饲草纤维的不可消化核心：基于长期体外动力学的估算及基于木质素含量的预测

《Journal of Animal Science》：The indigestible core of forage fiber: estimation from long-term in vitro kinetics and prediction from lignin content

　　

摘要

牧草纤维的不可消化核心，量化为不可消化的中性洗涤纤维 (iNDF，参数表示为 $\Omega$?)，对反刍动物的采食量、瘤胃充盈度、消化率及微生物底物可利用性具有至关重要的影响。本研究使用长期体外培养，估算了 17 种牧草物种（9 种禾本科和 8 种豆科）的消化动力学和 $\Omega$，并开发了一个基于 Lignin(sa):aNDFom 比值预测 $\Omega$ 的缩放函数。对化学成分（DM、CP、CF、灰分、aNDFom、Lignin(sa) 和 NFC）的多变量分析揭示了禾本科与豆科截然不同的特征，禾本科牧草的 aNDFom（592–763 g/kg DM）高于豆科，而 CP（76–166 g/kg DM）低于豆科，木质素比值范围为 40–230 g/kg aNDFom。培养（长达 2,500 小时，每 96 小时更换培养基和接种物）产生了双相降解曲线，在 R 语言（nlme 包）中使用非线性混合模型（EXP1, EXP2, GMM1, GMM2 以及隔室模型 $\mathrm{G}\eta \mathrm{G}1$ 和 $\mathrm{G}\eta \mathrm{G}1\mathrm{G}1$?）进行了拟合。信息论准则选择了非均质双池隔室模型 $\mathrm{G}6\mathrm{G}1\mathrm{G}1$?，该模型纳入了样本特定参数、对滞后速率的随机区组效应、均值幂方差以及连续自回归相关结构。快池范围为 140–571 g/kg，慢池为 59–379 g/kg，相应的降解速率分别为 0.033–0.128 h?1 和 0.0026–0.0102 h?1。参数自助法（3,000 次重复）表明，尽管慢池存在不确定性，但大约 300 小时的培养足以捕获 95% 的潜在可消化纤维。缩放定律 $\Omega =2.22{\left(\text{Lignin}\left(\text{sa}\right)/\text{aNDFom}\right)}^{1.06}$ 最佳预测了不可消化残留物，诊断结果证实了模型的充分性。局限性包括牧草样本数量较少以及慢池中存在的残余不确定性。本工作整合了动力学和化学预测因子，以改善反刍动物的饲料评估和日粮配方。

通俗摘要

牧草是反刍动物的主要饲料，但其大部分纤维往往无法消化，限制了动物的采食量及营养利用效率。本研究对 17 种不同的牧草（禾本科和豆科）进行了检查，使用了长达 2,500 小时的实验室培养。这些延长培养揭示了纤维消化发生在两个明确的阶段，一个快速阶段和一个慢得多的阶段，并表明大约 300 小时足以分解 95% 的可消化纤维。最重要的是，我们开发了一个简单而准确的方程，可直接从木质素与纤维的比值预测不可消化的纤维核心。结果支持木质素含量与不可消化核心之间存在强烈的、近乎线性（等距）的关系。这一实用工具允许营养师和生产商在不进行极长时间实验室测试的情况下快速评估牧草质量，有助于改善反刍动物生产系统中的日粮配方和动物表现。