家禽饲料原料生物学效价评定进展与存在的问题

■袁建敏

（中国农业大学动物科学技术学院 动物营养国家重点实验室，北京100193）

由于精准营养可以实现饲料的高效利用，减少浪费造成的污染，对于节约饲料资源和减少畜禽废弃物的排放具有双重利好，精准营养已经成为饲料行业发展的方向。实现精准营养的核心要素之一，即准确测定饲料的养分含量和评定生物学效价（有效能、有效氨基酸）。尽管近红外分析技术已经广泛的用于饲料原料快速检测，但近红外在估测各种饲料原料的生物学效价依然显得不够完备，甚至很多数据库缺乏。我国作为家禽生产大国，而且家禽品种繁多，建立依据家禽品种和生产阶段的数据库对于实现精准营养尤为重要。

2011年起，我国相继成立了各级农业产业技术体系，支持家禽（蛋鸡、肉鸡、水禽）各个产业积极地开展原料评价，取得了相应的进展，为各产业的发展起到积极的推动作用。我国农业农村部自2020年起也启动了猪、白羽肉鸡和黄鸡主要饲料原料的营养参数评价工作，说明农业主管部门非常重视饲料原料的评价。实际上，饲料原料评价是一件费时、费力，难以发表高水平文章，一直得不到重视的工作。但原料评价却直接关系到饲料配方的计算和动物生产效益，间接影响到环保、食品安全等，关系到饲料工业产业发展。本文围绕我国近五年家禽饲料原料评价取得的进展，研究工作中存在的问题，尤其是研究方法问题进行总结归纳，希望得到行业的重视，共同推动原料评价工作的深入，精准的实施，为逐步实现精准营养奠定基础。

1 研究进展

1.1 评价的原料种类和参数

近五年来，我国高校和科研院所围绕饲料原料的生物学效价积极开展工作，对不同原料在不同品种家禽的生物学效价进行评定（表1），评定的原料除常规能量饲料（玉米、小麦、面粉、高粱、大麦）、谷物加工副产品（DDGS、麦麸、米糠）以及蛋白质原料（豆粕、棉籽粕、菜粕）外，还围绕市场上使用的新饲料原料如玉米淀粉渣、喷浆玉米皮等玉米加工副产物，油菜籽、醋糟、发酵饲料（如苎麻、构树、桑叶、竹叶、木薯茎叶、木瓜茎叶、甘蔗尾叶、桑树茎叶）等用于鹅的青绿饲料原料，以及单细胞植物浒苔进行评价，评价的指标除传统的代谢能参数外还有净能，以及回肠氨基酸消化率，比先前的全肠道氨基酸消化率、代谢能又进一步。

表1 评价的原料和家禽种类及生物学参数

1.2 评价的家禽种类

评价工作也形成文章发表在国内外刊物上，以动物营养学报为主（17 篇），其次中国饲料（5 篇）、中国畜牧杂志（4篇）、中国家禽（3篇）、饲料工业（2篇），以及畜牧兽医学报、中国粮油学报、江苏农业科学、家畜生态学报等杂志，以及国际杂志Poultry Science。评价的家禽以蛋鸡、白羽肉鸡、鸭为主，黄羽肉鸡饲料原料生物学效价评定依然不足（表2）。

2 研究成果与进展

2.1 强饲量

张婵娟等（2018）在比较了强饲量为体重的0%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%豆粕对大恒肉鸡的能量和氨基酸营养价值评定时，认为强饲量显著影响肉鸡代谢试验期间的体重、氮沉积、真代谢能，但对表观代谢能、氮校正表观代谢能没有显著影响，强饲量低导致真代谢能和氮校正真代谢能升高，强饲量为体重的2%可以准确评定成年肉鸡饲粮的代谢能和真氨基酸消化率。

表2 近五年家禽原料生物学效价评定分布状况(篇)

2.2 测定方法的差异

雷新建等（2015）利用全收粪法、指示剂法、回肠食糜法测定玉米有效能时发现，不同测定方法对4种不同玉米的AME和AMEn测定没有显著差异，但评定添加复合酶制剂效果时发现，采用全收粪法和指示剂法对4种玉米的有效能测定没有显著影响，但应用回肠食糜法则发现不同酶制剂对不同玉米有效能的影响效果不同。说明盲肠微生物能将小肠不能消化、吸收的物质进行发酵，干扰采用粪便测定的结果。因而，用全肠道养分消化率不能真实反映小肠的消化吸收效果，用回肠食糜法测定养分消化率更能反映原料养分消化吸收效果，或添加剂对养分利用改善效果。

周克等（2015）比较了套算法和强饲法测定肉鸡玉米有效能值，发现强饲法测得的有效能值显著低于套算法，以套算法为基础的全收粪法、指示剂法和回肠末端食糜法所测得的有效能值无显著差异。

2.3 内源总能

内源总能的测定关系到真代谢能的重现性，在同一个时期的研究中，研究者往往不会在每次测定时设置内源测定对照组测定内源总能，常常将同一试验期试验鸡的内源总能作为常数参与计算，近乎认为是一个常数。但实际上受到个体差异及代谢室的温热环境影响，内源能值变异很大。Sibbald等(1980)从38次代谢试验数据总结得出，成年白来航公鸡48 h内源总能的变化范围为49.96～188.62 kJ/只；欧洲7个实验室测得的罗岛红成年公鸡48 h 内源总能的变化范围为18.8～87.8 kJ/只；和小明(2001)测得9周龄艾维茵公鸡48 h内源总能的变化范围为98.73～351.08 kJ/只。

杨霞等（2016）发现，即使在代谢室，温度相对控制在鸡的适温区，但成年公鸡不同季节48 h内源总能产生显著差异，秋季48 h 内源总能(67.97 kJ/只)极显著低于春季(83.07 kJ/只)和夏季(79.90 kJ/只)(P＜0.01)，但春季和夏季间48 h 内源总能差异不显著(P＞0.05)，而且发现季节内48 h内源总能与48 h内源干物质排泄量呈极显著正相关(r≥0.91，P＜0.01)。该结果提示我们，对比不同试验取得的参数值时，尤其是表观代谢能可能受到内源总能变异的影响。

2.4 日龄对生物学效价测定值的影响

Yang 等（2019）测定了7、14、21、28、35 日龄肉鸡对玉米、小麦日粮代谢能影响，发现肉鸡日龄影响有效能测定值，肉鸡7～28 日龄日粮表观代谢能随日龄增加线性上升（P＜0.05），35 日龄出现下降；14 日龄前肉鸡日粮代谢能值低于较大日龄肉鸡日粮代谢能值，用较大日龄肉鸡测定AME值高估生长早期结果。

2.5 建立了原料养分含量与生物学效价预测模型

由于不同原料的养分含量存在很大变异，原料的实际生物学效价随原料养分的变化而不同。对于配方师来说，如何掌握变异规律是一件很难的事情。如果建立养分含量与生物学效价之间的预测模型，通过实验室对养分含量的检测，配方师可以通过回归方程简单的计算得到原料的生物学效价参数值。因而，建立预测模型比单纯的养分含量更有意义。

沈兆艳等(2017)建立了21日龄AA Plus雄性肉鸡的AME和氨基酸表观代谢率的最佳预测方程分别为：AME(MJ/kg，DM)=9.345+1.536×EE（R2=0.957，P=0.022）；异亮氨酸表观代谢率（%）=127.317-32.600×Ash（R2=0.948，P=0.026）；亮氨酸表观代谢率（%）=-878.663+10.695×DM（R2=0.995，P=0.002）。没有发现高粱的生物学效价与单宁含量之间的相关性。

由于肉鸡不同的生长阶段消化生理不同，对养分的利用存在差异，杜保华等（2018）建立了肉鸡皮大麦代谢能预测方程：11～13 d AME(MJ/kg，DM)=7.814+10.166×TP+0.106×NDF（R2=0.996，P=0.004），AMEn(MJ/kg,DM)=10.336+9.740×TP-0.121×CP（R2=0.983，P=0.017）；25～27 d AME(MJ/kg,DM)=10.436+5.974×NaCl+0.131×EE+0.019×NDF（R2=0.999，P=0.002），AMEn(MJ/kg,DM) =15.284- 0.312 × CP + 0.258 × EE-0.081×NDF（R2=0.998，P=0.014）。TP 为总磷含量，没有发现大麦的有效能与戊聚糖、可溶性戊聚糖和β-葡聚糖含量之间的相关性。

赵萌菲等(2019)建立了肉鸡河南小麦的代谢能回归方程。11～13 d：AME(MJ/kg，DM)=14.628-0.184×NDF，TME(MJ/kg，DM)=15.49-0.197×NDF，AMEn(MJ/kg，DM)=14.571-0.184×NDF，TMEn(MJ/kg，DM)=15.49-0.197×NDF；25～27 d：AME(MJ/kg，DM)=15.462-0.217×NDF，TME(MJ/kg，DM)=16.124-0.214×NDF，AMEn(MJ/kg，DM)=15.179-0.208×NDF，TMEn(MJ/kg,DM)=16.123-0.214×NDF。没有发现小麦有效能与戊聚糖含量之间的相关性。Wang 等（2018）建立蛋鸡对玉米DDGS 能量的预测方程：AMEn（kcal/kg）=0.777×GE(kcal/kg)-5.39×NDF(g/kg) (R2=0.99)。

2.6 构建近红外预测模型

赵佳等（2016）通过采用排空强饲法评定代谢能结合近红外光谱，建立了大恒肉鸡的玉米代谢能预测模型；于梦超等(2018)通过实测不同来源小麦的肉鸭表观代谢能(AME),并利用近红外光谱分析技术(NIRS)构建其预测模型，实现准确地预测小麦肉鸭代谢能值。由于近红外分析技术能够快速检测饲料养分含量，通过建立能量预测模型，为饲料工业实现快速检测原料的有效能提供便利。

3 存在问题

原料生物学效价的测定是动物营养学的基本工作，多年来国内外营养研究学者一直在不断地评价原料的生物学效价参数，取得大量的数据。但是，不同的研究者就同一原料可能得出不同的生物学效价参数，给使用者产生很大的困惑。Mateos等（2018）对用于估计家禽原料和日粮能量含量的程序进行批判性综述一文中指出，从发布的数据库或文章中可以发现豆粕、菜籽粕、葵花粕、DDGS、大米、玉米、小麦、高粱、大麦、油脂的代谢能差异分别为390、630、680、760、850、250、250、340、470、1 000 kcal/kg（风干样），产生如此大的差异来源于原料的化学组成、动物年龄和性别不同，以及试验操作方法不同。虽然Sibbald等(1980)提出强饲法测定规程，欧洲也形成了代谢能测定方法规范，但不同的实验室实际操作方法依然难以统一。Wu等（2019）在对家禽饲料代谢能值的生物测定方法的历史缺陷综述一文中指出，基于：①在生物学有效性测定中使用营养不均衡的饲粮，作为试验品代替部分均衡饲粮的结果；②所谓的标准成分AME值是变化的；③体外实验无法准确模拟真实动物的新陈代谢；④分析中使用的了错误的计算方法或数学模型；认为采用不同的方法和技术，利用动物试验获得的代谢能参数；或根据预测模型计算的参数；以及通过体外消化试验，或NIR技术得到的代谢能参数准确性是值得怀疑的。

此外，由于实际测定中饲养管理条件和粪便收集方法，预饲期的时间、粪便收集的时间、使用家禽的年龄、性别和品种、重复数、每个重复的家禽数量等方面存在差异，造成结果难以比较。就我国近五年家禽代谢能测定存在的问题，归纳如下。

3.1 测定方法不规范

3.1.1 代谢能测定缺乏禁食

代谢能测定过程中，为准确测定饲料中未消化养分的能量，需要通过一定时间的禁食实现未消化饲料形成排泄物的准确收集。在比较全收粪法、指示剂法、回肠食糜法测定家禽代谢能一文中，没有关于收粪前禁食的描述。在以往的研究中也看到采用时间点对时间点的方法测定耗料量、排粪量，即某一时刻开始喂料，同时开始收粪，到某时间点结束喂料，并结束收粪。该方法常用于猪消化能测定，基于猪肠道食糜难以排空。对于成年蛋鸡，由于日均采食量相对一致，采用时间点对时间点的方法似乎因采食量不变，排放量也可能不变容易让人接受。但对于生长期的肉鸡来说，由于采食量随日龄增加而增加，排粪量也可能增加，采用时间点对时间点的比较可能导致粪便收集比实际少，日粮代谢能出现高估的情况。

3.1.2 试验动物不一致

在“套算法和强饲法测定肉鸡玉米有效能的比较”一文中，套算法采用28日龄AA肉鸡，强饲法采用成年肉种公鸡。国际上大量研究表明成年公鸡饲料代谢能显著高于生长肉鸡。因而，套算法测定商品肉鸡和强饲法测定成年肉种公鸡对玉米的结果不具备可比性，不能说明测定方法之间存在的差异，如果旨在比较测定方法之间的差异，只能统一采用成年公鸡或商品肉鸡。

此外，在很多通过强饲的研究中每个重复采用1 只家禽的方法收集排泄物，由于个体差异大，导致变异大，结果的准确性有待于商榷。

3.1.3 测定方法不统一，缺乏可比性

在“性别对蛋鸡日粮代谢能测定值的影响”一文中比较了公、母鸡对蛋鸡日粮代谢能值得差异，但公鸡采用强饲法，母鸡采用外源指示剂法。由于强饲法与指示剂法之间可能存在差异，用不同的方法比较不同性别的结果具有不确定性，只有公、母鸡均采用外源指示剂法测定才能获得确定性结果。

3.2 研究方法的缺陷

3.2.1 测定单一样品，难以有代表性

近年来很多研究从市场收集单一样品进行表观代谢能测定或氨基酸消化率测定，由于样品养分含量受到品种、产地、储存、加工等因素影响，从而影响饲料的生物学效价，导致不同样品之间产生很大变异。石诗影等（2017）比较黄羽肉鸡利用不同产地玉米的生物学效价，发现9 个产地玉米AME 为：肥城＞乌克兰＞枣庄＞洛阳＞东北＞阜阳＞沈丘＞偃师＞湖北；CP消化率为：阜阳＞东北＞乌克兰＞湖北＞枣庄＞洛阳＞肥城＞沈丘＞偃师。谢彦娇等（2017）比较不同玉米对蛋鸡营养价值时，发现不同品种玉米之间不仅表观代谢能存在显著差异（P＜0.05），而且蛋白表观消化率也存在显著差异（P＜0.05）。张婵娟等（2018）测定了12 个豆粕代谢能，发现不同豆粕CP、NDF、ADF、CF、EE、CA 分别为52.81%、13.61%、6.47%、6.67%、1.52%、6.63%，变异系数分别达到3.88%、20.36%、13.54%、26.76%、28.66%、3.50%；表观代谢能平均值为12.523 MJ/kg DM（11.439～14.305 MJ/kg DM)。可见不同的样品差异之大，测定单一样品的生物学效价参考意义很小。

3.2.2 样品采集没有代表性

为避免单一样品可参考性差，多样品虽然覆盖面大，能总结出原料一定的规律，但由于变异系数和变异范围大，对于饲料行业准确应用也不是一件容易的事情。因而，如果能根据样品的特性建立回归方程则可以帮助企业更加精准的衡量原料的生物学效价。近年来，很多研究者探讨建立原料生物学效价与养分含量的回归方程。建立回归方程时，通常要采集多个样品进行分析检测，但样品的代表性，即样品是否有足够的覆盖面是保证建立方程准确性的重要前提。目前一些发表的文章中对样品采集常常描述成“从不同地区采集6个样品”，但没有对6个样品是否有足够的代表性进行分析。李全丰（2014）针对国内100 种玉米进行检测，分析、总结出我国玉米养分的变化规律，为其后续的研究提供基础。采样时只有根据原料变异大的化学成分含量的变化，从低含量到高含量进行采样才具有代表性。有些谷物（如玉米）如果从东北和广东不同地区采集，由于广东不产玉米，可能来源于东北，可能造成东北玉米和广东玉米其实是一个样品。因而，建议谷物样品的采集尽量从原产地，结合品种和种植条件的差异进行分析。

加工性的原料如麦麸、菜籽粕等受加工工艺影响更大。因而，加工性产品除考虑籽实品种、产地等因素外，要结合不同加工工艺进行取样，确保不同样品之间的化学成分呈现大的差异。

对于没有文章发表或其他数据库来源的原料，可以寻求饲料企业的帮助。目前饲料企业大量地使用不同的原料，条件好的企业通过近红外检测每批原料的化学成分。因而，根据企业分析的数据有助于掌握原料的化学成分变化规律，尤其是变异大的养分，帮助开展有针对性的采样工作。总之，采样事关研究结果的可靠性。采样前掌握所采原料的变异规律，再采集相应的样品是准确建立预测方程的前提。

3.2.3 研究方法的可靠性

由于按照养分变异采集天然原料存在很大困难，很多研究者根据原料养分变异特点，通过人工配制的方式配制出不同养分含量的原料（又称人工原料）进行生物学效价测定（王璐等，2017；沈兆艳等，2017）。相对来说，人工原料化学成分呈现统一的变化规律，不像天然样品规律性差。但两者是否有差异，目前不得而知。需要说明的是，我国研究小麦、大麦、高粱时，没有发现主要抗营养因子与生物学效价的相关性，但Mandal等（2006)研究不同单宁高粱时发现，单宁含量与肉鸡代谢能呈现负相关，高粱AMEn（MJ/kg）=13.07-0.093×单宁(R2=0.20，n=108，P＜0.001)，含高粱饲粮AMEn（MJ/kg）=12.38-0.103×单宁(R2=0.26，n=108，P＜0.001)。不同的研究得出截然不同的结果，需要进一步思考原因。

3.3 统计方法不合理

3.3.1 逐步回归没有逐步

目前，通过回归分析方法建立饲料化学成分分析值与生物学效价之间的回归模型是原料生物学效价评定中的发展方向。但是，在建立回归方程时，并不是采用简单单因素回归，或多因素回归，而是通过逐步回归法得出最佳方程。因而，建立逐步回归方程时，通常一步一步地将产生显著影响的化学成分列出，并列出其截距、回归系数（R2）等，具体见Meloche等（2013）。通常只有截距最大，回归系数中各因子呈现显著性，R2最大时的方程才是最可靠的方程。

3.3.2 回归方程没有验证

建立回归方程后对方程的验证是检验方程是否合理的必要方法。检验之初可以将自己试验中的数据代入方程验证预测值和实测值之间的一致性；其次，再将数据库数据或发表文章的数据代入，比较结果是否符合常规。如果不符合常规，则说明方程不合理，只有预测值符合实际变化规律才算合理。

4 结语

虽然原料评价是动物营养学中传统的工作，但今天看来还存在很多不确定性。这些不确定性即有方法学的问题，又有原料评价过程中操作的问题。虽然欧洲AMEn参考测定程序对测定进行了规定，但不同实验室之间仍然差别很大。虽然我国制定了国家标准GB/T 26437—2010 畜禽饲料有效性与安全性评价强饲法测定鸡饲料表观代谢能技术规程，但实际操作过程仍然存在很多操作层面的问题。当然，更多的问题是方法学问题。如是采用单一日粮法还是替代法，何种原料采用替代法？何种原料采用单一日粮法？采用替代法，最佳比例？采用天然原料还是人工日粮？以及强饲法还是全收粪法？禁食不禁食？禁食多长时间为宜？等等。此外，目前原料评价取得的结果更多只是以文章的形式发表，很多结果没有通过产业的验证。只有通过产业验证建立的回归方程才对产业具有指导意义，推动饲料行业向精准营养迈进。

总之，饲料原料的评价工作直接关系到饲料产业发展，需要投入更多的人力、财力、物力才能将符合我国特色的数据库建立完备，更好的为我国饲料工业发展服务。