评估原料和饲料的质量课件

评估原料和饲料的质量评估原料和饲料的质量:从研究实验室到质量控制实验室从研究实验室到质量控制实验室Dominique P Bureau and Katheline Hua饲料行业关于原料质量的难题需要决定不同原料及不同批次的营养值进行生长和消化率实验是非常耗时且昂贵的。并且，仅有少数实验室可以做这种工作。财政上来说不可能负担得起对每个批次或每种原料进行这项工作。在质量控制实验室怎样做才能快速且经济？什么是重要的，有意义的？方法方法正正反反养殖场实地实验 对最终使用者（客户）昂贵有意义复杂设计限制冒险，不可靠生长/消化率实验 可靠昂贵对进程有建设性非常缓慢低接近度客户可能质疑In vitro 分析相对快速研发费用(例如 pH-stat assay)合理验证需专业知识分析化学法相对快速生物意义?(例如氨基酸,脂肪酸)合理化验误差/限制设施费用常规成分分析快速/容易/经济不是很有意义可能综合所有这些方法才是成功之道可能综合所有这些方法才是成功之道将研究转化成实用检测法将研究转化成实用检测法?起始点必须是优质研究(大量阅读科学文献!)着眼于好的实验设计，方法，和结果。做综合评论。不要总是相信所读到的!如果文献信息不足，寻找有潜力的研究者不要忧虑给他们提供财政上的支持，日后您会收获效益!与他们紧密合作。确认他们了解您的业务。理解原理(为什么事情是这样的!)寻找相对简单的系数或基本信息（干燥技术）和研究结果之间的关系。这常常需要一些“统计”或简单的“数学”技能。进行小型的验证实验来看您决定采用的方法是否准确或可重复。了解鱼的需求和原料质量FeedIntake FecesundigestedRetained Urine and gillsDigestedSolid wastesDissolved wastes动物营养学动物营养学:养分利用方法养分利用方法IngredientsIngredientsIngredientsIngredientsCatabolized消化率测量在鱼中的消化率测量在鱼中的消化率几种方法几种方法:Stripping,dissection,siphoning三种三种passivecollection方法比较可靠方法比较可靠:TUFColumn(Japan)St.-PeeSystem(France)GuelphSystem(Canada)St-PeSystem(INRA,St-Pe-sur-Nivelle,France)Choubert,Luquet,anddelaNoue(1979)Guelph系系统统(ChoandSlinger,1979)可能是世界上最广泛使用的系统可能是世界上最广泛使用的系统Guelph系系统统Guelph鱼粪便收集系统鱼粪便收集系统家禽副产品粉家禽副产品粉GuelphSystemADCProteinEnergy68%71%Choetal.(1982)Bureauetal.(1999)87-91%77-92%74-85%65-72%Hajenetal.(1993)96%N/ASugiuraetal.(1998)相同的系统和方法禽毛粉禽毛粉GuelphSystemADCProteinEnergy82-84%N/ASugiuraetal.(1998)58%70%Choetal.(1982)Stripping81-87%76-80%Bureau(1999)83%81%Pfefferetal.(1995)HClhydrolyzedfeathermeal肉骨粉肉骨粉GuelphSystemADCProteinEnergy58%70%Choetal.(1982)Stripping81-87%76-80%Bureau(1999)59%N/ASkredeetal.(1980)70%N/ADimesetal.(1994)血粉血粉GuelphSystemADCProteinEnergy96-99%92-99%Spray-dried85-88%86-88%Ring-dried84%79%Steam-tubedriedBureauetal.(1999)82%82%Rotoplatedried通过更好地理解内在过程来预测消化率通过更好地理解内在过程来预测消化率血粉血粉GuelphSystemADCProteinEnergy96-99%92-99%Spray-dried85-88%86-88%Ring-dried84%79%Steam-tubedriedBureauetal.(1999)82%82%Rotoplatedried获取干燥技法的信息 虹鳟鱼中豌豆的消化率 Thiessen(2004)理解能量消化率的决定因素理解能量消化率的决定因素不同植物来源的淀粉的消化率不同植物来源的淀粉的消化率加工及植物来源影响淀粉和能量的消化率加工及植物来源影响淀粉和能量的消化率http:/www.jic.bbsrc.ac.uk/staff/cliff-hedley/Starch.htm豌豆种子的淀粉颗粒豌豆种子的淀粉颗粒淀粉的结构淀粉的结构http:/www.jic.bbsrc.ac.uk/staff/cliff-hedley/Starch.htm动物蛋白作为氨基酸的来源动物蛋白作为氨基酸的来源?动物蛋白原料的消化率相当高，但是氨基酸的生物效价又动物蛋白原料的消化率相当高，但是氨基酸的生物效价又如何呢如何呢?结晶结晶氨基酸广泛可得。氨基酸广泛可得。较之动物蛋白又如何较之动物蛋白又如何?动物蛋白中的氨基酸的生物效价会因生产技术和批次不同动物蛋白中的氨基酸的生物效价会因生产技术和批次不同而变吗而变吗?血粉血粉GuelphSystemADCProteinEnergy96-99%92-99%Spray-dried85-88%86-88%Ring-dried84%79%Steam-tubedriedBureauetal.(1999)82%82%Rotoplatedried获取干燥技法的信息最终体重最终体重赖氨酸生物效价实验赖氨酸生物效价实验El-Haroun and Bureau(2004)赖氨酸在不同赖氨酸在不同血粉中的血粉中的生物效价生物效价血粉中可消化血粉中可消化赖氨酸比赖氨酸比L-Lysine有稍高的生物效价。有稍高的生物效价。这个观察得到其它一些研究的支持。这些研究表明结合于蛋白质中的氨基酸可以这个观察得到其它一些研究的支持。这些研究表明结合于蛋白质中的氨基酸可以稍微更有效地被各种鱼类利用，包括虹鳟鱼，海产鱼类，鲶鱼稍微更有效地被各种鱼类利用，包括虹鳟鱼，海产鱼类，鲶鱼，和虾类。，和虾类。Figure 4.Nitrogen gain of rainbow trout reared at 15C and fed the experimental diets to near-satiety for 84 days.氨基酸在不同来源禽毛粉中的生物效价氨基酸在不同来源禽毛粉中的生物效价粗蛋白的消化率存在差异，但氨基酸的消化率又如何呢Current FPRF Project:Use of Slope-Ratio Assay to Determine Bioavailability of Amino Acids(Arginine)in Feather Meals of Various Origins利用pH-stat 方法估测鲑鱼类中动物蛋白原料表观消化率的潜在可能性A.F.El-Mowafi,H.Dorrell,L.McKnight，D.P.Bureau幽门囊 透析法透析法用于幽门囊酶提取样本用于幽门囊酶提取样本http:/www.ucl.ac.uk/ucbcdab/enzpur/images/dialysis.jpg自自动动滴定滴定仪仪TitraLab 854 pH-Stat Titration Workstationhttp:/www.labsearch.ie/prod_pages/radiometer/TitraLab/ti_index.html#article1Legends:HM=herringmeal,PBM=poultryby-productsmeal,MBM=meatandbonemeal,FEM=feathermeal,BM=bloodmealpH-Stat分析水解程度和动物蛋白消化率的关系分析水解程度和动物蛋白消化率的关系各种各种肉骨粉肉骨粉的的In vitro 蛋白质量评估蛋白质量评估Parsons,Castanon and Han(1997)在在Cockerel中氨基酸消化率和中氨基酸消化率和胃蛋白胃蛋白酶酶消化率消化率Kersey et al.(1997)各种肉骨粉各种肉骨粉在家禽中的氨基酸生物效价在家禽中的氨基酸生物效价Parsons,Castanon and Han(1997)各种各种肉骨粉肉骨粉不同不同In vitro 蛋白质质量评估法的关联性蛋白质质量评估法的关联性Parsons,Castanon and Han(1997)结论结论pH-Stat 方法方法(Dimes and Haard,1994)看来适用于不同种类的动物蛋白。看来适用于不同种类的动物蛋白。稀释胃蛋白酶稀释胃蛋白酶(0.002%pepsin)看来在家禽中与看来在家禽中与肉骨粉肉骨粉的蛋白质和氨基酸的蛋白质和氨基酸的消化率的相关性较好。的消化率的相关性较好。拥有氨基酸生物效价的信息是很好但是我们真的知道怎样利用这个信息吗?虹鳟鱼对赖氨酸的需求虹鳟鱼对赖氨酸的需求 综合发表的研究综合发表的研究Source:Source:Encarnao(2005)(2005)NRC(1993)“NRC(1993)“确立确立”赖氨酸的需求是赖氨酸的需求是1.8%diet1.8%diet 氨基酸需求的表达方式对鱼类营养学家而言是有争议的论题氨基酸需求的表达方式对鱼类营养学家而言是有争议的论题I.I.Kim Kim et alet al.,1991;NRC,1993:.,1991;NRC,1993:认为必需认为必需氨基酸需求最好应表达为饲料的氨基酸需求最好应表达为饲料的百分比百分比 (%diet)(%diet).II.II.RodehutscordRodehutscord et alet al.,1997;.,1997;认为必需认为必需氨基酸需求应相对饲料能含量来表氨基酸需求应相对饲料能含量来表达达(e.g.(e.g.g/MJg/MJ DEDE).).III.III.CoweyCowey and and ChoCho,1993:,1993:认为必需认为必需氨基酸需求最好相对饲料蛋白质含量来氨基酸需求最好相对饲料蛋白质含量来表达表达(%protein%protein or or g/16 g Ng/16 g N).).单项必需氨基酸被认定的需求可能会不同，取决于单项必需氨基酸被认定的需求可能会不同，取决于:采用的表达方式采用的表达方式,饲料成饲料成分及原料氨基酸的组成。分及原料氨基酸的组成。氨基酸需求的表达方式氨基酸需求的表达方式NRC(1993)及及Rodehutscord et al.(1997)的氨基酸需求依据不同学派来表达的氨基酸需求依据不同学派来表达EncarnacaoEncarnacao and Bureau(2001)and Bureau(2001)Rodehutscordetal.(1997)采用不同氨基酸需求的表达方式导致不同的饲料配制目标采用不同氨基酸需求的表达方式导致不同的饲料配制目标!Greatlyreducedamountoffeedneededforonekgbiomassgain%ofdiet:表达为表达为饲料的百分比，假设饲料成分对氨基酸需求无影响饲料的百分比，假设饲料成分对氨基酸需求无影响(相对于饲料的相对于饲料的“量量”而定而定).g/MJDE:表达为表达为相对饲料能含量，假设相对饲料能含量，假设氨基酸需求与可消化能直接相氨基酸需求与可消化能直接相关。高消化能即需要高氨基酸关。高消化能即需要高氨基酸(因为因为高消化能导致低摄食量）。高消化能导致低摄食量）。%ofprotein:表达为饲料蛋白质含量，表达为饲料蛋白质含量，假设多余假设多余氨基酸分解代谢为能氨基酸分解代谢为能量时，第一限制氨基酸不会相对于其它比较不限制的氨基酸被节省。量时，第一限制氨基酸不会相对于其它比较不限制的氨基酸被节省。假假设如果设如果氨基酸超过需求，过剩蛋白质必须是氨基酸超过需求，过剩蛋白质必须是“平衡的平衡的”（每种氨基酸的（每种氨基酸的比例）。比例）。不同表达方式不同表达方式 =非常不同的假设非常不同的假设每种表达方式每种表达方式各有所长，可正可反。各有所长，可正可反。结果结果DE DE 水平对氮沉积无影响水平对氮沉积无影响Figure 2 N retention in response Figure 2 N retention in response to dietary lysine concentration at two to dietary lysine concentration at two DE levels.DE levels.Figure 1-Live weight gain in Figure 1-Live weight gain in response to lysine intake at two DE response to lysine intake at two DE levels.levels.赖氨酸和赖氨酸和DEDE水平对体重增重有显著水平对体重增重有显著的直线和二次方影响，但的直线和二次方影响，但DE DE 水平水平对赖氨酸的需求却无影响对赖氨酸的需求却无影响(2.28(2.28 vsvs 2.33%)2.33%)最终底线最终底线最终底线最终底线:氨基酸需求表达为氨基酸需求表达为氨基酸需求表达为氨基酸需求表达为相对饲料能含量不是完全合适。相对饲料能含量不是完全合适。相对饲料能含量不是完全合适。相对饲料能含量不是完全合适。Source:Encarnao et al.(2004)Encarnaoetal.(2004):Estimateofrequirement:2.3%ofdietDMDiet:40%crudeproteinEstimatedrequirement=5.75g/100gProteinRodehutscord(1997)Estimateofrequirement:2.3%ofdietDMDiet:32%crudeproteinEstimatedrequirement=7.25g/100gProtein越来越多的其它研究证明氨基酸需求表达为饲料蛋白质含量不是完全越来越多的其它研究证明氨基酸需求表达为饲料蛋白质含量不是完全合适，合适，除非是饲料配制为非常低的蛋白质含量且所有的氨基酸都是限除非是饲料配制为非常低的蛋白质含量且所有的氨基酸都是限制性的情况下。制性的情况下。氨基酸需求表达为饲料蛋白质含量氨基酸需求表达为饲料蛋白质含量也也不是完全合适不是完全合适提出的新的氨基酸需求提出的新的氨基酸需求?UG/OMNR Fish Nutrition Research Lab recommendations脂肪脂肪:油和脂油和脂鱼油鱼油必需脂肪酸的好来源必需脂肪酸的好来源(20:5n-3,22:6n-3;20:4n-6)高消化率高消化率对对氧化氧化敏感敏感好的质量管理是必需的好的质量管理是必需的Table1.鱼油在各种储藏年间鱼油在各种储藏年间(YOA)下的性质下的性质AnisidinevalueIodinevalueRancid odourTable2.实验饲料的配方实验饲料的配方Table3.鱼鱼(IBW=6.1g/fish)在在15oC下喂食实验饲料下喂食实验饲料16周的生长表现周的生长表现TGC=100*(FBW1/3-IBW1/3)/Sum(Temp.(oC)*Days)PlasmaALT=Plasmaalanineaminotransferase(indicatoroftissuedamage)Table1.鱼油在各种储藏年间鱼油在各种储藏年间(YOA)下的性质下的性质Rancid odourPeroxide value or rancid odour proved to be the most accurate methodChoandKaushik(1990)比照饲料含非常少量的脂肪比照饲料含非常少量的脂肪.所测试的油脂几乎提供了实验饲料中所有的脂肪。所测试的油脂几乎提供了实验饲料中所有的脂肪。不同温度下，不同脂肪来源的表观消化率不同温度下，不同脂肪来源的表观消化率FattypeMEME/GETallow2975Crudesoyoil3590Soyoil+tallow(50/50)3590MJ/kg%Sibbaldetal.(1961)对家禽而言，大豆油，牛脂对家禽而言，大豆油，牛脂或二者混合物的或二者混合物的可代可代谢谢能能InteractionbetweenmonoandpolyunsaturatedfattyacidsandsaturatedfattyacidsStudy1:饲料配方饲料配方在二种温度下，投喂给虹鳟鱼的实验饲料的表观消化率在二种温度下，投喂给虹鳟鱼的实验饲料的表观消化率(ADC)鱼喂食实验饲料鱼喂食实验饲料12周的生长表现周的生长表现在二种温度下，投喂给虹鳟鱼的实验饲料中脂肪的表观消化率。在二种温度下，投喂给虹鳟鱼的实验饲料中脂肪的表观消化率。实验饲料约含实验饲料约含 18%crude lipid，含逐渐递增的饱和脂肪。，含逐渐递增的饱和脂肪。消化率可以依据饱和脂肪酸的含量来预测。消化率可以依据饱和脂肪酸的含量来预测。美国动物油脂提炼协会美国动物油脂提炼协会-香港香港-虞予博士虞予博士OntarioMinistryofNaturalResources(OMNR)FatsandProteinsResearchFoundation(FPRF)OntarioMinistryofAgriculture,FoodandRuralAffairs(OMAFRA)AquaNet,CanadianNetworkofCentresofExcellenceFisheriesandOceansCanada(DFO)NationalScienceandEngineeringResearchCouncil(NSERC)MartinMillsDegussaCorp.Aqua-CageFisheriesLtd.MapleLeafAgResearchNationalBy-Products(DarlingNational)AlmaAquacultureResearchStation致致谢谢