淀粉消化速率作为饲喂不同高粱与碎米比例饲粮的肉鸡饲料效率的关键预测因子

《Poultry Science》：Starch Digestion Rate as a Key Predictor of Feed Efficiency in Broilers Fed Diets with Varying Ratios of Sorghum and Broken Rice

　　

本研究评估了淀粉消化速率(Starch Digestion Rate, SDR)是否可作为饲料转化率(Feed Conversion Ratio, FCR)的独立预测因子，其预测能力与表观代谢能(Apparent Metabolizable Energy, AME)和可代谢粗蛋白(Metabolizable Crude Protein, MCP)等常规营养指标相当。研究人员将216只22日龄Arbor Acres雄性肉鸡分配至6种饲粮处理，高粱与碎米比例分别为0:100(BR100)、20:80(S20BR80)、40:60(S40BR60)、60:40(S60BR40)、80:20(S80BR20)和100:0(S100)，于22至30日龄投喂对应饲粮。所有饲粮均配制成等能、等氮水平。增加饲粮中高粱比例会延长小肠总平均滞留时间(mean retention time, MRT)(P < 0.001)。十二指肠、空肠和回肠的淀粉消化率随饲粮高粱比例增加而下降(P < 0.001)，而饲喂S100饲粮的肉鸡在空肠和回肠的淀粉消失率低于其他饲粮处理(P < 0.05)。淀粉消化动力学分析显示不同饲粮处理的SDR存在显著差异(Kruskal?Wallis检验，P＝0.011)。6种饲粮处理的SDR值范围为0.179～0.568 min-1，而潜在淀粉消化率随饲粮高粱比例增加而下降(P＜0.001)。平均日采食量(Average Daily Feed Intake, ADFI)和FCR未受饲粮处理影响；但饲喂BR100和S20BR80饲粮的肉鸡平均日增重(Average Daily Gain, ADG)大于饲喂S60BR40和S100饲粮的肉鸡(P < 0.05)。AME在各处理间无差异，而饲喂BR100饲粮的肉鸡粗蛋白(CP)滞留率高于饲喂S80BR20和S100饲粮的肉鸡(P < 0.05)。饲料效率指标与SDR呈强相关，多元回归分析确定SDR是FCR的主要预测因子，解释了最大的方差比例。综上，饲粮高粱与碎米比例调节了肉鸡的淀粉消化动力学和饲料效率，SDR被确定为饲料效率的关键决定因子。这些发现强调在肉鸡饲粮配方中考虑淀粉消化动态而非仅考虑营养素浓度的重要性。

该研究论文发表于《Poultry Science》。研究背景方面，淀粉是肉鸡饲粮的主要能量来源，其整体消化率虽一般超过95%，但不同淀粉来源的胃肠道淀粉消化速率(Starch Digestion Rate, SDR)差异显著，这种差异由淀粉颗粒大小、直链/支链淀粉比、支链链长分布、颗粒内空间结构以及颗粒表面结合的蛋白、脂质、磷酸等理化性质共同决定。现有饲粮配方主要依据表观代谢能(Apparent Metabolizable Energy, AME)、可代谢粗蛋白(Metabolizable Crude Protein, MCP)等静态营养素浓度指标，而现代商业生产条件下能量和蛋白浓度已基本标准化，在此前提下，调制SDR能否独立于营养素浓度变化来进一步提升肉鸡饲料效率尚不清楚。此外，以往研究多关注SDR与生长性能的二次或线性关系，但SDR是否能在常规营养指标并存的情况下作为独立预测因子进入饲料效率预测方程尚未验证。高粱含有kafirin（高粱醇溶蛋白）、酚类化合物、植酸等淀粉外抗营养因子，会损害淀粉与能量利用；碎米则是典型的快消化淀粉来源，二者构成调控淀粉消化动力学的合适模型。因此研究人员开展本研究，旨在检验SDR是否能与AME、MCP并列作为饲料效率的预测因子，并验证SDR可独立于饲粮营养素密度预测饲料效率的假设，为精准营养和饲粮配方提供新调控靶点。

研究人员设计了6种等能（约3050 kcal/kg AME）、等氮（约21.5% CP）的肉鸡饲粮，高粱与碎米比例分别为0:100(BR100)、20:80(S20BR80)、40:60(S40BR60)、60:40(S60BR40)、80:20(S80BR20)、100:0(S100)，固定大豆粕24%，通过调整酪蛋白(casein)、晶体氨基酸、膨润土(bentonite)等维持非高粱非碎米淀粉贡献一致及蛋白水平一致。样本队列为216只22日龄Arbor Acres雄性肉鸡，先以玉米?大豆粕开食料饲喂至21日龄，22日龄按初始体重区组随机分为6个处理，每处理6重复，每重复6只鸡，22～30日龄自由采食相应试验饲粮和饮水。关键技术方法包括：采用二氧化钛(TiO₂)指示剂法测定各肠段平均滞留时间(MRT)与淀粉消化率；用?rskov和McDonald指数模型拟合淀粉消化动力学参数SDR（淀粉消化速率）和D_max（潜在淀粉消化率）；采用全收粪法测定AME、氮校正表观代谢能(AMEn)、CP滞留率；测定生长性能参数平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)、饲料转化率(FCR)；计算能量效率比(EER)、可代谢蛋白效率比(MPER)、蛋白效率比(PER)等饲料营养效率指标；采用Pearson相关、多元逐步线性回归分析SDR、AME、MCP、MCP/AME与饲料效率指标的关系，以方差膨胀因子(VIF)诊断多重共线性，数据经正态性与方差齐性检验后选用ANOVA或Kruskal?Wallis对应事后检验。

Effect of Dietary Sorghum-to-Broken Rice Ratio on MRT, Starch Digestibility, Starch Disappearance Rate, and SDR in Broilers（饲粮高粱与碎米比例对肉鸡MRT、淀粉消化率、淀粉消失率和SDR的影响）：研究人员通过TiO₂指示剂法测定各肠段MRT发现，除十二指肠外，其余小肠各段及总小肠MRT均随饲粮高粱比例增加而显著延长（P ≤ 0.002），BR100组MRT最短，S100组最长。淀粉消化率在全部五个肠段（十二指肠、近侧空肠、远侧空肠、近侧回肠、远侧回肠）均随高粱比例升高而显著下降（P < 0.001），BR100组最高，S100组最低；淀粉消失率（淀粉消化率×ADFI×淀粉含量）在十二指肠、近侧空肠以BR100组显著高于S60BR40和S100组（P < 0.05），在远侧空肠、近侧回肠、远侧回肠各段除S100组显著低于其他组外其余组间无差异。淀粉消化动力学拟合显示SDR在六组中差异显著（Kruskal?Wallis P＝0.011），BR100（0.568 min^-1）和S20BR80（0.428 min^-1）显著高于S100（0.179 min^-1）；潜在淀粉消化率D_max随高粱比例上升而下降（P < 0.001），BR100与S20BR80高于S80BR20和S100。表明高粱比例升高减慢SDR、降低潜在消化率并延长肠内容物滞留时间。

Effect of Dietary Sorghum-to-Broken Rice Ratio on Growth Performance, Nutrient Utilization, and Feed Efficiency in Broilers（饲粮高粱与碎米比例对肉鸡生长性能、营养素利用和饲料效率的影响）：研究人员测定22～30日龄生产性能与营养利用参数发现，ADFI（P＝0.062）和FCR（P＝0.059）整体未达显著处理差异；BW₃₀和ADG在BR100、S20BR80组显著高于S60BR40、S100组（P < 0.05）。AME、AMEn、MCP/AME无显著处理差异；AME/GE（总能利用率）、AMEn/GE在BR100组高于S40BR60、S60BR40、S80BR20、S100组（P < 0.001）。平均每日AME摄入量(ADAMEI)、CP滞留率、平均每日MCP摄入量(ADMCPI)在S100组低于BR100、S20BR80组（P < 0.05）；MCP在S100组低于S20BR80、S60BR40组（P < 0.05）；EER无显著处理差异；MPER在S60BR40组低于其余组除S80BR20外（P < 0.05）；PER在S60BR40组低于BR100、S20BR80组（P < 0.05）。说明虽然等能等氮，但过高高粱比例（≥60%）伴随较低SDR会降低ADG、ADAMEI、CP滞留、MPER、PER。

Relationship Between Feed Efficiency Indices and Nutrient Concentrations or SDR in Broilers（肉鸡饲料效率指标与营养素浓度或SDR的关系）：研究人员进行Pearson相关分析显示，FCR与EER、MPER、PER呈强负相关（|r| ≥ 0.787，P < 0.01）；FCR与AME（r＝-0.459，P < 0.01）、SDR（r＝-0.462，P < 0.01）负相关；EER、MPER、PER均与SDR正相关（r ≥ 0.356，P < 0.05）；MPER与MCP（r＝-0.400，P < 0.05）、MCP/AME（r＝-0.554，P < 0.01）负相关；PER与AME正相关（r＝0.412，P < 0.05）。逐步多元回归显示，FCR模型中保留SDR（偏R²＝0.214，P＝0.005）和AME（偏R²＝0.106，P＝0.033）；EER模型仅保留SDR（偏R²＝0.127，P＝0.036）；MPER模型保留SDR（偏R²＝0.105，P＝0.023）和MCP/AME（偏R²＝0.307，P < 0.001）；PER模型保留SDR（偏R²＝0.233，P＝0.003）和AME（偏R²＝0.072，P＝0.077）；所有模型VIF＜2，无多重共线性。表明SDR进入全部饲料效率预测模型且解释方差比例最高，是FCR的主要负向预测因子。

讨论部分研究人员指出，高粱比例增加延长小肠MRT，原因在于碎米快速降解消化，而高粱淀粉与kafirin形成高结晶复合物限制酶可及性，未消化底物积累延缓排空信号，且高粱中性洗涤纤维约为碎米的11倍，不溶性纤维在肌胃增加滞留减慢通过速率；当高粱比例＞60%时MRT延长呈阈值效应。尽管更长MRT理论上增加酶作用时间，但S100组淀粉消化率仍全面低于BR100组，因为高粱淀粉颗粒更大（9?23 μm vs 碎米3?8 μm）、比表面积小、酶可及性低，加之kafirin、酚、植酸协同抑制淀粉利用和Na⁺依赖葡萄糖转运，导致各肠段淀粉消化率降低4.8%～30.2%。淀粉消失率整合了消化率与采食量，除S100组较低外其余组间无差异，说明淀粉采食量变化补偿了消化率差异；S100组消失率低反映抗营养因子联合抑制消化与自愿采食。SDR由?rskov?McDonald一阶动力学模型从各段MRT与消化率拟合得出，随高粱比例升高而下降，S60BR40组SDR数值低于S80BR20组，显示非加和交互效应，归因于高粱抗营养因子作用；S80BR20高粱占比达49.02%、S60BR40达35.15%，超出推荐最高约30%，短期暴露可能诱发代偿性消化酶上调与黏膜修复，使S80BR20的SDR略高于S60BR40。选择22～30日龄是因为肠道功能成熟、排除早期发育混杂，且处于线性生长期饲料效率对干预敏感；虽整体FCR未达显著（P＝0.059），但功效分析表明实验单位从6增至约37可得80%效力检出FCR差异，非显著源于样本量边际不足而非无生物学效应；SDR与FCR强相关（r＝-0.462，P < 0.01）验证了SDR作为连续动力学变量能有效预测FCR。各饲粮AME差仅103 kcal/kg DM、MCP差0.96%，FCR、PER与MCP、MCP/AME无显著相关，说明窄幅营养素浓度不是效率变异主因；同步快速消化淀粉（碎米）与快速消化蛋白（casein）比例协调提升葡萄糖与氨基酸时序同步性，优化黏膜吸收匹配从而促进蛋白沉积。逐步回归中casein、bentonite、晶体氨基酸未保留（P＞0.15），且casein、bentonite若强行进入PER模型会导致VIF＞10并高度相关SDR（r＞0.87），证实它们不混淆SDR与效率关系。

结论部分翻译：SDR在所有饲粮处理中与饲料效率相关（|r| > 0.356，P < 0.05）。偏R²分析显示SDR保留在所有回归模型中，解释超过25.4%的说明方差，证实SDR可独立于饲粮营养素密度预测肉鸡饲料效率。在本研究条件下，SDR是FCR的负向预测因子。当casein用量范围5.5%～8.6%时，这些结果表明应将快消化淀粉源与快消化蛋白源组合以提升饲料效率。进一步研究应建立原料特异性SDR数据库，将SDR与营养素密度整合到FCR预测与饲粮配方中。