為了合理供給家兔飼料,滿足家兔對營養物質的需求,必需對飼料的營養成分和營養價值進行評定。評定飼料的營養價值,一方面需要測定飼料的營養物質含量,另一方面需要了解這些營養物質在畜體內參與代謝轉化過程及產生的結果,這樣才可以對飼料的營養價值進行全面深入和完善的評定。評定飼料營養成分含量的方法,主要是在實驗室進行,有概略養分分析法、范氏纖維分析法和近紅外光譜分析等;評定飼料營養物質可利用性的方法,一般采用動物試驗體內法和體外評價兩種。
1、評定飼料營養成分含量
飼料中營養物質含量的高低是評定飼料營養價值的最基礎的指標。評定飼料營養成分含量一般在實驗室即可進行,實驗室方法是一種成熟的可靠性高的方法。目前,飼料營養價值評定的實驗室方法分為兩類:一類為濕法分析,另一類為近紅外光譜分析(NIRS)。
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1.1濕法分析
目前飼料營養價值評定方法中普遍應用的是濕法分析,即所有的分析項目需要對樣品進行破壞處理,如酸、堿消化,有機溶劑浸提等,需要熟練的操作技術和較長的分析時間。
1.1.1概略養分分析法
飼料概略養分分析(飼料常規成分分析),即利用物理化學的基本原理和方法,通過對飼料中概略養分進行分析測定,為評價飼料原料或產品的質量提供基礎數據。1862年德國Weende試驗站Hanneberg與Stohmann兩人創建了分析測定水分、灰分、粗蛋白、粗纖維及無氮浸出物的飼料傳統分析方案,即沿用至今的常規方法(韓友文,2004)。盡管此體系是飼料營養價值評定的基礎,但僅根據化學成分分析并不能說明動物對飼料的消化利用情況,利用概略養分分析所測得的飼料養分與動物消化吸收養分間存在很大差異,因而不能較好地反映飼料的營養價值。
1.1.2范氏纖維分析法
近年來,用中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF),即范式洗滌纖維取代了粗纖維(cD,能更好的評價飼料的營養價值。范式洗滌法,又稱Van Soest洗滌纖維分析法,該法通過化學方法處理飼料樣品,所得的不溶性殘渣分別為NDF、ADF及酸性洗滌木質素(ADL),由此可進一步推算出飼料中纖維素、半纖維素和木質素的含量。Van Soest體系在評定粗飼料營養價值方面較Weende體系有了長足的進步,對粗纖維和無氮浸出物這兩個指標進行了修正和重新劃分,不僅給出了飼料中各種粗養分的測定值,而且給出飼料某種具體營養成分的含量。但是Weende體系和VanSoest體系都屬于靜態的表觀性指標,它們都沒有和動物發生聯系,使用過程中依舊存在一定的局限性。
1.2近紅外光譜分析
近紅外光是指介于可見光和中紅外光之間的電磁波,波長為780~2500nm。近紅外光譜方法(NIRS)利用有機物中含有OH、NH、CH、PH、SH等化學鍵的泛頻振動或轉動,以漫發射方式獲得在近紅外區的吸收光譜,通過多元線性回歸、主成分分析、偏最小二乘回歸、人工神經網絡、小波變換等現代化學計量學手段,建立物質光譜與待測成分含量間的線形或非線形模型,從而實現用物質近紅外光譜信息對待測成分含量的快速計算(張麗英.2002)。NIRS法具有速度快、操作簡單、污染小的特點,已成為分析領域的先導技術。在飼料成分分析中利用NIRS技術,可以測定水分、粗蛋白質、脂肪、糖、淀粉、纖維素、氨基酸等成分,甚至可估測飼料中的有效能值、可利用氨基酸等含量(計成,2008)。NIRS法不需要對樣品進行破壞性處理,無需稱量,便于對飼料營養價值進行即時監測,但其缺點是利用近紅外光譜分析估計飼料營養物質消化率必須建立在大量準確的原始數據之上,否則,估測值與實測值差距很大。
Xiccatoa等(2003)采用近紅外反射光譜(NIRS)在6個歐洲試驗機構采用相同的方法對164種試驗配合飼料預測其飼料化學成分、消化率和能值,通過2/3的樣品進行測定,偏最小二乘回歸(PLSR)建立回歸方程,其余樣品作為驗證。結果顯示,化學組成預測干物質、粗蛋白、粗脂肪、酸性洗滌纖維和淀粉較準確,而粗纖維、中性洗滌纖維和總能的成分測定準確性有所欠缺;消化率預測干物質、總能和消化能較準確,預測有機物、酸性洗滌木質素、粗蛋白消化率較差;主要飼料組成預測接近飼料配方,尤其對添加脂肪、紫花苜蓿、甜菜渣、向日葵、麥麩和全株黑豆,但對于谷物(小麥除外)、小麥秸稈預測較差。
2、評定飼料營養物質可利用性
對飼料營養成分含量進行評定,只能說明飼料自身的質量,不能說明動物對飼料的采食和利用情況,不足以準確地反映出飼料的實際營養價值。評定一種飼料的營養價值最準確、最直觀的方法就是動物試驗。但動物試驗費時、費力、費財,而體外評價法具有操作簡便,測定環境易于標準化,穩定性高,重復性好,成本較低等優點,因而越來越受到研究人員和企業界人士的廣泛關注。
2.1動物試驗體內法
體內法是直接評定飼料營養價值的方法,且測定的結果最接近正常的生理狀態,具有可靠性和真實性。體內法通過測定動物對飼料的采食量、消化率和利用率,以此評估飼料的營養價值。此方法準確性好,是其他方法的標準,其他評定方法都需用體內法進行校正,但是體內法方法復雜,往往費時費力,需要一定數量的動物和大量的飼料樣品,不便于大規模進行,且很難在短時間內對大量的飼料樣品進行評價分析。由于試驗動物個體間差異較大,試驗結果變異較大,重復性較差,不利于測定方法的標準化,限制了其實用性。另外,體內法測定消化率的影響因素很多:日糧的頻繁更換帶來的應激,不能反映家畜的正常生理狀況;標記物不同測定的結果也不同;內源氮的難于準確估計也易造成誤差;糞樣的代表性及化學成分不同引起的誤差也在所難免。
2.2體外評價法
2.2.1酶解法
酶解法是用酶溶液代替消化液對飼料營養價值進行評定的一種體外法。Ramos等(1992),Boisen(1991)在豬體外酶解法的基礎上,提出利用體外酶解法評價家兔飼料營養價值。Ramos和Carabano( J994)認為,多酶法對預測家兔日糧營養價值具有很好的準確性,并且經獨立方差回歸模型進行了驗證(Ramos,Carahano,1996),參數方程預測誤差在5%以下,因而被推薦作為家兔日糧營養評價的方法。同時試驗結果也預示了同一實驗室內體外分析法的重復性和可信性,與Paqcual等( 2000)研究獲得的結果一致。操作步驟大致為:準確稱取1g過Imm篩的粉狀樣品,加入25mL的磷酸鹽緩沖溶液(0.1M、pH值6.0),再加入lOmL 0.2M的HCI,用IM HCL和NAOH調節pH值至2,再加入1mL新鮮豬胃蛋白酶溶液,緩慢搖勻。將燒瓶封口后放人40%的水浴中消化1.5h后取出,加入10mL磷酸鹽緩沖液(0.2 M,pH值6.8)和5mL 0.6 M NaOH溶液,用HCI或NaOH將pH值調至6.8。混合搖勻,然后加入1mL豬胰酶溶液(sigma P-1790),封口,放入40℃的水浴中繼續消化3.5h。經兩次培育,利用醋酸將pH調整到4.8,加入0.5mL 20%的硝基水楊酸,再次搖勻后將燒瓶封口后放入40C的水浴中消化16h。消化結束過濾末消化的殘渣,烘干稱重,可測定干物質、蛋白質、有機物質和能量等養分的含量。計算消化率,并利用空白樣校正。
酶解法的優點主要是測定環境易于標準化,穩定性高,實驗室之間可比性強,能大批量在實驗室進行操作,效率高,成本較低,且不需要動物作為試驗供體。但是體外評價技術再現性研究較少,Xiccato等(1994)比較了UPADU和UPM兩個實驗室體外有機物消化率,得到不同的體外測定值,尤其是在高纖維日糧情況下。Carabano等(2008)研究實驗室之間體外酶解法,分析評價家兔干物質消化率的變異性,結果表明體外分析法具有適宜的重復性和再現性,適合預測家兔營養價值的目的。
2.2.2接種培養法
糞液法,是用人工唾液稀釋的牛糞液或羊糞液代替瘤胃液對飼料營養價值進行評定的一種體外法。Aderibighe等(1992),Fem6 ndez-Carmona等(1993)認為可利用盲腸或消化道不同區段內容物體外評價家兔飼料營養價值,Femd ndez-Carmona籌(1993)參考反芻動物(Lindgren,1979)和豬(Lo wgren,1988)的相關研究,提出利用盲腸內容物接種法來評價飼料營養價值,糞便接種與此類似。主要操作步驟:取200g盲腸內容物或糞便排泄物,二氧化碳充盈保護下,用320mL人工唾液稀釋于40C下分別浸化0.5和th并過濾,所稠盲腸內容物和糞便溶液經3500r/min離心5min,二爭化碳充盈保護下,向上層析出液加入1680mL人工唾液,獲得盲腸內容物和糞便的接種液。準確稱取111mm粉狀樣品加入50mL盲腸內容物和糞便的接種液于預先干燥和稱重的消化玻璃管內,二氧化碳充盈保護下密封,每分鐘40次不斷攪拌條件下于40C的水浴中消化36h。培育完畢,收集未消化殘留物,按官方化學分析法測定未消化的干物質和有機物殘留物,利用公式計算干物質和有機物的體外消化率。該方法具有簡單、準確、重復性好、可批量測定等優點,但是有必要對此法適用的范同和方法的標準化做進一步研究。
Pascual等(2000)利用不同體外方法比較評定家兔日糧營養價值,結果顯示酶解法測定的干物質消化率極顯著高于糞便接種法,酶解法和盲腸內容物接種法較化學分析獲得預測方程具有較高的準確性,而糞便接種法具有較低的準確性和變異性;三種方法重復性較好,酶解法顯著高于其他兩種,但是后兩者可信度極顯著低于酶解法。
2.2.3體外產氣法
由于反芻動物本身發酵的原因,體外產氣技術較多的應用于評價反芻動物飼料的營養價值。Calabr6等(1999)將體外產氣技術用于預測家兔日糧營養價值和研究其發酵過程。該試驗以新鮮的盲腸內容物和10種配合日糧作為反應底物,試驗結果證實了利用體外產氣發準確預測干物質、有機物和總能消化率的可能性。操作步驟大致為:把干燥的0.82 g待測樣品與74mL基質、3.5mL還原溶液、5mL盲腸消化液混合物在39aC下消化96h。同時設置空白對照校正有機物損失以及氣體產生。發酵過程每隔2~24h記錄產氣氣壓和體積,總計20次,且在最初的氣壓上升速度較快的48h時期增加讀數記錄。發酵結束收集殘留物,進而利用公式求出待測飼料DM(干物質)或OM(有機物質)的消化率。體外產氣技術操作方法較易掌握,測定的數據重復性好,有較高的應用價值,但同時還要考慮飼料成分、樣品的處理過程、緩沖液的改進、培養物的標準化、以及自動化技術應用等因素對評定飼料營養價值的影響,
Calabr6等(2000)利用家兔冷凍盲腸內容物作為接種物研究混合日糧體外消化率,該法允許研究者有更多的時間用來獲得標準接種物的可用參數,以及對更多數量的底物加以研究。該方法的優點在于冷凍接種物可多次利用,在一定時間段內結果可重復且可再現。Stanco等(2003)利用體外產氣技術研究發酵過程,試驗表明在3個月期間內,利用冷凍接種物可獲得相同的體外發酵參數。Stanco等(2003)研究表明體外產氣技術對預測家兔日糧營養價值是一種有意義的試驗方法,但是有必要進一步加強對盲腸接種培養物標準化以及預測能力的調查研究。
3、結語
對各種飼料營養價值的準確評價是科學配制動物日糧的前提,只有精確了解各種飼料所真正含有的營養價值及動物對各種營養物質的需要量和動物對飼料的消化情況,才能合理地配制出真正符合動物生長需要又經濟的飼料產品。在對家兔飼料營養價值評定的研究中,無論是評定營養成分含量,還是評定營養價值可利用性,各自方法都存在一定的優點和缺點,在實際研究中有必要根據實際情況選擇適宜的評定方法。為提高評定結果的準確性,目前的解決辦法就是在盡量做到精確的前提下,進行更多的重復,減少試驗室之間、人為操作過程及操作人員的誤差,同時制定一套標準的評價體系,對所使用的動物種類、年齡、動物試驗的環境、試驗動物所使用的飼料的標準進行統一的規定,這樣才能使所測的結果有可比性。另外,體外法的應用研究可通過試劑標準化和精確化、設備精密化和自動化、操作機械化和簡單化、模擬仿生化和規模化,最大程度地消除實驗操作中造成的誤差,提高試驗結果的準確性和可靠性。