饲料营养价值评定研究方法

第三章饲料营养价值评定饲料营养价值是指饲料本身所含营养分以及这些营养分被动物利用后所产生的营养效果。饲料中所含有的营养成分是动物维持生命活动和生产的物质基础，一种饲料或饲粮含的营养分越多、而这些养分又能大部分被动物利用的话，这种饲料的营养价值就高，反之，若饲料或饲粮所含营养分低、或虽营养分含量高，但能被动物利用的少，则其营养价值就低。动物的组织及体外产品都是动物摄取的饲料营养物质在机体内代谢与转化的结果（产物），或者说是饲料养分在动物体内的沉积。饲料营养价值的评定也就必须依据饲料中的营养物质含量和饲料中营养物质在动物体内的营养效果，定量分析饲料的营养价值。本章将主要讨论饲料营养价值的评定方法、饲料能量和蛋白质营养价值的评定以及维生素和矿物元素营养价值的评定。第一节饲料营养价值的评定方法近一个世纪以来，饲料营养价值主要通过化学分析、消化试验、代谢试验、平衡试验和饲养试验来评定。各国学者对评定方法进行了大量的研究和改进，已使饲料营养价值的评定成为许多营养实验室的常规工作之一。一、化学分析（一）分析用样品的采集与制备样品采集是饲料营养价值评定工作中最重要的一步，采集的样品必须具有代表性，即代表全部被检物质的平均水平。否则，即使实验室分析的仪器和方法先进、科学，也不能得出科学、公证和实用的结果。饲料样本的制备在于确保样品十分均匀，在分析时，取任何部分都能代表全部被检测物质的成分。根据被检物质的性质和检测项目要求，可以用摇动、搅拌、切碎、研磨或捣碎等方法进行。互不相溶的液体，分离后分别取样。（二）饲料养分的表示百分数（%）：是最为常用的表示方法，即表示饲料中某养分在饲料中的重量百分比。主要用以表示概略养分、常量元素、氨基酸的含量。mg/kg：通常用以表示微量元素、水溶性维生素等养分（有时还用µg/kg）。IU（国际单位）：常用以表示脂溶性维生素等在饲料中的含量。CIU(鸡国际单位，chickeninternationalunit)。饲料的存在状态不同，其养分含量有很大差异。因此饲料营养价值经常用3种存在状态来表示：原样基础：有时可能是鲜样基础或潮湿基础，有时也可能是风干基础。原样基础的水分变化很大，不便于进行饲料间的比较。风干基础：指空气中自然存放基础或自然干燥状态，亦称风干状态。该状态下饲料水分含量在13%左右。绝干基础（DMbasis）：指完全无水的状态或100%干物质状态。绝干基础在自然条件下不存在，在实践中常将DM含量不一致的原样基础或风干基础下的养分含量换算成绝干基础，以便于比较。（三）概略养分分析法1860年德国Weende试验站的Henneberg与Stohmann二人创建了分析测定水分、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维与无氮浸出物的概略养分分析方法。该法测得的各类物质，并非化学上某种确定的化合物，故也有人称之为“粗养分”。尽管这一套分析方案还存在某些不足或缺陷，但长期以来，这套方法在科研和教学中被广泛采用，用该分析方案所获数据在动物营养与饲料的科研与生产中起到了十分重要的作用，因此，一直沿用至今。其分析方案见图3-1。饲料样品105℃烘干至恒重水分干物质,DM505℃烘干、灰化至恒重有机物,OM凯氏定氮法无氮有机物乙醚或石油醚回流浸提粗脂肪（EE）碳水化合物稀酸（1.25%H2SO4和0.313mol/LNaOH分别处理30min）粗纤维,CF无氮浸出物,NFE图3-1概略养分分析方法概略养分分析法仅能给出饲料中“粗养分”含量的测定值，而未给出“粗养分”中各种具体营养成分的含量，如灰分中各种元素含量，粗纤维中各种物质含量等，导致本属于不同养分的化合物划分在同一养分内，使营养价值的评定不准确。如在粗纤维的测定过程中，酸处理会使很大一部分半纤维素被溶解，使饲料中最不能被利用的成分并未完全包括在粗纤维中，从而加大了无氮浸出物的计算误差。粗纤维并非化学上的一种物质，而是几种物质比例不确定的混合物，同时也并未将饲料中的这几种物质全部包括在其中。（四）VanSoest饲草分析法（粗饲料分析方案）概略养分分析法虽在饲料营养价值评定中起了十分重要的作用，但它在碳水化合物分析方法上的不足也受到广泛批评。为此，VanSoest在1964年首次建立了适于动物营养目的的粗饲料洗涤分析程序(见图3-2)。（五）纯养分分析随着动物营养科学的发展和测试手段的提高，饲料营养价值的评定进一步深入细致，也更趋于自动化和快速化。饲料纯养分分析项目，包括蛋白质中各种氨基酸、各种维生素、各种矿物质元素及必需脂肪酸等。这些项目的分析需要昂贵的精密仪器和先进的分析技术。（六）近红外分析技术（NearInfraredReflectanceSpectroscopy,NIRS）用传统的化学方法分析饲料营养价值，由于耗时、耗试剂而成本高，最近20年来，在一些营养实验室采用了将分析技术和统计分析技术联合使用的近红外分析技术。这一技术是应用一套光学设备和计算机获得样品的数据谱，将一套已知分析值的饲料样品（通常需要50个样品）在近红外仪上测定，然后计算二者之间的回归关系，这一关系被输入计算机，用作样品测定时的经验公式。近红外的波长范围从730nm到2500nm，是介于波长更短饲草等3%十二烷基硫酸钠煮沸1h中性洗涤可溶物，NDSNDF2%十六烷基三甲基溴化铵煮沸1h酸性洗涤可溶物，ADSADF72%H2SO420～30℃处理3h水解液（纤维素）ADL500℃2h木质素灰分图3-2VanSoest粗饲料分析方案灰分,Ash粗蛋白质,CP粗蛋白质（CP）的可见光和波长更长的红外光之间的，样品分析时只要读取光学数据就可以很快获得分析结果。自1984年以来，该方法已经用于测定青草粗蛋白、酸性洗涤纤维和水溶性淀粉，用于测定青贮饲料的粗蛋白和酸性洗涤纤维。目前，国外一些大型企业已经开始将NIRS技术用于常规营养成分的快速测定。使用该方法时，样品的制备非常重要，由于样品制备不好，颗粒大小变异而造成的分析误差可以占整个仪器分析误差的90%。（七）抗营养因子和毒素的分析在植物性饲料中主要存在的是蛋白酶抑制因子、血凝素、致甲状腺肿物质、氰、巢菜碱、植酸磷、浓缩丹宁、黄曲霉毒素和生物碱及动物性饲料中的病原微生物等抗营养因子，其分析方法一般都很专一，有些还需要精密仪器。二、消化试验饲料进入动物消化道后，经机械的、化学的及生物学的作用后，大分子的饲料颗粒被逐渐降解为简单的分子，并为动物肠道所吸收，这就是动物的消化过程。在实践中通常用消化率来表示饲料养分被消化的程度及动物对养分的消化能力。动物食入的某饲料养分减去粪中排出的该养分，即称可消化养分。那么消化率就是指饲料某养分的可消化养分占饲料中该养分总量的百分率，可用公式表示为：某养分的消化率（%）＝100饲料中该养分总量可消化养分（3～1）但是按以上方法测得的养分消化率，严格地说应称为表观消化率。这是由于粪中所排出的养分并非全部属于饲料本身未被消化吸收部分，还有一部分是来自消化道本身的产物，它包括消化器官所分泌的消化液的残余、消化道粘膜及上皮细胞脱落的残余和消化道微生物残体及产物等，这些产物常被称为（粪）代谢性产物（metabolicfecalproducts,MFP）。那么真（实）消化率的概念可用以下公式表示：某养分的真实消化率（％）＝100食入的某饲料养分）代谢性产物中的某养分（排泄的某养分食入的某饲料养分（3～2）显然，从理论上讲，同一饲料养分的表观消化率总是低于其真实消化率。当然用真消化率表示饲料养分的消化程度（评定饲料）比用表观消化率更真实、可靠。但对于许多的养分来说，要准确收集与测定试验动物MFP的养分是非常困难的，因此，用表现消化率来评定饲料的消化性能仍被普遍采用。根据试验所使用的条件，消化试验可分为体内消化试验（invivo）、尼龙袋消化试验（nylonbagtechnique）和离体消化试验(invitro)。根据被测定饲料种类，消化试验分为直接法与间接法。能独立构成动物饲粮的饲料，如混合饲料，反刍动物的干草、青草等可用直接法测定；而不能单独构成饲粮的单一饲料则采用间接法。间接法需做2次消化试验才能计算出被测饲料的养分消化率。根据收集方法不同消化试验又可分为全收粪法和指示剂法。（一）体内消化试验1.全收粪法在试验期间精确计量饲料采食量；全部收集试验动物粪便并准确计量。有代表性地采取饲料与粪样并准确分析。使用全收粪法测定消化率时，收粪设备有多种：最简单的是粪袋，适于大型草食动物消化试验收粪。猪和家禽有专用消化试验栏或笼。栏式要求水磨石地面，笼式多为钢质结构；鱼类消化试验另有特殊设备。应选择生长发育、营养状况、食欲、体质均正常的健康动物，为了便于粪尿分离，哺乳动物一般应选雄性。同时要求动物的品种、年龄、体重、血缘关系和发育阶段基本一致。评定一种饲料需动物3～6头（只）。试验日粮应参照动物的营养需要，按照试验设计要求配制。试验所需饲料总量按动物采食量与试验天数估算，并一次配好，再按每天所需数量分装成包，备试验时使用，同时应采样，在实验室制成分析样品供饲料营养成分分析用。消化试验全期分为预试期和正试期。预试期的工作包括：将选好的试验动物关进消化试验笼中，单笼饲养，饲喂待测饲粮（如待测饲粮有适应性等问题则先经过一段时间的过渡），并注意观察试验动物的采食习性、排粪情况及其他行为活动。预试期的长短，因动物而异（动物消化道内食糜的排空速度）。通过预试后，动物预试前采食的其他饲料的食糜残渣应从消化道排尽。为了保证这一点，对不同动物预试期的长短作出如下规定：牛、水牛、绵羊10d；哺乳期动物4d；猪（4～8月龄）6d；肉食性动物3d。在预试期的最后3d应定量（准确）饲喂待测料。在预试期间应作好正试期的一切准备工作。正试期的任务是按预试期末确定的喂量准确定量饲喂；全部收集各试验动物正试期的排粪，按比例取样保存（保存期间注意防腐）。待正试期结束时，将各头试验动物每天的粪样混合在一起干燥制成风干样以备分析。从理论上讲，正试期越长，越准确，但由于人力、物力的限制，正试期不可能太长，一般为：牛、羊、10d（哺乳期犊牛4d）；猪（4～8月龄）5d；肉食动物5d。2．指示剂法（稳定物质法）为了简化消化试验繁锁的收粪手段，Wiepf(1874)曾采用粗饲料中所含的不被动物消化吸收的二氧化硅为内源指示剂，Ebin(1918)又采用了用三氧化二铬（Cr2O3）为外源指示剂来测定饲料养分的消化率。其原理是：假定指示剂（稳定物质）通过家畜消化道后能完全从粪中排出（即完全不被吸收），从而通过饲料与粪中养分与指示剂含量的变化即可计算出养分的消化率，其计算公式为：饲料养分消化率（％）＝100-100）（饲粮中养分含量粪中养分含量粪中指示剂含量饲粮中指示剂含量（3～3）常用指示剂包括内源指示剂和外源指示剂，前者有SiO2、木质素、酸不溶灰分（AIA，AcidInsolubleAsh）等。较为常用的是AIA，即2mol/L（或4mol/L）盐酸不溶的灰分。后者有Cr2O3,Fe2O3,Ti2O3（钛），BaSO4等。对指示剂回收率的研究表明：没有一种稳定物质的回收率能真正达100%。多数研究者认为Cr2O3较为理想，回收率可达98%。因此目前常用的指示剂是Cr2O3和AIA。外源指示剂的一般添加量为0.2%～1.0%。如添加太少，难以准确测定，对回收率影响较大，但添加太多又可能影响动物对养分的消化（注意准确、均匀的掺和）。粪样的采集与制备：应采集未受其它物质污染（如尿）的粪便，一般应每天采集3次，采集的总量一般不应少于总排粪量的35%。烘干混匀制成分析样，待测定养分和指示剂含量。3．间接法对于不能单独用于饲喂动物的饲料，其消化率测定使用间接法。它需要经过2次消化试验。第一次测定基础日粮的养分消化率；第二次试验测定由80%～50%的基础饲粮和20%～50%待测饲料构成的新日粮的养分消化率。基本假定：基础日粮养分的消化率在2次试验中保持不变。营养分的消化率具有可加性。在以上基本假定成立的情况下，通过2次消化试验便可按如下公式计算出待测饲料养分消化率：待测饲料养分消化率（