯样品的化学成分(风干基础)的变异范围为GE 14.56～15.36 MJ/kg，CP含量1.76%～3.51%，DM含量86.10%～88.66%，Ash含量1.99%～2.53%，EE含量0.37%～1.98%，Ca含量0.08%～0.12%，TP含量0.06%～0.11%，CF含量1.26%～3.00%，NDF含量7.82%～17.47%，ADF含量1.50%～5.32%，TS含量58.75%～69.86%。生长育肥猪对木薯的DE(风干基础)变异范围为12.63～14.49 MJ/kg，平均值为13.52 MJ/kg，ME(风干基础)变异范围为12.47～14.28 MJ/kg，平均值为13.25 MJ/kg。

② 木薯对生长育肥猪DE(风干基础)的最佳预测模型为：DE=54.591-3.279GE+0.680CP+2.822Ash(R2=0.80)；木薯对生长育肥猪ME(风干基础)的最佳预测模型为：ME=0.108+0.972DE(R2=0.98)。