生長育肥豬木薯消化能和代謝能的測定及預測模型的建立

楊 剛 李 瑞 馮淦熠 向 強 田明洲 蔣線吉 劉小杰 范志勇 黃瑞林 印遇龍

(1.湖南農業大學動物科學技術學院，湖南畜禽安全生產協同創新中心，長沙410128；2.中國科學院亞熱帶農業生態過程重點實驗室，畜禽養殖污染控制與資源化技術國家工程實驗室，動物營養生理與代謝過程湖南省重點實驗室，中國科學院亞熱帶農業生態研究所，長沙410125)

我國畜牧行業發展迅速，對飼料的需求日趨增長，然而，近幾年受到“非瘟”“新冠”的影響，玉米、豆粕等常規飼料原料的價格持續上漲。飼料是生豬養殖成本主要組成部分，占70%左右，而能量原料在飼糧組成中占比最大[1]。因此，開發傳統原料的替代品對于降低飼糧生產成本，提高經濟效益具有重要意義，已成為飼料企業關注的重點。木薯是一種多年生灌木，與甘薯、馬鈴薯合稱為世界三大薯類作物，產量高，有“地下糧倉”“淀粉之王”和“特用作物”之譽稱[2-4]。近年來，許多國家研究木薯作為動物飼料的可行性，以緩解傳統能量原料短缺、飼料成本上升的現狀，且利用木薯代替玉米飼養畜禽已經取得了良好效果[5-8]?，F階段國內外有關生長豬對木薯消化能(DE)和代謝能(ME)等重要營養參數的研究較少，且呈現出單一化、靜態化的特點，無法適應因木薯品種、產地、加工工藝差異所造成營養價值多樣性的特點，導致原料有效養分含量“實測值”與現有數據庫中的“靜態參數”偏差較大，不利于更加客觀、準確地對原料有效養分含量進行評估與預測。因此，要實現對生長豬飼糧的精準配制，必須準確評估飼料原料的DE和ME。本試驗選取不同來源的10種木薯，以生長育肥豬為試驗對象，通過消化代謝試驗測定木薯的DE和ME，并基于其有效化學成分建立生長育肥豬DE和ME的預測模型，以期補充和完善豬木薯營養價值數據庫。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗采集不同來源的10種木薯干，粉碎加工后用于配制試驗飼糧，具體來源見表1。

表1 木薯來源

1.2 試驗設計

選用玉米、豆粕為主要能量來源，參照NRC(2012)50～75 kg生長育肥豬的營養需要量，以木薯代替40%的玉米和豆粕，并確保有效能測定試驗飼糧及基礎飼糧中玉米與豆粕比值恒定，同時添加一定比例的預混料用于補充維生素及礦物質，配制10種木薯試驗飼糧和1種基礎飼糧，其組成見表2。

表2 基礎飼糧和試驗飼糧組成(風干基礎)

1.3 飼養管理與樣品采集

選取健康、體重(50.0±1.7) kg的“杜×長×大”三元雜交閹公豬共22頭，采取2個11×3的不完全拉丁方設計，分別飼喂1個基礎飼糧和10種木薯試驗飼糧。試驗有3個周期，每個周期12 d(7 d的預試期+5 d的糞尿全收集期)，試驗結束每個飼糧組共設6個重復。試驗豬飼養在單個代謝籠內，每頭豬按體重的4%進行定量飼喂[參照NRC(2012)生長育肥豬能量攝入量與采食量，試驗開始后每3周稱重1次，飼喂量根據體重上漲而增加)，每天08:00和17:00各等量飼喂1次，在5 d的糞尿全收集期內準確記錄每頭豬每天的采食量及糞、尿排放量，采樣時間從當日08:00至次日08:00，將收集的糞、尿分別裝袋和裝瓶并編號，轉入-20 ℃冷庫凍存。5 d的糞樣分別按每100 g加入10 mL的10%硫酸固氮并混勻后，取400 g糞樣放入65 ℃烘箱內烘72 h，回潮24 h后稱重并粉碎過40目篩制備糞樣；5 d的尿樣混勻后，按照每個收集桶每天加入50 mL 6 mol/L鹽酸固氮，混合均勻過濾后，取總尿樣的10%保存于-20 ℃冷庫待測。

1.4 指標測定

1.4.1 木薯原料、試驗飼糧的化學成分分析

分別按照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測定樣品中的干物質(DM)、粗蛋白質(CP)、粗脂肪(EE)、粗纖維(CF)、粗灰分(Ash)、鈣(Ca)、總磷(TP)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、總淀粉(TS)含量，利用5E-AC8018等溫式全自動量熱儀(長沙凱德測控儀器有限公司)測定樣品中的總能(GE)。

1.4.2 生長育肥豬木薯有效能的測定

采用全收糞、尿法測定試驗飼糧、基礎飼糧的DE和ME，計算公式[9-10]如下：

試驗飼糧中的DE(MJ/kg)=
(食入GE-排糞GE)/采食量；
試驗飼糧中的ME(MJ/kg)=[食入GE-
(排糞GE+尿中GE)]/采食量；
木薯原料中的DE(MJ/kg)=(試驗
飼糧的DE-A×基礎飼糧的DE)/B；
木薯原料中的ME(MJ/kg)=(試驗
飼糧的ME-A×基礎飼糧的ME)/B。

式中：A為試驗飼糧中基礎飼糧所占比例；B為試驗飼糧中木薯原料的添加比例，A+B=100%。

1.5 統計分析

采用Excel 2016對測定的數據進行初步整理，用SPSS 22.0統計分析軟件的Correlate過程對10種木薯原料的GE、CP、DM、Ash、EE、Ca、TP、CF、NDF、ADF、TS含量與DE、ME的關系進行相關性分析，用Regression過程進行回歸分析，建立DE、ME的最佳預測方程。

2 結果與分析

2.1 木薯的化學成分

由表3可以看出，10個木薯樣品的化學成分差異較大，風干基礎下10個木薯樣品之間CP、EE、CF、ADF含量的變異系數分別達到28.50%、50.15%、22.73%、31.10%。風干基礎下GE含量平均為15.00 MJ/kg(14.56～15.36 MJ/kg)，CP含量平均為2.38%(1.76%～3.51%)，DM含量平均為87.00%(86.10%～88.66%)，Ash含量平均為2.29%(1.99%～2.53%)，EE含量平均為1.12%(0.37%～1.98%)，Ca含量平均為0.09%(0.08%～0.12%)，TP含量平均為0.08%(0.06%～0.11%)，CF含量平均為2.37%(1.26%～3.00%)，NDF含量平均為11.17%(7.82%～14.48%)，ADF含量平均為3.66%(1.50%～5.02%)，TS含量平均為64.20%(58.75%～69.86%)。

2.2 木薯試驗飼糧的化學成分

由表4可以看出，10個木薯飼糧樣品的化學成分中，EE含量平均為1.78%(0.49%～3.35%)，變異系數達64.07%，CF含量平均為3.22%(2.19%～4.20%)，變異系數達18.00%，其他化學成分含量差異較小。

2.3 木薯原料的DE及ME

由表5可知，10個木薯樣品中，木薯對生長豬的DE平行度較好，樣品5差異最小,平均為14.49 MJ/kg(14.19～14.72 MJ/kg)，樣品10差異最大，平均為14.15 MJ/kg(13.48～15.13 MJ/kg)。由表6可知，木薯對生長豬的ME平行度較好，樣品5差異最小，平均為14.28 MJ/kg(13.84～14.41 MJ/kg)，樣品10差異最大，平均為13.95 MJ/kg(13.30～14.84 MJ/kg)。由表7可知，生長豬對木薯的DE平均為13.52 MJ/kg，對木薯的ME平均為13.25 MJ/kg，ME/DE平均為98.03%。

表3 木薯的化學成分(風干基礎)

表4 試驗飼糧的化學成分(風干基礎)

表5 木薯對生長育肥豬的DE(風干基礎)

表6 木薯對生長育肥豬的ME(風干基礎)

表7 生長育肥豬木薯的平均DE和ME

2.4 基于有效化學成分的木薯有效能值預測模型的建立

由表8可知，木薯的ME與DE呈極顯著正相關(P<0.01)；化學成分之間，GE與DM含量的相關性顯著(P<0.05)，與Ash含量的相關性極顯著(P<0.01)，TP含量與CP含量的相關性顯著(P<0.05)，與Ca含量的相關性極顯著(P<0.01)，NDF含量與CP含量的相關性顯著(P<0.05)，ADF含量與TP含量的相關性極顯著(P<0.01)。由表9可以看出，風干基礎下，木薯DE關于GE、CP、Ash的預測方程為DE=54.591-3.279GE+0.680CP+2.822Ash(R2=0.80)，ME關于DE的預測方程為ME=0.972DE+0.108(R2=0.98)，ME關于DE及GE的預測方程為ME=-5.302+1.033DE+0.306GE(R2=0.98)。

表8 木薯化學成分與DE的相關性分析

表9 木薯有效化學成分對DE及ME的預測方程

3 討 論

3.1 木薯原料的化學成分

風干基礎下，10種木薯原料間的CP、EE、CF、ADF含量差異較大，變異系數分別為28.50%、50.15%、22.73%、34.95%，所測數據與《中國豬營養需要》[11]及NRC(2012)[12]對比發現，GE、EE和NDF含量偏大，CP、Ash、Ca、CF、ADF含量偏小，DM、TP、TS含量位于中間值或相近，可能原因是本試驗所用原料為木薯干(包含木薯皮)，經粉碎后用于配制試驗飼糧，與《中國豬營養需要》[11]及NRC(2012)[12]中的木薯粉有些許差異。與玉米相比，木薯的CP、EE、P含量較低，Ash、Ca、CF、TS含量較高[13]，脂肪會降低食糜的流速，使食糜更加充分地與前腸道的消化酶和后腸道的微生物接觸，從而促進營養物質的消化，適量的纖維可改善腸道的菌落組成，促進食糜的流通，但也會降低飼糧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

本試驗收集了10個不同來源的木薯干樣品，得到生長育肥豬對木薯的平均DE為13.52 MJ/kg，平均ME為13.25 MJ/kg，與《中國豬營養需要》[11](DE為13.54 MJ/kg，ME為13.36 MJ/kg)、NRC(2012)[12](DE為14.26 MJ/kg，ME為14.17 MJ/kg)及INRA(2004)[15](含淀粉72%時，DE為13.8 MJ/kg，ME為13.6 MJ/kg；含淀粉67%時，DE為12.6 MJ/kg，ME為12.3 MJ/kg)對比發現，所測值與《中國豬營養需要》[11]相近，低于NRC(2012)[12]，介于INRA(2004)[15]淀粉含量67%～72%之間。有關木薯在生長豬上的有效能研究較少，梁明振等[16]研究得到生長豬對發酵木薯粉的DE和ME分別為13.57和13.03 MJ/kg，對普通木薯粉的DE和ME分別為13.97和13.32 MJ/kg；Araújo等[5]研究得到閹豬對含酸奶的木薯青貯料的DE和ME分別為15.83和15.50 MJ/kg；鄭誠等[17]研究得到生長豬對木薯粉的DE為15.07 MJ/kg；楊亮宇等[18]研究得到生長豬對木薯粉的DE為15.01 MJ/kg；許毅等[19]研究得到豬對木薯的DE為13.65 MJ/kg，與玉米和高粱相當。此前的研究以木薯粉居多，而本試驗采用的試驗材料為木薯干，粉碎加工后配料并測定，因此得到的有效能值結果略低。

3.3 關鍵預測因子

本研究得到了風干基礎下木薯DE關于GE、CP、Ash的預測方程為DE=54.591-3.279GE+0.680CP+2.822Ash(R2=0.80)，方程中DE與GE呈負相關，與CP含量及Ash含量呈正相關，該預測方程可能違背正常的生理生化理論。因為GE是DE和ME測定的基礎，DE與GE呈負相關可能性較小，此外，一般認為Ash(燃燒后主要是礦物質)含量與有效能值呈負相關。該預測方程的出現，可能是純數學上的數字間相關性，其預測準確性有待驗證。朱良等[20]建立了以GE、CP及NDF作為預測因子的生長豬棉籽粕DE預測方程，DE與GE及CP含量都呈正相關。董文軒等[10]建立了以Ash、CF、GE及NDF作為主要預測因子的白酒糟DE的預測方程，但DE與Ash含量及GE都呈負相關。潘龍[21]建立了以單寧、ADF、CP含量及GE作為主要預測因子的高粱DE的預測方程，DE與CP含量呈正相關，但與單寧、ADF含量及GE都呈負相關。李平[22]建立了以ADF、Ash含量及GE作為主要預測因子的玉米DDGS DE的預測方程，DE與GE呈正相關，與ADF及Ash含量都呈負相關。因此，以GE及CP、Ash含量作為預測木薯DE的關鍵因子是可行的，但正、負相關性還有待商榷。

4 結 論

① 10種木薯樣品的化學成分(風干基礎)的變異范圍為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%。生長育肥豬對木薯的DE(風干基礎)變異范圍為12.63～14.49 MJ/kg，平均值為13.52 MJ/kg，ME(風干基礎)變異范圍為12.47～14.28 MJ/kg，平均值為13.25 MJ/kg。

② 木薯對生長育肥豬DE(風干基礎)的最佳預測模型為：DE=54.591-3.279GE+0.680CP+2.822Ash(R2=0.80)；木薯對生長育肥豬ME(風干基礎)的最佳預測模型為：ME=0.108+0.972DE(R2=0.98)。