体外消化法评定饲料营养价值的研究进展
发布时间:2009-5-12 14:44:45 来源:养猪网
  对各种饲料的营养价值进行准确评定是配制日粮的关键。众所周知,评定饲料的营养价值的方法主要有化学分析法、体内法和体外法。化学分析法是评定饲料营养价值的一种常用方法,如总能、总磷、粗蛋白、粗纤维和粗脂肪等测定方法。但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,不足以准确地反映出饲料的实际营养价值。利用动物试验能够比较准确地对饲料营养价值进行评定,但这些方法往往耗时、费力,很难在短时间内对大量的饲料样品进行评价分析,且生物学影响因素多,结果变异较大,重复性差,限制了其实用性。因此,人们建立了体外法来研究饲料的营养价值。随着技术的进步和动物消化生理的研究进展,利用动物体外消化模拟技术来研究饲料的营养价值也成为可能。体外法具有简单、快捷、重演性好等特点,在饲料营养价值评定等方面占有重要地位。本文就体外法在不同动物上的应用状况、应用中存在的问题及应用前景作以综述,以提高人们对体外法的认识和重视。   体外消化在猪上的应用  由于猪个体较大,体外消化所需要的一些消化酶,如胃蛋白酶和胰酶以及小肠液等比较容易获得。而且一次性获得数量也比较大。因此,体外消化法在猪上的研究和应用较多。  猪体外消化法有pH法、单酶(比如胃蛋白酶)法、两步法(胃蛋白酶-胰酶法)、三步法(胃蛋白酶-胰酶-碳水化合物法)等,它们都能很好地预测猪饲料的体内消化情况。  利用NaOH不断中和蛋白质水解过程中所产生的H+,使pH保持恒定不变,并记录所用NaOH数量。利用该方法所测定的31种植物性蛋白质饲料和11种动物性蛋白质饲料体外消化率与猪体内消化率存在显著相关(r=0.85和0.92)。在对89个日粮样品进行评定时发现,用胃蛋白酶在pH=1.5的条件下处理饲料样品,有机物质体外消化率与体内消化率相关系数很高(r=0.92),可以用来预测饲料在猪体内的消化率。研究员对胃蛋白酶-胰酶法进行了改进。在分离已消化养分与残渣时,先利用三氯乙酸将可溶性肽和蛋白质沉淀出来,然后用测定纤维的标准过滤器过滤消化食糜液,分离已消化养分。之后又在前基础上作了进一步的改进和完善,并成功地利用改进后的体外消化模拟方法预测了猪体内蛋白质和氨基酸的回肠消化率。他们利用胃蛋白酶-胰酶-碳水化合物酶法测定的90个饲料样品和30种配合饲料的体外有机物质消化率与猪体内消化能之间存在线性相关(R2=0.94)。这表明利用胃蛋白酶-胰酶-碳水化合物酶三步法能够预测猪饲料的消化能。  体外消化法在反刍动物上的应用  体外消化法在反刍动物上的应用主要有体外发酵法、尼龙袋法等,与体内法评定饲料营养价值相比,体外法具有的优点有:发酵条件一致,发酵时间一致;能够准确测定发酵产物的产量;试验费用低,因而体外消化法在反刍动物上的应用研究范围较广。  以绵羊粪和瘤胃液做菌源,测定了4类(豆科、禾本科、秸秆及青贮)9种粗饲料及3个混粗的中性洗涤纤维的体外消化率,用两种菌源的可发酵纤维指数对这些粗饲料的纤维品质进行了评定。通过体外试验分别研究36、72、144、216、324和450毫克/L6个水平的大豆肽、玉米肽和瘤胃液肽在瘤胃微生物培养液中的降解规律。应用体外尼龙袋发酵技术,研究了奶牛日粮不同来源氮和碳水化合物及其比例对干物质体外降解率的影响。结果表明,过量补充尿素及随着日粮中淀粉和蔗糖比例的增加,日粮干物质的体外降解率均下降。通过体外消化法研究微生物添加剂与尿素对青贮玉米释放脂肪酸的影响,结果表明,微生物青贮添加剂与尿素都能提高青贮饲料消化后挥发性脂肪酸含量,且二者共同使用效果更好。采用体外法比较研究了不同干燥方法对盛世紫花苜蓿、环峡南苜蓿、特高多花黑麦草体外消化率的影响,结果表明,喷化学干燥剂提高其体外消化率上效果显著。  体外消化应用存在的问题  动物体内的消化过程是复杂的、高度精密和完整的体系,是通过神经和激素调控对各种刺激发生反应的动态过程。在动物体外精确模拟体内消化系统复杂的消化吸收过程非常困难,甚至是不可能的,主要原因是许多体内发生的化学反应或物理过程在体外是无法模拟的,如日粮纤维对于食糜通过消化道速率的影响;抗营养因子对体内养分消化和吸收过程的影响;蛋白质和氨基酸内源损失对蛋白质和氨基酸表观消化率的影响,至于消化道内微生物之间复杂的互作关系更无法在体外试验中模拟。体外测定方法也很难将影响体内消化率的变异因素充分考虑进去。  在实际应用中很难将体外消化率估测值与体内消化率测定值直接进行比较,因为体外法测定饲料可消化蛋白质和氨基酸含量大多采用差值法,即用原料蛋白质和氨基酸总含量减去消化后残渣中的蛋白质和氨基酸含量(除去空白残渣中蛋白质和氨基酸含量),两者差值即为可消化蛋白质和氨基酸含量。此法将可溶解的蛋白质作为已被消化的蛋白质来考虑,实际并非如此,有些可溶解的蛋白质是不被动物吸收利用的,因此导致体外消化率的估测值高于体内测定值。另外,体内消化率通常指的是全消化率,而体外消化法一般模拟前消化道消化过程,而后段消化道中微生物对未被前段消化道消化的蛋白质产生影响,这会造成体外消化率估测值偏低;其次体内消化过程中排泄物中氨基酸除主要来源于消化食糜外,还有一部分来自肠道代谢产物,包括肠道分泌物、肠细胞脱落、肠黏膜蛋白等,这些代谢产物中的氨基酸含量会影响饲料氨基酸的测定,这也会造成体外消化率估测值偏低。  因此,体外法在应用中需要注意以下几点:①体外消化方法中所采用的酶制剂种类及组合方式应尽可能与体内消化反应保持一致,以便更准确地模拟体内消化过程,如采用多酶制剂(包含蛋白酶、脂肪酶、肽酶和碳水化合物酶等)可以充分考虑其他营养素代谢对蛋白质和氨基酸消化率的影响。②酶与底物的浓度比,酶的特异性以及酶的活性也应该与体内保持一致,如体外消化中使用的胃蛋白酶浓度过高,则劣质蛋白也能被完全消化,相反胃蛋白酶浓度过低,则蛋白质未被完全消化。③孵育温度和pH值需要调整到与体内一致的水平。④酶的浓度以及孵育时间应随所模拟体内条件进行调整,使之尽可能接近体内条件。⑤为避免可能存在的消化产物对酶促反应的抑制作用,消化终产物应尽快与未消化物质分离。⑥应注意样品重量和粒度对消化率的影响。⑦考虑激素对营养成分消化的影响。  体外消化测定法应用前景  由上可知体外消化测定法在实际应用中存在许多局限性,但这并不意味着对于体外法的研究没有意义,相反体外消化测定技术在评定饲料价值方面具有很大的潜力。  体外消化测定技术经过几十年历史已有很大发展,未来体外消化测定技术的发展方向是:由简单向复杂,由单酶向多酶,由密闭静态孵育体系向动态透析孵育体系,由动物消化液(小肠液和瘤胃液)向商品酶制剂(胃蛋白酶制剂、胰酶制剂和微生物纤维降解酶),从只能估测干物质和蛋白质营养价值到还能估测钙磷、粗纤维等物质的营养价值发展的趋势。体外消化测定技术不断发展的目的是为了能更简便、快速、准确地估测体内消化率,从而更科学地评定饲料营养价值。  总之,体外消化测定法是一种极具潜力的饲料营养价值评定方法,可较好地比较饲料消化性的优劣,并能通过消化率差值法研究日粮养分摄入量对内源养分排泄量的相对影响,只要在实际应用中将干扰体内消化率测定结果的因素尽可能考虑周全,并将其影响量化到所建立的回归方程中,就可以得出较为准确的体内消化率估测值。