饲粮粗纤维水平与采食时间对生长猪肠道食糜通过速度的影响

2018-12-13高庆涛刘保良

动物营养学报 2018年12期

高庆涛赵峰张虎王亚刘保良

(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京100193)

食糜在动物胃肠道内的通过速度会影响消化液及微生物对其的消化作用时间，从而可能会影响消化程度。因此，研究影响食糜通过速度的因素非常重要。通常情况下，食糜在消化道的停留时间越长，养分的消化率越高。Kim等[1]的研究结果表明，饲粮的干物质消化率随食糜在猪消化道停留时间的增加而升高。Hughes等[2]发现肉鸡饲粮随食糜在消化道的停留时间延长，表观代谢能值呈线性增加。动物体内消化过程中，食糜通过速度受多种因素的影响，其中纤维水平是主要影响因素之一[3-4]。Le Goff等[4]的试验结果表明，高纤维饲粮在猪消化道内具有更快通过速度的趋势。Keys等[5]得出饲料原料的纤维含量不同，其在生长猪十二指肠、空肠、回肠的通过速度呈现差异。此外，猪的消化生理活动具有明显的昼夜节律变化，如猪胃肠道的蠕动及胰液的分泌在夜间与白天存在较大差异[6]。因此，试验猪在早上采食与下午采食的食糜在消化道的停留时间可能不一样，从而影响通过速度。然而，鲜见这方面的报道。为此，本试验以2种粗纤维水平饲粮在2个采食时间作为计时起点，测定食糜在生长猪十二指肠、回肠末端及全消化道的通过速度，为猪饲料仿生消化方法建立中胃、小肠、大肠消化时间的设置提供生理学依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物及饲粮

选择体重为(21.90±1.62) kg的大×长二元杂交去势公猪24头，随机分成4组，每组6头，单笼饲养于代谢笼中。适应1周后，随机选择其中2组试验猪在十二指肠离幽门约50 cm的肠段上安装T型瘘管(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室生产，专利号：ZL201520207381.0)，剩余2组试验猪在回肠末端离回盲瓣10～15 cm的肠段上安装T型瘘管。猪术后待意识清醒并可自由行走后转入代谢笼中饲养，护理2周，再适应1周后开始试验。代谢室卫生管理按动物营养学国家重点实验室常规程序进行。

根据NRC(2012)生长猪营养需要量配制玉米-豆粕型饲粮(饲粮1)。为了消除因提高饲粮粗纤维水平导致原料结构变化大的影响，在饲粮1的基础上添加15%的小麦麸，配制高粗纤维水平饲粮(饲粮2)。试验饲粮组成及营养水平见表1。试验包括预试期5 d，正试期13 d，共18 d。日采食量按照体重的4%分餐在08:00和16: 00拌湿饲喂，自由饮水。

表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)

续表1项目 Items饲粮1 Diet 1饲粮2 Diet 2豆油 Soybean oil1.181.00石粉 Limestone0.750.64磷酸氢钙 CaHPO41.341.14食盐 NaCl0.370.31L-赖氨酸 L-Lys0.610.52氯化胆碱 Choline chloride0.100.08色氨酸 Trp0.030.03苏氨酸 Thr0.230.20蛋氨酸 Met0.230.19预混料 Premix1)1.000.85合计 Total100.00100.00营养水平 Nutrient levels2)干物质 DM90.3790.48总能 GE/(MJ/kg)16.6517.04酶水解物能值 EHGE/(MJ/kg)14.7113.84粗蛋白质 CP16.9416.69粗脂肪 EE4.854.34粗纤维 CF3.395.56钙 Ca0.660.56总磷 TP0.560.48可消化赖氨酸 DLys1.010.85可消化蛋氨酸 DMet0.280.24

1)预混料为每千克饲粮提供 Premix provided the following per kg of diets: VA 8 250 IU，VD3825 IU，VE 40 IU，VK34 mg，VB11.0 mg，VB25 mg，VB62 mg，VB1225 μg，泛酸 pantothenic acid 15.0 mg，烟酸 nicotinic acid 35.0 mg，叶酸 folic acid 2 mg，生物素 biotin 4 mg，氯化胆碱 choline chloride 600 mg，Cu (as copper sulfate) 50.0 mg，Fe (as ferrous sulfate) 80.0 mg，Zn (as zine sulfate) 100.0 mg， Mn (as manganese sulfate) 25.0 mg，Se (as sodium selenite) 0.15 mg，I (as potassium iodide) 0.5 mg。

2)钙、总磷、可消化赖氨酸、可消化蛋氨酸为计算值，其余为测定值。Ca, TP, DLys, DMet were calculated values, while the others were measured values.

1.2 试验设计

试验采用2×2完全随机设计，饲粮粗纤维设2个水平，即3.39%和5.56%，采食时间设2个水平，即08:00和16:00，并作为测定计时起点。在试验期的第1～10天，其中2组十二指肠瘘管猪以08:00为0时刻点，分别饲喂3.39%和5.56%粗纤维水平饲粮，考察食糜经过十二指肠和全消化道的通过速度；另外2组回肠瘘管猪以16:00为0时刻点，分别饲喂3.39%和5.56%粗纤维水平饲粮，考察食糜经过回肠和全消化道的通过速度。在试验期的第11～13天，其中2组十二指肠瘘管猪以16:00为0时刻点，分别饲喂3.39%和5.56%粗纤维水平饲粮，考察食糜经过十二指肠的通过速度；另外2组回肠瘘管猪以08:00为0时刻点，分别饲喂3.39%和5.56%粗纤维水平饲粮，考察食糜经过回肠的通过速度。在测定计时起始时刻，该餐饲粮中添加0.03%三氧化二铁作为颜色指示剂，此后饲喂不含三氧化二铁的饲粮。待粪便中指示剂颜色完全消失后，开始下一批次试验，每个组每头猪重复测定3个批次。

1.3 食糜通过速度的测定方法

考虑到颜色易辨识程度，选用三氧化二铁作为指示剂，以0.3 g/kg的添加量与饲粮混匀[2]。食糜通过速度的测定参考Imbeah等[7]的方法，在试验期开始，单餐饲喂含有指示剂的饲粮，此后饲喂试验饲粮。通过速度的表示参考Kim等[1]的方法，通过肉眼观察在食糜或粪便中指示剂颜色第1次出现和消失的时间，以其平均值表示平均通过速度。

十二指肠食糜通过速度的测定：饲喂含有指示剂的饲粮20 min后，收取少量食糜观察指示剂颜色是否出现，若未出现，则每隔5 min检查1次。颜色出现4 h后，每隔1 h取1次食糜，直到食糜中指示剂颜色消失。回肠食糜通过速度的测定：饲喂含有指示剂的饲粮2 h后，收取少量食糜观察指示剂颜色是否出现，颜色出现6 h后，每隔1 h取1次食糜，直到食糜中指示剂颜色消失。全消化道食糜通过速度的测定：饲喂含有指示剂的饲粮12 h后，每隔3 h检查1次粪便，记录粪便中指示剂颜色出现和消失的时间。

1.4 数据处理与统计分析

采用SAS 9.0统计软件的MEANS模块对十二指肠、回肠末端及全消化道的食糜通过速度进行基本统计量分析。采用GLM模块对不同饲粮粗纤维水平及采食时间下的消化道各段的食糜通过速度进行两因素方差分析，Duncan氏法进行多重比较，P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 饲粮粗纤维水平与采食时间对食糜在生长猪十二指肠通过速度的影响

由表2可知，以食糜中指示剂颜色出现作为食糜通过速度计时，饲粮的粗纤维水平和采食时间对食糜通过速度有显著的影响(P<0.05)，且两者间存在显著的交互效应(P<0.05)。与3.39%饲粮粗纤维水平相比，5.56%饲粮粗纤维水平使食糜的通过速度显著加快(P<0.05)；08:00采食的食糜通过速度显著快于16:00采食的食糜通过速度(P<0.05)。采食3.39%粗纤维水平饲粮，采食时间对食糜通过速度的影响较大(相差0.13 h)，而采食5.56%粗纤维水平饲粮，采食时间对食糜通过速度的影响较小(相差0.07 h)。

以食糜中指示剂颜色消失或以指示剂颜色出现与消失的平均时间作为食糜通过速度计时，饲粮粗纤维水平和采食时间对通过速度有显著的影响(P<0.05)，但两者间无显著的交互效应(P>0.05)。与3.39%饲粮粗纤维水平相比，5.56%饲粮粗纤维水平使食糜的通过速度显著加快(P<0.05)；08:00采食的食糜通过速度显著快于16:00采食的食糜通过速度(P<0.05)。

2.2 饲粮粗纤维水平与采食时间对食糜在生长猪回肠末端通过速度的影响

由表3可知，以食糜中指示剂颜色出现、消失或出现与消失的平均时间作为通过速度计时，饲粮粗纤维水平和采食时间对食糜通过速度均有显著的影响(P<0.05)，但两者间无显著的交互效应(P>0.05)。与3.39%饲粮粗纤维水平相比，5.56%饲粮粗纤维水平使食糜的通过速度显著加快(P<0.05)；08:00采食的食糜通过速度显著快于16:00采食的食糜通过速度(P<0.05)。

2.3 饲粮粗纤维水平与采食时间对食糜在生长猪全消化道通过速度的影响

由表4可知，以粪便中指示剂颜色出现作为通过速度计时，饲粮粗纤维水平对食糜通过速度有显著的影响(P<0.05)，5.56%饲粮粗纤维水平使食糜的通过速度显著加快(P<0.05)，但采食时间对通过速度无显著的影响(P>0.05)，且两者间无显著的交互效应(P>0.05)。

以粪便中指示剂颜色消失或以指示剂颜色出现与消失的平均时间作为通过速度计时，饲粮粗纤维水平和采食时间对通过速度均有显著的影响(P<0.05)，且两者间存在显著的交互效应(P<0.05)。与3.39%饲粮粗纤维水平相比，5.56%饲粮粗纤维水平使食糜的通过速度显著加快(P<0.05)；08:00采食的食糜通过速度显著快于16:00采食的食糜通过速度(P<0.05)。采食3.39%粗纤维水平饲粮，采食时间对食糜通过速度的影响更大；采食5.56%粗纤维水平饲粮，采食时间对食糜通过速度的影响变小。

表2 食糜通过生长猪十二指肠的速度

相同项目同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same item and column, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

表3 食糜通过生长猪回肠末端的速度

续表3项目 Items食糜中三氧化铁显示时间Appearance time of ferric oxide in digesta/h颜色出现Color appearance颜色消失Color disappearance平均时间Mean time采食时间 Feeding time08:002.52b12.59b7.56b16:002.77a19.47a10.69aP值 P-value粗纤维水平 CF level<0.001<0.001<0.001采食时间 Feeding time<0.001<0.001<0.001粗纤维水平×采食时间 CF level×feeding time0.5020.7710.141

表4 食糜通过生长猪全消化道的速度

3 讨论

3.1 动物消化道食糜通过速度的表达

人们通常使用指示剂颜色观察法或外源指示剂累积排泄量对时间曲线法估测食糜通过动物全消化道的速度[8-12]。因为指示剂颜色观察法的分析工作量少、简单、直观，所以在猪禽食糜排空速度的测定中通常被采用。美国采用指示剂颜色法作为猪消化试验中试验饲粮通过全消化道开始收集粪便的依据[13]。在食糜通过速度的表达上，指示剂颜色出现表明饲喂含指示剂的饲粮开始经过监测的肠道位点，而指示剂颜色消失则表明饲喂含指示剂的饲粮全部通过了监测位点。因此，指示剂颜色出现与消失的时间差是该餐食糜通过监测位点所需要的时间。根据上述原理，以指示剂颜色的出现时间或消失时间来表达食糜的通过速度，在结果上会相差很大。Kim等[1]以颜色指示剂测定生长猪粪便中出现颜色和颜色消失的时间分别27和102 h。Stanogias等[14]的研究结果也得到了类似的差异(粪便中出现颜色和颜色消失的时间分别22和85 h)。在本试验2种粗纤维水平饲粮条件下，十二指肠食糜、回肠末端食糜以及粪便中指示剂颜色的出现时间与消失时间也相差很大。这一现象与前述文献的研究结果类似。根据指示剂颜色出现或消失的生物学含义，本试验中16:00饲喂3.39%粗纤维水平饲粮会进一步延后食糜到达十二指肠的时间，增加食糜全部通过全消化道的时间以及平均时间，而对食糜通过回肠末端的时间无互作效应。这表明16:00饲喂3.39%粗纤维水平饲粮会进一步降低食糜在盲结肠的通过速度。由此也表明，饲粮粗纤维水平与采食时间对食糜在生长猪盲结肠通过速度的影响有叠加效应。这可能是食糜在盲结肠的停留时间最长(>30 h)，3.39%粗纤维水平饲粮和16:00采食时间均增加了停留时间，从而两者对停留时间影响的叠加效应在盲结肠显现。

3.2 食糜在猪消化道内的通过速度及影响因素

食糜的通过速度会影响饲粮的消化程度。Adeola等[15]用半纯合饲粮或玉米-豆粕饲粮为基础饲粮测定鸡对玉米干酒糟的代谢能值，由于基础饲粮在体内的通过速度不同，从而导致了玉米干酒糟代谢能值的差异，也表明了饲粮的化学成分会影响到食糜的通过速度。Le Goff等[4]以不同的纤维原料添加到基础饲粮中，加快了食糜在猪消化道的通过速度。Mateos等[8]研究表明，随饲粮中脂肪含量的增加，鸡消化道中食糜的通过速度降低。本研究中，当饲粮中添加了15%的小麦麸后，生长猪消化道各段的食糜通过速度均显著加快。这可能是由于不可消化纤维促进了肠道的推进性蠕动，从而加快了通过速度。此外，每天分餐定点饲喂的动物，肠道内食糜的流速存在昼夜变化规律，采食后流速先升后降然后趋于平稳，总体上是白天的食糜流速高于夜间[6]。即使在自由采食条件下，夜间在没有照明时猪禽很少出现采食行为[16-17]，同样存在白天的食糜流速高于夜间的现象。这是由于夜间猪禽胃肠道的蠕动程度低于白天，尤其夜间休息时，消化器官的活动量显著减少，食糜通过速度变慢。本研究中，试验猪在08:00采食的食糜通过速度显著快于16:00采食的食糜通过速度。这是由于猪在08:00采食后，距下一次采食仅间隔8 h，而16:00采食后距下次采食间隔16 h。猪采食饲粮后新的食糜会促进含有指示剂食糜的向后推进，因而导致采食时间对食糜颜色显示的差异。上述生理现象也表明，在测定食糜在动物消化道的通过速度时，通过速度与饲喂时间存在从属关系。