張喬儒 孫皓然 彭章蓉 張海華 馮敏山* 張鐵濤*
(1.河北科技師范學(xué)院動(dòng)物科技學(xué)院,河北省特色動(dòng)物種質(zhì)資源挖掘與創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,秦皇島066004;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所,長(zhǎng)春130112)
我國(guó)寵物市場(chǎng)的2021年產(chǎn)值已達(dá)到2 200億元,且近年寵物食品的需求量激增。然而,我國(guó)對(duì)于寵物食品原料評(píng)價(jià)的相關(guān)研究并不深入,準(zhǔn)確評(píng)估飼料原料的有效能值可以更加合理地配制寵物食品。當(dāng)前對(duì)于寵物食品有效能值的研究多以代謝能(metabolizable energy,ME)體系為主導(dǎo),而凈能(net energy,NE)體系在ME體系的基礎(chǔ)上考慮了熱增耗的損失,能夠真實(shí)反映飼料有效能值[1]。蛋白質(zhì)飼料原料作為寵物食品中最重要的組分,其質(zhì)量直接影響寵物食品的品質(zhì)。目前,在寵物食品中對(duì)于蛋白質(zhì)飼料原料的評(píng)價(jià)多采用水貂[2]、切除盲腸公雞[3]、回腸瘺管插管犬[4]等動(dòng)物模型,但以上方法都不能完全反映飼料在動(dòng)物體內(nèi)被消化利用的情況[5]。體內(nèi)法可以反映出動(dòng)物最真實(shí)的消化情況,是當(dāng)前評(píng)價(jià)飼料有效能值最準(zhǔn)確的方法,具體可分為直接法與替代法。直接法以被測(cè)飼料作為唯一的能量來(lái)源,李德發(fā)[6]提出直接法僅限于對(duì)豬谷物類原料能值的測(cè)定,并且可能由于營(yíng)養(yǎng)成分不均衡以及適口性等因素對(duì)動(dòng)物的健康產(chǎn)生影響。替代法測(cè)定原料能值時(shí),替代的比例會(huì)影響測(cè)定的準(zhǔn)確性[7],當(dāng)替代比例大于20%時(shí),可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果[8]。于明等[9]以15%的替代比例測(cè)定遼西驢常用精飼料的消化能(digestible energy,DE)。Huang等[10]、Kim等[11]均采用30%的替代比例測(cè)定豬飼料原料的有效能值。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外運(yùn)用不同方法對(duì)寵物食品原料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)的研究鮮有報(bào)道。因此,本研究以雞肉粉為待測(cè)原料,成年雌性比格犬為試驗(yàn)動(dòng)物,通過(guò)直接法和替代法測(cè)定比格犬對(duì)雞肉粉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率及有效能值,為比格犬在蛋白質(zhì)飼料原料的評(píng)價(jià)提供方法學(xué)上的參考依據(jù)。
消化代謝試驗(yàn)與呼吸測(cè)熱試驗(yàn)于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所左家比格犬試驗(yàn)基地進(jìn)行。選用6只初始體重為(9.67±0.52) kg的12月齡健康狀況良好的雌性比格犬。試驗(yàn)開(kāi)始前注射犬用八聯(lián)疫苗,根據(jù)其體重用阿苯達(dá)唑進(jìn)行驅(qū)蟲。采用5×6的不完全拉丁方設(shè)計(jì),設(shè)置5個(gè)組,每組6個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)1只犬。
基礎(chǔ)飼糧參照NRC(2006)[12]成年犬維持營(yíng)養(yǎng)需要量配制,雞肉粉購(gòu)自煙臺(tái)某動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)公司。直接法為100%雞肉粉飼糧(100%組);替代法飼糧分別為基礎(chǔ)飼糧(0組)和3種試驗(yàn)飼糧,試驗(yàn)飼糧分別以15%、30%和45%的雞肉粉替代基礎(chǔ)飼糧,分別記為15%組、30%組和45%組。試驗(yàn)所用飼糧為粉料,飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。
表1 飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))
續(xù)表1項(xiàng)目 Items雞肉粉替代比例 Chicken meal substitution proportion/%1000153045代謝能 ME/(MJ/kg)20.9317.7618.1818.4018.62粗蛋白質(zhì) CP76.7024.2031.7938.0347.97粗脂肪 EE9.5511.6111.7211.0510.56粗灰分 Ash7.417.127.388.619.22碳水化合物 Carbohydrate2.4249.1341.2335.6924.88粗纖維 CF12.1610.9911.3111.7511.97鈣 Ca0.380.840.790.710.84磷 P0.590.710.520.560.74
試驗(yàn)分5期進(jìn)行,每個(gè)試驗(yàn)期10 d,包括預(yù)試期3 d,正試期7 d。每批試驗(yàn)間隔7 d,期間飼喂基礎(chǔ)飼糧。正試期中呼吸測(cè)熱試驗(yàn)包括4 d的正常代謝試驗(yàn)(消化代謝試驗(yàn)同步進(jìn)行)與3 d的絕食代謝試驗(yàn)。在試驗(yàn)開(kāi)始前參照NRC(2006)[12]成年犬每日ME維持需要量確定采食量。每天飼喂900 g飼糧,09:00、14:00各喂450 g,試驗(yàn)飼糧料水比為1∶2(絕食代謝除外),自由飲水。試驗(yàn)期間犬置于吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制的開(kāi)放式呼吸測(cè)熱儀中單獨(dú)飼喂,該套裝置連接6個(gè)呼吸測(cè)熱室,室內(nèi)有糞尿收集裝置。正試期前4 d采用全收糞法收集糞、尿,每天記錄犬只的排糞量、糞便評(píng)分,后3 d僅收集尿液,所有樣品-20 ℃冷凍保存。分別記錄正常代謝與絕食代謝的總尿量。在消化代謝試驗(yàn)結(jié)束后,將收集到的糞樣混勻置于65 ℃烘箱中48 h至烘干,測(cè)定糞樣概略養(yǎng)分含量及總能(gross energy,GE)。
1.4.1 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量測(cè)定
飼糧、原料以及糞樣中干物質(zhì)(dry matter,DM)、粗脂肪(ether extract,EE)、粗蛋白質(zhì)(crude protein,CP)、粗灰分(Ash)、粗纖維(crude fiber,CF)以及原料中的鈣(calcium,Ca)和磷(phosphorus,P)含量測(cè)定依據(jù)《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》[13]進(jìn)行;GE與糞能(fecal energy,FE)參照ISO 9831:1998中推薦的方法,使用氧彈式熱量測(cè)定儀(IKA C2000,德國(guó))進(jìn)行測(cè)定。糞便評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考威豪糞便評(píng)分系統(tǒng)(Waltham?Faeces Scoring System,WFS)[14],所有糞便樣本使用5分制評(píng)分系統(tǒng)對(duì)糞便質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估(1:干、硬、易碎,“子彈狀”;1.5:干、硬,按壓時(shí)出現(xiàn)裂紋;2:成形良好,撿拾起來(lái)不留印記;2.5:成形良好,表面略濕,撿拾后留下印記;3:含水量較多,不成形,撿拾后留下明顯印記;3.5:含水量很多,但基本成形;4:基本不成形;4.5:腹瀉,部分區(qū)域有一點(diǎn)成形;5:水樣腹瀉)。
1.4.2 尿能(UE)測(cè)定
取6張定量濾紙分別測(cè)定其能值,計(jì)算出濾紙的平均能值。將6 mL尿液分2次滴在濾紙上,經(jīng)65 ℃烘干后使用氧彈式熱量測(cè)定儀(IKA C2000,德國(guó))測(cè)定,得到濾紙和尿液的GE值。計(jì)算公式如下:
UE(J/mL)=[滴加尿液后濾紙的GE值(J)-
濾紙的平均能值(J)×2]/6 (mL)。
1.5.1 飼糧及原料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的計(jì)算
飼糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率(%)=100×
(食入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的量-排出的營(yíng)養(yǎng)
物質(zhì)的量)/食入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的量;
原料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率(%)=[試驗(yàn)飼糧
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率-(100-X)×基礎(chǔ)飼糧中
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率]/X。
式中:X為待測(cè)原料在試驗(yàn)飼糧中所占的比例(%)。
1.5.2 飼糧能值
飼糧DE(MJ/kg)=[食入GE(MJ)-
FE(MJ)]/食入飼糧質(zhì)量(kg);
飼糧ME(MJ/kg)=[食入GE(MJ)-FE(MJ)-
UE(MJ)]/食入飼糧質(zhì)量(kg);
飼糧NE(MJ/kg)=[食入GE(MJ)-FE(MJ)-
UE(MJ)-總產(chǎn)熱量(THP,MJ)+絕食產(chǎn)熱量
(FHP,MJ)]/食入飼糧質(zhì)量(kg)[15]。
1.5.3 替代法測(cè)定原料能值的計(jì)算公式
待測(cè)原料能值(MJ/kg DM)=[試驗(yàn)飼糧能值-
(100-X)×基礎(chǔ)飼糧能值]/X。
式中:X為待測(cè)原料在試驗(yàn)飼糧中所占的比例(%);待測(cè)原料能值可以為NE、DE、ME。以上結(jié)果均以DM為基礎(chǔ)[16]。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2021進(jìn)行初步整理,使用SPSS 25.0軟件中的one-way ANOVA程序進(jìn)行方差分析,并采用Duncan氏法進(jìn)行組間多重比較,P<0.05為差異顯著。
由表2可知,100%組DM、OM、EE、CP、GE以及CF的表觀消化率顯著高于各替代法組(P<0.05)。30%組與45%組DM與OM的表觀消化率不存在顯著差異(P>0.05)。隨著雞肉粉替代比例的提高,各替代法組飼糧CF的表觀消化率顯著增加(P<0.05)。30%組與0組間GE的表觀消化率沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。各替代法組間飼糧EE的表觀消化率差異不顯著(P>0.05)。
由表3可知,100%組的糞便含水量顯著高于其余各組(P<0.05),30%組與45%組間差異不顯著(P>0.05)。對(duì)于糞便評(píng)分來(lái)說(shuō),100%組最高,45%組顯著高于30%組(P<0.05),0組糞便評(píng)分最低。
表3 直接法與替代法測(cè)定的比格犬糞便質(zhì)量
由表4可知,5組間飼糧的GE、FE、UE、DE、ME與代謝能與消化能比值(ME∶DE)差異顯著(P<0.05)。對(duì)于GE來(lái)說(shuō),100%組>45%組>30%組>15%組>0組。替代法中,15%組、30%組和45%組的FE顯著高于100%組(P<0.05)。100%組的UE顯著高于其余4組(P<0.05),而30%組與45%組的UE不存在顯著差異(P>0.05)。直接法飼糧DE與ME均顯著高于替代法飼糧(P<0.05)。100%組的ME∶DE顯著低于其余4組(P<0.05),30%組與45%組間差異不顯著(P>0.05)。各組間NE不存在顯著差異(P>0.05)。2種方法的凈能與代謝能比值(NE∶ME)差異不顯著(P>0.05)。
表4 直接法與替代法測(cè)定的比格犬飼糧能值
由表5可知,對(duì)于單一蛋白質(zhì)原料雞肉粉的表觀消化率來(lái)說(shuō),100%組的OM表觀消化率顯著高于各替代法組(P<0.05)。100%組和45%組CP與CF的表觀消化率顯著高于15%組和30%組(P<0.05)。100%組與30%組GE的表觀消化率不存在顯著差異(P>0.05),但顯著高于15%組與45%組(P<0.05)。對(duì)于DM表觀消化率來(lái)說(shuō),替代法中30%組與45%組差異不顯著(P>0.05)。100%組的DE顯著高于30%組(P<0.05),各替代法中組間不存在顯著差異(P>0.05)。對(duì)于ME∶DE來(lái)說(shuō),100%組與30%組間差異不顯著(P>0.05)。30%組與45%組間NE差異不顯著(P>0.05),但顯著低于100%組(P<0.05)。30%組的NE∶ME顯著高于100%組與45%組(P<0.05)。
表5 直接法與替代法測(cè)定的比格犬雞肉粉營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率及能值
續(xù)表5項(xiàng)目Items雞肉粉替代比例 Chicken meal substitution proportion/%100153045SEMP值P-value代謝能 ME17.7414.6913.6517.020.670.089凈能 NE15.30a14.24ab13.26b13.60b0.280.034能量轉(zhuǎn)化率 Energy conversion rate/%代謝能與消化能比值 ME∶DE85.81bc97.25a82.27c92.17ab1.590.001凈能與代謝能比值 NE∶ME86.24b96.72a97.08a80.10b1.970.001
飼糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率是反映犬對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收利用情況的關(guān)鍵參考指標(biāo)。飼糧組成、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量以及動(dòng)物品種的差異都會(huì)對(duì)其結(jié)果產(chǎn)生影響。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31216—2014[17]中規(guī)定了成年犬飼糧中蛋白質(zhì)含量需大于18%,本研究的5種試驗(yàn)飼糧均滿足此要求。本試驗(yàn)得出直接法采用的100%組DM、OM、EE、CP、GE以及CF的表觀消化率顯著高于各替代法組,推測(cè)原因是雞肉粉的適口性好,試驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)因?yàn)楸雀袢瓺M采食量的差異而對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。本研究中,隨著替代法試驗(yàn)飼糧雞肉粉替代比例的升高,CF含量升高,DM的表觀消化率隨之升高,這與周俊[18]在成年期藏獒中得出的CF含量與DM消化率呈負(fù)相關(guān)相悖。但Dainton等[19]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)成年雌性比格犬飼糧中粗纖維水平達(dá)到17.70%時(shí),并不會(huì)影響其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率以及糞便質(zhì)量。本研究中,飼糧CF含量最高為11.97%,說(shuō)明在一定范圍內(nèi),比格犬可以很好地消化吸收飼糧中粗纖維。馬利等[20]將32.5%的寵物級(jí)雞肉粉添加到大口黑鱸魚飼料中,并不影響其生長(zhǎng)性能及健康指標(biāo),與本研究得到的30%替代比例接近,說(shuō)明該替代比例不會(huì)對(duì)動(dòng)物機(jī)體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。范文文等[21]用20%的替代比例測(cè)定了水貂對(duì)5種非常規(guī)蛋白質(zhì)飼料養(yǎng)分的消化利用情況,其中飼料原料血漿蛋白粉CP含量為68.41%,試驗(yàn)飼糧中CP含量為48.52%,得到血漿蛋白粉的CP表觀消化率為88.82%,與本試驗(yàn)中直接法飼糧CP的表觀消化率89.34%相近,進(jìn)一步說(shuō)明直接法能準(zhǔn)確直觀地評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)原料的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化情況。
通過(guò)觀察糞便形態(tài)評(píng)價(jià)犬的健康狀況是臨床上常用的方法,糞便太稀或太干都表示犬的健康狀況出現(xiàn)異常。本研究中,采用5分制作為參考標(biāo)準(zhǔn)[14],犬糞便最佳狀態(tài)為2.5~3.0。本研究中,0組的糞便評(píng)分最佳,且與30%組最為接近。雖然45%組的糞便含水量與30%組不存在顯著差異,但其糞便評(píng)分顯著高于30%組,說(shuō)明當(dāng)待測(cè)原料替代比例過(guò)高時(shí),可能會(huì)對(duì)犬的健康產(chǎn)生潛在影響。直接法組的糞便評(píng)分最高,達(dá)到了4.63,可能的原因是雞肉粉的CP含量達(dá)到76.70%,機(jī)體出現(xiàn)了營(yíng)養(yǎng)性腹瀉的現(xiàn)象。
由于試驗(yàn)過(guò)程中定量飼喂試驗(yàn)飼糧,所以犬?dāng)z入的GE隨飼糧能值的增加而增多。一般來(lái)說(shuō),F(xiàn)E是動(dòng)物能量代謝過(guò)程中損失最大的部分,本研究中,30%組的FE最高,其次是15%組、45%組與0組,100%組的FE最低。飼糧蛋白質(zhì)含量越高,動(dòng)物尿液中的含氮物質(zhì)相應(yīng)增多,UE也隨之升高[22],本研究中,100%組的UE顯著高于其余4組,印證了這一觀點(diǎn)。雖然100%組飼糧的DE與ME顯著高于替代法各組飼糧,但對(duì)于ME∶DE來(lái)說(shuō),100%組最低,15%組最高。因此,可以推測(cè)造成GE表觀消化率差異主要是因?yàn)閁E不同。這與魏明[5]用直接法與套算法測(cè)定青貯玉米的能值得到的結(jié)論相反,原因可能是雞肉粉CP含量過(guò)高,已達(dá)76.70%,并且在試驗(yàn)過(guò)程中100%組與45%組比格犬存在不同程度的營(yíng)養(yǎng)性腹瀉,導(dǎo)致樣品采集過(guò)程中存在誤差。替代法各組飼糧NE、NE∶ME并不存在顯著差異,但當(dāng)雞肉粉替代比例達(dá)到45%時(shí)兩者均出現(xiàn)了下降。飼糧能量增加能提高能量轉(zhuǎn)化率,但當(dāng)替代比例過(guò)高時(shí),高能量的飼糧會(huì)對(duì)動(dòng)物消化吸收的能力產(chǎn)生負(fù)面影響,所以45%組的飼糧NE出現(xiàn)了下降。
本研究中,替代法飼糧中30%組與45%組雞肉粉DM、OM和EE的表觀消化率不存在顯著差異,45%組的CP表觀消化率顯著高于30%組。100%組與替代法中45%組雞肉粉的EE、CF、CP和DM的表觀消化率差異不顯著。30%組的GE表觀消化率顯著高于45%組,但與100%組間不存在顯著差異。本研究采用不同比例的雞肉粉替代基礎(chǔ)飼糧,來(lái)探究替代法在比格犬飼料原料有效能值測(cè)定上的可行性。直接法與替代法是體內(nèi)消化試驗(yàn)中測(cè)定單一飼料原料的經(jīng)典方法,其中替代法最為關(guān)注的問(wèn)題是被測(cè)原料的替代比例,不同的替代比例會(huì)對(duì)結(jié)果造成不同的影響。對(duì)于犬來(lái)說(shuō),雞肉粉的適口性好,可以直接飼喂,但受限于其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成不均衡。當(dāng)前,在單胃動(dòng)物(如豬[23]、雞[24])上多采用替代法測(cè)定飼料原料能值,在伴侶動(dòng)物(如犬和貓)上依照直接法與替代法研究其飼料能值的報(bào)道相對(duì)較少,對(duì)雞肉粉的替代比例也沒(méi)有明確的推薦范圍。鄭建婷[25]對(duì)成年貴賓犬(體重22 kg)魚粉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率研究表明,25%的替代比例下,魚粉的DE為15.09 MJ/kg,略低于本試驗(yàn)中30%組的DE(16.62 MJ/kg),可能的原因是本研究中雞肉粉的GE(22.86 MJ/kg)高于魚粉的GE(17.24 MJ/kg),并且本研究中30%組雞肉粉DM表觀消化率為74.52%,大于該魚粉消化率(68.64%),從而導(dǎo)致兩者DE存在差異。魏明[5]用直接法和10%、30%、60%替代比例測(cè)定玉米的有效能值,發(fā)現(xiàn)替代比例過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)有效能值的結(jié)果產(chǎn)生干擾,30%的替代比例有效能值變異最小。Noblet等[26]研究表明,高蛋白質(zhì)飼糧的熱增耗顯著高于添加氨基酸的低蛋白質(zhì)飼糧,證明飼糧蛋白質(zhì)水平是產(chǎn)熱量高低的主要因素[27]。本研究中,45%組與30%組間雞肉粉的ME不存在顯著差異,但45%組NE∶ME顯著低于30%組,原因是NE∶ME表示ME轉(zhuǎn)化為NE的效率,主要受熱增耗的影響。45%組的蛋白質(zhì)含量高于30%組,相對(duì)應(yīng)的熱增耗增多,轉(zhuǎn)化效率降低,真正被動(dòng)物有效利用的能量減少。因此,從以上結(jié)果可知,替代法在測(cè)定比格犬雞肉粉有效能值時(shí),適宜的替代比例為30%。
目前,食肉目動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料的研究并不豐富,尤其飼料原料和相關(guān)評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)研究有待補(bǔ)充。僅有作為農(nóng)場(chǎng)動(dòng)物的水貂[28]、狐貍[29]等毛皮動(dòng)物的飼料原料研究相對(duì)深入,而同為食肉目的伴侶動(dòng)物(犬和貓)則較為匱乏,僅De Godoy團(tuán)隊(duì)[30]及少數(shù)歐美國(guó)家的科研機(jī)構(gòu)在從事相關(guān)基礎(chǔ)研究工作。
本試驗(yàn)豐富了我國(guó)犬蛋白質(zhì)飼料原料研究的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在本試驗(yàn)條件下,以30%替代比例評(píng)價(jià)犬蛋白質(zhì)飼料原料可以滿足飼料原料評(píng)價(jià)的需求,并且可以確保試驗(yàn)動(dòng)物的健康與福利。目前,國(guó)內(nèi)更為側(cè)重寵物全價(jià)配合飼料的評(píng)價(jià),而忽略了飼料原料的評(píng)價(jià),前者無(wú)法清晰反映出如何優(yōu)化產(chǎn)品配方和合理利用原料,后者更能明確單一原料的營(yíng)養(yǎng)學(xué)特性。
直接法測(cè)定的比格犬雞肉粉營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率均高于替代法飼糧,但會(huì)導(dǎo)致犬營(yíng)養(yǎng)性腹瀉,從而對(duì)犬健康產(chǎn)生影響。替代法中45%組飼糧蛋白質(zhì)含量高,損失的熱量多,不利于犬對(duì)雞肉粉的合理利用。在成年比格犬中,直接法與替代法在測(cè)定雞肉粉的有效能值時(shí),不同方法與替代比例都會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。綜合考慮飼糧對(duì)犬健康的潛在影響以及能量轉(zhuǎn)化效率等因素,建議使用替代法測(cè)定比格犬雞肉粉的有效能值,且推薦適宜的替代比例為30%。