家禽饲料有效能值评定方法及其研究进展

张羽辰 张福群 黄辉凤 曹满湖

（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南 长沙 410128）

1 家禽饲料能量体系

能量是维持动物生长，发育和繁殖的重要营养指标，主要由碳水化合物，蛋白质和脂肪三类有机物提供。经过消化、吸收、转化、储存和代谢来满足机体不同生长时期对能量的需求。在畜牧生产中很难直接测得饲料及原料的有效能值，所以通过饲料与排泄产物的能量差值来预测饲料有效能值。目前根据动物能量的损失途径可以分为总能体系，消化能体系，代谢能体系及净能体系。

总能（GE）是指饲料在体外完全氧化所产生的热能，也指完全燃烧后释放出的能量。总能是脱离动物体的能值，饲料中不同物质在体内的吸收效果及代谢产物不同，例如油脂的消化率在90%以上，而蛋白质的消化率在80%左右，并且油脂在体内最终代谢产物为CO2和H2O，蛋白质是以尿素和尿酸的形式排除体外，所以以饲料总能来代表饲料的营养价值是没有意义的。总能的测定一般是以氧弹燃烧产热测定或饲料的营养成分含量通过回归公式进行预测。

消化能（DE）可分为表观消化能（ADE）以及真消化能（TDE）。ADE是指饲料总能减去粪中的能量，即饲料中未消化的能量，包括动物消化道脱落和分泌物，以及肠道微生物产生的内源能。TDE是在表观代谢能的基础上加上动物体内正常产生的内源性能值。一般来说，消化能体系在粪尿分离动物的饲料能值评定中应用的较多，因为粪便较容易采集，并不适用于家禽。家禽由于无单独的尿道，所以尿液和粪会蓄积在泄殖腔，混合排除体外，导致消化能评定困难。但Zanella等（1999）提出可用回肠末端消化能（IDE）来表示动物的消化能值，因为IDE对营养物质的吸收有更明显的体现，大量国外家禽研究都采用IDE评定饲料或原料的有效能值，IDE的最大优势就是在于减小了后肠段发酵以及菌群对有效能值的影响。

代谢能（ME）是指饲料营养物质参与动物机体转化的部分能量，即饲料总能值扣除粪能、尿能及甲烷能剩余的能量。ME可分为表观代谢能（AME）和真代谢能（TME），TME即在 AME基础上加上尿中内源能和粪中内源能。Slinger（1964）提出家禽还需要进行氮矫正代谢能评定 （MEn），意义旨在扣除氮沉积在体内时所消耗的能量。ME体系相比于DE体系，考虑到了尿能和甲烷能的损失，细化了能量的去向。ME体系相比于猪和反刍更适用于家禽，家禽粪尿混合排除体外，不用单独收集尿液，而且由于家禽后肠段很短，肠道排空速度很快（6h左右），导致后肠段发酵能力差，产生的甲烷气体可以忽略不计。TME相比于AME在更能准确的表示饲料或原料的ME，但在实际评定的过程中多采用饥饿法和仿生消化法。前者克服了传统代谢能评定过程中动物样本数大、数据收集困难（包括采食量和粪样污染等）以及试验期长的弊端，但对动物体的应激过大，具体的禁食时间、饲喂方式、粪样收集方式和强饲量都需要进一步研究。后者的优势在于不用考虑内源能，但脱离了动物样本，现有仪器不能准确模拟动物体消化道环境。简而言之，ME体系在家禽中的应用比较成熟，更适用于家禽饲料能值评价。

净能（NE）是现有能量体系中更直接的体现饲料能量经转化为动物提供用于维持和生产的能量，即是在代谢能的基础上扣除体增耗（HI），并且根据能量的用途可将NE分为维持净能（NEm）和生产净能（NEp）。NE体系在家禽上的应用最早由Frap（1946）提出比较屠宰法，首次实现了NE在家禽饲料上的评定。之后呼吸测热装置有了突破性的进展，为之后在NE体系的应用奠定基础。国内关于家禽净能体系的研究较少，一般是用比较屠宰法来对饲料的净能进行评定，四川农业大学净能体系有一系列相关研究，家禽NE体系相较于ME和DE有贴合生产、预测生长、合理利用副产物及降低成本的优势，但缺点更为明显，试验繁琐、HI的测定困难、单一原料评定困难和数据缺乏。家禽NE体系还在起步阶段，各方面条件不成熟，目前还不适用于家禽有效能值的评定，还需要进一步的研究。

2 家禽饲料有效能评定方法

家禽粪尿不分离，全收粪法一般用于家禽AME的评定。保证家禽健康生长、充足光照、合适温湿度、自由饮水和采食、避免应激反应对有效能值评定造成的影响。如表1所示，家禽的代谢试验预饲期应不少于4天，连续收集后3天粪便。采用笼养的方式，笼下放置洁净、易收集粪便收集装置（如收粪盘、塑料薄膜或牛皮纸），准确和完全的收集家禽排泄物。收集粪便的同时，应捡出粪中饲料，羽毛和皮屑皮屑等污染样品的杂质，并将收集的粪样进行烘干粉碎保存。有学者认为可将待测饲料加工为颗粒料，以减少粪样污染和方便采集，但制粒过程会导致饲料结构发生改变，导致一些功能性营养物质失活，如维生素和外源酶类。AME计算公式如下：

表1 家禽代谢能评定试验期示例

全收粪法是饲料消化率评定的传统方法，也是较为准确的方法之一。但全收粪法的局限性也是非常明显，样品采集不方便且容易污染，动物样本数比较多时，工作量过大。

排空强饲法可以准确的提供家禽干物质摄入量，减少因家禽自由采食导致的有效能值评定误差，适用于家禽AME和TME的评定。Sibbald（1975）提出可将家禽，先饥饿以保证之前的饲粮排空，之后灌入一定量的饲料，完整收集排泄物，测定其有效能值，所以也称为饥饿法。强饲法也可作为单一原料的评定方法。

代谢试验可分为预饲期和正式期，正式期又可分为排空期、强饲期和粪尿收集期，如要同批鸡再次进行试验，应在之后进行体况恢复期。禁饲排空期时间过短会导致非待测部分还没有完全排出体外，增加排泄物总干物质含量，使ME偏低；而时间过长，家禽饥饿时应激大，极大程度会影响饲料有效能值的准确性。排泄物收集期过短，粪样采集不完全，代谢能值偏高；时间过长也会导致体况恢复期的增长。我国制定了关于强饲法的国家标准，规定了排空期和收集期的时间为48h，恢复期要在10天以上，强饲量为50g。而国外相关研究如表2所示，排空期较短。Potter等 （1960）研究发现限饲会导致饲粮的干物质利用率升高。之后Sibbald（1986）提出排空强饲法的强饲量应相当于家禽体重的1%。强饲量过高也容易导致呕吐现象的产生。

表2 国外强饲法试验期示例

AME计算公式如下：

式中 GEi：摄入总能（cal）；GEe：排泄物总能（cal）；Mi：干物质摄入（g）。

TME计算公式如下：

式中GEf：干物质基础下饲料总能 （cal/g）； Wf： 摄入干物质总量 （g） ；EFf： 干物质基础下排泄物总能 （cal/g）；EEc：禁饲组家禽排泄物总能。

诱饲法就是在排空强饲法的基础上进行改进，Farrell（1977，1978）改进了强饲法的饲喂方式，饥饿32h排空后，给与1h进行采食，收集42h排泄物。这种方法将强饲改为在一段时间内让家禽主动吃完饲料，减少因强饲而导致的动物应激过程，保证ME评定准确。之后Farrell（1991）试验对比了4种代谢能评定方法结果发现，诱饲法所测TME方程的R方值最高，更能准确的评定饲料TME。

指示剂法就是利用动物机体不消化、不吸收且不影响其他营养物质来标记饲料，以此求出饲料的消化代谢率。指示剂可分为内源指示剂和外源指示剂，内源指示剂为饲料本身含有的不消化物质，如酸不溶灰分、木质素等。而外源指示剂需要额外添加，如Cr2O3、Fe2O3、TiO2等。指示剂法的优势在于不用完全收集动物粪便，由粪便中指示剂含量和饲料中指示剂的含量计算消化代谢率。相比于外源性指示剂，内源性指示剂有更好的准确性和稳定性。外源性指示剂在使用过程中一定要与饲料混合均匀，不然会导致消化代谢率指标误差增大。代谢能计算公式如下：

回肠末端食糜法就是利用回肠末端食糜测定家禽的有效能值，所测得的能值与ME和DE均有所不同，所以被命名为回肠末端消化能（IDE）。Zanella（1999）在研究复合酶制剂对饲粮养分利用率中，各组ME无差异，但用回肠末端食糜计算出的有效能值，加酶与不加酶去有明显差异。这说明IDE对于家禽的消化有着更直接的体现，这是因为回肠食糜没有经过盲肠发酵，样品的收集也是即取即存，避免了样品的污染。采样前6h进行禁食，采样前3小时补饲饲料 （保证消化道内有食糜），之后将鸡处死，用蒸馏水冲洗回肠后2/3的食糜至离心管中保存。回肠末端食糜法要配合指示剂法使用。该方法主要问题在于动物个体可收集的样品较少，动物成本高。

3 家禽单一原料有效能值评定方法

全替代法或直接法是指饲料提供能量和蛋白部分全部由待测原料替代，只加少量的矿物元素和维生素预混料，以饲料能值来代表原料能值。许多文献均根据此结果得出原料的有效能值，并且认为该方法能减少其他原料营养物质对待测日粮有效能值评定的干扰，其结果最为准确。但某些原料并不能满足动物生长需要、适口性差，且试验期越长，对动物生长发育影响越大，如评定油脂有效能并不适用于该方法。

某些原料因为其本身的特点不能过高添加，所以套算法就是利用一部分待测饲粮按照一定比例替代基础饲粮，通过公式计算出原料的有效能值。Hill（1960）提出可以谷物类饲料替代基础饲料中40%的葡萄糖，通过基础饲粮与待测饲粮的差值和替代比例计算出原料的代谢能。套算法相比于全替代法，能保证家禽正常的生长发育，但基础饲粮与待测原料之间互作会导致所测能值偏高。李冲等（2017）研究发现利用套算法测得的原料有效能值高于直接法，且两种方法营养成分消化率高度相关。且周克等（2015）在对比套算法和强饲法中也发现，套算法能值偏高的现象。套算法计算的前提是保证基础饲粮有效能值不变，即饲料组合效应为0，而待测原料的加入势必会使基础饲粮的有效能发生改变，而这一部分能量会向待测原料转移，导致待测原料能值或偏高或偏低。计算公式如下：

式中RE：基础饲粮有效能值；TE：待测原料有效能值；SR：待测原料替代比例。

插值法是将待测原料分多个梯度 （0-100%）替代基础饲粮，将替代比例设为自变量（X），套算法计算出的原料有效能值设为（Y）进行回归分析，得出Y=aX+b，当替代比例等于100%时，则可得待测原料的“真值”，从本质上说就是利用套算法计算出的值进行回归分析。张子仪等（1981）对3种原评定方法结果进行比较，发现插值法的值相比于套算法更具有代表性，并且更为稳定。吴智强等（2012）在评定油脂有效能的过程中也提出了相同的结论。插值法结果更有代表性以及更稳定，它的局限性也很明显，每种原料都需要6-11个试验组，使整个试验成本升高。并且插值法最终替代比例达到100%，某些原料因为营养物质或适口性的问题，并不适合高剂量添加。在高剂量添加时，结果不稳定，反而会影响方程的准确性。

等比回归法类似于插值法，是将待测原料分为3个梯度替代基础饲粮，以待测原料的干物质摄入量为（X），有效能值为（Y）进行回归，得出待测原料的动态方程。但该方法的替代方法并不是简单的代替基础饲粮，而是替代基础饲粮中提供能量部分的原料，保证替代之后各提供能量部分的原料比例与基础饲粮相同。在所有以套算法为基准模式下，饲粮的互作效应是限制有效能值评定准确性的主要因素。互作效应是由原料间营养素不平衡，产生的组合效应，所以不仅是待测原料和基础饲粮，替代过程中基础饲粮结构的改变也会导致这种现象的产生。为了将原料的互作效应的影响降到最低，所以待测原料先等比替代，以避免基础饲粮结构改变对能值评价的影响，然后对结果进行回归，减少能值转移现象。Adeola等（2009）用该方法评定玉米发酵酒糟（CDDGS），得到的比较理想的回归方程，R2为0.989，之后相关研究均得出不错的结果，相关实验结果如表3所示。总体来说，该方法更为科学和准确，相比于插值法成本低，试验过程相对简便。

表3 等比回归法相关文献结果示例

在原料评定中原料的某些成分和其有效能值之间存在显著相关关系，其营养成分和有效能值进行回归分析，建立原料有效能值模型，从而对原料有效能值进行估测。该方法具有快速，简便和经济的特点。最早Carpenter等（1956）对13种原料的代谢能和其化学成分进行相关性分析，并建立了回归方程，但方程的变异范围较大。之后Sibbald等 （1963）又对22种原料和81种饲料，得到了比较好的结果，方程相关系数为0.953。以上试验均是以营养性指标（粗脂肪、淀粉和粗蛋白）预测其有效能值，有学者认为，通将非营养性指标作为负相关变量加入方程，如酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）。不同类型的原料，应将原料分类进行评估。化学参数法的精度在不断提高，但其模型是通过生物学方法评定的有效能值建立的，其准确性也依赖于生物学法的发展。

4 小结

能量是家禽维持一切生命活动重要的营养指标。准确评定饲料及原料的有效能值，对于数据库的更新与建立、精确饲喂及生产成本都具有指导性意义。选择适合家禽的有效能值指标和饲料及原料评定方法，对有效能值的测定至关重要。代谢能体系是比较符合家禽的能量体系，AME和AMEn是应用面比较广泛的指标，TME需要收集内源损失，对家禽的应急较大。IDE没有经过后肠段对于能量的消化表现更为直观，具有很高的灵敏度。饲料有效能值评定中全收粪法基本上避免了应激反应的产生，但样品收集难度高，工作量大。指示剂法样品收集较为方便，但在使用需注意指示剂在饲料中混合程度和回收率。强饲法优于其他方法在于采食量和排泄物可以完全收集，但家禽的应激反应会导致结果误差增大，且不适用于幼禽。而诱饲法避免了强饲的应激，但采食量无法精确的收集，和强饲法相同，无法解决饥饿过程对家禽的影响。回肠末端食糜法配合指示剂法同时使用，样品不会受到污染，但每只家禽所取得的样品很少。单一原料评定中，全替代法没有其他原料对其有效能进行干扰，但对原料的适口性、营养组成都有要求，许多原料不适用于此方法。套算法、插值法和等比回归法相比，等比回归法减少了套算法中互作效应，也比插值法简便和经济。研究人员在进行试验之前应根据研究目的和实际条件，选择符合自身试验的有效能值评定方法，尽量减少其他因素对能值评定的影响。