颗粒模孔厚度对生长猪日粮氨基酸标准回肠消化率的影响研究

《Translational Animal Science》：Effect of pellet die thickness on standardized ileal digestibility of amino acids when pelleting diets fed to growing pigs

为解决颗粒饲料加工中模孔厚度对营养物质消化率影响不明的问题，研究人员开展了不同长径比（L:D）颗粒模对生长猪日粮粗蛋白（CP）和氨基酸（AA）标准回肠消化率（SID）影响的研究。结果表明，使用L:D 8和L:D 10模具制粒可显著提高大多数AA的SID，而L:D 6模具效果不显著。该研究为优化饲料制粒工艺参数以提升营养价值提供了重要依据。

　　

在现代化生猪养殖中，饲料成本占据了总成本的很大一部分，因此如何提高饲料利用效率一直是营养学家和养殖者关注的焦点。将粉状饲料加工成颗粒饲料是提高饲料效率的常用手段，这不仅能减少饲料浪费、改善适口性，还可能影响营养物质在动物体内的消化吸收。然而，关于制粒工艺究竟在多大程度上能提升营养价值的争论一直存在，特别是制粒过程中的关键参数如何影响营养物质的消化率，尚有许多未解之谜。制粒是一个涉及蒸汽调质、摩擦、压力和热量的复杂过程，这些因素共同作用，改变了饲料的物理和化学特性。其中，颗粒机模具的厚度是一个关键但常被忽视的参数。模具厚度通常以其长径比（L:D）来表示，它直接决定了饲料在模具孔道内受压、受热和经历摩擦的时间。理论上，更厚的模具（更高的L:D）会延长饲料在模具内的停留时间，从而可能促进蛋白质变性、灭活抗营养因子，进而提高氨基酸（AA）的消化率；但过度的热处理也可能导致美拉德反应，降低赖氨酸等关键氨基酸的利用率。因此，精确量化模具厚度对营养物质消化率的影响，对于优化制粒工艺、最大化饲料营养价值至关重要。此前，虽有研究关注模具厚度对颗粒物理质量（如硬度、耐久性）的影响，但其对生长猪氨基酸标准回肠消化率（SID）的系统性研究尚属空白。为了解决这一问题，由Diego A. Lopez博士领导的研究团队在《Translational Animal Science》上发表了一项精心设计的研究，旨在揭示颗粒模孔厚度对生长猪日粮中粗蛋白（CP）和氨基酸消化率的真实效应。

为了回答上述问题，研究人员主要应用了以下几项关键技术：首先，他们采用了一种基于玉米、豆粕和含可溶物的干酒糟（DDGS）的商业化日粮配方，并利用实验用颗粒机（1-ton pellet mill）配合三种不同长径比（L:D 6, 8, 10）的模具进行制粒，通过调整蒸汽调质温度（79.6°C, 79.2°C, 68.0°C）将出模热颗粒温度统一控制在约85°C，并保持恒定的生产速率（708 kg/h）。其次，研究采用了严格控制的动物实验，使用12头初始平均体重为77.1±3.53 kg、已安装回肠T型瘘管的去势公猪（阉公猪），通过三重4x4拉丁方设计（triplicated 4x4 Latin square design），确保了每个日粮处理都有12个重复，从而进行高精度的消化率测定。最后，对饲料和回肠食糜样品进行了包括干物质（DM）、粗蛋白（CP）、氨基酸（AA）和钛（作为指示剂）在内的化学成分分析，并据此计算了表观回肠消化率（AID）和标准回肠消化率（SID）。

颗粒加工参数与颗粒质量

研究人员精确控制了制粒过程的参数，以确保不同模具厚度处理间的差异主要源于模具本身。结果表明，随着模具L:D从6增加到10，饲料在模具内的停留时间显著延长，分别为1.6秒、2.2秒和3.3秒。相应地，颗粒耐久性指数（PDI）也显著提高，L:D 6、8、10模具生产的颗粒PDI分别为50.1%、86.6%和93.1%。这证实了增加模具厚度能有效提升颗粒的物理质量，这与先前的研究结果一致。所有处理组日粮的化学成分分析结果相近，表明观察到的消化率差异并非由配方本身引起。

干物质和粗蛋白的表观回肠消化率（AID）

对于干物质（DM）的AID，使用L:D 8和L:D 10模具制粒的日粮显著高于使用L:D 6模具的日粮，而L:D 6日粮与粉料日粮之间无显著差异。在粗蛋白（CP）的AID上，观察到了更明显的趋势：L:D 8和L:D 10日粮的消化率显著高于粉料日粮和L:D 6日粮，而后两者之间无差异。这表明，只有当模具厚度达到一定水平（L:D ≥ 8）时，制粒才能带来CP消化率的显著改善。

氨基酸（AA）的表观回肠消化率（AID）

对于大多数氨基酸，无论是必需氨基酸还是非必需氨基酸，其AID都表现出与CP相似的模式：L:D 8和L:D 10日粮的AID显著高于粉料和L:D 6日粮，而粉料与L:D 6日粮之间无显著差异。然而，有几个关键氨基酸表现出特异性。赖氨酸（Lys）的AID在L:D 8和L:D 10日粮中显著高于粉料，但L:D 6日粮与其它各组无差异。蛋氨酸（Met）的AID在L:D 10日粮中最高，显著高于粉料和L:D 6日粮；L:D 8日粮也显著高于粉料。色氨酸（Trp）和甘氨酸（Gly）的AID变化更为复杂，L:D 8日粮的AID显著高于L:D 6日粮，但粉料和L:D 10日粮与其它组无显著差异。这些结果表明，制粒对氨基酸消化率的改善效果因氨基酸种类和模具厚度而异。

氨基酸（AA）的标准回肠消化率（SID）

在排除了基础内源损失的影响后，计算出的SID结果与AID趋势基本一致，但更加清晰地显示了制粒的积极作用。对于绝大多数氨基酸，L:D 8和L:D 10日粮的SID显著高于粉料和L:D 6日粮。同样，对于Lys，只有L:D 10日粮的SID显著高于粉料。对于Met，L:D 8和L:D 10日粮的SID显著高于粉料。对于Trp和Gly，L:D 8日粮的SID显著高于L:D 6日粮。重要的是，在大多数情况下，L:D 8和L:D 10日粮之间的SID无显著差异，说明当模具厚度达到L:D 8后，进一步增加厚度可能不会带来额外的消化率益处。

本研究通过严谨的实验设计证实，颗粒模具的厚度是影响生长猪日粮中氨基酸消化率的关键工艺参数。研究结论指出，制粒本身并不总能自动提高营养消化率，其积极效果取决于制粒过程中所施加的力（温度、压力、摩擦力）的强度和作用时间。只有当使用足够厚的模具（本研究中为L:D ≥ 8）时，饲料才能在模具内经历充分的物理化学变化（如蛋白质变性），从而显著提高大多数氨基酸的标准回肠消化率（SID）。而使用较薄的模具（L:D 6）制粒，其效果与粉料相当，未能体现出制粒的优势。值得注意的是，L:D 8和L:D 10模具带来的改善效果相似，提示存在一个效益平台期。这些发现具有重要的实践意义。对于饲料制造商而言，在选择颗粒机模具时，不应只考虑其对颗粒物理质量（如硬度、耐久性）的影响，还应评估其对营养价值的潜在提升。采用L:D 8或更厚的模具，可以在保证高颗粒质量的同时，最大化饲料的营养价值，从而提高养猪生产的经济效益。此外，该研究也为未来探索其他制粒参数（如调质时间、温度）与模具厚度的交互作用奠定了基础，有助于进一步精细化饲料加工工艺，服务于动物营养与健康。