不同省份来源的稻谷干酒糟及其可溶物饲喂生长猪有效能和氨基酸回肠末端消化率的测定

2022-03-10赵金标宋孝明李忠超

动物营养学报 2022年2期

赵金标宋孝明李忠超刘岭,*

(1.中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京100193； 2.北京同力兴科农业科技有限公司，北京100193)

近年来，随着畜牧业的高速发展，对于能量和蛋白质饲料原料的需求量急剧增加，导致饲料成本增加和粮食资源短缺。蛋白质饲料原料不仅能提供猪需要的各种氨基酸，还是饲料配方中重要的能量来源。其中，豆粕是植物性蛋白质原料的主要来源，占畜禽蛋白质原料用量的60%以上[1]。近年来，大豆进口额和豆粕市场行情很大程度地限制了豆粕在畜禽生产的应用。为了减少我国对进口大豆的依赖性，低蛋白质饲粮配制技术在国内被广泛地推广和应用，极大程度降低了豆粕用量[2-3]。除此之外，饲料行业正在寻找可替代畜禽生产中豆粕的非常规蛋白质原料，以维持猪的生长性能并缓解饲料的匮乏现状。玉米干酒糟及其可溶物(DDGS)和小麦DDGS饲喂生长猪的消化能和代谢能与玉米、小麦相当，但是氨基酸含量远远高于玉米和小麦，因此被认为是优质的饲用植物性蛋白质原料[4]。目前，玉米DDGS和小麦DDGS作为蛋白质原料替代豆粕饲喂生长猪的营养价值已经得到充分的评价[5-7]。饲粮中净能和可消化氨基酸含量一致时，添加7.5%玉米DDGS对于5.2 kg断奶仔猪的平均日采食量、平均日增重和料重比均无负面影响[8]。大量研究表明，在生长育肥猪饲粮中添加15%或20%玉米DDGS不会降低其生长性能[9-10]。

类似于玉米DDGS和小麦DDGS，稻谷DDGS是指以稻谷为底物经微生物发酵生产乙醇过程中，淀粉被转化为乙醇和二氧化碳，其他营养成分残留在酒糟中的产物。由于微生物的作用，酒糟中蛋白质、氨基酸和维生素的含量均高于稻谷，并且可能含有未知的促生长因子[11-12]。因此，稻谷DDGS作为潜在的非常规植物性蛋白质原料在畜禽生产中具有广阔的前景。然而，稻谷DDGS饲喂生长猪的营养价值目前研究较少。因此，为了促进稻谷DDGS在养猪生产中的应用，寻找优质的蛋白质原料，本试验探究了4种不同省份来源的稻谷DDGS饲喂生长猪的消化能、代谢能、能量表观全肠道消化率和氨基酸回肠末端消化率，评价了其作为生长猪原料的饲用价值，以期丰富我国饲料原料营养价值数据库。

1 材料与方法

1.1 不同省份来源稻谷DDGS的生产

黑龙江和和河北的水稻属于粳稻，广西和安徽的水稻属于早籼稻。来源于黑龙江、安徽、广西和河北的稻谷DDGS均采用干磨法生产[13]。简而言之，干磨法是将酿酒酵母添加到稻谷、水和外源性酶制剂(纤维素酶和植酸酶)的糊状物中，将糖分发酵成乙醇，随后乙醇通过蒸馏被分离出来，剩余的固体进行干燥，生产出稻谷DDGS。

1.2 试验设计和试验饲粮

试验一：采用完全随机区组试验设计，选用30头初始体重为(35.02±1.61) kg杜×长×大三元杂交去势公猪，随机分成5组，每组6个重复，每个重复1头猪。各组分别饲喂玉米饲粮和4种稻谷DDGS饲粮，稻谷DDGS饲粮分别使用4种不同省份来源的稻谷DDGS替代基础饲粮中30%的玉米。采用全收粪尿法和套算法测定不同省份来源的稻谷DDGS的消化能和代谢能。试验期共19 d，前7 d为笼子适应期，后7 d为饲粮适应期，最后5 d为粪尿收集期。

试验二：采用完全随机区组试验设计，选用30头初始体重为(42.04±1.90) kg、回肠末端装有T型瘘管的杜×长×大三元杂交去势公猪，随机分成5组，每组6个重复，每个重复1头猪。各组分别饲喂无氮饲粮和4种稻谷DDGS饲粮，使用无氮饲粮计算试验猪的氨基酸内源损失，稻谷DDGS饲粮分别添加40%的4种不同省份来源的稻谷DDGS配制而成。采用外源指示剂法和直接法测定不同省份来源的稻谷DDGS的氨基酸表观和标准回肠末端消化率。试验期共16 d，前7 d为笼子适应期，后7 d为饲粮适应期，最后2 d为回肠食糜收集期。

试验一和试验二的试验饲粮均额外添加含有维生素和矿物质的预混料以满足25～50 kg生长猪的营养需要[14]。试验饲粮组成及营养水平见表1。

表1 试验饲粮组成及营养水平(饲喂基础)

续表1项目Items试验一 Experiment 1玉米饲粮Corn diet稻谷DDGS饲粮Rice DDGS diet试验二 Experiment 2稻谷DDGS饲粮Rice DDGS diet无氮饲粮N-free diet氧化镁 MgO0.10食盐 NaCl0.300.300.300.30预混料 Premix1)0.500.500.500.50合计 Total100.00100.00100.00100.00营养水平 Nutrient levels2)总能 GE/(MJ/kg)15.7515.95干物质 DM84.8485.30粗蛋白质 CP7.7712.119.60粗脂肪 EE3.254.86粗灰分 Ash2.103.50中性洗涤纤维 NDF10.9715.03酸性洗涤纤维 ADF2.345.99必需氨基酸 Essential amino acids精氨酸 Arg0.310.630.59组氨酸 His0.210.290.20异亮氨酸 Ile0.240.420.36亮氨酸 Leu0.911.120.70赖氨酸 Lys0.240.400.33蛋氨酸 Met0.170.280.22苯丙氨酸 Phe0.310.530.45苏氨酸 Thr0.270.420.34色氨酸 Trp0.060.110.10缬氨酸 Val0.410.640.51非必需氨基酸 Non-essential amino acids丙氨酸 Ala0.540.740.51天冬氨酸 Asp0.480.860.76半胱氨酸 Cys0.190.280.20谷氨酸 Glu1.271.941.51甘氨酸 Gly0.280.490.42脯氨酸 Pro0.890.920.43丝氨酸 Ser0.350.550.43酪氨酸 Tyr0.170.330.30

1.3 饲养管理

试验在国家工程技术研究中心猪试验基地(河北丰宁)进行。试验一和试验二正式开始前，将30头试验猪分别随机放入专用不锈钢猪消化代谢笼(1.40 m×0.45 m×0.60 m)中适应7 d，单笼饲养。试验期间饲喂生长猪全价饲料，自由饮水。试验正式开始前对每头猪进行称重，确定采食量。试验猪每日的饲喂总量为其体重的4%[15]，在每天09：00和15:00等量饲喂。舍温控制在20～28 ℃。每日饲喂后对圈舍进行冲洗和清扫，保持猪舍环境干净卫生。

1.4 样品收集

试验一：采用肛门全收粪法收集粪样，收粪时间为每天08：00—20:00，每隔2 h收粪1次，将每天收集的粪样放置于-18 ℃冷藏室保存。预试验期间观察每头试验猪排粪规律，准确收集粪样。5 d收粪期结束后，将收集的粪样称重，混合均匀，取1/4粪样加入6 mol/L HCl(每100 g鲜样加5 mL HCl)固氮，之后于65 ℃烘72 h至恒重，粉碎过60目筛，制成风干样，装袋待检。样品收集期间每天预先向收集桶中加入50 mL 6 mol/L HCL，并准确收集试验猪每天24 h所排尿液，每天尿样收集完毕后，将尿样充分混匀后再按1/20取样，取样后立即放入-18 ℃冷藏室保存。试验结束后，将5 d所取尿样解冻并充分混匀，装入50 mL离心管中，置于4 ℃保存待检。

试验二：在第15天和第16天的每天08:00饲喂后将橡皮带套在瘘管外端，连续收集食糜2 d，每隔30 min收集1次，将收集的食糜先放入-20 ℃冷藏室保存，18:00时再次饲喂时停止收集食糜，食糜收集结束后，把每头猪2 d所采集的所有食糜自然解冻，混合均匀后各取500 mL样品在冷冻干燥机中冻干，置室温条件下回潮24 h，之后粉碎过60目筛，装袋待检。

1.5 检测指标

干物质(方法930.15)、粗蛋白质(方法984.13)、氨基酸(方法982.30)、粗脂肪(方法920.39)、铬(方法2011.19)和粗灰分(方法942.05)含量的测定方法参照AOAC(2007)[16]。总能按照国际标准ISO 9831∶1998的方法，使用氧弹式测热议(1281型，Parr公司，美国)进行测定。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量参考Van Soest等[17]的方法，使用纤维分析仪(ANKOM200型，Ankom Technology公司，美国)进行测定。

1.6 计算公式

消化能、代谢能和氨基酸回肠末端消化率计算公式如下：

饲粮消化能(MJ/kg)=[食入总能(MJ)-
粪能(MJ)]/饲粮食入量(kg)；
饲粮代谢能(MJ/kg)=[食入总能(MJ)-
粪能(MJ)-尿能(MJ)]/饲粮食入量(kg)；
原料消化能(MJ/kg)=[饲粮消化能(MJ/kg)-
(100-x)×基础饲粮消化能(MJ/kg)]/x；
原料代谢能(MJ/kg)=[饲粮消化能(MJ/kg)-
(100-x)×基础饲粮代谢能(MJ/kg)]/x。

式中：x为待测原料代替基础饲粮比例。

氨基酸表观回肠末端消化率(%)=[1-待测
饲粮铬含量(g/kg DM)×食糜中氨基酸含量(%)/
食糜中铬含量(g/kg DM)×待测饲粮
氨基酸含量(%)]×100；
回肠内源氨基酸流量(g/kg DMI)=[食糜中
氨基酸含量(%)×饲粮铬含量(g/kg DM)]/
食糜中铬含量(g/kg DM)；
氨基酸标准回肠末端消化率(%)=氨基酸
表观回肠末端消化率(%)+{[回肠内源
氨基酸流量(g/kg DMI)/待测饲粮
氨基酸含量(%)]×100}。

式中：DM代表干物质含量；DMI代表干物质摄入量。

1.7 统计分析

数据采用SAS 9.2统计软件Proc GLM进行方差分析，以每头试验猪作为统计单位。数据采用SAS 9.2统计软件Proc CORR和Proc REG进行数据分析，所有试验结果均用最小二乘法的均值以及均值标准误(SEM)表示，以P<0.05为差异显著标准。

2 结果

2.1 不同省份来源稻谷DDGS的化学成分组成

不同省份来源稻谷DDGS的化学成分组成见表2。来源于黑龙江和河北的稻谷DDGS的粗蛋白质含量高于来源于安徽和广西的稻谷DDGS，来源于黑龙江的稻谷DDGS总能高于来源于安徽、广西和河北的稻谷DDGS，来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量低于来源于广西的稻谷DDGS。另外，来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS的氨基酸含量高于来源于广西的稻谷DDGS。

2.2 不同省份来源稻谷DDGS的消化能、代谢能以及能量、干物质和粗蛋白质表观全肠道消化率

不同省份来源稻谷DDGS的消化能、代谢能以及能量、干物质和粗蛋白质表观全肠道消化率见表3。来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS的消化能和代谢能显著高于来源于广西的稻谷DDGS(P<0.05)。来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS的代谢能/消化能显著低于来源于广西的稻谷DDGS(P<0.05)。另外，来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS的粗蛋白质、干物质和能量表观全肠道消化率显著高于来源于广西的稻谷DDGS(P<0.05)。

表2 不同省份来源稻谷DDGS的化学成分组成(干物质基础)

表3 不同省份来源稻谷DDGS的消化能、代谢能以及能量、干物质和粗蛋白质表观全肠道消化率

续表3项目Items稻谷DDGS来源 Rice DDGS sources黑龙江 Heilongjiang安徽 Anhui广西 Guangxi河北 HebeiSEMP值P-value代谢能 ME/(MJ/kg)12.54a12.46a7.53c11.44b0.28<0.01 代谢能/消化能 ME/DE0.93b0.93b0.97a0.91b0.01<0.01 表观全肠道消化率 ATTD/%粗蛋白质 CP82.91a82.42a49.04b83.28a2.11 <0.01 干物质 DM75.82a74.94ab47.51c71.12b1.52 <0.01 能量 Energy63.29b70.72a38.31c61.04b1.43<0.01

2.3 不同省份来源稻谷DDGS的氨基酸表观回肠末端消化率

不同省份来源稻谷DDGS的氨基酸表观回肠末端消化率见表4。来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS的氨基酸表观回肠末端消化率均显著高于来源于广西的稻谷DDGS(P<0.05)。

表4 不同省份来源稻谷DDGS的氨基酸表观回肠末端消化率

2.4 不同省份来源稻谷DDGS的氨基酸标准回肠末端消化率

不同省份来源稻谷DDGS的氨基酸标准回肠末端消化率见表5。来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS的氨基酸标准回肠末端消化率显著高于来源于广西的稻谷DDGS(P<0.05)。

表5 不同省份来源稻谷DDGS的氨基酸标准回肠末端消化率

3 讨论

DDGS是乙醇生产工业副产物，随着生物能源的应用增加，DDGS产量上升。近年来，越来越多的DDGS作为替代豆粕的蛋白质原料被应用到畜牧业。玉米DDGS和小麦DDGS是饲料工业中DDGS的主要来源。同时，大量的研究已经报道了玉米DDGS和小麦DDGS作为猪饲料原料的营养价值[18-19]。但是，对于稻谷DDGS的饲喂价值却鲜有报道。根据本研究对4种不同稻谷DDGS饲喂生长猪的消化能、代谢能和氨基酸回肠末端消化率结果，表明稻谷DDGS的消化能和代谢能要远远低于玉米DDGS(14.97和14.20 MJ/kg，饲喂基础)和小麦DDGS(13.17和12.13 MJ/kg，饲喂基础)[14]。这主要是由于稻谷DDGS中能量消化率(约80%)低于玉米DDGS和小麦DDGS(约90%)。针对氨基酸标准回肠末端消化率，稻谷DDGS的蛋氨酸(约70%)标准回肠末端消化率略低于玉米DDGS(约81%)和小麦DDGS(约78%)，而其余必需氨基酸标准回肠末端消化率均与玉米DDGS和小麦DDGS相似。综上所述，稻谷DDGS作为猪饲料原料的营养价值要低于玉米DDGS和小麦DDGS。另外，本试验中稻谷DDGS的消化能和代谢能远远低于已报道的黑龙江稻谷DDGS消化能和代谢能，这是由于本试验测定的4种稻谷DDGS的粗纤维含量高于黑龙江的稻谷DDGS。粗纤维含量较高会导致饲粮营养物质的消化率降低，从而减少原料的有效能值，而粗纤维含量的差异与不同的稻谷品种、种植区域以及DDGS加工工艺有关。

本研究中，来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS的消化能和代谢能均显著高于来源于广西的稻谷DDGS，这主要由于来源于广西的稻谷DDGS中粗纤维含量远远高于来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS，导致来源于广西的稻谷DDGS其他营养成分含量和能量水平较低。来源于广西的稻谷DDGS较高的粗纤维含量会阻碍消化酶和营养物质的作用效率，从而降低能量、蛋白质和脂肪等营养物质在生长猪肠道内的消化率，导致其消化能和代谢能显著低于来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS。与之相反，来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS的代谢能/消化能均显著低于来源于广西的稻谷DDGS。这是因为来源于广西的稻谷DDGS中较高的粗纤维含量可以降低氮的利用率，增加粪氮的排放量而降低尿氮的浓度，从而减少尿能的排放和提高代谢能/消化能[20-21]。除此之外，来源于黑龙江、安徽和河北的稻谷DDGS的氨基酸表观和标准回肠末端消化率均显著高于来源于广西的稻谷DDGS。粗纤维含量是影响稻谷DDGS的氨基酸消化率主要因素之一[22]。来源于广西的稻谷DDGS具有较高粗纤维含量，会导致肠道食糜的转运速度加快，缩短食糜在猪肠道内的滞留时间，同时阻碍食糜中营养物质和内源性消化酶的接触，从而降低营养物质的消化和利用效率[23]。另外，在生产酒精过程中，稻谷中氨基酸(尤其赖氨酸)和还原性糖易发生美拉德反应，导致稻谷DDGS氨基酸消化率和蛋白质品质降低。