肉鸡玉米蛋白粉有效能值的测定及净能预测模型的构建

徐 莹 班志彬* 梁 浩 赵晓东 李立佳 瞿子惠 闫晓刚 燕 磊 刘 燕 陈弟刚

(1.吉林省农业科学院动物营养与饲料研究所，公主岭 136100；2.新希望六和股份有限公司，青岛 266000；3.禾丰食品股份有限公司，沈阳 110000；4.北京大北农科技集团股份有限公司，北京 100080)

能量是家禽维持生命活动的关键，畜禽从饲粮中获取维持和生长所需的营养物质需通过能量的转化来维持机体的生命活动。在饲料生产中，能量在畜禽饲料成本中占60%以上[1]。目前，净能体系广泛应用于猪的饲粮配方中，而家禽饲料的能值测定都是以表观代谢能(apparent metabolizable energy，AME)为基础，但代谢能体系没有考虑到动物代谢时的热增耗[2]。净能是代谢能减去热增耗后剩余的有效能值，能够准确地描述饲料中真正用于维持和生产的能量。在实际生产应用中，研究饲料原料的有效能值既可以满足家禽自身营养需要，还可以节约饲料成本。不过，净能体系在家禽研究中尚处于起步阶段，亟需继续补充大量基础数据。

玉米蛋白粉又称玉米麸质粉，是玉米经湿磨法处理得到淀粉或酿酒后产生的玉米副产物，作为一种高蛋白质、高能量的饲料原料，其在家禽、水产、猪和反刍动物中被广泛应用。玉米蛋白粉中粗蛋白质含量大于60%，其含有的叶黄素、胡萝卜素和亚油酸不仅对家禽脂质代谢有促进作用，还可以加快必需氨基酸的聚合[3-5]，从而影响家禽对饲粮营养物质的吸收利用。但与此同时，玉米品种、产地以及加工工艺均会造成玉米蛋白粉营养成分的差异，影响其在畜禽中的能量利用代谢。

目前，关于玉米蛋白粉在肉鸡净能体系方面的研究数据是缺乏的。因此，本试验以玉米蛋白粉为研究对象，通过间接测热法结合套算法测定爱拔益加(AA)肉鸡对玉米蛋白粉原料的有效能值并构建其净能的预测方程模型，以期为家禽净能体系的构建提供理论依据和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料及饲粮

本试验所用的4种玉米蛋白粉待测原料分别产自黑龙江绥化(原料1)、吉林松原(原料2)、山东莒南(原料3)和宁夏永宁(原料4)；玉米蛋白粉原料营养成分见表1。本试验所用饲粮包括1种玉米-豆粕型基础饲粮和4种替代比例为20%的玉米蛋白粉试验饲粮(试验饲粮1、试验饲粮2、试验饲粮3和试验饲粮4)；饲粮组成见表2，饲粮营养水平见表3。

1.2 试验设计

本研究采用间接测热法结合套算法进行试验。动物试验采用完全随机设计，选取60只体重[(1 150±30) g]相近、健康状况良好的24日龄AA肉鸡，随机分为5个组，每组6个重复，每个重复2只鸡。试验期为7 d，其中预试期3 d，27日龄转入呼吸测热室内适应1 d，28～31日龄为3 d正试期。

表1 玉米蛋白粉原料营养成分(干物质基础)

表2 饲粮组成(风干基础)

续表2项目 Items基础饲粮 Basal diet试验饲粮 Experimental diet磷酸氢钙 CaHPO40.700.70石粉 Limestone0.92 0.92 预混料 Premix0.50 0.50 合计 Total100.00 100.00

表3 饲粮营养水平(干物质基础)

1.3 饲养管理和样品采集

本试验在吉林省农业科学院动物营养与饲料研究所家禽能量营养联合研究中心进行。试验期间，温度为(23±1) ℃，相对湿度为(72±10)%，光照时间均为18 h光照∶6 h黑暗(22：00关灯，次日04：00开灯)、光照强度均为10 lx。试验期间经常检查呼吸测热设备的运转情况。每天09:00添加饲粮和水，试验全程肉鸡保持自由采食和饮水。正试期间采集测热室内试验动物的氧气和二氧化碳等数据，计算产热量。正试期开始和结束时分别对AA肉鸡的初始体重、终末体重、采食量和排泄物进行称重并做好记录，采用全收粪法收集正试期肉鸡3 d的粪便，喷洒10%稀盐酸固氮，将每日收集的粪样置于-20 ℃冰箱中保存；试验结束后，将3 d收集的粪便混合一起，放入65 ℃烘箱中烘72 h后，室温下回潮24 h，粉碎过40目筛，装入自封袋留样备用。

1.4 家禽12室联排开路式呼吸测热装置

本试验所用的家禽12室联排开路式呼吸测热装置是由吉林省农业科学院动物营养与饲料研究所研制，如图1所示。呼吸测热装置主要由禽呼吸代谢舱、代谢笼、环境控制系统、气体分析仪及数据采集系统组成。在试验开始前，通过环境控制系统调控好试验动物适宜的温度、相对湿度、光照时间和光照强度；正试期，将试验动物放入代谢笼内，关闭呼吸代谢舱，根据电子流量计来调好进气量和排气量，使小室内外压力处于平衡状态，代谢玻璃盖子周围加水封闭，防止漏气。该设备通过气体分析检测及数据采集系统，可以实时监测试验动物的呼吸代谢情况，动物的氧气消耗量和二氧化碳产生量通过红外线传感器反馈到数据平台并在电脑数据采集控制界面上显示，自动计算动物的氧气消耗量、二氧化碳产生量和呼吸熵。试验结束后将数据导出到Excel 2010中进行数据的保存和整理。

图1 家禽12室联排开路式呼吸测热装置

1.5 指标检测及方法

试验饲料原料、饲粮及粪样中水分、粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、粗纤维、淀粉、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量分别根据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方法进行测定，总能(gross energy,GE)采用氧弹测热仪(IKA-C3000，德国)进行测定。

1.6 计算公式

总能摄入量(gross energy intake,GEI)(MJ)=
饲粮总能(MJ/kg)×采食量(kg)；
AME(MJ/kg)=[(GEI(MJ)-粪能(MJ)]/
采食量(kg)；
沉积能(kJ)=表观代谢能摄入量(apparent metabolizable energy intake,AMEI)(kJ)-
总产热量(total heat production,THP)(kJ)；
氮沉积量(retained nitrogen,RN)(g)=
氮摄入量(g)-氮排出量(g)；
氮校正表观代谢能(nitrogen-corrected apparent metabolizable energy,AMEn)(MJ/kg)=AME-
RN(kg)×34.39；
蛋白沉积能(REprot)(MJ)=RN(g)×
6.25×23.84；
脂肪沉积能(REfat)(MJ)=沉积能(MJ)-
REprot(MJ)。

式中：RN为家禽每日沉积的氮量；家禽每沉积1 g氮需要34.39 kJ的能量进行校正。

净能(MJ/kg)=(AMEI-热增耗)/采食量。

根据Brouwer[6]的公式计算产热量：

THP(kJ)=16.18×氧气消耗量(L)+
5.02×二氧化碳产生量(L)。

肉鸡绝食产热量(fasting heat production,FHP)参考Noblet等[7]的研究结果确定：

FHP=450 kJ/kg BW0.70。

根据Barzegar等[8]的公式计算：

待测原料的有效能值=(待测饲粮有效能值-
基础饲粮有效能值×a)/b。

式中：a为基础饲粮的供能原料部分在试验饲粮中所占的比例(%)；b为待测原料在试验饲粮中所占的比例(%)。

1.7 数据统计与分析

原始数据采用Excel 2010进行基础的处理，然后采用SPSS 21.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，并采用Duncan氏法对差异显著的数据进行多重比较，显著性水平定为P<0.05。对玉米蛋白粉原料的常规营养成分含量与肉鸡对其的有效能值进行相关分析，逐步回归建立预测方程。

2 结果与分析

2.1 玉米蛋白粉原料营养成分含量

本试验中，4种待测玉米蛋白粉原料中粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和淀粉含量以及总能的平均值分别为65.78%、0.65%、1.66%、1.55%、8.99%、5.21%、24.77%和23.24 MJ/kg(表1)。其中，粗蛋白质含量最高，4种玉米蛋白粉原料的粗蛋白质含量均在60%以上，粗脂肪、粗灰分、粗纤维以及酸性洗涤纤维的变异系数均大于10%。

2.2 不同饲粮对肉鸡生长性能、氮平衡和能量代谢的影响

不同饲粮对肉鸡生长性能和氮平衡的影响见表4。肉鸡对试验饲粮2的采食量显著高于基础饲粮和试验饲粮4(P<0.05)，各组肉鸡终末体重、体增重和料重比之间均无显著差异(P>0.05)；各组肉鸡氧气消耗量、二氧化碳产生量和呼吸熵之间均无显著(P>0.05)。肉鸡对试验饲粮1、试验饲粮3和试验饲粮4的氮摄入量显著高于基础饲粮(P<0.05)，对4种试验饲粮的氮排出量显著高于基础饲粮(P<0.05)。

不同饲粮对肉鸡能量代谢的影响见表5。在代谢体重条件下，各组肉鸡总产热量、热增耗、沉积能、有效能值以及能量转化效率之间均无显著差异(P>0.05)，肉鸡对试验饲粮2的REprot显著低于其他饲粮(P<0.05)，且肉鸡以蛋白形式沉积的能量(REprot)大于以脂肪形式沉积的能量(REfat)。

表4 不同饲粮对肉鸡生长性能和氮平衡的影响

表5 不同饲粮对肉鸡能量代谢的影响

2.3 不同玉米蛋白粉原料的有效能值和能量转化效率

由表6可知，4种玉米蛋白粉的AME分别为17.61、19.22、18.56和18.28 MJ/kg DM，AMEn分别为17.51、19.24、18.41和18.17 MJ/kg DM，净能分别为9.64、10.29、7.59和11.71 MJ/kg DM，净能/AME分别为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转化效率之间均表现为差异不显著(P>0.05)。

表6 不同玉米蛋白粉原料的有效能值和能量转化效率(干物质基础)

2.4 玉米蛋白粉原料营养成分含量与有效能值相关性分析及净能预测方程

玉米蛋白粉原料营养成分含量与有效能值相关性分析的结果见表7。玉米蛋白粉净能与淀粉含量之间呈极显著正相关(P<0.01)，净能与粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量之间均呈极显著负相关(P<0.01)；粗纤维含量与淀粉含量之间呈极显著负相关(P<0.01)，与中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量之间均呈极显著正相关(P<0.01)；粗灰分含量与淀粉含量之间呈极显著负相关(P<0.01)，与酸性洗涤纤维含量之间呈极显著正相关(P<0.01)。肉鸡玉米蛋白粉原料净能的预测方程见表8，净能=14.575-5.99×粗纤维+2.716×粗灰分(R2=0.988，P<0.01)。由表9可知，方程预测值与实测值相差0.01 MJ/kg DM，相对标准偏差为0.07%。

表7 玉米蛋白粉原料营养成分含量与有效能值相关性分析

续表7项目 Items粗蛋白质 CP粗脂肪 EE粗灰分 Ash淀粉 Starch粗纤维 CF中性洗涤纤维 NDF酸性洗涤纤维 ADF总能 GE表观代谢能 AME氮校正表观代谢能 AMEn净能 NE氮校正表观代谢能 AMEn0.29-0.20-0.59∗∗0.85∗∗-0.280.43∗∗-0.29-0.72∗∗1.00∗∗1.00净能 NE0.06-0.04-0.040.54∗∗-0.95∗∗-0.77∗∗-0.85∗∗0.00-0.020.031.00

表8 玉米蛋白粉原料净能逐步回归预测方程(干物质基础)

表9 玉米蛋白粉原料净能预测值与实测值比较(干物质基础)

3 讨 论

3.1 玉米蛋白粉原料的营养成分

玉米蛋白粉是玉米经湿磨法(玉米浸泡除去胚芽和玉米皮，分离粗淀粉乳后黄浆经浓缩、脱水分离和干燥)处理产生淀粉或酿酒后产生的一种高蛋白质玉米副产物。粗蛋白质含量是我国玉米蛋白粉划分等级的重要指标之一，《中国饲料成分及营养价值表》(2018年第29版)中指出粗蛋白质含量为63.50%的玉米蛋白粉为一级标准。本试验中，4种玉米蛋白粉的粗蛋白质含量平均值为65.78%，属于一级标准的优质饲料原料。此外，关于玉米蛋白粉中粗蛋白质含量，法国的INRA为60.60%，《中国饲料成分及营养价值表》(2017年第28版)为63.50%，陆启明等[9]研究结果约为65%，杨明等[10]与Kim等[11]研究结果为60%以上，这都与本试验中研究结果相近。徐莹[12]研究表明，玉米蛋白粉中粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量的平均值分别为65.58%、0.76%、1.70%、1.44%、8.83%和4.86%。杨露等[13]研究表明，玉米蛋白粉的粗脂肪含量为1.98%～5.60%，粗灰分含量为1.00%～1.86%，粗纤维含量为1.00%～2.50%，酸性洗涤纤维含量为0.70%～6.18%。本研究中，待测玉米蛋白粉样品的营养成分含量与上述研究范围接近，具有较好的代表性。

3.2 不同饲粮对肉鸡生长性能及能量代谢的影响

饲粮营养组成、日龄和品种等是对肉鸡生长性能具有直接作用的重要因素，本试验由于试验饲粮组成不同，所以肉鸡在生长性能方面存在差异。蒋守群等[14]在黄羽肉鸡的研究中发现，高蛋白质饲粮会大大降低料重比，与本研究结果一致。玉米蛋白粉饲粮富含高蛋白质，所以肉鸡对4种玉米蛋白粉饲粮的氮摄入量和氮排出量都高于基础饲粮，导致氮沉积量不同，氮在肉鸡体内沉积形式的占比也不同，REprot高于REfat。动物能量代谢情况和机体产热紧密相关，动物品种、饲养管理和饲料颗粒大小等都会对其产生影响。有研究指出，不同饲粮营养成分不同，产生的热增耗不同，从而导致代谢能转化效率也会有所差异[15]。不同家禽能量需要与基础代谢存在着直接关联，家禽饲养管理的环境温度可能是其关联的因素[16]。有报道称，饲料的加工技术和饲料颗粒的大小会影响家禽消化器官的发育，并影响家禽对饲粮营养成分的吸收利用，从而影响能量转化效率[17-19]。

3.3 玉米蛋白粉原料的有效能

不同饲料原料理化指标存在差异，其营养成分的能量利用也会存在差异。Rochell等[20]研究表明，15～24日龄罗斯708肉鸡玉米蛋白粉的AME为13.32 MJ/kg，其值低于本研究中测定的AME值，这可能是鸡的日龄与品种不同所致。杨露等[13]通过不同数据库的比对发现，玉米蛋白粉的代谢能为14.82～15.63 MJ/kg。宁冬等[21]采用间接测热法结合回归法，以矮小型粉壳蛋鸡为试验动物，测定玉米蛋白粉的AME和净能分别为17.62和12.09 MJ/kg DM，AME转化为净能的效率为68.60%。杨绒等[22]采用套算法对尼克粉蛋鸡玉米蛋白粉AME的测定结果为17.74 MJ/kg DM。蒋守群等[23]采用强饲法测定黄羽肉鸡对玉米蛋白粉的AME为20.73 MJ/kg DM。《中国饲料成分及营养价值表》(2018年第29版)中鸡对玉米蛋白粉的AME为16.23、14.27和13.31 MJ/kg，其对应的粗蛋白质含量分别为63.5%、56.3%和44.3%。以上AME的数据与本试验研究结果接近，净能和代谢能转化率有些出入，这可能是由于鸡的品种和试验方法不同，这导致对饲料原料有效能值的测定造成了一定的差异，因此不同品种的鸡其生产目的不同，对能量的利用也会不同。此外，强饲法由于试验方法的特殊性，对试验动物的应激较大，替代法由于对基础饲粮能量部分的替代比例不同，试验原料和基础饲粮之间的协同和拮抗的效果也会有所差异，这些都可能是影响待测饲料原料有效能值测定结果差异的因素。本试验中，4种玉米蛋白粉原料的加工工艺和处理方式也不同，使其营养成分组成差异较大，这可能也是造成差异的原因。目前，关于白羽肉鸡玉米蛋白粉净能的相关研究还没有被报道，因此无法进行比对。

3.4 玉米蛋白粉原料净能的预测方程

国内外学者Rochell等[20]、王红玉[24]和郭芳申等[25]已建立了家禽玉米蛋白粉AME的回归方程，目前部分实验室通过多种试验方法开始对家禽饲粮与原料的净能体系进行深入的探索研究。本试验中，相关性显著的粗纤维含量被引为方程的预测因子，但单个预测因子的决定系数(R2)较低，经回归分析，将粗灰分含量也引为净能的预测因子后，R2为0.988，净能预测方程的准确性也随之提高。宁冬等[21]以矮小型粉壳蛋鸡为研究对象，玉米蛋白粉原料的净能方程为y=3.21x+8.88(y为净能，x为玉米蛋白粉替代基础饲粮的比例)，当替代比例为20%时，其实测值为(9.38±0.33) MJ/kg DM，方程预测值为9.522 MJ/kg DM，差值为0.188～0.472 MJ/kg DM。本试验中，方程预测玉米蛋白粉原料净能平均值为9.80 MJ/kg DM，实测平均值为9.81 MJ/kg DM，平均差值为0.01 MJ/kg DM，相对标准偏差为0.07%。王婷婷[26]报道，实际有效能值和预测有效能值之间的相对标准偏差小于5%，试验结果在可接受的标准范围内。本试验最大相对标准偏差为1.76%，回归预测方程具有一定准确性。李全丰[27]也通过实测值和预测值之间的差值判定方程准确性。本试验差值相对标准偏差均较小，所以构建的净能预测方程具有较好的准确性。

4 结 论

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

② 玉米蛋白粉原料净能预测方程为：净能=14.575-5.99×粗纤维+2.716×粗灰分(R2=0.988,P<0.01)。