动物营养学报  2014, Vol. 26 Issue (8): 2253-2261   PDF (1151KB)    
复合非淀粉多糖酶对谷物及其副产品氨基酸真代谢率的影响
林谦1,2, 张旭2, 蒋桂韬2, 王向荣2, 戴求仲1     
1. 湖南农业大学动物科学技术学院, 长沙 410128;
2. 湖南省畜牧兽医研究所动物营养与 饲养技术研究室, 长沙 410131
摘要:为研究复合非淀粉多糖酶对谷物及其副产品氨基酸真代谢率的影响,试验选用56只体重为(2.0±0.2)kg的健康成年肉用公麻鸭,采用完全随机试验设计,分为7组,每组8个重复,每重复1只鸭,采用绝食强饲法进行5批次代谢试验,以单一原料+复合非淀粉多糖酶为饲粮,测定加酶前后谷物及其副产品的氨基酸真代谢率。结果表明:在小麦、玉米、小麦麸、玉米糖渣和干酒糟及其可溶物(DDGS)等谷物及其副产品中添加复合非淀粉多糖酶,多种氨基酸的真代谢率得到显著提高(P<0.05);同时14种原料各氨基酸的有效营养改进值(ENIV)为0.01~1.24 g/kg,不同原料各氨基酸平均ENIV最高者为DDGS、玉米糖渣和小麦,分别为0.43、0.30和0.23 g/kg,最低者为燕麦麸,其氨基酸平均ENIV为0.07 g/kg。复合非淀粉多糖酶能提高谷物及其副产品的氨基酸真代谢率,改善谷物及其副产品的营养效价。
关键词非淀粉多糖酶     谷物及其副产品     氨基酸真代谢率     有效营养改进值     麻鸭    
Effects of Compound Non-Starch Polysaccharide Enzyme on True Metabolic Rates of Amino Acids of Cereals and Their By-Products
LIN Qian1,2, ZHANG Xu2, JIANG Guitao2, WANG Xiangrong2, DAI Qiuzhong1     
1. College of Animal Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;
2. Department of Animal Science and Feeding Technology, Hunan Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Changsha 410131, China
Abstract: To study the effects of compound non-starch polysaccharide (NSP) enzyme on the true metabolic rates of amino acids of cereals and their by-products, a complete randomized design and five metabolic test periods had been taken, and 56 healthy adult ducks with body weight of (2.0±0.2) kg were randomly divided into 7 groups with 8 replicates in each group and 1 duck in each replicate. The diets were single raw material+compound NSP enzyme. The true metabolic rates of amino acids of cereals and their by-products were detected before and after enzyme added. Results showed that after adding enzymes, some true metabolic rates of amino acids of wheat, corn, wheat bran, corn sugar residue and dried distillers' grains and solubles (DDGS) were significantly increased (P<0.05). And the range of amino acid effective nutrient improvement value (ENIV) of 14 kinds of ingredients was 0.01 to 1.24 g/kg, and the highest average ENIV were DDGS, corn sugar residue and wheat, and the average ENIV were 0.43, 0.30 and 0.23 g/kg, respectively. The lowest average ENIV was oat bran, and the average ENIV was 0.07 g/kg. Generally speaking, compound NSP enzyme can improve the true metabolic rates of amino acids and nutritive value of cereals and their by-products.
Key words: non-starch polysaccharides enzyme     cereals and their by-products     true metabolic rates of amino acids     ENIV     duck    

我国每年有大量的谷物用于深、精加工制取糖、淀粉、酒精等,在谷物深、精加工过程中会产生大量诸如玉米糖渣、麸皮、酒糟等副产物,均为具有开发价值的潜在饲料资源。但因加工工艺及原料来源不同、非淀粉多糖(NSP)含量偏高及缺乏对添加NSP酶前后氨基酸等养分生物学效价评定的统一有效系统等原因,致使各谷物及其副产品间的质量变异大,饲料企业难以精准利用,从而限制了饲料资源的有效应用。 林谦等[1]报道在玉米及其副产品中添加复合NSP酶后,各原料的黄羽肉鸡氨基酸真代谢率提高了0.96%~3.52%,各原料真可利用氨基酸有效营养改进值(ENIV)为 0.03~1.87 g/kg;张旭等[2]报道在谷物及其副产品中添加NSP酶后可提高肉鸭对粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维和干物质的表观和真代谢率,其中各原料干物质ENIV为0.09~46.92 g/kg,粗蛋白质ENIV为0.49~9.55 g/kg。本研究以肉用公麻鸭作为试验动物,通过代谢试验系统评价了复合NSP酶对谷物及其副产品中氨基酸真代谢率的影响,目的是为谷物及其副产品以及NSP酶制剂在饲料产业中的应用、降低饲料成本、改善环境、提高肉鸭养殖的综合效益提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 试验原料

2011年1—3月,从吉林、湖南、江苏等省区共采集14种谷物及其副产品(表1)。样品固体粉碎机粉碎,过40目筛,用自封袋和广口瓶封存。

表1 谷物及其副产品原料来源及描述 Table 1 Sources and description of cereals and their by-products
1.1.2 酶制剂

复合NSP酶由湖南尤特尔生化有限公司提供,主要成分为纤维素酶(1 000 IU/g)和木聚糖酶(12 000 IU/g)。试验根据该复合NSP酶体外降解评价结果及公司建议用量确定试验各原料中添加的酶制剂量为250 mg/kg。
1.2 试验动物与分组

在湖南省畜牧兽医研究所试验鸭场选择体重(2.0±0.2) kg、采食正常、无怪癖、健康的成年肉公麻鸭56只作为试验鸭,在代谢笼内个体饲养。将56只试验鸭随机分为7组,每组8个重复。每组强饲1种原料,同一原料进行加酶和不加酶2组试验,每批次测定3种原料及设置1个内源组,总共进行5个批次代谢试验。加酶原料系在所测原料中添加250 mg/kg复合NSP酶混匀所得。试验在湖南省畜牧兽医研究所水禽试验场的家禽代谢实验室进行,自然光照,自由饮水。

1.3 测试指标与方法

采用绝食强饲法,代谢试验包括5个时期:预试期、禁食排空期、强饲期、尿排泄物收集期和体况恢复期。通过手术将排泄物收集瓶于排泄腔口外围处缝合1个无底瓶盖,以便收集粪尿,术后试验鸭恢复5 d。预试期1周,加酶组试验进行前使用加酶饲粮对试验鸭预饲,禁食48 h,期间自由饮水并通过饮水每只鸭每日补充葡萄糖50 g,禁食结束,强饲,每只鸭强饲60 g饲料原料,低容重、纤维含量高的饲料强饲50 g,并以淀粉(市售玉米淀粉)补足至60 g,内源组不强饲,每日补充葡萄糖50 g,及时按个体记录强饲时间,收集排泄物48 h。每100 g鲜粪加10 mL 10%盐酸和3~5滴甲苯搅拌均匀,立即保存于-4 ℃冰箱。全部收集完成后转入60~65 ℃烘箱中鼓风干燥至恒重,室内回潮24 h,称重、记录,作为风干粪重,粉碎,过40目筛,混匀,装入封口袋中封存备测。每批试验正试期结束后,体况恢复7 d。采用德国Sykam公司S7130型氨基酸分析仪测定各原料及粪样的氨基酸含量。氨基酸真代谢率计算公式如下:

氨基酸真代谢率(%)=100×[氨基酸摄入量-(氨基酸排泄量-内源氨基酸损失量)]/氨基酸摄入量;

真可利用氨基酸(g/kg)=氨基酸真代谢率×饲料原料中该氨基酸含量×1 000;

真可利用氨基酸ENIV(g/kg)=加酶后真可利用氨基酸-加酶前真可利用氨基酸。

1.4 数据处理

试验数据用Excel 2003软件进行初步处理后,采用SPSS 13.0统计软件对谷物及其副产品氨基酸含量进行单因素方差分析(one-way ANOVA),而复合NSP酶对谷物及其副产品氨基酸真代谢率影响则采用t检验进行比较,显著水平为0.05。试验结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析 2.1 谷物及其副产品氨基酸含量分析

表2显示玉米及燕麦麸的各种氨基酸含量普遍低于其他谷物及其副产品,干酒糟及其可溶物(DDGS)最优。作为畜禽的限制性氨基酸,蛋氨酸和赖氨酸除DDGS含量最高外,其他13种谷物及其副产品中以米糠粕、小麦麸和米糠的赖氨酸含量较高,分别为0.65%、0.61%和0.59%,玉米糖渣、米糠粕和米糠的蛋氨酸含量较高,分别为0.43%、0.32%和0.30%。各原料中,燕麦麸的蛋氨酸和赖氨酸含量最低,分别为0.07%和0.16%。在玉米、稻谷、小麦和大麦4种谷物中,小麦的各种氨基酸含量均优于其他3种谷物。而在各谷物副产品中除米糠粕精氨酸含量和玉米糖渣酪氨酸含量外,其余氨基酸含量则均以DDGS最高,玉米糖渣、小麦麸和米糠粕次之。

表2 谷物及其副产品氨基酸含量(风干基础) Table 2 Amino acid contents of cereals and their by-products (air-dry basis)
2.2 复合NSP酶对谷物及其副产品氨基酸真代谢率及真可利用氨基酸ENIV的影响

从表3、表4、表5可知加酶可不同程度地提高谷物及其副产品的氨基酸真代谢率。加酶前原料各氨基酸真代谢率在27.10%~97.35%间,加酶后在31.33%~99.40%间。在玉米、稻谷、小麦和大麦4种谷物中,复合NSP酶极显著提高了小麦谷氨酸、苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸真代谢率(P<0.01),显著提高了组氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸真代谢率(P<0.05);复合NSP酶对稻谷苏氨酸(P<0.01)和丝氨酸(P<0.05)、玉米苏氨酸(P<0.05)真代谢率均有显著提高。谷物副产品中,复合NSP酶对小麦麸蛋氨酸(P<0.05),燕麦麸异亮氨酸(P<0.01),玉米糖渣和次粉亮氨酸(P<0.05),DDGS的苏氨酸、丙氨酸(P<0.05)、精氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸(P<0.01)真代谢率均有显著提高。

计算可得谷物及其副产品真可利用氨基酸的ENIV:14种原料各氨基酸的ENIV为0.01~1.24 g/kg,玉米、稻谷、小麦、大麦4种谷物中,小麦的各种氨基酸平均ENIV(0.23 g/kg)最高,玉米(0.08 g/kg)最低。在各谷物副产品中,DDGS各种氨基酸的平均ENIV(0.43 g/kg)最高,玉米糖渣(0.30 g/kg)和白酒糟(0.21 g/kg)次之,再次是碎米(0.10 g/kg)和米糠粕(0.11 g/kg),燕麦麸(0.07 g/kg)最低。从不同原料同种氨基酸的平均ENIV来看,添加复合NSP酶对原料真可利用谷氨酸(0.48 g/kg)和亮氨酸(0.27 g/kg)的提高幅度最大,对真可利用赖氨酸(0.12 g/kg)亦有较大提高,对真可利用蛋氨酸(0.08 g/kg)、组氨酸(0.09 g/kg)和苏氨酸(0.09 g/kg)的提高效应较低。

3 讨 论 3.1 谷物及其副产品氨基酸含量分析

本研究的4种谷物中,玉米精氨酸,大麦精氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、酪氨酸和苏氨酸含量均低于《中国饲料成分及营养价值表2012年第23版》[3](以下简称《中饲表23版》)中的同类同名原料,小麦的精氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸以及稻谷的组氨酸、亮氨酸含量均高于《中饲表23版》中的同类同名原料,4种谷物其他氨基酸含量则与《中饲表23版》中的同类同名原料相当。各谷物副产品中,次粉、碎米、米糠粕、DDGS和米糠各氨基酸的含量多低于《中饲表23版》中的同类同名原料,仅小麦麸中的异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸和缬氨酸高于《中饲表第23版》中的同类同名原料,谷物副产品中其余各氨基酸含量与《中饲表23版》中同类同名原料相当。总的来说,本研究中的谷物及其副产品原料各氨基酸含量与《中饲表23版》中的同类同名原料差别不大,而造成存在一定差异的原因可能与原料的来源、加工工艺、氨基酸的检测处理设备及手段等因素不同有关。

表3 复合NSP酶对谷物及其副产品天冬氨酸、谷氨酸、组氨酸、丝氨酸和甘氨酸真代谢率的影响 Table 3 Effects of compound NSP enzyme on true metabolic rates of Asp,Glu,His,Ser and Gly of cereals and their by-products

表4 复合NSP酶对谷物及其副产品苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸和异亮氨酸真代谢率的影响 Table 4 Effects of compound NSP enzyme on true metabolic rates of Thr,Arg,Ala,Tyr and Ile of cereals and their by-products

表5 复合NSP复合酶对谷物及其副产品缬氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和赖氨酸真代谢率的影响 Table 5 Effects of compound NSP enzyme on true metabolic rates of Val,Phe,Met,Leu and Lys of cereals and their by-products

3.2 复合NSP酶对谷物及其副产品氨基酸真代谢率及真可利用氨基酸ENIV的影响

酶制剂对于饲料或原料的禽类氨基酸代谢率提高效应结果不一,蒋桂韬[4]研究结果表明在黄羽肉鸡小麦型饲粮中添加木聚糖酶使饲粮总氨基酸的表观消化率提高1.76%;吕秋凤等[5]报道在爱拔益加(AA)肉鸡饲粮中添加NSP酶后使赖氨酸、蛋氨酸表观代谢率显著提高,其他氨基酸的表观代谢率也有不同程度提高。不过Zanella等[6]报道在白来航肉鸡饲粮中添加复合酶制剂,除缬氨酸、苏氨酸回肠表观代谢率提高较大外,对其他氨基酸基本没影响。本试验表明,复合NSP酶的添加可不同程度地提高谷物及其副产品的氨基酸真代谢率,对小麦、玉米、稻谷、玉米糖渣、DDGS、燕麦麸、小麦麸的多种氨基酸真代谢率提高作用明显,尤其是对小麦、DDGS的某些氨基酸真代谢率有极显著的提高效应。由于谷物中NSP占其本身碳水化合物总量的10%~30%,且其中多为可溶性非淀粉多糖(SNSP),有营养屏蔽作用,增加食糜黏度,改变肠道菌群结构等[7],复合NSP酶的添加促进谷物及其副产品的NSP类抗营养因子降解,改善肠道内环境,降低食糜黏度,提高了胃肠道机械混合食糜的能力,亦使内源酶能与养分充分接触,促进了营养物质的释放、消化、扩散及吸收等[8,9,10,11],小麦细胞壁中纤维素含量较少,主要NSP为阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖,且小麦的阿拉伯木聚糖含量是所有谷物中最高的,现在一般认为小麦的低代谢能等主要是受阿拉伯木聚糖水平的影响[12,13],故本试验中添加的主要成分为木聚糖酶(12 000 IU/g)的复合NSP酶对小麦的多种氨基酸真代谢率起到了显著的提高作用。

从真可利用氨基酸ENIV来看,首先ENIV代表了一种营养价值的潜力或潜在营养当量,在合适酶的作用下,这种营养当量可以转变为真正有效、可利用的营养素;加酶饲粮ENIV体系的意义即是酶制剂能从饲料原料中释放出额外的有效营养成分,提高饲料原料的利用效率[14,15]。本试验表明添加复合NSP酶使14种谷物及其副产品的真可利用氨基酸含量均不同程度的增加。14种谷物及其副产品各氨基酸的ENIV为0.01~1.24 g/kg,不同原料各氨基酸平均ENIV最高的为DDGS(0.43 g/kg)、玉米糖渣(0.30 g/kg)和小麦(0.23 g/kg),此外,复合NSP酶较好地提高了谷物及其副产品中赖氨酸的真代谢率,各原料赖氨酸的平均ENIV为0.12 g/kg,这对弥补原料中畜禽限制性氨基酸含量的不足有所助益。当然不同原料间各氨基酸ENIV有一定差距,这与原料本身NSP种类含量、氨基酸含量等因素有较大关系,如DDGS各种氨基酸含量及代谢率均较高,故其氨基酸ENIV相对也较优;又如本试验使用主要成分为木聚糖酶的复合NSP酶对小麦的主要NSP(阿拉伯木聚糖)可能存在很好的降解效果,使得小麦的营养成分得到充分释放,其氨基酸ENIV也较优。

4 结 论

在谷物及其副产品中添加复合NSP酶能不同程度地提高麻鸭对其中氨基酸的真代谢率,并有效增加真可利用氨基酸含量。

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