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净能体系在肉鸡应用中的研究进展

发布时间:2020-03-03 18:00所属平台:学报论文发表浏览:

摘要:能量是肉鸡各种生命活动的基础,也是肉鸡饲料中价格占比最高的元素,主要源于日粮中碳水化合物、脂肪和蛋白质的化学能。准确评估肉鸡能量需要量和日粮成分能量水平在肉鸡营养和生产中具有重要的科研和经济价值。代谢能(ME)体系是目前用于家禽饲料原料

  摘要:能量是肉鸡各种生命活动的基础,也是肉鸡饲料中价格占比最高的元素,主要源于日粮中碳水化合物、脂肪和蛋白质的化学能‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。准确评估肉鸡能量需要量和日粮成分能量水平在肉鸡营养和生产中具有重要的科研和经济价值‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。代谢能(ME)体系是目前用于家禽饲料原料能值评定的成熟体系,在家禽营养和配方中被广泛使用‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。但和净能(NE)体系相比,代谢能体系忽略了饲料中不同原料成分摄食和消化过程中的热增耗(HI)差异对原料能值评价的影响,降低了原料能值评定的准确性。因此,作者结合国内外肉鸡净能相关研究进展,重点就肉鸡净能测定方法、肉鸡原料净能预测方程和影响肉鸡净能体系应用因素等方面进行综述讨论,以期为净能体系在肉鸡生产中的应用提供参考。

  关键词:肉鸡;净能体系;评定方法

家畜生态学报

  畜牧师职称论文投稿刊物:《家畜生态学报》Acta Ecologiae Animalis Domastici(月刊)是面向国内外公开发行的学术类核心科技期刊。作为科技资料,首创于1980年,刊名定为《家畜生态》,杂志当时由全国马协生态科研协作组与河南豫西农业专科学校合编,供内部交流,在1980~1982年各出刊一期。

  在肉鸡生产中,肉鸡从外界摄取谷物、蛋白质和食用油脂等营养物质,经过体内分解、吸收和氧化,将其含有的化学能释放出来转化为组织和细胞可以利用的能量,用以维持肉鸡呼吸、心跳、血液循环、肌肉活动、神经活动、生长和产蛋等所有生命活动,是肉鸡日粮中含量和成本占比最大的元素[1]。当能量的摄入量超过肉鸡生命活动所需要的量时,多余的能量会转化为脂肪,作为能源物质储存在体内,影响肉鸡胴体性状和产品质量,并降低饲料利用效率[2]。在动物营养领域,设计肉鸡日粮配方的基础就是在不影响肉鸡胴体性状和产品品质的情况下,根据饲料原料、肉鸡育种、肉鸡生产管理的变化,优化和调整配方,使肉鸡对原料的利用效率达到最大化。因此,对于肉鸡饲料配方的优化和肉鸡产业的发展来说,选择和运用准确的能量体系对于设计肉鸡营养配方和提高肉鸡生产经济效益具有重要意义。当前动物生产中应用的能量体系主要有消化能(DE)体系、代谢能(ME)体系和净能(NE)体系。国内外在设计家禽饲料配方时基本上均采用代谢能体系。近年来,由于净能体系较代谢能体系更为准确,一些科研单位开始逐步探索净能体系在肉鸡生产上的应用。本文重点阐述净能体系在肉鸡生产中的优势,介绍肉鸡原料净能值和肉鸡净能量需要量的评定方法,同时分析净能体系在肉鸡应用中所面临的问题。

  1肉鸡能量体系的发展

  饲料能量包括总能、消化能、代谢能和净能。建立动物能量体系一方面需要确定动物的能量需要量,另一方面需要测定各种饲料的能值。能量体系随着动物能量代谢研究的不断深入发展,从最初的总能体系到消化能、代谢能、净能,最后到生产净能体系。当前肉鸡生产中主要应用的能量体系是代谢能体系。肉鸡表观代谢能最初是由Hill等[3]在1958年建立,并由Sibbald等[4]逐步优化和完善。表观代谢能(AME)是指摄入单位重量饲料的总能和粪、尿排出的能量之差,欧洲多采用全收粪法测定,而国内主要通过成年公鸡强饲排空法获得,这两种方法是目前国际上应用的主要方法。

  强饲排空法由于强饲量没有达到自由采食量的水平,内源能(肉鸡消化道脱落细胞、分泌物等内源物质产生的能量)占总排泄物能值比例较大,从而使AME值严重偏低。Sibbald等[5]1976年用绝食法统计内源能量损失,进一步得出肉鸡对饲料原料的真代谢能(TME)。但在自由采食的条件下,内源占比较少,这样AME与TME相差不大。此外,测定原料代谢能时主要利用生长阶段的肉鸡,在肉鸡代谢试验期内必然伴随着氮沉积的现象,而不同的饲料种类导致氮沉积量也不同。为便于准确比较不同饲料的代谢能值,消除氮沉积量对AME和TME能值的影响,需进一步优化代谢能体系。Sibbald等[6]根据肉鸡氮沉积量对肉鸡代谢能进行校正,使其成为氮沉积为零时的代谢能。目前,在全球范围内,氮校正代谢能(AMEn)是肉鸡饲料配方中最广泛使用的体系,且在不同的研究平台中,原料代谢能值评估的结果均表现出高度的准确性和可重复性[7]。NRC(1994)等主流营养标准采用的也是氮校正代谢能。

  几十年来,尽管代谢能体系在家禽产业中发挥了巨大的效用,但随着对动物利用饲料能量研究的深入和发展,现有代谢能体系逐渐暴露出一些问题和不足。主要表现在:忽略了抗营养因子对肉鸡代谢能的影响;供试肉鸡遗传背景和生长阶段不明;不能确定所提供的代谢能值数据是否经过氮沉积校正[1,8],这些因素均会影响代谢能值的准确性。更重要的是,在代谢能测算过程中没有计算饲料中不同原料成分摄食和消化过程中的热增耗(HI)差异对原料能值评价的影响,使原料的实际能值出现差异[1,8]。为更全面反映饲料、动物和环境对动物利用饲料能量所产生的影响,建立更准确的能量体系具有重要的现实意义。

  2肉鸡净能体系

  净能是指代谢能减去代谢利用过程及饲料的摄食和消化过程中产生的热增耗后剩余的能量[9]。热增耗是指绝食动物在采食饲料后短时间内,体内代谢产热高于绝食代谢产热的那部分热能,在肉鸡生产中约占总能的15%,以热的形式散失[10]。肉鸡在摄食、消化和代谢不同的营养成分时,均会产生不同水平的热增耗,脂肪热增耗较低,纤维和蛋白质热增耗较高。由表1可知,蛋白质和纤维性原料在肉鸡中净能/代谢能值较低(64%左右),油脂原料在肉鸡中净能/代谢能值较高(90%左右),这意味着常用的肉鸡代谢能体系高估了蛋白质原料和纤维原料的能值利用效率,并低估了脂肪或含有高脂肪成分原料的能值利用效率[11?12]。研究指出,在生长肉鸡中,碳水化合物、脂肪和蛋白质的能量利用效率分别为100%、113%和78%[11]。

  净能由于已经考虑了饲料在肉鸡消化、代谢和利用过程中热增耗的差异,能够最接近和最真实地反映家禽的维持能量需要量和生产能量需要量,不受饲料种类变化的影响[14]。根据已有的净能和代谢能梯度试验数据分析,代谢能与料重比的回归系数(R2)高于净能与料重比的R2,分别为0.835、0?818,说明采用净能数据库配制日粮较代谢能数据库更准确,更能反映肉鸡实际能量需要量[15]。由于净能系统比代谢能和消化能更准确,近年来,净能体系已被广泛地应用到反刍动物和猪的生产和研究中[16?17]。然而,家禽利用净能体系设计配方的比例要远远低于反刍动物和猪,主要原因是反刍动物和猪日粮中纤维性原料含量高,高水平的纤维原料会显著地影响净能/消化能和净能/代谢能的结果,使用净能体系效果更明显。家禽日粮中纤维成分含量较少,降低了净能/代谢能比率的变化,从而降低了配方师对净能体系的兴趣[18?19]。

  但近年来,随着豆粕和蛋白质原料价格升高及减少养殖场氮排放等生产中实际问题的需要,配方师在设计肉鸡配方时,逐渐降低日粮蛋白质水平,增加非常规蛋白原料配方结构占比,逐渐增加合成氨基酸添加量,而设计低蛋白质氨基酸平衡日粮和高效利用杂粕的基础就是净能体系,所以净能体系逐渐受到肉鸡产业的关注[20?21]。消化能和代谢能体系不能对上述原料代谢过程产热的变化作出准确估计,对原料能量价值评估过高时,能量摄入超出需要量,多余的能量以脂肪形式沉积下来,引起机体胴体过肥,饲料原料利用率降低[21]。对原料能量价值评估过低时,日粮不能满足肉鸡生产的需要,肉鸡生产性能降低。而利用净能体系设计日粮配方不受原料变化的影响,这样可以在满足肉鸡生长性能和胴体品质的前提下降低能量饲料的用量,增加杂粕利用效率,降低氮的排放量,具有重大的经济和环保价值,并且蛋白质原料价格越高使用净能体系越经济。在养猪业中,与代谢能配方相比,净能配方每吨能节约4~4.5欧元的饲料成本[19]。而在养禽业中,与代谢能配方相比,净能配方每吨能节约5美元左右的饲料成本[1]。

  3净能的测定方法

  净能可根据其定义用代谢能减去饲料在动物体内产生热增耗后的差值表示,其中热增耗需要用专门的测热装置测定,通过测定动物采食前后的产热量来计算。动物采食前的产热量称为绝食产热量,采食后的产热量称为总产热量。目前肉鸡热增耗的测定方法主要包括直接测热法、呼吸测热法和比较屠宰法[22]‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。直接测热法是通过利用测热装置直接测定动物扩散至周围环境中的热量。测热装置对试验条件要求比较严格,而且结构复杂,操作繁琐,在肉鸡研究中很少采用此方法来测定动物产热量[22]。

  呼吸测热法需采用呼吸测热装置测定动物在采食前后所消耗的氧气和产生的二氧化碳与甲烷量。利用三大营养物质氧化产热与消耗氧气和产生二氧化碳和甲烷的数量关系推导出公式:产热量(kJ)=3.866×氧气消耗量(L)+1.200×二氧化碳产生量(L)-0.518甲烷产生量(L)-1.431×尿氮量(g),据此计算出动物的产热量[9]。随后通过呼吸熵:RQ=CO2产量/O2消耗量;代谢能摄入量:MEI=AME×FI,FI为采食量;沉积能:RE(KJ)=MEI-HP,HP为产热量;日粮净能:NE(MJ/kg)=(RE+FHP)/FI,FHP为禁食产热量;原料净能:NE(MJ/kg)=基础日粮NE-[(基础日粮NE-待测日粮NE)/待测原料占待测日粮百分比]等一系列公示得出原料的净能值,该方法准确度高。

  澳大利亚新英格兰大学明根教授团队和中国农业科学院饲料研究所蔡辉益研究员团队通过使用自主设计的家禽呼吸测热法测定了部分肉鸡原料净能能值,并对该体系的运用进行了一定的推广[9,15]。但是中国科研院所和高校中拥有家禽呼吸测热器的很少,国内研究净能体系较多的实验室对于肉鸡净能需要量和原料净能能值的评定主要依托于比较屠宰法[23?24]。比较屠宰法是通过比较屠宰试验(不同时间,不同能量摄入梯度)计算动物在一定时间内的能量沉积,通过测定不同摄入能量水平的产热量,外推到摄入代谢能为0时的产热,即为维持净能,也可以称为绝食代谢产热[23?24]。比较屠宰法是测定动物热增耗的传统方法,早在20世纪40年代,就有学者通过比较屠宰法测定了一系列家禽饲料原料的净能值[25]。

  但是比较屠宰法工作量大、花费高和影响动物福利,限制了该方法的广泛使用。但肉鸡个体较小,属小型动物,在没有直接测热装置和呼吸测热装置的情况下,比较屠宰法依然适合肉鸡净能体系的建立。由于直接测热法、呼吸测热法和比较屠宰法均对试验室和试验人员要求严格,造成净能体系在肉鸡实际生产应用中门槛太高,所以通过净能实测值得到的原料净能回归公式预测方程,是净能可以有效使用的理想方式。

  4饲料净能的预测

  与原料净能的直接测定相比,通过标准化的动物试验得出准确的净能相关的回归方程,对于净能数据库的建立和使用具有很大的实用性。国内外关于净能预测方程主要是通过设计代谢能、饲料的化学成分和配方结构差异较大的日粮配方,通过测定其净能值,再同代谢能和饲料的化学成分进行相关性分析,并逐步拟合得来。根据肉鸡代谢能及饲料的化学成分,选择合适的模型预测净能值,给净能体系在肉鸡生产中的运用提供了可能性。肉鸡处于不同的生长阶段(小鸡阶段、生长阶段和育肥阶段等)、不同的饲养模式(平养、网养和笼养等)和不同饲养环境(环控鸡舍和非环控鸡舍等),其对饲料能量的利用效率有极大的影响,所以在选择预测模型时应注意选择与目的动物和试验环境相类似的预测方程[26]。

  而从统计学角度来说,选择剩余标准差(RSD)小的和相关系数(R2)大的预测模型更有效[21]。国内学者多趋向于研究日粮原料净能值与其化学成分的相关性,建立日粮原料的净能估测模型。国外学者在家禽净能估测模型方面的研究多采用不同营养成分组成的日粮,研究其净能值和氮校正表观代谢能与日粮化学组成之间的相关性。但从目前已有的净能预测方程来看,AME越准确,净能预测方程的准确性和实用性越高。表2为近年来发表的肉鸡净能值预测公式汇总。

  5展望

  目前国内外已有不少学者对肉鸡净能需要量和肉鸡饲料原料净能值进行了评价和测定,但是净能体系在肉鸡生产中的应用水平远低于反刍动物和猪。原因主要包括以下几个方面:首先,代谢能体系在肉鸡生产中已经被运用了数十年,在生产中被证明具有准确性高和易操作的特点,被配方师和研究人员广泛接受。净能虽然比代谢能更为准确,但相同原料类型间,如能量原料(玉米、高粱和小麦之间)、蛋白质原料(豆粕、棉粕、葵花粕和菜粕之间)和油脂原料(豆油、猪油和鸡油之间),净能/代谢能值接近。

  因此,用净能设计配方与用代谢能设计配方相比,饲料净能/代谢能值往往没有明显差异,净能相比于代谢能的优势并不十分明显。净能体系无论使用直接测定法或是间接测定法,与代谢能体系相比均具有过程繁琐、价格昂贵、变异系数大、易受外界环境变化影响的特点,且只有较少的实验室具有评定肉鸡净能的条件。其次,目前可以利用的肉鸡净能数据较为缺乏,只有部分原料、部分品种和生长阶段的数据。同时,尽管可以通过借助已有的试验结果,通过饲料的代谢能和主要成分根据回归方程来预测原料的净能值,但目前已有的净能预测方程的有效性并没有得到广泛的验证和接受。此外,由于在肉鸡实际生产中存在大量的非常规能量及蛋白质原料,准确测定饲料代谢能和成分的难度就比较大,而依据饲料代谢能和成分预测净能值的实际效用就会大大降低。

  能量是肉鸡日粮中价值最高的组成部分。在现代养禽业中,肉鸡遗传育种的发展、饲料原料的变化、生产管理技术的革新和市场需求的改变,需要及时调整饲料配方以满足不同情况下肉鸡的营养需求,准确地评估肉鸡净能需要量和原料净能能值是以上变化调整的基础。净能所表示的能量是最接近真实的动物维持和生产所需的能量,与代谢能体系相比,净能体系在预测生产性能、优化日粮结构、有效利用蛋白质原料和降低生产成本甚至环境保护等方面优势明显。因此,在肉鸡饲料配方中使用净能系统对肉鸡产业具有重要的意义,值得科研机构和企业进行更多的研究和探索。

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《净能体系在肉鸡应用中的研究进展》

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