《Animals》：Extruded Cassava-Based Corn Analogs Improve Nutrient Digestibility, Gut Health, Intestinal Histology, and Egg Performance in Late-Phase Laying Hens
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本研究评估了挤出木薯基玉米类似物作为蛋鸡日粮中黄玉米替代品的效用。研究选取180只海兰褐蛋鸡（60周龄），随机分配至4个日粮处理组，试验期10周。处理组包括标准玉米日粮（T1）、100%非挤出类似物日粮（T2）、50%挤出类似物日粮（T3）以及100%挤出类似
本研究评估了挤出木薯基玉米类似物作为蛋鸡日粮中黄玉米替代品的效用。研究选取180只海兰褐蛋鸡（60周龄），随机分配至4个日粮处理组，试验期10周。处理组包括标准玉米日粮（T1）、100%非挤出类似物日粮（T2）、50%挤出类似物日粮（T3）以及100%挤出类似物替代日粮（T4）。热机械挤出处理使淀粉糊化度显著提高至88.50%，并将水分活度降低至0.42。饲喂T4日粮的蛋鸡表现出最高的表观回肠淀粉消化率（92.1%）和消化能（3063 kcal/kg）。T4组蛋鸡空肠绒毛高度较T2组增加。在代谢层面，T4组循环血清甘油三酯和总胆固醇水平升高，但未扰乱葡萄糖稳态。因此，T4组蛋鸡获得最高平均蛋重，同时蛋质量、蛋黄重和饲料转化率维持在统计学上与T1对照组相当的水平。相比之下，T2日粮导致淀粉消化率降低、空肠绒毛高度减少以及盲肠挥发性脂肪酸浓度升高。完全替代挤出木薯基类似物可维持与标准玉米日粮相当的养分同化和生产性能。该策略为多样化全球饲料原料来源提供了一种可行替代方案。
一、研究背景与问题
黄玉米是全球家禽日粮中的主要能量来源，可提供高达65%的总代谢能。然而，市场剧烈波动和供应链不确定性迫使行业寻求经济可行的替代原料。此外，集约化玉米种植在东南亚等地区引发环境关切，例如收获后残株露天焚烧加剧区域空气污染和PM 2.5升高，且玉米生产对水资源需求高、干旱敏感，易受气候变异影响。木薯（Manihot esculenta Crantz）因具有气候韧性、耐旱、可适应边际土壤及非季节性种植等农艺优势，被视为潜在的玉米替代能源原料。然而，木薯块根蛋白含量低、氨基酸组成不平衡、缺乏天然色素、物理粉状特性以及含有毒氰苷，限制其在禽料中的直接应用。通过将木薯与玉米蛋白粉、碎米和米糠油等农工业副产物共混，可构建营养均衡的复合基质；添加色素可补偿蛋黄着色不足。传统加工方法如晒干无法解决松散混合物的扬尘和低容重问题，也不能诱导大分子结构重组或保证均匀脱毒。为此，热机械挤出技术应运而生，其通过强烈机械剪切、高压和高温，将松散副产物结合成高密度基质，形成结构和功能上的玉米类似物；该过程还能挥发残余氢氰酸（HCN），降解热敏抗营养因子，并破坏淀粉天然晶体结构，促进糊化，提高酶解敏感性。晚期产蛋鸡因持续排卵的氧化应激、生殖激素下降和胃肠功能衰退，内源性消化酶分泌减少，消化效率降低，挤出糊化淀粉作为预消化能量底物可减轻其代谢负担。然而，利用挤出技术制备完整玉米替代物在晚期限饲蛋鸡中的具体效果尚不明确。据此，研究人员开展本研究，旨在测定挤出木薯基玉米类似物的理化特性、色泽和水分活度，并评估其在晚期蛋鸡日粮中替代50%或100%黄玉米的生物学效能。
二、研究设计与技术方法
研究人员从泰国彭世洛府当地农场采购新鲜木薯块根，清洗切片后晒干至水分低于12%，并与碎米、玉米蛋白粉、米糠油和角黄素等商品原料混合粉碎，独立重复制备十批。每批基础粉料分为非挤出类似物和挤出类似物两部分；挤出工艺采用实验室双螺杆挤出机，物料调湿至25±5%，螺杆转速300 rpm，机筒温度分区控制（进料区45 ℃、揉合区80 ℃、烹煮区100 ℃），经6.0 mm模孔挤出，旋转切刀切粒，热风干燥至水分低于10%。所有试验日粮配制成等氮等能，并满足海兰褐管理指南的养分需要。动物试验选用180只60周龄海兰褐蛋鸡，按完全随机设计分为4组（每组15个重复笼，每笼3只）：T1为标准玉米日粮；T2为100%非挤出类似物替代；T3为50%挤出类似物替代；T4为100%挤出类似物替代。试验期10周。测定指标包括饲料理化性质（淀粉糊化度、水吸收指数（WAI）、水溶性指数（WSI）、色泽参数（L*、a*、b*）和水分活度）、产蛋性能、蛋品质、表观回肠消化率（AID，以二氧化钛为惰性标记物）、血糖、血清生化指标、盲肠挥发性脂肪酸（VFA）以及肠道黏膜形态。扫描电镜用于观察空肠绒毛顶端上皮表面微结构。统计分析采用单因素方差分析和Tukey HSD检验，显著性水平为p<0.05。
三、研究结果
3.1 理化特性、色泽与水分活度
挤出类似物的淀粉糊化度显著升高至88.50%，远高于黄玉米（14.20%）和非挤出类似物（16.80%）；WAI和WSI也显著高于非挤出处理。各饲料的L*、a*、b*色泽参数无组间差异。挤出类似物的水分活度显著降至0.42，低于黄玉米（0.58）和非挤出类似物（0.56）。
3.2 产蛋性能与蛋品质
整个试验期死亡率为0%，脏蛋和破蛋率低于1%且无组间差异。各组初始和最终体重、鸡日产蛋率及平均日采食量无显著变化。但T2组平均蛋重和蛋质量最低，饲料转化率（FCR）最高；T4组平均蛋重（63.55 g）显著高于T2（58.92 g）和T1（61.51 g）；T4组的蛋质量（48.99 g/只/日）和FCR（2.14）显著优于T2（44.31 g/只/日和2.34），并与T1对照组（47.01 g/只/日和2.24）相当。蛋黄重在T4组最高（17.50 g），T2组最低（15.00 g）。其余蛋品质参数无组间差异。
3.3 消化能与表观回肠养分消化率
T4组回肠消化能（IDE）最高（3063 kcal/kg），显著高于T2组（2950 kcal/kg）；T4组表观回肠能量消化率（82.9%）也显著高于T2组（79.9%）。T4组表观回肠淀粉消化率最高（92.1%），显著高于T2组（85.2%）。粗蛋白消化率各组间无显著差异。
3.4 血清生化参数
各组血糖浓度无差异。T4组血清总胆固醇（182.0 mg/dL）显著高于T2组（145.0 mg/dL）；T3组甘油三酯（860.0 mg/dL）显著高于T2组（750.0 mg/dL）。总蛋白、白蛋白、球蛋白、肌酐、尿酸及肝脏酶活性均无组间差异。
3.5 盲肠VFA谱
与T2组相比，T4组总VFA浓度显著降低（93.3 μmol/g vs. 较高值）。各组乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸浓度无显著差异。
3.6 绒毛形态变化
挤出类似物影响了空肠黏膜结构，十二指肠和回肠形态参数未受影响。T4组空肠绒毛高度（VH）最高（985 μm），显著高于T2组（845 μm）；T2组空肠隐窝深度（CD）最深（195 μm）；T2组空肠VH:CD比值（4.35）显著低于T1（5.72）和T4（6.05）。
3.7 扫描电镜观察空肠绒毛顶端表面
定性电镜图像显示，T1组绒毛尖端呈有序的隆起细胞区和清晰细胞簇；T2组出现扁平化细胞区和隆起细胞减少；T3组显示部分表面复杂结构恢复；T4组呈现密集隆起细胞区和显著细胞簇，维持高度折叠的表面形貌。
四、讨论与结论
讨论部分指出，挤出过程通过高温、高压和剪切作用破坏淀粉半晶体结构，促进水分子渗透和氢键重塑，提高糊化度及水化能力。色泽一致性表明角黄素在挤出中未严重降解，可能得益于碳水化合物基质在脱水时形成的包封网络。挤出后闪蒸和干燥使水分活度降至0.42，有利于抑制微生物和真菌生长，但长期储藏期效果仍需验证。
T4组淀粉消化率和能量消化率的提高源于挤出糊化形成的无定形预消化基质，使胰α-淀粉酶更易接近α-1,4糖苷键。这种高酶敏感性对老年蛋鸡尤其重要，可补偿其内源性淀粉酶分泌不足。蛋白消化率不受影响，说明挤出参数在糊化淀粉和维持氨基酸可利用性之间取得了平衡，但热挤出仍可能引起赖氨酸和含硫氨基酸的微妙损失。
T4组血清脂质升高而血糖保持稳定，研究人员推测是肝脏快速清除碳水化合物并转化为脂质的结果；肝脏合成的脂质以极低密度脂蛋白（VLDL）形式转运至卵巢支持蛋黄形成。尽管未直接量化脂肪生成和VLDL代谢通量，但升高的循环脂质和蛋黄重提示这一机制存在可能性。
T2组盲肠总VFA升高，可能是未消化抗性淀粉进入盲肠被微生物发酵所致；但各有机酸比例无差异，提示为非特异性发酵而非特定菌群调节。T2组空肠绒毛扁平、VH:CD降低，可能与延迟消化和残余HCN有关；挤出处理消除了这些不利因素，改善了肠黏膜结构，从而提高营养吸收效率。
与标准玉米对照相比，挤出类似物处理（T3和T4）维持了产蛋性能，T4组平均蛋重甚至超过对照。非挤出T2与挤出T4之间的差异不仅源于淀粉结构变化，还受残余HCN水平影响（T2为41.50 ppm，T4为2.30 ppm）；挤出通过高温剪切和压力骤降有效挥发HCN。研究人员承认，本试验设计无法单独区分淀粉消化率提高和HCN降低各自的作用。
结论：用挤出木薯基玉米类似物完全替代标准黄玉米，可将大多数生产参数维持在常规玉米日粮相当水平，同时有效防止非挤出类似物引起的性能下降。热机械挤出显著提高淀粉糊化度，改善表观回肠淀粉和能量消化率及部分空肠形态指标，使平均蛋重、蛋质量、蛋黄重和FCR在完全替代组中相对非挤出处理有所改善。挤出参数还能通过显著降低水分活度支持饲料长期稳定性。采用该营养策略是维持蛋鸡生产力并多样化全球饲料原料来源的可行选择。
