动物营养学报  2013, Vol. 25 Issue (11): 2705-2712   PDF (1031 KB)    
不同来源植酸酶对猪生长性能、营养物质表观消化率及肠道微生物区系的影响
梁陈冲1, 陈宝江2, 于会民1 , 张君2, 陈娴1    
1. 中国农业科学院饲料研究所, 生物饲料开发国家工程研究中心, 北京 100081;
2. 河北农业大学动物科技学院, 保定 071001
摘要:本试验通过饲养试验、消化代谢试验以及微生物区系检测,研究不同来源植酸酶对猪生长性能、营养物质表观消化率及肠道微生物区系的影响。选用日龄相差不超过3 d的"杜×长×大"断奶仔猪144头,按照遗传背景相同、体重相近、性别比例一致的原则随机分为4个组,每组设6个重复,每重复6头仔猪。对照组饲喂基础饲粮,试验1、2、3组饲喂在基础饲粮的基础上降低1/3磷酸氢钙添加量的饲粮,并分别添加500 U/kg微生物来源植酸酶、500 U/kg转植酸酶基因玉米来源植酸酶和5 000 U/kg转植酸酶基因玉米来源植酸酶等比例替代玉米。试验期为90 d。结果表明:各试验组平均日增重均有高于对照组的趋势(P>0.05),以试验3组最高,较对照组提高了1.85%;各组间平均日采食量未见显著差异(P>0.05);与对照组相比,试验3组料重比降低了1.49%(P>0.05)。与对照组相比,各试验组能量、粗蛋白质、粗脂肪表观消化率未见显著变化(P>0.05),试验3组磷表观消化率显著提高(P<0.05),而钙表观消化率呈提高趋势(P>0.05)。各组间回肠和盲肠中总需氧菌、总厌氧菌、大肠杆菌、乳酸菌、双歧杆菌数量均没有显著性变化(P>0.05)。本试验条件下,在猪饲粮中使用转植酸酶基因玉米来源植酸酶与微生物来源植酸酶效果相当,如适量增加转植酸酶基因玉米来源植酸酶用量,效果更明显,不仅不影响生长性能,且可减少磷酸氢钙的使用和氮磷的排放,故在生产实践中可以替代微生物来源植酸酶。
关键词植酸酶          生长性能     消化率     微生物    
Effects of Different Sources of Phytase on Growth Performance, Apparent Digestibility of Nutrients and Intestinal Microflora of Pigs
LIANG Chenchong1, CHEN Baojiang2, YU Huimin1 , ZHANG Jun2, CHEN Xian1    
1. National Engineening Research Center of Biological Feed, Feed Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;
2. College of Animal Science and Technology, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China
Abstract: In this experiment, the effects of different sources of phytase on growth performance, apparent digestibility of nutrients, and intestinal microflora of pigs were studied using feeding trial, digestion and metabolism trial and microflora test. A total of 144 weaner piglets (Duroc×Landrace×Large White) with the age difference less than 3 days, the same genetic background, similar body weight, and the same sex ratio were randomly divided into 4 groups with 6 replicates in each group and 6 piglets per replicate. The control group was fed a basal diet and experimental groups 1, 2 and 3 were fed the basal diet reduced 1/3 calcium monohydrogen phosphate supplemental level and added 500 (microbial source), 500 (tran-phytase-gene corn source), and 5 000 U/kg (tran-phytase-gene corn source) phytase to replace corn with an equal ratio, respectively. The experiment lasted for 90 days. The results showed as follows: compared with the control group, the average daily gain of experimental groups was higher (P>0.05) and that of experimental group 3 was the highest, and was increased by 1.85%; the average daily feed intake did not show a difference among all the groups; compared with the control group, the feed/gain of experimental group 3 was decreased by 1.49% (P>0.05). Compared with the control group, the apparent digestibility of dietary energy, crude protein, and crude fat of experimental groups did not significantly change (P>0.05), the phosphorus apparent digestibility of experimental group 3 was significantly increased (P<0.05) and the calcium apparent digestibility showed an improving trend (P>0.05). The phytase had no effect on the number of total aerobe, total anaerobe, Escherichia coli, Lactobacillus, and Bifidobacterium in ileum and cecum among all the groups (P>0.05). The results indicate that tran-phytase-gene corn source phytase and microbial source phytase in the diet of pigs have the same effect. With an increase in the dosage of tran-phytase-gene corn source phytase, the effect is more obvious. It has no negative effect on the growth performance and can reduce the calcium monohydrogen phosphate used amount and nitrogen and phosphorus emissions. Therefore, tran-phytase-gene corn source phytase can replace microbial source phytase in production practice.
Key words: phytase     pig     growth performance     digestibility     microflora    

磷对畜禽生产有十分重要的作用,但单胃动物本身不分泌植酸酶,所以植物性饲料中植酸磷不能被有效利用,从而影响家禽对磷的吸收和利用[1]。为满足畜禽对磷的需要,实际生产中通过无机磷的过量添加来解决。但由于植酸磷未被吸收而随粪便排出,故无机磷的大量添加对环境造成了严重的污染。植酸酶是催化植酸及其盐类水解为肌醇与磷酸盐的一类酶的总称[2],应用于畜禽生产时可减少传统饲粮配方中磷酸氢钙等无机磷的使用比例。添加植酸酶可降解饲粮中的植酸磷,同时可以提高被植酸螯合的蛋白质、能量、氨基酸及消化酶的利用率[3]。猪禽饲粮中添加植酸酶可以降解植酸盐,释放出磷和其他营养物质,提高饲粮中磷和其他营养物质的利用率,降低饲料成本,改善生产性能,同时减少环境污染[4]。近几年来,国内外在植酸酶对畜禽生产性能及钙磷代谢的影响方面做了广泛的研究,但采用的都是微生物来源植酸酶[5]。目前,随着转基因技术日趋成熟,通过该技术已经培育出了转植酸酶基因玉米,即通过生物技术手段将植酸酶基因转入到玉米中,并在其中高效表达,从而使该玉米植株自身产生具有高活性的植酸酶。因此,本试验通过比较转植酸酶基因玉米来源和微生物来源2种植酸酶对猪生长性能、营养物质表观消化率及肠道微生物区系的影响,研究不同来源植酸酶对猪的饲喂效果,为其在生产实践中的应用提供科学依据。

1 材料与方法
1.1 试验材料

转植酸酶基因玉米由北京奥瑞金种业股份有限公司提供,植酸酶活性为20 000 U/kg。微生物来源植酸酶由北京挑战生物技术有限公司提供,植酸酶活性为5 000 U/g。

1.2 试验动物与试验设计

选用日龄相差不超过3 d的“杜×长×大”断奶仔猪144头,按照遗传背景相同、体重相近、性别比例一致的原则随机分为4个组,每组设6个重复,每重复6头仔猪。对照组饲喂基础饲粮,试验1、2、3组饲喂在基础饲粮的基础上降低1/3磷酸氢钙添加量的饲粮,并分别添加500 U/kg微生物来源植酸酶、500 U/kg转植酸酶基因玉米来源植酸酶和5 000 U/kg转植酸酶基因玉米来源植酸酶等比例替代玉米。试验分3个阶段:1~30 d、31~60 d和61~90 d。

1.3 试验饲粮

参照NRC(1998)猪营养需要标准并结合生产实践配制基础饲粮,其组成及营养水平见表1。试验饲粮添加植酸酶同时调整石粉和磷酸氢钙添加量。

表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of basal diets (DM basis) %

1.4 饲养管理

1~30 d在封闭式仔猪舍内进行网上高床饲养;31~90 d转入封闭式生长猪舍饲养。试验期内提供适宜温湿度,自由采食和饮水。免疫消毒程序按猪场常规方法进行。试验全程由专人负责,参照本品种猪的饲养管理规程,严格按照试验要求进行管理。

1.5 测定指标与方法
1.5.1 生长性能的测定

试验过程中详细观察与记录仔猪健康和生长状况;分别在试验开始与各试验阶段结束时,以个体为单位对所有试验猪进行空腹称重;试验过程中以重复为单位详细记录采食量、猪只腹泻、淘汰和死亡情况。计算平均日增重、平均日采食量和料重比。

1.5.2 营养物质表观消化率的测定

在每个试验阶段结束前3天,早晚从各重复中均匀采集粪样约200 g混合,连续3 d,混匀,置于-20 ℃冰箱冷冻保存。测定时将粪样于120 ℃条件下杀菌1~2 h,置于65 ℃鼓风干燥箱内烘干至恒重、回潮,制成风干样。同时对代谢试验用饲料取样,待测。采集的饲料样和粪样都粉碎均匀过40目筛,制得风干饲料样和粪样,密封保存。采用4 N盐酸不溶灰分内源指示剂法测定营养物质表观消化率。能量、粗蛋白质、粗脂肪、钙、磷的含量按照常规方法测定。营养物质表观消化率计算公式如下:

某营养物质表观消化率(%)=100-[100×(b×c)/(a×d)]。

式中:a为饲料中某营养物质含量;b为粪样中某营养物质含量;c为饲料中酸不溶灰分含量;d为粪样中酸不溶灰分含量。

1.5.3 肠道微生物数量的测定

在试验第30天和第90天从每组中选取8只中等体重猪屠宰,无菌条件下,取回肠和盲肠各10 cm,分别结扎两端,转移至无菌操作台,用无菌剪刀轻轻剪开肠壁,轻轻刮取靠近肠壁部分的肠道内容物1 g,转移到装有99 mL无菌水的三角瓶中,密封,摇床上剧烈振荡使其充分混合,形成菌悬液,然后逐级倍比稀释至10-6。需氧菌、厌氧菌、大肠杆菌、乳酸菌和双歧杆菌数量采用平板培养法测定。

1.6 数据处理

采用Statistica 7.0统计软件的ANOVA模块进行数据处理和统计分析,试验结果数据以“平均值±标准差”表示。

2 结 果
2.1 不同来源植酸酶对猪生长性能的影响

由表2可知,与对照组相比,试验1组和试验2组各阶段的体重较高,但差异不显著(P>0.05);试验3组猪体重有进一步改善的趋势,第30、60和90天体重较对照组分别提高了1.48%、1.49%和1.14%(P>0.05)。

表2 不同来源植酸酶对猪体重的影响 Table 2 Effects of different sources of phytase on body weight of pigs kg

由表3可知,1~30 d,各组间生长性能均无显著差异(P>0.05)。与对照组相比,试验组平均增重均有所提高(P>0.05),平均日增重有提高趋势(P>0.05),其中试验3组平均日增重较对照组提高了2.44%(P>0.05),料重比下降了3.23%(P>0.05)。31~60 d,各组间生长性能均无显著差异(P>0.05)。试验3组平均增重最高,料重比最低,与对照组相比,试验3组料重比下降了1.02%(P>0.05)。61~90 d,各组间生长性能均无显著差异(P>0.05),且表现趋势与31~60 d阶段相似。

表3 不同来源植酸酶对猪生长性能的影响 Table 3 Effects of different sources of phytase on growth performance of pigs

综合试验全期来看,各组间生长性能均无显著差异(P>0.05)。试验3组平均日增重最高,较对照组提高了1.85%(P>0.05),也高于试验1组和试验2组;与对照组相比,试验1组和试验2组料重比无显著差异(P>0.05),而试验3组有降低趋势(P>0.05),较对照组降低了1.49%;试验3组与试验1组和试验2组相比,料重比同样有降低趋势(P>0.05)。

2.2 不同来源植酸酶对猪营养物质表观消化率的 影响

由表4可知,与对照组相比,试验组能量、粗蛋白质、粗脂肪、钙表观消化率差异不显著(P>0.05),但钙表观消化率呈提高趋势(P>0.05),且试验组间也无显著差异(P>0.05);与对照组相比,试验3组磷表观消化率显著提高(P<0.05),试验3组磷表观消化率较试验1组和试验2组有提高趋势,但差异不显著(P>0.05)。

表4 不同来源植酸酶对猪营养物质表观消化率的影响 Table 4 Effects of different sources of phytase on apparent digestibility of nutrients of pigs %

2.3 不同来源植酸酶对猪肠道微生物区系影响

由表5可知,第30天,与对照组相比,试验组 回肠中总需氧菌、总厌氧菌、大肠杆菌、乳酸菌、双歧杆菌数量差异均不显著(P>0.05),且试验组间也没有显著差异(P>0.05);从趋势分析来看,试验组回肠中大肠杆菌、乳酸菌和双歧杆菌数量呈提高趋势(P>0.05),而总需氧菌和总厌氧菌数量未发现明显变化规律。第90天表现出与第30天相似变化规律,与对照组相比,试验组回肠中大肠杆菌、乳酸菌和双歧杆菌数量呈提高趋势(P>0.05)。

表5 不同来源植酸酶对猪回肠微生物数量的影响 Table 5 Effects of different sources of phytase on the number of ileal microbes of pigs lg(CFU/g)

由表6可知,第30天,与对照组相比,试验组盲肠中总需氧菌、总厌氧菌、大肠杆菌、乳酸菌、双歧杆菌数量差异均不显著(P>0.05);从趋势分析来看,盲肠中双歧杆菌数量呈提高趋势(P>0.05),而总需氧菌、总厌氧菌、大肠杆菌、乳酸菌数量未发现明显变化规律。第90天,与对照组相比,试验组盲肠中总需氧菌、总厌氧菌、大肠杆菌、乳酸菌、双歧杆菌数量差异均不显著(P>0.05);从趋势分析来看,盲肠中大肠杆菌数量呈提高趋势(P>0.05),而总需氧菌、总厌氧菌、乳酸菌和双歧杆菌数量未发现明显变化规律。

表6 不同来源植酸酶对猪盲肠微生物数量的影响 Table 6 Effects of different sources of phytase on the number of cecal microbes of pigs lg(CFU/g)

3 讨 论
3.1 不同来源植酸酶对猪生长性能的影响

植酸的特殊结构与理化特性使其对大量矿物元素及一些蛋白活性物质具有很强的络合作用。植酸酶是催化植酸及植酸盐水解成肌醇和磷酸的一类酶,可有效增加饲粮中植酸磷的水解效率,减少粪磷的排放。目前,已有大量试验表明,在猪饲粮中添加植酸酶可以提高其日增重和采食量,改善料重比[6]。胡迎利等[7]在仔猪饲粮中添加植酸酶,发现可以提高其日增重,增加采食量,饲料转化率也有所提高。Niruntarai[8]试验表明,在生长猪低磷饲粮中添加植酸酶可以有效地释放磷,并能使猪的生长性能达到最优状态。Adeola等[9]在断奶仔猪饲粮中添加植酸酶,结果显示植酸酶能显著提高仔猪增重效果,且提高了饲料转化率。Goil等[10]在猪饲粮中添加植酸酶,有效地提高了生长猪的增重、平均日增重、饲料报酬。本试验发现,不同来源植酸酶添加组平均日增重均有高于对照组的趋势,与上述研究结果一致;就平均日采食量与料重比而言,试验组与对照组之间虽没有显著差异,但均有改善的趋势,特别是5 000 U/kg转植酸酶基因玉米来源植酸酶组。试验结果表明,使用转植酸酶基因玉米来源植酸酶与微生物来源植酸酶在猪生长性能方面的应用效果相当。

3.2 不同来源植酸酶对猪营养物质表观消化率的 影响

在猪饲粮中使用植酸酶不但可以增加磷的消化率,而且可以提高其他营养物质的表观消化率,提高生产性能,减少营养物质排放,降低环境负担。贺长青等[11]报道,植酸酶能显著提高饲粮中磷、粗蛋白质、粗灰分和钙消化率。李春红[12]报道,添加植酸酶制剂可以提高磷的利用率,从而通过减少粪中磷的排放来改善环境污染问题。Jongbloed等[13]研究证明在猪的饲粮中添加1 500 U/kg植酸酶可显著提高磷的利用率。周岩民等[14]研究表明,植酸酶可以提高钙、磷的消化率。蔡青和等[15]通过在断奶仔猪饲粮中添加植酸酶提高了饲粮中钙和磷的消化率。本试验发现,添加转植酸酶基因玉米来源植酸酶和微生物来源植酸酶对饲粮能量、粗蛋白质、粗脂肪和钙表观消化率没有显著影响,但提高了饲粮磷表观消化率,而饲粮钙表观消化率呈提高趋势,与上述已有研究结果一致。试验结果表明,在猪饲粮中转植酸酶基因玉米来源植酸酶和微生物来源植酸酶在营养物质表观消化率方面的应用效果相当。

3.3 不同来源植酸酶对猪肠道微生物区系的影响

动物肠道中存在着由许多微生物组成的复杂多样的微生物区系,该区系对宿主的生长和健康意义重大。对猪来说,肠道中微生态菌群的组成及变化直接影响着猪的健康和生理功能。猪肠道内的微生物在猪生长发育过程中逐渐产生,逐渐形成适合猪的微生物菌群,并逐渐达到最适宜的微生态平衡状态,其中益生菌占绝对优势,起到主要的生理作用。猪肠道微生态平衡状态一旦遭到破坏,益生菌数量减少,就会引起疾病,使猪出现腹泻、脱水、生产性能降低。健康猪消化道内占优势的菌群依次为双歧乳酸杆菌、肠杆菌、肠球菌,而且不同部位有所差异。桂亮等[16]利用高效离子交换色谱法对小猪肠道微生物进行分析,结果发现植酸酶能够对肠道微生物产生影响,可以改变肠道菌群的分布。马向东等[17]研究结果显示,添加植酸酶后巨噬细胞吞噬指数、免疫器官指数均有不同程度地下降,有效降低了盲肠内大肠杆菌数量。本试验研究发现,在基础饲粮中降低磷酸氢钙添加量1/3的同时添加微生物来源植酸酶与转植酸酶基因玉米来源植酸酶对回肠和盲肠中总需氧菌、总厌氧菌、大肠杆菌、乳酸菌、双歧杆菌数量均没有显著影响,且各试验组间也没有显著差异;添加微生物来源植酸酶和转植酸酶基因玉米来源植酸酶后,回肠中乳酸菌和双歧杆菌数量呈提高趋势。

4 结 论

本试验条件下,在基础饲粮中减少1/3磷酸氢钙添加量的同时添加不同来源植酸酶,可维持猪生长性能不变,提高饲粮磷表观消化率,钙表观消化率也有所提高,且转植酸酶基因玉米来源植酸酶与微生物来源植酸酶效果相当,当转植酸酶基因玉米来源植酸酶添加水平为5 000 U/kg时,还可以得到进一步改善。因此,在生产实践中可以考虑用转植酸酶基因玉米来源植酸酶代替微生物来源植酸酶。

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