玉米-豆粕型日糧中添加碳水化合物酶對(duì)生長育肥豬的影響 |
（譯自：Sung Woo Kim，Jin H.ZHANG，Kevin T等Use of carbohydrases in corn-soybean meal based grower-?nisher pig diet） 摘 要：本文設(shè)計(jì)四個(gè)試驗(yàn)旨在研究豬日糧中添加碳水化合物酶（CS）對(duì)回腸消化率和氨排放的影響，碳水化合物復(fù)合酶由黑曲霉和米曲霉發(fā)酵獲得。主要酶種包括α-1,6-半乳糖苷酶，β-1,4-甘露聚糖酶和β-1,4-甘露糖苷酶，主要作用是降解豆粕中的脹氣因子。試驗(yàn)一，插管后的閹割公豬（93.9 ± 2.0kg）飼喂添加0.00%、0.05%和0.10%的CS飼料測(cè)定回腸營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。結(jié)果顯示：賴氨酸、蘇氨酸和色氨酸回腸消化率在CS添加0.05%、0.10%顯著提高（P<0.05），而蛋氨酸和支鏈氨基酸消化率沒有改善；添加0.05%CS顯著（P<0.05）提高回腸表觀消化能。試驗(yàn)二，100頭豬（24.1±0.6kg）飼喂3278Mcal/kg代謝能的對(duì)照組和添加0.05%CS的3109Mcal代謝能的低能日糧四周，日增重、采食量和飼料效率在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)均沒有顯著差異（P>0.05）。試驗(yàn)三，100頭豬（64.1±1.7kg）飼喂3277Mcal/kg代謝能的對(duì)照組和添加0.05%CS的3168Mcal/kg代謝能的低能日糧四周，試驗(yàn)組公豬生長速度加快，飼料效率顯著（P<0.05）提高，而母豬的沒有改變。試驗(yàn)4，60頭豬（23.1±1.7kg）分為試驗(yàn)組和對(duì)照組，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10頭豬，試驗(yàn)組在對(duì)照組日糧中添加了0.05%的CS。每欄豬轉(zhuǎn)移到環(huán)境監(jiān)測(cè)室監(jiān)測(cè)，每5min監(jiān)測(cè)一次共持續(xù)66h，但前18h作為適應(yīng)期，實(shí)測(cè)期總共48h。平均氨氣濃度沒有顯著差異（P=0.436），但是試驗(yàn)組的氨氣增長速率顯著（P<0.05）低于對(duì)照組。試驗(yàn)表明CS添加可以改善營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，至少可以降低豬日糧中3%的代謝能而不影響生長。 關(guān)鍵詞：氨氣 碳水化合物酶 回腸消化率 豬 豆粕 1 引言 脹氣因子復(fù)合物（FPC）是豆粕中熱穩(wěn)定的抗?fàn)I養(yǎng)因子，在豆粕加工過程中很難破壞。主要是一些寡聚和多聚糖，包括α-1,6-半乳糖苷，β-1,4-甘露聚糖和β-半乳甘露聚糖，不能被豬腸道內(nèi)的內(nèi)源酶消化。這些不能被消化的寡糖和多糖引起腸道滲透壓和食物通過的速率增加。FPC進(jìn)入后腸后在微生物作用下迅速發(fā)酵產(chǎn)生大量的氣體。 通過添加外源消化酶在前腸降解豆粕中FPC的有害作用是最實(shí)用也是最廉價(jià)的方法。在豬日糧中添加外源酶降解FPC已經(jīng)有報(bào)道，但之前的研究都是針對(duì)FPC中特定的某種抗?fàn)I養(yǎng)因子，效果不是很穩(wěn)定。Kim最近研究證明在保育豬日糧中添加碳水化合物復(fù)合酶對(duì)降低豆粕中FPC復(fù)合物（α-1,6-半乳糖苷，β-1,4-甘露聚糖和β-半乳甘露聚糖）效果非常明顯，營養(yǎng)物質(zhì)回腸消化率和飼料效率都得到提高。本研究旨在研究生長育肥豬玉米-豆粕型日糧中添加碳水化合物酶對(duì)生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率和氨排放的影響。 2 材料和方法 2.1 酶 碳水化合物酶（CS）由Endopower，EasyBioSystem，Seoul，Korea提供。CS由40%黑曲霉（PRL 2315）和米曲霉（ATCC 66222）發(fā)酵產(chǎn)物和60%脫水大麥芽組成。主要酶種包括α-1,6-半乳糖苷酶，β-1,4-甘露聚糖酶和β-1,4-甘露糖苷酶。還有一些少量的β-葡萄糖苷酶，纖維二糖酶，木聚糖酶，阿拉伯糖苷酶和α-葡萄糖苷酶。 2.2 動(dòng)物飼養(yǎng) 動(dòng)物飼養(yǎng)獲得德克薩斯州理工大學(xué)動(dòng)物管理委員會(huì)和伊利諾伊州試驗(yàn)動(dòng)物管理委員會(huì)批準(zhǔn)。 2.3 試驗(yàn)一 2.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)物 將8頭閹割的育肥公豬（93.9±2.0kg）按照Stein等方法在回腸末端插上導(dǎo)管，測(cè)定CS添加后豆粕中營養(yǎng)物質(zhì)的回腸消化率。按照4×4拉丁方裂區(qū)設(shè)計(jì)，共分兩組，每組4頭公豬。經(jīng)過5天的校正期，收集2天。每天8:00和18:00飼喂，基于試驗(yàn)開始時(shí)的平均增重，每天投喂0.09kg每公斤體重。 2.3.2 試驗(yàn)日糧 插管后的豬飼喂玉米淀粉基礎(chǔ)日糧，三個(gè)試驗(yàn)組飼喂35%的豆粕作為唯一蛋白源，另外一個(gè)對(duì)照組日糧包含5%的酪蛋白作為唯一蛋白源（見表1）。豆粕日糧中添加0.00%、0.05%、和0.10%的CS。低蛋白含量的酪蛋白日糧組用來測(cè)定內(nèi)源蛋白損失，假設(shè)在酪蛋白低含量情況下被100%消化。
a復(fù)合維生素成分和含量（每公斤飼料含量）如下：VA2000IU，VD3300IU，VE20IU，VK1.0mg，硫胺素4mg，煙酸15mg，核黃素4mg，泛酸鈣12mg，VB1215μg，VB62mg，生物素1mg，葉酸5mg，氯化膽堿0.6g b復(fù)合礦物質(zhì)成分和含量（每公斤飼料含量）如下：硫酸亞鐵90mg，氧化鎂5mg，氧化銅8mg，碘化鉀20mg，亞硒酸鈉0.21mg，氧化鋅90mg 2.3.3 樣品采集和化學(xué)分析 消化液從早上8點(diǎn)收集到晚上8點(diǎn)，一共持續(xù)2天。用225ml塑料袋從導(dǎo)管中搜集。打開導(dǎo)管的蓋子，將塑料袋連接到導(dǎo)管上。搜集到的樣品立即放到-20℃冷凍，冷凍干燥后磨碎先做生化分析。105℃干燥4小時(shí)測(cè)定干物質(zhì)，500℃燃燒8小時(shí)測(cè)定灰分，凱氏定氮儀測(cè)定粗蛋白，用氨基酸分析儀（Beckman 6300, Beckman Coulter, Inc., Fullerton, CA）分離分析氨基酸組成，色氨酸用堿水解定量，總能用彈式熱量計(jì)（Parr 1261, Parr Instrument Co., Molin, IL），鉻含量用灰分樣品測(cè)定。 2.3.4 計(jì)算和統(tǒng)計(jì)方法 表觀和標(biāo)準(zhǔn)消化率用Kempen等方法。內(nèi)源氨基酸損失通過低蛋白酪蛋白日糧組計(jì)算。按照Kim和Easter的拉丁方設(shè)計(jì)分析方法分析。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用SAS方差分析。 2.4 試驗(yàn)二和試驗(yàn)三 2.4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)物 200頭豬用來測(cè)定CS添加到低能組日糧中對(duì)生長性能的影響。試驗(yàn)二用100頭生長豬（24.1±0.6kg）和試驗(yàn)三用100頭育肥豬（64.1±1.7kg）。兩組試驗(yàn)中，均分為試驗(yàn)組和對(duì)照組，共10個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5頭豬。每個(gè)處理組的10個(gè)重復(fù)中有5個(gè)重復(fù)的母豬和5個(gè)重復(fù)的公豬。生長豬飼養(yǎng)在1.4m×2.4m、育肥豬飼養(yǎng)在1.8m×2.6m的欄中，每周統(tǒng)計(jì)采食量和體增重，試驗(yàn)共持續(xù)4周。 2.4.2 試驗(yàn)日糧 試驗(yàn)日糧為玉米-豆粕型，按照NRC營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)配置日糧（見表2），試驗(yàn)二對(duì)照組代謝能和賴氨酸計(jì)算值分別為3278kcal/kg和1.04%，試驗(yàn)三對(duì)照組代謝能和賴氨酸計(jì)算值分別為3277 kcal/kg和0.86%。試驗(yàn)組日糧與對(duì)照組基本相似，除了添加0.05%CS和用純化的纖維素替代豆油降低代謝能?；谠囼?yàn)一證明了添加CS可以提高總能和代謝能水平，試驗(yàn)二、三組添加CS組只有對(duì)照組95%和97%的代謝能。
a復(fù)合礦物質(zhì)成分和含量（每公斤飼料）如下：氧化鎂20mg，硫酸亞鐵90mg，氧化鋅100mg，氧化銅8mg，碘0.35mg，亞硒酸鈉0.3mg b復(fù)合維生素成分和含量（每公斤飼料）如下：VA3306.9IU，VD3330.7IU，VE44.2IU，VK2.2IU，VB123.7μg，核黃素0.9mg，泛酸鈣2.5mg，煙酸3.4mg，氯化膽堿25.0mg 2.4.3 統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)分析采用完全隨機(jī)分組設(shè)計(jì)分析，用SAS GLM程序分析。模型中包括處理、性別和兩者之間的交互作用。最小二次方、P值、標(biāo)準(zhǔn)差評(píng)估處理之間的差異。 2.5 試驗(yàn)四 2.5.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)物 60頭生長豬（23.1±1.7kg）用來評(píng)估玉米-豆粕型日糧中添加CS對(duì)氨排放的影響。隨機(jī)分成試驗(yàn)組和對(duì)照組，每個(gè)處理有3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10頭豬。飼養(yǎng)在1.4m×2.4m的欄中。對(duì)照組為玉米-豆粕型日糧，試驗(yàn)組0.05%的CS替代了相同比例的玉米（見表3）。
a維生素礦物質(zhì)預(yù)混料成分和含量（每公斤飼料）如下：氧化鎂31.1mg，硫酸亞鐵50mg，氧化鋅69.2mg，氧化銅6.3mg，碘0.48mg，亞硒酸鈉0.15mg，VA5037IU，VD3550IU，VE41.3IU，VK1.8IU，VB1236.6μg，核黃素9.2mg，泛酸鈣29.3mg，煙酸36.6mg，氯化膽堿1105mg 環(huán)境測(cè)量室用來測(cè)定氨的濃度，將裝有10頭豬的欄移動(dòng)到通風(fēng)的環(huán)境室（3.0×3.0×2.4），溫度保持在24℃，排風(fēng)扇在試驗(yàn)期間持續(xù)工作。用空氣檢測(cè)器（PacIII,DraegerSafety,Inc.,Pittsburgh,PA）連續(xù)監(jiān)測(cè)66h。計(jì)算試驗(yàn)期間的采食量和體增重。體增重在轉(zhuǎn)移出測(cè)量室之前測(cè)定。前18h是適應(yīng)期，后48小時(shí)是數(shù)據(jù)搜集階段。 2.5.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 按照完全隨機(jī)分組設(shè)計(jì)分析方法分析，用SAS的GLM程序分析。10h、20h、30h和48h測(cè)定體增重和飼料消耗量，用最小二次方值評(píng)定氨的濃度，P值和標(biāo)準(zhǔn)差評(píng)定處理間的差異，采食量和初始重作為分析數(shù)據(jù)。 3 結(jié)果 3.1 試驗(yàn)一 插管后豬的初始重為93.9±2.0kg，終末重為116.8±1.8kg，平均日增重為817.0±43.6g，四周的日投飼量分別為2.7、2.85、2.95和3.10kg。 3.1.1 能量，干物質(zhì)和灰分 結(jié)果顯示，豆粕基礎(chǔ)日糧中添加0.05%CS可以顯著(P<0.05)增加總能、干物質(zhì)的回腸消化率（見表4）。能量消化率平均提高了3%；添加0.10%CS總能和干物質(zhì)的回腸消化率均沒有變化，碳水化合物酶添加不會(huì)影響灰分的回腸表觀消化率。  a8豬的平均值；b平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤；c,d同一排上標(biāo)字母不同差異顯著（P<0.05） 3.1.2 粗蛋白和氨基酸 0.05%CS組的粗蛋白的回腸表觀消化率顯著（P<0.05）提高了3%，而0.10%組沒有顯著影響（P>0.05）。粗蛋白的標(biāo)準(zhǔn)消化率各處理間差異不顯著（見表5），添加0.05%、0.10%CS組均顯著提高了賴氨酸、蘇氨酸和色氨酸等限制性必需氨基酸的表觀和標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率。而蛋氨酸和支鏈氨基酸的回腸消化率在添加CS后均沒有改善。組氨酸和精氨酸的回腸表觀和標(biāo)準(zhǔn)消化率在添加CS0.05%時(shí)最大（P<0.05）?？傮w來說，除了丙氨酸和脯氨酸以外的非必需氨基酸回腸消化率在0.05%CS水平下均顯著提高（P<0.05）。0.05%CS添加組的氨基酸平均消化率顯著提高（P<0.05），表觀和標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率均提高3%。  3.1.3 氨基酸內(nèi)源性損失 內(nèi)源性氨基酸干物質(zhì)每1kg飼料總損失9.15g（見表6）。內(nèi)源性賴氨酸、蘇氨酸和色氨酸干物質(zhì)損失分別為0.31、0.49和0.11g/kg。  3.2 試驗(yàn)二 每周和整個(gè)試驗(yàn)期間，處理間和性別對(duì)平均日增重影響不顯著（P>0.05）（見表7），二者之間也不存在交互作用。在試驗(yàn)前3周，處理間和性別對(duì)平均日采食量也沒有顯著影響（P>0.05），但到第四周，低能量添加CS組的比對(duì)照組采食量顯著提高（P<0.05）。而在整個(gè)試驗(yàn)期間，ADFI受處理和性別的影響不顯著（P>0.05）。每周和整個(gè)試驗(yàn)期間交互作用也不明顯。不同處理間和性別對(duì)體增重和飼料效率在每周和試驗(yàn)期間沒有顯著影響（P>0.05），也沒有交互作用。  3.3 試驗(yàn)三 飼喂低能量（代謝能只有對(duì)照組97%）日糧組飼料中添加0.05%CS顯著（P<0.05）高于對(duì)照組的平均日增重（見表8）。然而在整個(gè)飼養(yǎng)期間，性別和處理間的差異沒有交互作用。除了第三周以外，平均日采食量均不受性別、處理和交互作用的影響。整個(gè)飼養(yǎng)周期中，低能量試驗(yàn)組和對(duì)照組的飼料效率差異不顯著，但母豬的飼料效率有比公豬的有提高的趨勢(shì)。日糧處理和性別對(duì)飼料效率的影響在整個(gè)飼養(yǎng)期間都沒有交互作用。 3.4 試驗(yàn)四 對(duì)照組和CS試驗(yàn)組的初始重、日增重和平均日采食量差異不顯著（P>0.05）。對(duì)照組（19.52±1.05ppm）18h后空氣中氨濃度的校正值和CS試驗(yàn)組（19.54±1.05ppm）類似。但在29、30、31、32、33、35、39、40和41h搜集時(shí)，CS試驗(yàn)組的氨氣濃度顯著（P<0.05）低于對(duì)照組（見圖1）。試驗(yàn)組和對(duì)照組48h內(nèi)平均氨氣濃度沒有顯著差異（P>0.05），但是在最后20h（29h到48h）CS試驗(yàn)組顯著（P<0.05）低于對(duì)照組（見表9）。 根據(jù)Kim和Easter的線性方程模型繪制出試驗(yàn)組和對(duì)照組氨氣濃度變化的模型來判斷二者之間的差異，從結(jié)果中可以看出二者的截距相同。對(duì)照組和試驗(yàn)組氨氣濃度（ppm）產(chǎn)生模型分別為：19.530+0.223×時(shí)間（h）(R2=0.93，P<0.01)和19.530+0.176×?xí)r間（h）(R2=0.93，P<0.01)(見圖1)。從氨氣濃度變化方程的直線模型的斜率可以看出，CS試驗(yàn)組氨增長速率顯著（P<0.05）小于對(duì)照組。 4 討論 本試驗(yàn)結(jié)果表明，生長育肥豬日糧中添加以α-1,6-半乳糖苷酶，β-1,4-甘露聚糖酶和β-1,4-甘露糖苷酶為主的碳水化合物酶可以提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率。添加CS后，豆粕總能和氨基酸的表觀回腸消化率提高3%左右，在自由采食條件下，低能量（對(duì)照組日糧能量的97%或95%）日糧中添加0.05%CS可以達(dá)到相同的生長效果，且不會(huì)增加采食量。綜上所述，CS能改變生長育肥豬的能量利用率和減少氨排放。 試驗(yàn)一中消化率的提高是在玉米淀粉日糧中35%豆粕條件下得出的。試驗(yàn)二和試驗(yàn)三豆粕含量分別為27%和20%，假設(shè)相同改變率發(fā)生在玉米-麥麩型日糧中，可以判斷添加CS后，總能和氨基酸的消化率試驗(yàn)二的條件至少分別提高2.3%和3.1%，而在試驗(yàn)三中則為1.7%和2.3%?？梢耘袛?/span>CS添加后增加了玉米中脹氣因子的消化率，飼料效果改善將更加明顯。 生長和育肥豬飼喂含0.05%CS的低能日糧后生長性能與對(duì)照組相同，甚至要高于對(duì)照組。這種假設(shè)建立在有足夠多的重復(fù)數(shù)去檢驗(yàn)試驗(yàn)組和對(duì)照組的真實(shí)誤差，本試驗(yàn)中的日增重、日采食量和料肉比的P值分別為0.81、0.61、0.57。試驗(yàn)二表明，對(duì)照組和CS組之間沒有差異，試驗(yàn)二中P值大，表明負(fù)對(duì)照組（不含CS的低能量組）推斷是有效的。然而在試驗(yàn)三中，CS組的生長表現(xiàn)甚至好于對(duì)照組，日增重、日采食量和飼料效率的P值分別為0.04、0.60和0.04。結(jié)果表明試驗(yàn)三的負(fù)對(duì)照組是有效的。 結(jié)果表明，賴氨酸和代謝能的比值影響豬的自由采食量。賴氨酸：代謝能增加時(shí)，自由采食量也相應(yīng)增加，本研究試驗(yàn)二和三中CS組日糧的賴氨酸：代謝能比對(duì)照組的分別高5%和3%，然而在四周的試驗(yàn)期中，生長育肥豬的自由采食量均沒有被影響。可能是CS添加到低能日糧中提高了2.8%的能量利用率，減少了與對(duì)照組的差異。 碳水化合物酶由多種酶組成，包括α-1,6-半乳糖苷酶，β-1,4-甘露聚糖酶和β-1,4-甘露糖苷酶，消化率和生長性能提高可能是這些酶成功降解了脹氣因子復(fù)合物。早期有研究表明添加針對(duì)降解脹氣因子復(fù)合物中的某種物質(zhì)的酶不能提高消化率，可能原因是不能完全降解飼料中的脹氣因子復(fù)合物。降解β-半乳甘露聚糖需要這三種酶同時(shí)作用，從中可以看出，完全降解脹氣因子復(fù)合物需要α-1,6-半乳糖苷酶，β-1,4-甘露聚糖酶和β-1,4-甘露糖苷酶的協(xié)同作用。 也有研究表明，脹氣因子在回腸末端發(fā)酵可以產(chǎn)生對(duì)豬有益的揮發(fā)性脂肪酸。Kass等證明當(dāng)90公斤的豬飼料中的苜蓿草粉達(dá)到60%時(shí)，微生物發(fā)酵能為提供12%的代謝能。試驗(yàn)二、三的結(jié)果表明添加CS，提高前腸脹氣因子復(fù)合物消化率對(duì)豬的生長益處大于在后腸發(fā)酵產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，但是本研究沒有具體測(cè)定揮發(fā)性脂肪酸的實(shí)際產(chǎn)生量。 根據(jù)理論知識(shí)可知，營養(yǎng)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率被認(rèn)為是考慮了營養(yǎng)物質(zhì)的內(nèi)源損失。育肥豬的內(nèi)源氨基酸損失比按照Stein等的測(cè)定少8%，本試驗(yàn)豬的重量是93.9kg，而Stein的為111.7kg。而本試驗(yàn)中測(cè)定內(nèi)源性損失的日糧與Stein的方法不同，Stein用的是無蛋白日糧，本試驗(yàn)用的是5%酪蛋白低蛋白日糧。Fan的研究表明，內(nèi)源性氨基酸或蛋白損失隨著日糧中蛋白含量的升高而降低，因此無蛋白日糧測(cè)定的內(nèi)源性損失比實(shí)際值偏大。 本試驗(yàn)對(duì)照組中豆粕的氨基酸標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率和Stein的有效消化率相同，添加0.05%的碳水化合物酶顯著（P<0.05）提高了3.3%豆粕中氨基酸的標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率。 CS添加后減少了豬氨氣排放速度，在20h的收集時(shí)間內(nèi)氨氣平均濃度降低，在整個(gè)48h內(nèi)平均氨氣濃度是不同的，表明延長測(cè)定時(shí)間可以增加平均氨氣濃度的差異。結(jié)果表明日糧蛋白的利用率提高，糞便中氨的含量降低。結(jié)合試驗(yàn)一、二、三和氨氣排放速率降低的結(jié)果可以氨基酸消化率和生長性能的原因。研究證明改善氨基酸消化率能夠提高氨基酸氧化，如果氨基酸的吸收沒有有效利用為組織的合成，尿液中氮的排放就會(huì)增加。在本研究中，尿液中氮的含量沒有測(cè)定所以不能證明這種理論。然而，CS添加不僅增加了氨基酸的有效性（試驗(yàn)一），而且提高了豬的增重率（試驗(yàn)二、三），從氨氣釋放的減少可以推斷出通過尿液和糞便排出的總氮將會(huì)減少。降低微生物的活性可以通過降低脲酶活性來減少氨氣排放，回腸末端的微生物分泌的脲酶能夠分解尿素為游離氨，減少微生物活性能降低脲酶的分泌，減少豬排泄物的氨。本試驗(yàn)得出的結(jié)論與Canh等和Mroz等相同。他們都是在通過在飼料中添加非淀粉多糖酶減少氨的排放。然而，從排泄物產(chǎn)生的總量上看，添加NSP對(duì)豬總氨的影響在65%到118%之間，這主要取決于NSP的來源，與對(duì)照組相比，添加NSP增加了排泄物中的總氨產(chǎn)量。 |
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