(1.塔里木大學動物科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆建設兵團塔里木畜牧科技重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300)

粗飼料營養(yǎng)價值指數(shù)及評定方法

賈存輝1，錢文熙1,2，吐爾遜阿依·賽買提1，敖維平1,2，古力皮葉木·阿布都克然木1

(1.塔里木大學動物科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆建設兵團塔里木畜牧科技重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300)

粗飼料是反芻動物瘤胃微生物和宿主主要的營養(yǎng)來源，科學有效地評價粗飼料營養(yǎng)和飼喂價值，對于開發(fā)飼料資源、合理利用粗飼料和提高其利用效率至關重要。本文簡述了國內(nèi)外對動物粗飼料營養(yǎng)價值的評定指數(shù)和方法，介紹了粗飼料營養(yǎng)價值評定方法的發(fā)展以及各方法的優(yōu)缺點，指出實際研究中可根據(jù)不同的科研需求，選擇適合的評定指數(shù)和方法，根據(jù)實際情況完善評定指數(shù)和評定方法，對粗飼料營養(yǎng)價值的科學評定和合理利用起到一定借鑒作用。

粗飼料；營養(yǎng)價值；評定指數(shù)；評定方法；分級指數(shù)；康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系；體外法

飼料干物質(zhì)中粗纖維含量在18%以上的飼料均稱為粗飼料，主要包括豆科牧草、禾本科牧草和各種秸稈等，其營養(yǎng)價值評定體系是指測定粗飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)含量并評價這些營養(yǎng)物質(zhì)被動物消化吸收的效率及動物營養(yǎng)效果的體系[1]。在反芻動物日糧中，粗飼料占其中的40%～80%，甚至更高。粗飼料的品質(zhì)高低是影響反芻動物健康和生產(chǎn)性能的最關鍵因素，同時也影響到精飼料的添加量及成本，最終影響畜牧業(yè)的生產(chǎn)效益。隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，粗飼料的產(chǎn)量及種類大大增加，但是開發(fā)利用率依然較低，合理有效地利用種類豐富的粗飼料資源對反芻動物飼養(yǎng)有著重要意義，而科學有效地評價粗飼料營養(yǎng)和飼喂價值，對于開發(fā)飼料資源、合理利用粗飼料和提高其利用效率至關重要。目前，國內(nèi)外對粗飼料的評定指數(shù)和評定方法是在實際應用中經(jīng)過漫長的試驗研究不斷發(fā)展完善而來的，總結并分析各種評定方法的優(yōu)缺點及適用范圍可為科學、完善地評定粗飼料營養(yǎng)價值提供有力保障。

1 粗飼料營養(yǎng)價值評定指數(shù)

1.1 單項評定指數(shù)

單項評定指數(shù)是評定粗飼料營養(yǎng)價值的基礎，主要包括粗飼料的常規(guī)化學成分的測定、適口性、采食量、消化率、瘤胃降解率等。

1.1.1 化學成分 粗飼料化學成分是決定粗飼料營養(yǎng)價值的基本因素，是影響反芻動物對粗飼料利用和轉(zhuǎn)化的先決條件。其可分為兩部分：消化率高的細胞內(nèi)容物和消化率低的植物細胞壁成分。前者主要包括粗蛋白(CP)、糖類、淀粉、有機酸、水溶性礦物質(zhì)、維生素等，反芻動物對它們的消化率可高達98%；后者主要包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、二氧化硅和木質(zhì)化含氮物等[2]。

粗蛋白從粗飼料中的總氮量來估計其營養(yǎng)價值，是評價粗飼料最重要的指標，其含量越高，粗飼料品質(zhì)越好，因為它決定了粗飼料的價格。中性洗滌纖維(NDF)用于估測粗飼料消化率，其含量越低，粗飼料品質(zhì)越好。酸性洗滌纖維(ADF)用于估測粗飼料潛在采食量，其含量越高，粗飼料品質(zhì)越低[3]。為了便于記憶，陳谷等[4]提出了“20-30-40”法則，即判斷粗飼料營養(yǎng)價值的標準是其CP含量至少要高于20%，ADF含量要低于30%，NDF含量要低于40%。

1.1.2 適口性 適口性指的是粗飼料本身引起動物產(chǎn)生食欲的綜合理化特性，通俗的講就是動物對粗飼料的喜好程度。適口性是一個相對概念，通過比較動物對不同粗飼料的采食反應，來描述動物對某種特定粗飼料的采食愿意程度[5]。適口性主要取決于粗飼料的外觀、顏色、氣味、味道、大小、質(zhì)地和硬度等，影響因素包括粗飼料的刈割期、纖維素木質(zhì)化程度、碳水化合物含量、加工與貯藏方式、抗營養(yǎng)因子以及精粗飼料的配合比例等。玉米(Zea mays)秸稈果穗以上部分比下部秸稈營養(yǎng)成分高，適口性也好，適口性越好，動物喜好程度就越高，采食量就會增加，動物生產(chǎn)性能也會提高[6]。

1.1.3 采食量 采食量是指把粗飼料作為唯一日糧來源，一定時間內(nèi)反芻動物隨意采食時所能進食的粗飼料干物質(zhì)數(shù)量。粗飼料采食量是反芻動物生產(chǎn)力的主要限制因子，動物只有吃掉適度、足量的優(yōu)質(zhì)粗飼料才能體現(xiàn)出其生產(chǎn)性能[7]。反芻動物采食量越高，粗飼料適口性越好，品質(zhì)也越好[8]。為了能方便快捷地測定反芻動物采食量，朱興運[9]對反芻動物采食量的測定方法進行了系統(tǒng)的總結，發(fā)現(xiàn)這些方法并不完善，需要根據(jù)具體情況結合應用。盧德勛[10]提出了干物質(zhì)隨意采食量(DMI)預測公式，DMI高低受粗飼料中NDF含量的影響；NDF含量越高，DMI越小，DMI越高，粗飼料品質(zhì)就越好[11]。反芻動物采食量受動物體重、健康狀況、增重速度、飼養(yǎng)方式、日糧類型、飼料能量濃度、飼料加工、氣候、生理狀態(tài)及所處環(huán)境等多方面因素的影響[12]。但由于反芻動物對不同粗飼料的消化吸收利用效率有很大的差異，因此采食量也不能完全反映粗飼料品質(zhì)高低。

1.1.4 消化率 消化率是指粗飼料在動物消化道中經(jīng)消化后未隨糞便排出體外而被動物吸收利用的部分占動物采食粗飼料總量的百分比，是粗飼料營養(yǎng)價值評定的關鍵指標，反映了動物對粗飼料的轉(zhuǎn)化效率[13]。不同種類、同一種類但不同產(chǎn)地、不同刈割期、不同加工方式處理的粗飼料消化率會存在較大的差異。消化率的高低與粗飼料細胞壁成分的含量和組成、蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物的含量、粗飼料中抗營養(yǎng)因子的含量以及精粗飼料的配合比例等因素有關[14]。消化率越高，粗飼料的營養(yǎng)價值就相對較高。消化率主要包括小腸消化率、體外干物質(zhì)消化率(IVDMD)等。

小腸消化率是指在瘤胃微生物發(fā)酵過程中未被降解的粗飼料養(yǎng)分進入小腸后在小腸消化酶作用下被分解的百分比值[15]，主要用于評定粗飼料中蛋白質(zhì)、氨基酸等成分在小腸中的消化率，是一種以小腸可消化養(yǎng)分為基礎評定反芻動物粗飼料營養(yǎng)價值的指標。有研究者采用尼龍袋法測定奶牛常用粗飼料的小腸消化率，證明小腸消化率與不同種類的粗飼料提供可消化物質(zhì)的能力有很大關系[16]。但是因為用小腸消化率評定粗飼料營養(yǎng)價值時需要安裝十二指腸和回腸瘺管，導致操作過程復雜，成本高，因此，它主要用于評定精飼料的營養(yǎng)價值，而在粗飼料的應用中并不廣泛。

IVDMD受粗飼料中纖維素含量和木質(zhì)化程度的影響，反映粗飼料在動物體內(nèi)消化降解的難易程度。低水分青貯可以明顯提高黑小麥IVDMD，是提高其營養(yǎng)價值的有效途徑，表明IVDMD值越高，粗飼料品質(zhì)越好[17]。使用粉碎、全珠壓塊、去皮壓塊3種不同的處理方式處理玉米秸稈的研究表明，提高IVDMD可以改善玉米秸稈的營養(yǎng)價值，而經(jīng)去皮壓塊處理的玉米秸稈IVDMD和營養(yǎng)價值明顯高于另兩種處理方式[18]。

1.1.5 瘤胃降解率 瘤胃降解率是指粗飼料在瘤胃內(nèi)的降解速度和程度。粗飼料中大部分纖維素經(jīng)過瘤胃微生物發(fā)酵產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸(VFA)、二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)等，從而為反芻動物提供能量、礦物質(zhì)元素、維生素等必需營養(yǎng)素[19]。瘤胃降解率從客觀上反映了日糧調(diào)控和添加物的作用形式，在進行日糧調(diào)控時具有重要意義，一般作為粗飼料營養(yǎng)價值評定的最基本指標[20]。研究表明，36和48h的瘤胃實時降解率與有效降解率高度相關，由此建議優(yōu)質(zhì)粗飼料采用36h的瘤胃實時降解率，中低級粗飼料采用48h的瘤胃實時降解率[21-23]。NDF與淀粉的比例能更直觀地反映出反芻動物瘤胃降解率，通過采用尼龍袋法測定4種飼糧的瘤胃降解率，確定了其營養(yǎng)價值較高時的NDF與淀粉的比例范圍為0.86～1.13[24]。但瘤胃降解率的高低主要反映的是粗飼料蛋白質(zhì)含量的高低，而不能對粗飼料營養(yǎng)價值進行全面的評價。

1.2 綜合評定指數(shù)

單一的評價指標對粗飼料營養(yǎng)價值的評定存在很大局限性，在實際生產(chǎn)中應將單一評價指數(shù)作為基礎，與反芻動物的生理特性有機結合起來，使用更加科學合理的綜合評定指數(shù)對粗飼料營養(yǎng)價值進行評價。

1.2.1 總可消化養(yǎng)分體系(TDN)TDN是根據(jù)總可消化養(yǎng)分評定粗飼料營養(yǎng)價值，將粗飼料中粗蛋白、粗脂肪、粗纖維和無氮浸出物4種可消化粗養(yǎng)分的含量按一定的系數(shù)組成的一個綜合指標來評定粗飼料營養(yǎng)價值的方法[25]。TDN體系的優(yōu)點是首次采用粗飼料對動物的有用部分來評定粗飼料的營養(yǎng)價值。其缺點是，TDN體系既不是物質(zhì)體系也不是能量體系；既不是消化能也不是代謝能；不能區(qū)分反芻動物和非反芻動物；只能反映粗飼料的消化率和動物的消化能力。

1.2.2 產(chǎn)奶兩千(Milk2000)Milk2000是由Undersander等[26]首次提出，主要用來對全株玉米青貯品種[同時也可用于苜蓿(Medicago sativa)/禾本科牧草]進行營養(yǎng)價值評價和分級的指數(shù)[27]。其定義是：用每噸粗飼料干物質(zhì)的泌乳量作為評定乳牛粗飼料品質(zhì)的指數(shù)。Milk2000的基礎是粗飼料中所含的能量及乳牛對粗飼料的DMI。粗飼料中的能量及乳牛的DMI分別采用特定的模型，即由粗飼料中的ADF及NDF進行預測得到。Lauer等首先使用這個指數(shù)對全株雜交玉米青貯的品質(zhì)進行了評定，后經(jīng)過Schwab和Shaver的修訂，可在Excel5.0電子制表軟件上進行計算，取名Milk2000[28]。

Milk2000的優(yōu)點是計算簡便快捷，便于實際應用，但是它主要用于乳牛對于禾本科粗飼料的評定和分級，不適用于其它的反芻動物，并且運用它所測得的結果只能用于所測定粗飼料的分級，而不能作為實測值利用。

1.2.3 粗飼料相對值(RFV)RFV[29]由美國飼草和草原理事會下屬的干草市場特別工作組提出。其定義是：相對一特定標準粗飼料(如盛花期苜蓿)，某種粗飼料可消化干物質(zhì)的采食量[30]。RFV的基礎是可消化的干物質(zhì)(DDM)的隨意采食量，其關系式是：

DMI=120/NDF；

DDM=88.9-0.779×ADF；

RFV=DMI×DDM/1.29.

式中：DMI單位為%，即占體重的百分比；NDF、DDM、ADF單位為%，即占干物質(zhì)的百分比。常數(shù)1.29為盛花期苜蓿DDM的采食量。除以1.29是因為以盛花期苜蓿的RFV值為100做標準，RFV值大于100的粗飼料表明整體上質(zhì)量較好。RFV值越大，表明飼料的營養(yǎng)價值越高。

RFV的優(yōu)點在于它所采用的預測模型簡單實用，它提供粗飼料飼用價值的相對估計值，可對不同批量或種類的粗飼料飼用價值進行比對；而且實驗室只需要測定粗飼料的NDF、ADF和DM就可以計算出某種粗飼料的RFV值[31]。美國全國牧草和草地委員會以RFV為基數(shù)確定了一套分級標準，以便能更簡單實用地評價粗飼料營養(yǎng)價值(表1)。它的缺點是只對粗飼料進行了簡單的分級，沒有考慮到粗飼料中粗蛋白質(zhì)含量對其營養(yǎng)價值的影響，而不包括蛋白質(zhì)指標的粗飼料評定指數(shù)是不夠準確的。因此，無法利用這種評定指標進行粗飼料的科學組合和合理搭配。

1.2.4 質(zhì)量指數(shù)(QI)QI[32]由美國佛羅里達州飼草推廣測試項目提出。其定義是：TDN隨意采食量是TDN維持需要的倍數(shù)。QI的基礎是有機物質(zhì)消化率(OMD)，其關系式是：

OMD=32.2+0.49IVOMD；

TDN=OM×OMD/100；

DM采食量=120.7-0.83NDF；

TDN采食量=DM采食量×TDN/100；

QI=TDN采食量/29。

式中：IVOMD為體外有機物消化率；OM為有機物質(zhì);OMD、IVOMD單位為%；TDN、OM、NDF單位為%，DM采食量、TDN采食量單位為g·MW-1。常數(shù)29為綿羊的TDN維持需要量(29g·MW-1)，除以29是以綿羊為標準，QI基數(shù)設定為1，當QI值小于1，表明粗飼料質(zhì)量低，動物會掉膘；當QI值等于1，動物既不增重也不失重；當QI值等于1.8，表明粗飼料為中等質(zhì)量，動物會增重[33]。

表1 牧草干草質(zhì)量市場分級標準[4]

QI的優(yōu)點是將TDN的維持需要作為參照點，而不是選擇某一特定的粗飼料作為參照；同時它將DM采食量用每千克代謝體重所采食粗飼料的克數(shù)(MW=Wkg0.75)來表示,而不是占體重百分比；還采用IVOMD來預測OMD，使OMD更加精確[34]。它的缺點是估測模型依然不理想，同樣沒有考慮粗蛋白，因此依然無法用于粗飼料的科學搭配。

1.2.5 粗飼料相對質(zhì)量(RFQ)RFQ[35]是一個旨在取代RFV和QI而提出的新的粗飼料評定指標。RFQ也是把粗飼料作為動物唯一蛋白和能量來源時，對粗飼料可利用能隨意采食量的估測。其關系式是：

RFQ=DMI×TDN/1.23.

式中：DMI單位為%，TDN單位為%。常數(shù)1.23是通過試驗測得TDN采食量對DDM采食量的無截距回歸斜率(0.95)乘以RFV式中的1.29得到的[36]。除以1.23的目的是將各粗飼料的RFQ平均值及范圍調(diào)整到與RFV相似。

RFQ的優(yōu)點是其預測模型相較于RFV更加靈活，可通過TDN進行預測，使預測值更接近實際情況，尤其能準確地對禾本科牧草進行分級[37]。同時，RFQ還可以預測影響粗飼料采食量和消化率的精粗飼料的組合效應。但是它的缺點是成本高、耗時長、需要的重復組較多、受體外消化率測定方法的制約等，這也是RFQ未能普及的原因。

1.2.6 粗飼料分級指數(shù)(GI)GI是由盧德勛[38]提出的全新的飼料評定指數(shù)。飼料的營養(yǎng)價值是對飼料的飼用價值量化評估的技術參數(shù)，是飼料科學理論和技術體系的最重要的核心組成部分之一。其定義為粗飼料的CP和NDF經(jīng)過校正后，粗飼料可利用能的隨意采食量。其關系式是：

GI2001=ME×DMI×CP/NDF(或ADL).

式中：GI20001單位為MJ·d-1;ME為粗飼料代謝能，也可用粗飼料產(chǎn)奶凈能NEL[39],單位為MJ·kg-1；DMI單位為kg·d-1;CP單位為%，即占干物質(zhì)的百分數(shù)，可用NDF或ADL代替，ADL為酸性洗滌木質(zhì)素。

GI2001的特點是除了引入能量參數(shù)外，還引入了CP和DMI等參數(shù)，將它們統(tǒng)一起來考慮，全面準確的反映出粗飼料的實際飼用價值，并且簡便易行，實現(xiàn)了粗飼料的合理化搭配，便于實際生產(chǎn)推廣使用，同時它還可以用于指導牧草的種植、確定牧草的最佳刈割期。王旭[40]首次驗證了GI2001理論，為反芻動物的優(yōu)化飼養(yǎng)設計和粗飼料的科學利用提供了技術依據(jù)。此后，眾多學者對于GI模型作了初步研究和完善。成立新等[41]通過測定5種飼草的GI，證明以ADL為指標測得的飼草GI最符合實際值。

因為GI2001只考慮到粗飼料中的CP、NDF等參數(shù)，并且表觀性較強，沒有結合反芻動物的消化生理特點來說明反芻動物對粗飼料的消化利用情況。GI2008就在GI2001的基礎上做出了進一步的完善，主要用于研究目的，且更具科學性[42]。其關系式為：

GI2008=NEL×DCP×DMI/(NDF-peNDF).

式中：GI2008單位為MJ·d-1；NEL為粗飼料產(chǎn)奶凈能，單位為MJ·kg-1；DMI單位為kg·d-1；DCP、NDF、peNDF單位為%，即占干物質(zhì)的百分數(shù)。GI2008在蛋白質(zhì)指標上新引入了可消化粗蛋白(DCP)，該指數(shù)將粗飼料的營養(yǎng)組成成分和動物的消化生理特點結合了起來，并且將包括粗飼料物理有效中性洗滌纖維(peNDF)在內(nèi)的纖維方面指標進行了綜合評定，更能全面精確地評定粗飼料營養(yǎng)價值，也提高了日糧優(yōu)化搭配技術的集成化程度[43]。

GI2009=NEL×DCP×DMI/(NDF-peNDF).

GI2009是對GI2008的進一步補充，它們的公式相同，但GI2009靈活性更強，結果更準確。在GI2009中，DMI的估測公式采用RFQ中的公式，NEL是由ADF或NDF計算出來的，而且針對不同的粗飼料所采用的預測模型也不相同，因此最主要的是GI2009能區(qū)別出各種粗飼料品質(zhì)間的微小差異，使分級更加明顯[44]。當幾種粗飼料DM和CP含量差別不明顯時，就可以用GI2009來進行評價。

通過測定內(nèi)蒙古地區(qū)[45]、黑龍江省[46]、張家口地區(qū)[47]這幾個不同地域的反芻動物常用粗飼料的GI，并與RFV值進行了比較。數(shù)據(jù)結果顯示，RFV與GI評定4種粗飼料的分級趨勢一致，證明GI評定粗飼料營養(yǎng)價值也是一種科學合理的指數(shù)，同時也反映了粗飼料的營養(yǎng)價值具有顯著的地域差異(表2)。

表2 不同地區(qū)4種粗飼料飼料相對值(RFV)和分級指數(shù)(GI)的比較

2 粗飼料營養(yǎng)價值評定方法

評定粗飼料營養(yǎng)價值的方法主要分為評定粗飼料養(yǎng)分含量的方法和評定粗飼料營養(yǎng)物質(zhì)可利用性的方法[48]。前者主要在實驗室中進行，包括概略養(yǎng)分分析法、范式纖維分析法、康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系(cornellnetcarbohydrateandproteinsystem，CNCPS)法以及近紅外光譜分析技術等；后者主要進行動物試驗，包括體內(nèi)法、半體內(nèi)法、體外法等。

2.1 評定粗飼料養(yǎng)分含量的方法

評定粗飼料養(yǎng)分含量的方法一般在實驗室進行，這些傳統(tǒng)的方法都已經(jīng)比較成熟，可靠性較高，為粗飼料營養(yǎng)價值的評定奠定了研究基礎。

2.1.1 概略養(yǎng)分分析法 概略養(yǎng)分分析法就是傳統(tǒng)的常規(guī)成分分析法，1864年由德國Weende試驗站提出，將粗飼料根據(jù)化學成分分為水分、粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、粗灰分和無氮浸出物六大養(yǎng)分[49]。其中，水分(H2O)的測定方法是在105 ℃烘箱中烘干；CP的測定方法是凱氏定氮法；粗纖維(CF)采用酸煮和堿煮的方法測定；粗脂肪(EE)用索氏抽提法測定；粗灰分(Ash)用馬弗爐550 ℃高溫加熱法測定；無氮浸出物(NFE/%)=100%-(H2O%+CP%+CF%+EE%+Ash%)[50]。

營養(yǎng)成分概略養(yǎng)分分析法測定簡單，概括性強，是粗飼料營養(yǎng)價值評定的基礎，可用于不同樣本之間的比較。但它的缺點是只能說明粗飼料各種營養(yǎng)組成成分含量的高低，測出的粗纖維也不是一個明確的化學實體，而是幾種物質(zhì)的混合物，不能完全用于評定粗飼料營養(yǎng)價值的高低，而粗飼料營養(yǎng)價值評定的關鍵還與反芻動物對粗飼料的采食和消化吸收利用情況有關，因此，用概略養(yǎng)分分析法評定粗飼料營養(yǎng)價值的高低具有很大局限性。

2.1.2 范式纖維分析法 范式纖維分析法是vanSoest在Weende體系的基礎上對粗纖維和無氮浸出物進行了補充和修正[51]。將CF精確分解為NDF、ADF、ADL，由此可進一步計算得到纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的含量。NDF與動物采食量呈負相關關系，ADF與動物消化率呈負相關關系，ADL是不被動物利用的成分，也是評定粗飼料品質(zhì)的重要指標。萬娟娟等[52]在評定新疆沙爾套山草地優(yōu)勢禾本科牧草營養(yǎng)價值時就采用范式纖維分析法測定了其NDF、ADF的含量。

范式纖維分析法將粗飼料中可被動物直接利用的、可溶性細胞內(nèi)容物與不易消化的細胞壁區(qū)分開來，使粗飼料營養(yǎng)成分的劃分更科學、合理，而且在一定程度上反映出反芻動物對粗飼料的采食量和消化率。但是范式纖維分析法仍然是建立在通過化學方法處理粗飼料樣品的基礎上的，因此它的預測結果也有很大的局限性。

2.1.3CNCPSCNCPS體系是由美國康奈爾大學提出的基于瘤胃降解特征的采用多項指標評定粗飼料品質(zhì)的方法[53]。經(jīng)過多年的研究實踐，該體系已經(jīng)被證實具有較高的應用價值，也被各權威機構所接受，它不僅考慮了粗飼料在瘤胃內(nèi)的消化與流通速率、吸收的碳水化合物和蛋白質(zhì)的利用效率，也考慮了環(huán)境、動物等因素。CNCPS體系將碳水化合物劃分為4個部分：CA為糖類，為瘤胃中可快速降解部分；CB1為淀粉和果膠，為瘤胃中中速降解部分；CB2為可利用的細胞壁，為瘤胃中緩慢降解部分；CC為不可利用的細胞壁。其中CA又分為揮發(fā)性脂肪酸(CA1)、乳酸(CA2)、其它有機酸(CA3)和糖分(CA4) 4個部分。將蛋白質(zhì)分為3個部分：非蛋白氮(PA)、真蛋白(PB)和不可利用蛋白質(zhì)(PC)，其中PB又分為能溶于緩沖液的快速降解蛋白質(zhì)部分(PB1)、不溶于緩沖液但溶于中性洗滌纖維的中速降解蛋白質(zhì)部分(PB2)、不溶于緩沖液但溶于酸性洗滌纖維的慢速降解蛋白質(zhì)部分(PB3)3個部分。CNCPS體系核心是根據(jù)瘤胃微生物對氮和能量的利用不同，將微生物劃分為兩類，發(fā)酵非結構碳水化合物(NSC)的微生物和發(fā)酵結構性碳水化合物(SC，纖維素、半纖維素)的微生物，SC細菌僅利用氨作氮源，而NSC細菌可利用氨、氨基酸和肽等氮源，肽對這類微生物的生長有較強的促進作用，這種劃分反映了瘤胃細菌對氮的利用，使瘤胃微生物群體簡單化。有研究者利用CNCPS體系評定粗飼料時發(fā)現(xiàn)，PC蛋白組分在小腸中可消化，因此提出應對PC蛋白組分小腸消化率合理性做進一步研究，并建議將瘤胃細菌劃分為非結構性碳稅化合物的微生物與結構性碳水化合物的微生物，建立了細菌生長的維持需要，細菌最大理論生長量的細菌產(chǎn)量估計動態(tài)模型[54]。

CNCPS主要評價粗飼料營養(yǎng)物質(zhì)平衡狀況及利用率，預測動物生產(chǎn)性能，應用CNCPS體系評定粗飼料營養(yǎng)價值能更全面更精確地反映粗飼料的營養(yǎng)價值和反芻動物對粗飼料的利用率[55]，可區(qū)分出多個測定指標，能更好地反映粗飼料的品質(zhì)[56]。而且它把飼料的化學成分、植物的細胞成分和反芻動物的消化利用率結合起來，使分析結果更加精確，易于標準化，但是它很難區(qū)分開品質(zhì)接近的粗飼料[57]。陶春衛(wèi)[58]采用該體系和體外產(chǎn)氣法做對比對粗飼料品質(zhì)進行評價，得出的評定結果不一致，證明多項指標的CNCPS體系也不能全面評定粗飼料品質(zhì)。解祥學等[59]評價了該體系在中國的研究進展和發(fā)展趨勢，指出CNCPS體系中國化將會對中國反芻動物粗飼料發(fā)展乃至整個畜牧業(yè)的發(fā)展帶來深遠影響。

2.1.4 近紅外光譜分析技術(NIRS)NIRS是一種較新的快速定性定量分析技術，其理論依據(jù)是基于粗飼料中的粗蛋白、粗纖維、粗脂肪等成分中的含氫基團在近紅外光譜區(qū)(0.7-2.5μm)對紅外線具有特定的吸收光譜，然后通過建立粗飼料待測成分含量與光譜信息之間的線性或非線性模型，對粗飼料營養(yǎng)價值進行評定，實質(zhì)上是利用了回歸分析的原理[60]。

NIRS的優(yōu)點是不需要復雜的前處理，成本低，測速快，準確度高，可同時分析多個不同種類的樣品，還可估測粗飼料有效能和利用率[61]；缺點是檢測結果的準確性必須建立在有大量準確的原始數(shù)據(jù)庫的基礎上，而這些原始數(shù)據(jù)庫卻需要花費大量時間和研究來建立，同時對所用儀器要求較高。有研究表明，NIRS預測性能優(yōu)于其它方法，尤其是在預測氨基酸含量方面[62]。白琪林等[63]利用該技術測定161種玉米秸稈IVDMD并建立了不同種類、不同生長時期、不同部位的玉米秸稈校正模型，為玉米秸稈的品質(zhì)評價和篩選奠定了基礎。NIRS對玉米青貯的綜合品質(zhì)進行檢測時有較好的效果，且簡單易行，可取代常規(guī)分析法[64]。

2.2 評定粗飼料營養(yǎng)成分可利用率的方法

動物試驗可以根據(jù)其消化吸收利用情況準確、直觀的反映出粗飼料營養(yǎng)價值的高低。目前，體內(nèi)法、半體內(nèi)法和體外法已經(jīng)得到國際和國內(nèi)的廣泛認同。

2.2.1 體內(nèi)法 體內(nèi)法又稱活體法，是通過活體消化試驗計算采食的粗飼料養(yǎng)分與瘤胃或十二指腸流出的食糜中未降解粗飼料養(yǎng)分之間的差值確定粗飼料養(yǎng)分瘤胃降解率的方法。主要通過測定反芻動物對粗飼料的采食量、消化率、降解率、利用率和發(fā)酵流通速率等指標，來評價粗飼料的營養(yǎng)價值[65]。

體內(nèi)法的缺點是：必須使用瘺管動物，維持飼養(yǎng)費用高，不便于大規(guī)模推廣應用；動物個體間差異較大，且處于應激狀態(tài)，測定結果不準確，可重復性差；采集瘤胃內(nèi)容物和小腸食糜難度較大，且代表性不強；瘤胃內(nèi)微生物合成所用的標記物沒有統(tǒng)一的標準，因此，體內(nèi)法適用性較小[66]。但由于它接近動物正常的生理狀態(tài)，測出的結果能反映出粗飼料在體內(nèi)的實際降解率，所以仍然是其它評價方法參考和校正的首選標準。

2.2.2 半體內(nèi)法 半體內(nèi)法又稱為瘤胃尼龍袋法，是將待測飼料按照一定要求粉碎后裝入尼龍袋內(nèi)，通過瘤胃瘺管置于瘤胃中進行培養(yǎng)，經(jīng)過一定時間后取出殘渣，分析得到該時間點的待測飼料的降解率，如果測定多個時間點的降解率，可得到動態(tài)降解率，并且能有效估測飼糧的消失速度以及潛在的降解率，以評價粗飼料在瘤胃內(nèi)的降解速度和程度。有研究表明，用尼龍袋法估測的粗飼料消化率值高于用酶解法的估測值[67]。采用此法還可測定常用粗飼料的過瘤胃淀粉量和淀粉瘤胃降解率[68-69]。采用瘤胃尼龍袋法測定常用粗飼料的瘤胃降解特性，證明不同種類的粗飼料在瘤胃內(nèi)的降解和消化特性不同，以及不同粗飼料過瘤胃蛋白為小腸提供的可消化吸收蛋白質(zhì)的潛力也不同[70-71]。

這種方法簡單易行、成本低，具有較好的重復性，可直接應用于實際生產(chǎn)，逐漸取代體內(nèi)法[72]。但是它的缺點是：一次只能測定少量樣本，并且至少需要3只瘺管動物來做平行試驗；粗飼料樣品大小是根據(jù)尼龍袋的孔眼確定的，沒有經(jīng)過咀嚼與反芻，樣本消化初期會造成流失，后期會分解不完全，導致降解率估測值偏低；反芻動物的日糧結構、尼龍袋內(nèi)粗飼料受瘤胃內(nèi)容物或微生物污染的程度等都會影響到實驗結果的精確性。

2.2.3 體外法 體外法是指借助生物學方法將粗飼料置于特定的培養(yǎng)基中，通過模擬瘤胃內(nèi)環(huán)境測定粗飼料降解率的方法[73]。主要包括模擬人工瘤胃法、體外產(chǎn)氣法、持續(xù)發(fā)酵法、酶解法和糞液法、溶解度法等。

1)模擬人工瘤胃法(短期瘤胃法)。模擬人工瘤胃法是用試管或發(fā)酵罐來培養(yǎng)瘤胃液和飼料樣品，模擬瘤胃消化評定粗飼料的可消化性，是目前應用比較廣泛的方法。但是該法只能測得一個時間點的靜態(tài)發(fā)酵情況，不能用于測定粗飼料的動態(tài)消化率，耗時長，步驟較多，且模擬的瘤胃環(huán)境易發(fā)生變化，同時它還需要體內(nèi)法的結果數(shù)據(jù)進行校正，因此測定值之間存在較大誤差。人工瘤胃發(fā)酵會受到不同種類礦物質(zhì)元素、非蛋白氮(NPN)和纖維素酶等的影響[74]。

2)體外產(chǎn)氣法。體外產(chǎn)氣法是根據(jù)粗飼料樣品在體外用瘤胃液消化所產(chǎn)生氣體(CO2、CH4)的比率來估計有機物消化率的方法，還可以用于預測單個飼料或者混合飼料的代謝能值。其原理：消化率不同的各種粗飼料，在相應的時間內(nèi)(一般為24h)產(chǎn)氣量與產(chǎn)氣率不同[75]。根據(jù)所用器材不同將體外產(chǎn)氣技術分為注射器式和壓力傳感器式等系統(tǒng)[76]。

有研究表明，在體外產(chǎn)氣法中粗飼料做底物時的標準用量為400mg[77]。閆貴龍等[78]采用體外產(chǎn)氣法測定了玉米秸稈不同部位的降解率，結果發(fā)現(xiàn)玉米秸稈各部位的營養(yǎng)價值存在明顯差異。體外產(chǎn)氣法還可對不同組合飼料的營養(yǎng)價值進行評定，通過評定6種常用粗飼料的營養(yǎng)價值比較了瘤胃尼龍袋法和體外產(chǎn)氣法的優(yōu)缺點，證明這兩種方法都有各自的局限性[79-80]。

體外產(chǎn)氣法的優(yōu)點：對動物依賴性小、自動化程度高、成本低、重復性好，越來越多的被用于粗飼料營養(yǎng)價值的評定[81]。但樣品種類數(shù)量、底物組成、微生物種群及其生長狀況都會影響到產(chǎn)氣量的多少，從而影響到體外產(chǎn)氣法的可靠性及應用價值[82]。因此，單憑產(chǎn)氣量估測消化率是不太理想的，最好是將粗飼料底物消失量、揮發(fā)性脂肪酸和微生物蛋白產(chǎn)量綜合起來考慮。

3)體外持續(xù)發(fā)酵法(長期瘤胃法)。體外持續(xù)發(fā)酵法是在短期瘤胃法的基礎上通過提升儀器的先進性從而進行持續(xù)培養(yǎng)的方法，這種方法可大規(guī)模評定粗飼料營養(yǎng)成分降解率，提高工作效率。目前較為成熟的裝置有1977年Czerkawski和Breckenridge[83]建立的Rusitec裝置、1976年Hoover[84]研制的CC裝置、1995年王加啟和馮仰廉[85]研制的瘤胃持續(xù)動態(tài)模擬裝置和1999年孟慶翔[86]研發(fā)的雙外流連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)(CCS)。

持續(xù)發(fā)酵法能更準確的模擬瘤胃環(huán)境，可將人工瘤胃中產(chǎn)生的發(fā)酵產(chǎn)物持續(xù)排出，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。同時，它還可以保持數(shù)周的穩(wěn)定發(fā)酵，來估測粗飼料的動態(tài)降解率，這是體外持續(xù)發(fā)酵法的最大優(yōu)點。利用體外持續(xù)發(fā)酵法測定粗飼料的降解率并與尼龍袋法做比較，證明這種方法具有良好的穩(wěn)定性和準確性[87-88]。安朋朋等[89]通過對國內(nèi)外幾種典型的持續(xù)動態(tài)瘤胃發(fā)酵系統(tǒng)進行比較提出了新的合理的設計方法，以期體外持續(xù)發(fā)酵法可以更加完善的應用于粗飼料價值評定。

4)酶解法。酶解法就是在特定溫度和pH條件下，用酶溶液或酶混合物代替瘤胃液在體外模擬反芻動物消化道酶譜和水解條件測定粗飼料消化率的方法。最早是由Tilley和Terry[90]提出的瘤胃液-胃蛋白酶兩步消化法，后經(jīng)過其他研究者改善提出纖維素酶和胃蛋白酶復合法模擬瘤胃液消化粗飼料，證明酶解法具有一定的可靠性及可行性[91-93]。之后，國春艷等[94]通過大量試驗建立了胃蛋白酶-胰蛋白酶兩步酶解法評定蛋白質(zhì)體外消化的最適條件，更加直觀地證明了兩步酶解法是實驗室評價飼料降解特性的經(jīng)濟、可行的方法。Calsamiglia和Stern[95]建立了綜合瘤胃尼龍袋法和體外法的酶解“三步法”，該法通過尼龍袋法獲得瘤胃殘渣，將殘渣用胃蛋白酶-胰酶制劑酶解，能更好的模擬反芻動物的生理條件。研究者們改進了“三步法”，降低了試驗成本，且改進后的“三步法”比原始“三步法”測定瘤胃非降解蛋白質(zhì)(RUP)小腸消化率效果要好[96-98]。

酶解法的優(yōu)點是不需要瘺管動物提取瘤胃液作為培養(yǎng)液，而是用酶來取代，成本低、耗時少、效率高；穩(wěn)定性高，容易標準化；適用于比較不同種類粗飼料間的相對差異，估測它們的瘤胃降解率，實驗室之間可比性強。缺點是，體外不可能完全模擬體內(nèi)的消化過程，并且酶的活性敏感易受到各方面因素的影響，需要的重復實驗組較多；對粗飼料能量及消化率所作出的估測結果會因粗飼料品種、收獲季節(jié)、加工方式等的不同而不同，因此其結果不能很真實地反映粗飼料在動物體內(nèi)的消化情況[99]。

5)糞液法。糞液法是用人工唾液稀釋的牛糞液或羊糞液代替瘤胃液進行粗飼料的消化率測定的方法。苗志虹等[100]采用羊糞液代替瘤胃液測定不同飼草的干物質(zhì)消化率，并且進一步研究了樣品和糞液的加入量問題。郝正里等[101]用新鮮的羊糞液-胃蛋白酶消化法測定了7種牧草的干物質(zhì)消化率，并比較了羊糞在不同條件下保存不同時間的效果。EL-Meadaway等[102]證明牛糞液也可用于測定牧草體外消化率。有研究表明，糞液法和尼龍袋法存在極顯著相關性，同時也證明糞液法測定有機物和粗蛋白降解率具有可行性[103]。糞液法主要用于評定粗飼料纖維品質(zhì)的高低，可發(fā)酵指數(shù)(FFI)是評定粗飼料纖維品質(zhì)的重要指標[104]，楊玉芬[105]首先運用FFI指數(shù)通過糞液法對豬的9種常用粗飼料進行了評定。

糞液法的優(yōu)點是操作簡單、結果準確、重復性高，適用于大批量粗飼料的消化率測定，特別是對于放牧動物更具優(yōu)勢。但是糞液法的適用范圍和方法的標準化仍需做進一步研究。

6)溶解度法。溶解度法是根據(jù)粗飼料在緩沖液中的溶解度評定粗飼料蛋白質(zhì)降解率的方法。由于同一蛋白質(zhì)在不同溶劑中溶解度不同，導致緩沖液標準較難確定，而且溶解度法不能很好地反映粗飼料蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的降解情況，使其適用性受到限制。除法國采用溶解度法估測常用粗飼料蛋白質(zhì)降解程度外，其他國家很少使用。國內(nèi)僅周巖民等[106]使用蛋白質(zhì)溶解度法評價了幾種油料餅粕的品質(zhì)。

3 小結

在反芻動物生產(chǎn)中，粗飼料的品質(zhì)、供給直接影響畜牧業(yè)生產(chǎn)效益。近年來，粗飼料營養(yǎng)價值的評定已經(jīng)取得了巨大的進步，雖然目前這些評定體系已經(jīng)可以實現(xiàn)較為準確的評定粗飼料的綜合品質(zhì)，尤其是GI體系已經(jīng)能較全面地反映出粗飼料的營養(yǎng)價值，在國內(nèi)得到了廣泛的使用。但這些體系依然側重于測定粗飼料自身的常規(guī)營養(yǎng)成分含量，指標比較單一，忽視了反芻動物的粗飼料轉(zhuǎn)化率問題，對于粗飼料的科學搭配以及日糧的優(yōu)化配合方面的研究仍然不足。將粗飼料營養(yǎng)價值評定體系和反芻動物的生理階段與消化利用率有機結合起來，將更加精確地評價粗飼料營養(yǎng)價值。因此，還需繼續(xù)研究，努力做到評價粗飼料營養(yǎng)價值的科學性、全面性、普遍性以及標準化，以便于粗飼料的實際生產(chǎn)應用。同時，隨著科技的進步、各種評定方法的不斷發(fā)展完善和評定裝置的不斷改進，應該根據(jù)具體情況綜合選擇適用的評定方法，使其能更系統(tǒng)、準確、簡便、快捷地評價不同種類的粗飼料營養(yǎng)價值，提高畜牧業(yè)生產(chǎn)效益。綜上所述，粗飼料營養(yǎng)價值的評定對粗飼料的開發(fā)利用以及反芻動物的營養(yǎng)作用都有著至關重要的作用，根據(jù)不同的科研需求，選擇合適的評定指數(shù)和方法，通過完善的評定指數(shù)和科學的評定方法來評價粗飼料營養(yǎng)價值具有非常重要的意義。

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Roughagenutritionalvalueevaluationindicesandresearchmethods

JiaCun-hui1,QianWen-xi1,2,Tursunay·Samat1,AoWei-ping1,2,Gulpiya·Abdukirem1

(1.CollageofAnimalScience,TarimUniversity,Alar843300,China；2.KeyLaboratoryofTarimAnimalHusbandryScienceandTechnologyofXinjiangProduction&ConstructionCorps,Alar843300,China)

Roughageisthemainsourceofnutritionforrumenmicrobesandtheirhosts.Itisessentialtoeffectivelyandscientificallyevaluateroughagenutritionandfeedvalue,todevelopfeedresources,tounderstandreasonableuseofroughage,andtoimproveitsutilizationefficiency.Thisreviewofalargenumberofdomesticandforeignstudiesdetailstheevaluationindicesandmethodsofevaluatingthenutritionalvalueofcrudefeed.Italsodiscussesthedevelopmentofevaluationmethodsandtheadvantagesanddisadvantagesofeachmethod.Wecanselectthebestevaluationindexandmethodaccordingtoresearchneeds,butthisselectioncanplayaroleintheevaluationandrationalutilizationofthenutritionalvaluesofcrudefeed.

roughage;nutritionalvalue;evaluationindex;evaluationmethod;gradingindex;Cornellnetcarbohydrateandproteinsystem;invitromethod

QianWen-xiE-mail：qianwenxizj@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0217

2016-04-25接受日期：2016-09-26

國家自然科學基金(31260569、31460610)

賈存輝(1992-)，男，甘肅靖遠人，在讀碩士生，研究方向為動物營養(yǎng)與飼料科學。E-mail：jia_cunhui@163.com

錢文熙(1977-)，男，甘肅慶城人，副教授，碩士，研究方向為動物營養(yǎng)與飼料科學。E-mail：qianwenxizj@163.com

S

A

1001-0629(2017)2-0415-13

賈存輝,錢文熙,吐爾遜阿依·賽買提,敖維平,古力皮葉木·阿布都克然木.粗飼料營養(yǎng)價值指數(shù)及評定方法.草業(yè)科學,2017,34(2)：415-427.

JiaCH,QianWX,Tursunay·Samat,AoWP,Gulpiya·Abdukirem.Roughagenutritionalvalueevaluationindicesandresearchmethods.PrataculturalScience，2017,34(2)：415-427.