畜禽消化道健康定量评估五环标准之——消化吸收机能

■杨小军 任周正 曾祥芳 刘作华 王佳堃 孔祥峰 苏 勇 姚军虎*

（1.西北农林科技大学动物科技学院，陕西 杨凌 712100；2.中国农业大学动物科学技术学院，北京 100193；3.重庆市畜牧科学院，重庆 402460；4.浙江大学动物科学学院，浙江 杭州 310058；5.中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南 长沙 410125；6.南京农业大学动物科技学院，江苏 南京 210095）

消化道是机体采食、消化、吸收、利用、排泄等营养过程的主要场所，可通过“肺-肠轴、脑-肠轴、肝-肠轴”等通路，影响畜禽各种生理生化活动[1-2]。消化道健康是机体健康的重要组成部分，直接决定着畜禽的生产效率和产品质量[3]。如何精准评估畜禽的消化道健康，国内外尚无定论。部分文献利用病理变化等指标，对消化道健康进行定性评估，但其评价结果受人为等因素影响不具备广谱性[4-5]，因此，行业急需凝练出一套以数据为基础的消化道健康定量评估标准。国家“十三五”重点研发计划“畜禽肠道健康与消化道微生物互作机制研究”项目组（后文简称项目组）认为，定量评估畜禽消化道健康，可从五个方面着手，即“消化吸收机能”“物理屏障”“化学屏障”“微生物区系”和“黏膜免疫”[6-10]。文章作为项目组系列报道之一，探讨定量评估畜禽“消化吸收机能”的可行性。

项目组提出，通过系统采集在常规饲养管理条件下健康动物的消化吸收机能量化数据，并筛选出敏感指标，则可以通过大量的数据积累测定出相关指标在特定生理阶段的正常生理范围。在此基础上，将待测动物的消化吸收指标与正常生理范围进行比对，是实现畜禽消化吸收机能定量评估的可行方案。因此，文章以畜禽对饲料养分的消化吸收效率（肉鸡的钙磷消化率、猪的氨基酸消化率）以及消化吸收过程中的关键因子（畜禽消化道酶活）为定量指标，尝试通过Meta分析统计出相关指标在畜禽特定生理阶段的正常生理范围。具体方法为，基于NCBI、Web of Science 和Elsevier等数据库，对2000-2021年间的相关文献进行检索，通过详细的全文阅读与筛选后形成原始数据；在此基础上，使用Stata 12.0 和Review Manager 5.4 软件分析原始数据的异质性和偏倚性，并使用SPSS 24.0软件进行数据统计，探讨将这些数据用于定量评估消化吸收机能的可行性。

1 肉鸡钙磷消化率正常生理范围分析

1.1 文献分析

文献检索词为Chicken、Broiler、Calcium、Phospho⁃rus和Digestibility的单独及组合使用。文献筛选标准为：①试验动物为肉鸡；②试验饲粮钙磷含量明确；③试验中检测了钙或磷的消化率，且检测部位为回肠末端。共检索到文献503篇，从中筛选出13篇，用于统计分析。

1.2 肉鸡钙磷消化率的正常范围

分析得出的肉鸡钙磷消化率正常范围见表1。筛选到的文献中，肉鸡饲粮的钙磷比（钙/非植酸磷）主要介于2.0～2.5 之间，这与NRC（1994）的推荐值相当。因此，以钙磷比2.0～2.5为对照组，进一步分析了钙磷比失调（过低或过高）时，肉鸡钙磷表观消化率的变化情况（见表2和图1）。当钙磷比失调时，21日龄肉鸡的磷表观消化率均低于对照组（P＜0.001）。

图1 饲粮钙磷比对肉鸡钙磷表观消化率的影响（Meta分析）

表1 肉鸡钙磷表观消化率的正常范围

表2 饲粮钙磷比对21日龄肉鸡钙磷表观消化率的影响

2 猪的蛋白质和氨基酸消化率正常生理范围分析

2.1 文献分析

2.1.1 蛋白质消化率

文献检索词为Suidae、Pig、Swine、Warthog、Hog、Protein 和Digestibility 的单独及组合使用。文献筛选标准为：①试验动物为猪；②试验中检测了粗蛋白的消化率，检测部位为全肠段或回肠末端。共检索到文献294篇，从中筛选出34篇，用于统计分析。

2.1.2 氨基酸消化率

文献检索词为Suidae、Pig、Swine、Warthog、Hog、Amino Acid、Digestibility以及各种氨基酸名称的单独及组合使用。文献筛选标准为：①试验动物为猪；②试验饲粮氨基酸含量明确；③试验中检测了氨基酸消化率，且检测部位为回肠末端。共检索到文献174篇，从中筛选出8篇，用于统计分析。

2.2 猪的蛋白质和氨基酸消化率的正常范围

分析得出的猪粗蛋白消化率正常范围见表3，猪回肠末端氨基酸表观消化率正常范围见表4，猪回肠末端标准氨基酸消化率正常范围见表5。筛选到的文献中，猪饲粮的赖氨酸添加量主要介于1.1～1.3 之间，这与NY/T 65—2004《中国猪饲养标准》等的推荐值相当。因此，以赖氨酸水平1.1～1.3 为对照组，进一步分析了赖氨酸添加剂量更高或更低时，猪回肠末端氨基酸消化率的变化情况。图2 和图3 中列出了饲喂玉米-豆粕型饲粮时，猪对部分限制性氨基酸的表观和标准消化率，这些结果显示，饲粮中赖氨酸添加量更高或更低时，猪的回肠末端氨基酸消化率显著降低（P＜0.001）。

图2 饲粮赖氨酸水平对猪回肠末端氨基酸表观消化率的影响（Meta分析）

图3 饲粮赖氨酸水平对猪回肠末端氨基酸标准消化率的影响（Meta分析）

表3 猪粗蛋白消化率的正常范围

表4 猪回肠末端氨基酸表观消化率的正常范围

表5 猪回肠末端氨基酸标准消化率的正常范围

3 畜禽消化道酶活的正常生理范围分析

3.1 文献分析

3.1.1 肉鸡

文献检索词为Chicken、Broiler、Amylase、Lipase和Trypsin的单独及组合使用。文献筛选标准为：①试验动物为肉鸡；②试验中检测了淀粉酶、脂肪酶或胰蛋白酶，且检测部位为小肠。共检索到文献2 242篇，从中筛选出29篇，用于统计分析。

3.1.2 断奶仔猪

文献检索词为：Suidae、Pig、Swine、Warthog、Hog、Weaned Piglets、Amylase、Lipase和Trypsin的单独及组合使用。文献筛选标准为：①试验动物为断奶仔猪；②试验中检测了淀粉酶、脂肪酶或胰蛋白酶，且检测部位为小肠。共检索到文献648篇，从中筛选出28篇，用于统计分析。

3.1.3 奶牛

文献检索词为：Holstein Cow、Rumen、Carboxy⁃methyl-cellulase、Cellobiase、Amylase 和Xylanase 的单独及组合使用。文献筛选标准为：①试验动物为荷斯坦奶牛；②试验中检测了羟甲纤维素酶、纤维二糖酶、淀粉酶或木聚糖酶，且检测部位为瘤胃。共检索到文献366篇，从中筛选出15篇，进行统计分析。

3.2 畜禽消化道酶活的正常范围

分析得出的42日龄肉鸡小肠消化酶酶活的正常范围见图4，断奶仔猪小肠消化酶活的正常范围见图5，回归分析结果见图6，饲粮精粗比（concentrateto-forage，C∶F）与荷斯坦奶牛瘤胃羟甲基纤维素酶和纤维二糖酶的酶活呈极显著的二次回归（见图6A和图6B，P＜0.01），与木聚糖酶酶活呈显著的二次回归（见图6C，P=0.02），但与淀粉酶酶活无显著的回归关系（见图6D，P=0.506）。在一定范围内，随着精粗比的增加，羟甲基纤维素酶酶活增加[酶活=-0.945 8（C∶F）2+4.696 5（C∶F）-2.913 6]，纤维二糖酶酶活增加[酶活=-1.139 7（C∶F）2+5.742 8（C∶F）-4.258 3]，木聚糖酶酶活亦增加[酶活=-2.206 4（C∶F）2+11.05（C∶F）-4.274 5]。

图4 42日龄肉鸡小肠消化酶酶活的正常范围

图5 断奶仔猪小肠消化酶酶活的正常范围

图6 饲粮精粗比与荷斯坦奶牛瘤胃消化酶酶活的回归关系

4 畜禽消化吸收机能的定量评估可行性

畜禽健康养殖是畜牧业可持续发展的基本内涵，消化道健康是畜禽健康养殖的核心前提。消化道既是机体消化吸收饲料养分的重要场所[11]，又是机体防御体系的第一道屏障[12]，靶向调控消化道的健康水平，对于保障动物机体的整体健康和促进畜牧生产效率至关重要[13-15]。靶向调控的前提是客观认知，因此，我国畜牧领域急需建立出一套标准、全面的畜禽消化道健康评估方案，为消化道健康调控技术的研发创新提供理论、技术和方法支撑。本项目组对一系列研究试验进行总结凝练[16-18]，提出了“畜禽消化道健康定量评估五环标准”，认为健康的消化道应该具备丰富的微生物区系、完整的物理性屏障、特异的化学性屏障以及适度的黏膜免疫，如此方能保障消化道内环境的稳定性，促使形成强劲的消化吸收机能。其中，消化吸收机能又是畜禽消化道整体健康状况的具体体现[19]。文章探索性提出了一种畜禽消化吸收机能的定量评估方案，期望抛砖引玉引发行业对畜禽消化道健康研究的深入思考。

动物对饲料的消化方式主要包括物理性消化、化学性消化和微生物消化，对养分的吸收方式主要包括胞饮吸收、被动吸收和主动吸收[20]。动物种类不同或生理阶段不同时，消化道的结构和功能存在差异，各种消化吸收方式的贡献度也所有变化[21]。饲料和环境因素，如饲料原料的来源、加工方式和供给模式等，以及养殖圈舍的温度、光照和应激等，亦能显著影响畜禽的消化吸收机能[22-23]。因此，在实际生产中，养殖者可以通过评估畜禽的消化吸收机能，科学判断所提供的饲料和环境是否与畜禽及其生理阶段相匹配，进而有针对性地制定优化策略[24-25]。评估消化吸收机能时，最为直观的指标是畜禽对饲料养分的消化吸收效率，可通过消化试验、代谢试验等进行测定[26]。除此之外，亦可通过测定消化和吸收过程中的关键因子，如消化酶、转运蛋白等，评估畜禽的消化吸收机能[27-28]；其中消化道酶活的定量测定已具备一定的研究积累，然而，对肠道中营养物质转运蛋白的定量分析数据较为欠缺，不适合用于消化吸收机能的定量评估。

Meta分析是人类循证医学中常用的统计方法，可将围绕同一研究主题的诸多文献进行综合统计，进而测定出各变量之间的量化关系模式，已发展成为一种可解决传统综述中定性而不定量等问题的全新文献分析方案[29]。通过对近20年来相关文献的综合分析，文章得出了在常规养殖条件下，健康畜禽对饲粮中钙磷（肉鸡）、粗蛋白（猪）和氨基酸（猪）的消化率的正常范围，以及肉鸡和断奶仔猪小肠中消化酶酶活的正常范围，这些数据可以作为基础参考值，用于评估目标畜禽对相应养分的消化率以及消化道酶酶活是否处于正常范围，进而对其消化道的健康状况乃至机体的整体健康状况作出判断。为了进一步探究上述畜禽消化吸收机能定量评估策略的可行性，项目组针对性地选择了机体消化吸收过程的关键影响因素（如肉鸡饲粮钙磷比、猪饲粮赖氨酸水平、奶牛饲粮精粗比等），并利用Meta分析评估了养分消化率和消化道酶酶活对相应因素的反应敏感性；显然，随着影响因素的变化，文章所选择的养分消化率和消化道酶酶活相关指标，均呈现出显著的敏感变化，提示这些指标可用于定量评估畜禽的消化吸收机能。矿物元素的资源节约与环境保护问题[30]、蛋白质类饲料原料的挖掘与高效利用问题[31]以及畜禽消化道内源与外源酶酶活的协同问题[32]，直接决定了我国未来畜牧产业在环境友好、粮食安全、优质高效等方面的基础属性；针对这些被产业重点关注的指标，统计出健康畜禽在常规条件下的正常范围，对于产业的发展具有现实的指导意义。未来，随着研究数据的进一步积累，大数据分析亦将使得这些指标的定量区间更为精准。在统计分析过程中，我们也遇到了一些困难：①来源于不同文献的数据，存在一定的偏倚性和异质性，可能来自于饲粮类型、饲养管理环境、动物遗传背景、指标检测方法以及样品状态等因素，因此，为确保未来数据的可用性，行业需要对科学研究的各个细节进行统一规范；②部分指标（例如消化道酶酶活）由于不同文献间的结果差异较大，其是否完全适用于消化吸收机能的定量评估需要进一步论证。因此，项目组认为“细化生理阶段、筛选敏感指标、扩充基础数据”的三步工作方案显得必要。

5 结语

文章通过对已发表文献的筛选归纳，得出了在常规养殖条件下，肉鸡饲粮钙、磷消化率的正常范围，猪饲粮粗蛋白和氨基酸消化率的正常范围，以及肉鸡和断奶仔猪小肠中消化酶酶活的正常范围。在此基础上，通过Meta证实了这些指标对其关键影响因素（如肉鸡饲粮钙磷比、猪饲粮赖氨酸水平、奶牛饲粮精粗比等）的敏感性。项目组认为，随着行业对动物消化吸收相关试验操作的科学化、标准化、统一化，通过大数据分析制定畜禽消化道健康定量评估标准具有可行性。