基于粪便淀粉浓度评估日本黑牛全消化道淀粉消化率：品种特异性方程开发与生产系统比较研究

为解决和牛生产系统中淀粉利用效率评估难题，研究人员开展了日本黑牛全消化道淀粉消化率(TTSD)与粪便淀粉浓度(FSC)的量化关系研究，开发出品种特异性估算方程TTSD(%)=99.7-0.85×FSC(%DM)(R2=0.89)，发现其斜率显著高于普通肉牛系统(-0.85 vs -0.54)，揭示了低膳食淀粉浓度(32.5%DM)和高干物质难消化性(29.5%)的系统特征，为高档大理石花纹牛肉生产的饲料效率监控提供了实用工具。

　　

在追求大理石花纹牛肉的精致美食文化背后，隐藏着严峻的饲料资源利用挑战。日本黑牛（Wagyu）以其卓越的肉品质量闻名世界，但为了实现极致的肌肉脂肪浸润，这些牛只需要经历长达数百天的高精料饲养期。这种特殊饲养模式不仅推高了生产成本，更对饲料资源的可持续利用提出了巨大考验——淀粉作为饲料中最重要的能量来源，其消化效率直接关系到经济效益和环境足迹。然而，传统的淀粉消化率评估方法需要精确测量饲料摄入量和粪便排出量，这在商业化养殖场中几乎无法实现。

以往研究虽已建立通过粪便淀粉浓度(FSC)估算全消化道淀粉消化率(TTSD)的方程，但这些基于普通肉牛生产系统的模型是否适用于日本黑牛的特殊饲养系统仍属未知。日本黑牛饲养系统使用低淀粉日粮（约32.5%DM）和高比例稻秸粗饲料，与普通肉牛高淀粉日粮（50.4%DM）存在本质差异，可能导致淀粉消化规律显著不同。

为解决这一难题，研究人员在四个试验农场对49头日本黑牛进行了116次TTSD测量，同时整合了41项已发表研究的数据（190个处理组，2343头动物），系统比较了不同生产系统下TTSD与FSC的关系。研究发现，日本黑牛的TTSD-FSC关系呈现独特特征：TTSD(%)=99.7-0.85×FSC(%DM)，其斜率(-0.85)明显陡于文献中普通肉牛的方程(-0.54)。这种差异主要源于两个关键因素：日本黑牛日粮淀粉浓度显著较低(32.5 vs 50.4%DM)，而干物质难消化性显著较高(29.5 vs 22.5%)。

研究团队进一步发现，将FSC表示为日粮淀粉浓度(DSC)的比例（即FSC/DSC）能够显著提高估算精度，使两个系统的斜率差异大幅缩小(-33.5 vs -28.2)。这表明表观品种差异实际上主要反映了饲养管理系统的特性，而非遗传背景的固有差异。

主要技术方法：研究采用多农场合作模式，在4个都道府县研究所收集49头日本黑牛的116组消化率数据。使用酸不溶灰分(AIA)作为内标物计算表观全消化道消化率，通过连续4-5天的全粪收集或每日两次部分采样获取粪便样本。淀粉分析采用McCleary等(2019)的酶法，NDF测定采用Van Soest的α-淀粉酶法，粗蛋白采用凯氏定氮法。同时整合41篇文献的190个处理组数据，使用加权回归分析进行系统比较。

TTSD-FSC relationships in Japanese Black cattle versus other cattle

数据分析显示，日本黑牛的FSC与TTSD之间存在强负相关关系，回归方程为TTSD(%)=99.7-0.85×FSC(%DM)，R2=0.89，RMSE为1.00%。而文献中其他牛种的数据显示类似负相关但斜率较缓：TTSD(%)=100.1-0.54×FSC(%DM)，R2=0.79，RMSE为2.52%。统计比较表明两者斜率存在差异趋势(P=0.06)。

Cross-study comparison of starch digestibility equations

跨研究比较显示，以往研究中育肥牛的斜率范围为-0.44至-0.55，与文献数据(-0.54)高度一致。而日本黑牛数据显示出明显更陡的下降趋势(-0.85)，比普通肉牛研究观察到的变异更显著，但不如泌乳奶牛极端（报道斜率为-1.07）。

Factors influencing slope variation in TTSD-FSC relationships

详细分析表明，日本黑牛的干物质难消化性显著高于文献中的其他牛种(P<0.05)，且日粮淀粉浓度显著较低(P<0.05)。这种较高的干物质难消化性结合较低的DSC，数学上导致了估算方程中观察到的更负斜率。

Starch digestibility estimation incorporating DSC

使用FSC与DSC的比率分析TTSD显示，两个数据集的估算精度均有所提高。日本黑牛的方程为TTSD(%)=100.3-32.3×(FSC/DSC)，R2=0.97，RMSE=0.69%；文献数据的方程为TTSD(%)=100.4-28.2×(FSC/DSC)，R2=0.96，RMSE=1.34%。斜率差异无统计学显著性(P=0.11)。

Preliminary surveillance at commercial farms

对10个商业化农场的初步监测显示，淀粉消化率存在显著的场间变异：DSC范围为32.3-49.7%DM，FSC中位值为3.46%DM（范围0.32-34.9%DM），TTSD中位值为96.8%（范围70.0-99.4%）。10个农场中有5个平均淀粉消化率达到95%以上，而3个农场的平均值低于90%。

研究结论强调，日本黑牛特异性TTSD估算方程的开发为高档大理石花纹牛肉生产系统提供了一种实用的饲料效率监测工具。斜率差异主要反映了饲养系统特性（低淀粉日粮和高纤维难消化性）而非品种遗传差异。稻秸作为主要粗饲料来源的高硅含量特性，以及维生素A限制管理对瘤胃上皮健康的潜在影响，可能是导致高干物质难消化性的重要因素。

该研究的实际意义在于：首次为日本黑牛生产系统提供了精准的淀粉消化率监测工具，使养殖场无需复杂测量即可评估饲料效率；揭示了不同生产系统间淀粉消化规律的差异本质；为改善高档牛肉生产的经济性和环境可持续性提供了科学依据。研究人员建议未来研究应关注更大规模商业化农场的淀粉消化率现状，深入探讨谷物加工方法、粗饲料比例等因素对消化率的影响，并开发更便捷的粪便淀粉分析方法，以推动这一工具在实际生产中的广泛应用。

这项发表于《Scientific Reports》的研究不仅为日本黑牛饲养提供了实用技术工具，更深化了我们对不同畜牧生产系统中养分消化规律的理解，为全球范围内高档牛肉产业的可持续发展提供了重要科学支撑。