为了合理供给家兔饲料,满足家兔对营养物质的需求,必需对饲料的营养成分和营养价值进行评定。评定饲料的营养价值,一方面需要测定饲料的营养物质含量,另一方面需要了解这些营养物质在畜体内参与代谢转化过程及产生的结果,这样才可以对饲料的营养价值进行全面深入和完善的评定。评定饲料营养成分含量的方法,主要是在实验室进行,有概略养分分析法、范氏纤维分析法和近红外光谱分析等;评定饲料营养物质可利用性的方法,一般采用动物试验体内法和体外评价两种。
1、评定饲料营养成分含量
饲料中营养物质含量的高低是评定饲料营养价值的最基础的指标。评定饲料营养成分含量一般在实验室即可进行,实验室方法是一种成熟的可靠性高的方法。目前,饲料营养价值评定的实验室方法分为两类:一类为湿法分析,另一类为近红外光谱分析(NIRS)。
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1.1湿法分析
目前饲料营养价值评定方法中普遍应用的是湿法分析,即所有的分析项目需要对样品进行破坏处理,如酸、碱消化,有机溶剂浸提等,需要熟练的操作技术和较长的分析时间。
1.1.1概略养分分析法
饲料概略养分分析(饲料常规成分分析),即利用物理化学的基本原理和方法,通过对饲料中概略养分进行分析测定,为评价饲料原料或产品的质量提供基础数据。1862年德国Weende试验站Hanneberg与Stohmann两人创建了分析测定水分、灰分、粗蛋白、粗纤维及无氮浸出物的饲料传统分析方案,即沿用至今的常规方法(韩友文,2004)。尽管此体系是饲料营养价值评定的基础,但仅根据化学成分分析并不能说明动物对饲料的消化利用情况,利用概略养分分析所测得的饲料养分与动物消化吸收养分间存在很大差异,因而不能较好地反映饲料的营养价值。
1.1.2范氏纤维分析法
近年来,用中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF),即范式洗涤纤维取代了粗纤维(cD,能更好的评价饲料的营养价值。范式洗涤法,又称Van Soest洗涤纤维分析法,该法通过化学方法处理饲料样品,所得的不溶性残渣分别为NDF、ADF及酸性洗涤木质素(ADL),由此可进一步推算出饲料中纤维素、半纤维素和木质素的含量。Van Soest体系在评定粗饲料营养价值方面较Weende体系有了长足的进步,对粗纤维和无氮浸出物这两个指标进行了修正和重新划分,不仅给出了饲料中各种粗养分的测定值,而且给出饲料某种具体营养成分的含量。但是Weende体系和VanSoest体系都属于静态的表观性指标,它们都没有和动物发生联系,使用过程中依旧存在一定的局限性。
1.2近红外光谱分析
近红外光是指介于可见光和中红外光之间的电磁波,波长为780~2500nm。近红外光谱方法(NIRS)利用有机物中含有OH、NH、CH、PH、SH等化学键的泛频振动或转动,以漫发射方式获得在近红外区的吸收光谱,通过多元线性回归、主成分分析、偏最小二乘回归、人工神经网络、小波变换等现代化学计量学手段,建立物质光谱与待测成分含量间的线形或非线形模型,从而实现用物质近红外光谱信息对待测成分含量的快速计算(张丽英.2002)。NIRS法具有速度快、操作简单、污染小的特点,已成为分析领域的先导技术。在饲料成分分析中利用NIRS技术,可以测定水分、粗蛋白质、脂肪、糖、淀粉、纤维素、氨基酸等成分,甚至可估测饲料中的有效能值、可利用氨基酸等含量(计成,2008)。NIRS法不需要对样品进行破坏性处理,无需称量,便于对饲料营养价值进行即时监测,但其缺点是利用近红外光谱分析估计饲料营养物质消化率必须建立在大量准确的原始数据之上,否则,估测值与实测值差距很大。
Xiccatoa等(2003)采用近红外反射光谱(NIRS)在6个欧洲试验机构采用相同的方法对164种试验配合饲料预测其饲料化学成分、消化率和能值,通过2/3的样品进行测定,偏最小二乘回归(PLSR)建立回归方程,其余样品作为验证。结果显示,化学组成预测干物质、粗蛋白、粗脂肪、酸性洗涤纤维和淀粉较准确,而粗纤维、中性洗涤纤维和总能的成分测定准确性有所欠缺;消化率预测干物质、总能和消化能较准确,预测有机物、酸性洗涤木质素、粗蛋白消化率较差;主要饲料组成预测接近饲料配方,尤其对添加脂肪、紫花苜蓿、甜菜渣、向日葵、麦麸和全株黑豆,但对于谷物(小麦除外)、小麦秸秆预测较差。
2、评定饲料营养物质可利用性
对饲料营养成分含量进行评定,只能说明饲料自身的质量,不能说明动物对饲料的采食和利用情况,不足以准确地反映出饲料的实际营养价值。评定一种饲料的营养价值最准确、最直观的方法就是动物试验。但动物试验费时、费力、费财,而体外评价法具有操作简便,测定环境易于标准化,稳定性高,重复性好,成本较低等优点,因而越来越受到研究人员和企业界人士的广泛关注。
2.1动物试验体内法
体内法是直接评定饲料营养价值的方法,且测定的结果最接近正常的生理状态,具有可靠性和真实性。体内法通过测定动物对饲料的采食量、消化率和利用率,以此评估饲料的营养价值。此方法准确性好,是其他方法的标准,其他评定方法都需用体内法进行校正,但是体内法方法复杂,往往费时费力,需要一定数量的动物和大量的饲料样品,不便于大规模进行,且很难在短时间内对大量的饲料样品进行评价分析。由于试验动物个体间差异较大,试验结果变异较大,重复性较差,不利于测定方法的标准化,限制了其实用性。另外,体内法测定消化率的影响因素很多:日粮的频繁更换带来的应激,不能反映家畜的正常生理状况;标记物不同测定的结果也不同;内源氮的难于准确估计也易造成误差;粪样的代表性及化学成分不同引起的误差也在所难免。
2.2体外评价法
2.2.1酶解法
酶解法是用酶溶液代替消化液对饲料营养价值进行评定的一种体外法。Ramos等(1992),Boisen(1991)在猪体外酶解法的基础上,提出利用体外酶解法评价家兔饲料营养价值。Ramos和Carabano( J994)认为,多酶法对预测家兔日粮营养价值具有很好的准确性,并且经独立方差回归模型进行了验证(Ramos,Carahano,1996),参数方程预测误差在5%以下,因而被推荐作为家兔日粮营养评价的方法。同时试验结果也预示了同一实验室内体外分析法的重复性和可信性,与Paqcual等( 2000)研究获得的结果一致。操作步骤大致为:准确称取1g过Imm筛的粉状样品,加入25mL的磷酸盐缓冲溶液(0.1M、pH值6.0),再加入lOmL 0.2M的HCI,用IM HCL和NAOH调节pH值至2,再加入1mL新鲜猪胃蛋白酶溶液,缓慢摇匀。将烧瓶封口后放人40%的水浴中消化1.5h后取出,加入10mL磷酸盐缓冲液(0.2 M,pH值6.8)和5mL 0.6 M NaOH溶液,用HCI或NaOH将pH值调至6.8。混合摇匀,然后加入1mL猪胰酶溶液(sigma P-1790),封口,放入40℃的水浴中继续消化3.5h。经两次培育,利用醋酸将pH调整到4.8,加入0.5mL 20%的硝基水杨酸,再次摇匀后将烧瓶封口后放入40C的水浴中消化16h。消化结束过滤末消化的残渣,烘干称重,可测定干物质、蛋白质、有机物质和能量等养分的含量。计算消化率,并利用空白样校正。
酶解法的优点主要是测定环境易于标准化,稳定性高,实验室之间可比性强,能大批量在实验室进行操作,效率高,成本较低,且不需要动物作为试验供体。但是体外评价技术再现性研究较少,Xiccato等(1994)比较了UPADU和UPM两个实验室体外有机物消化率,得到不同的体外测定值,尤其是在高纤维日粮情况下。Carabano等(2008)研究实验室之间体外酶解法,分析评价家兔干物质消化率的变异性,结果表明体外分析法具有适宜的重复性和再现性,适合预测家兔营养价值的目的。
2.2.2接种培养法
粪液法,是用人工唾液稀释的牛粪液或羊粪液代替瘤胃液对饲料营养价值进行评定的一种体外法。Aderibighe等(1992),Fem6 ndez-Carmona等(1993)认为可利用盲肠或消化道不同区段内容物体外评价家兔饲料营养价值,Femd ndez-Carmona筹(1993)参考反刍动物(Lindgren,1979)和猪(Lo wgren,1988)的相关研究,提出利用盲肠内容物接种法来评价饲料营养价值,粪便接种与此类似。主要操作步骤:取200g盲肠内容物或粪便排泄物,二氧化碳充盈保护下,用320mL人工唾液稀释于40C下分别浸化0.5和th并过滤,所稠盲肠内容物和粪便溶液经3500r/min离心5min,二争化碳充盈保护下,向上层析出液加入1680mL人工唾液,获得盲肠内容物和粪便的接种液。准确称取111mm粉状样品加入50mL盲肠内容物和粪便的接种液于预先干燥和称重的消化玻璃管内,二氧化碳充盈保护下密封,每分钟40次不断搅拌条件下于40C的水浴中消化36h。培育完毕,收集未消化残留物,按官方化学分析法测定未消化的干物质和有机物残留物,利用公式计算干物质和有机物的体外消化率。该方法具有简单、准确、重复性好、可批量测定等优点,但是有必要对此法适用的范同和方法的标准化做进一步研究。
Pascual等(2000)利用不同体外方法比较评定家兔日粮营养价值,结果显示酶解法测定的干物质消化率极显著高于粪便接种法,酶解法和盲肠内容物接种法较化学分析获得预测方程具有较高的准确性,而粪便接种法具有较低的准确性和变异性;三种方法重复性较好,酶解法显著高于其他两种,但是后两者可信度极显著低于酶解法。
2.2.3体外产气法
由于反刍动物本身发酵的原因,体外产气技术较多的应用于评价反刍动物饲料的营养价值。Calabr6等(1999)将体外产气技术用于预测家兔日粮营养价值和研究其发酵过程。该试验以新鲜的盲肠内容物和10种配合日粮作为反应底物,试验结果证实了利用体外产气发准确预测干物质、有机物和总能消化率的可能性。操作步骤大致为:把干燥的0.82 g待测样品与74mL基质、3.5mL还原溶液、5mL盲肠消化液混合物在39aC下消化96h。同时设置空白对照校正有机物损失以及气体产生。发酵过程每隔2~24h记录产气气压和体积,总计20次,且在最初的气压上升速度较快的48h时期增加读数记录。发酵结束收集残留物,进而利用公式求出待测饲料DM(干物质)或OM(有机物质)的消化率。体外产气技术操作方法较易掌握,测定的数据重复性好,有较高的应用价值,但同时还要考虑饲料成分、样品的处理过程、缓冲液的改进、培养物的标准化、以及自动化技术应用等因素对评定饲料营养价值的影响,
Calabr6等(2000)利用家兔冷冻盲肠内容物作为接种物研究混合日粮体外消化率,该法允许研究者有更多的时间用来获得标准接种物的可用参数,以及对更多数量的底物加以研究。该方法的优点在于冷冻接种物可多次利用,在一定时间段内结果可重复且可再现。Stanco等(2003)利用体外产气技术研究发酵过程,试验表明在3个月期间内,利用冷冻接种物可获得相同的体外发酵参数。Stanco等(2003)研究表明体外产气技术对预测家兔日粮营养价值是一种有意义的试验方法,但是有必要进一步加强对盲肠接种培养物标准化以及预测能力的调查研究。
3、结语
对各种饲料营养价值的准确评价是科学配制动物日粮的前提,只有精确了解各种饲料所真正含有的营养价值及动物对各种营养物质的需要量和动物对饲料的消化情况,才能合理地配制出真正符合动物生长需要又经济的饲料产品。在对家兔饲料营养价值评定的研究中,无论是评定营养成分含量,还是评定营养价值可利用性,各自方法都存在一定的优点和缺点,在实际研究中有必要根据实际情况选择适宜的评定方法。为提高评定结果的准确性,目前的解决办法就是在尽量做到精确的前提下,进行更多的重复,减少试验室之间、人为操作过程及操作人员的误差,同时制定一套标准的评价体系,对所使用的动物种类、年龄、动物试验的环境、试验动物所使用的饲料的标准进行统一的规定,这样才能使所测的结果有可比性。另外,体外法的应用研究可通过试剂标准化和精确化、设备精密化和自动化、操作机械化和简单化、模拟仿生化和规模化,最大程度地消除实验操作中造成的误差,提高试验结果的准确性和可靠性。