动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (7): 3285-3293    PDF    
引用本文
张开心, 张扬, 张克英, 丁雪梅, 白世平, 王建萍, 玄玥, 宿卓薇, 曾秋凤. 蛋白酶对肉鸭菜籽粕标准回肠氨基酸消化率的影响[J]. 动物营养学报, 2019, 31(7): 3285-3293.  
ZHANG Kaixin, ZHANG Yang, ZHANG Keying, DING Xuemei, BAI Shiping, WANG Jianping, XUAN Yue, SU Zhuowei, ZENG Qiufeng. Effects of Protease on Standard Ileum Amino Acid Digestibility of Rapeseed Meal in Meat Ducks[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2019, 31(7): 3285-3293.  
蛋白酶对肉鸭菜籽粕标准回肠氨基酸消化率的影响
张开心1 , 张扬2 , 张克英1 , 丁雪梅1 , 白世平1 , 王建萍1 , 玄玥1 , 宿卓薇1 , 曾秋凤1     
1. 四川农业大学动物营养研究所, 教育部动物抗病营养重点实验室, 成都 611130;
2. 四川绵阳禾本生物工程有限公司, 绵阳 621000
收稿日期: 2018-12-27
基金项目: "十三五"国家重点研发计划（2017YFD0502005）；现代农业产业技术体系专项（CARS-42-10）
作者简介: 张开心(1993-), 女, 河南鹿邑人, 硕士研究生, 动物营养与饲料科学专业。E-mail:2249109736@qq.com.
通信作者: 曾秋凤, 教授, 博士生导师, E-mail:zqf@sicau.edu.cn.
摘要: 本试验旨在研究蛋白酶对肉鸭菜籽粕标准回肠氨基酸消化率的影响。试验采用套算法进行代谢试验，选用5种不同来源的菜籽粕，菜籽粕替代饲粮比例为15%。选择640只1日龄肉公鸭，随机分为13个处理，其中12个处理（每个处理6个重复，每个重复8只肉鸭）中6个处理为基础饲粮和5个菜籽粕替代基础饲粮的不加酶处理，另外6个为对应的加酶处理（添加200 mg/kg蛋白酶），1个处理为无氮饲粮处理（8个重复，每个重复8只肉鸭）。肉鸭15~17日龄开始饲喂试验饲粮，试验期3 d。结果表明：1）5种菜籽粕的粗脂肪（EE）、粗蛋白质（CP）、粗纤维（CF）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、硫代葡萄糖苷（GS）、异硫氰酸酯（ITC）和噁唑烷硫酮（OZT）含量的平均值分别为8.21%、36.22%、12.96%、38.65%、13.83%、29.89 μmol/g、2.74 mg/g和0.45 mg/g。5种菜籽粕的总氨基酸含量分别为32.97%、37.77%、28.88%、36.08%和36.29%，变异系数为10.31%；其中赖氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）、苏氨酸（Thr）含量的平均值分别为1.95%、0.47%和1.89%，变异系数分别为30.49%、23.69%和30.65%。2）不同菜籽粕对肉鸭标准回肠氨基酸消化率有显著影响（P < 0.05），其中Met、Lys和Thr的标准回肠消化率平均值为91.04%、66.19%和73.54%。3）添加蛋白酶可显著提高肉鸭菜籽粕必需氨基酸中Thr（6.73%）、异亮氨酸（4.47%）、亮氨酸（3.03%）、缬氨酸（4.60%）和精氨酸（2.36%）以及非必需氨基酸中天冬氨酸（8.46%）、丝氨酸（7.05%）、谷氨酸（5.97%）、甘氨酸（9.38%）、丙氨酸（8.44%）和脯氨酸（3.94%）的标准回肠消化率（P < 0.05）。结果提示，不同来源菜籽粕的肉鸭标准回肠氨基酸消化率差异较大，且Met标准回肠消化率较高；蛋白酶对肉鸭菜籽粕标准回肠氨基酸消化率的改进程度与氨基酸种类有关。
关键词: 菜籽粕    蛋白酶    标准回肠氨基酸消化率    肉鸭    
Effects of Protease on Standard Ileum Amino Acid Digestibility of Rapeseed Meal in Meat Ducks
ZHANG Kaixin1 , ZHANG Yang2 , ZHANG Keying1 , DING Xuemei1 , BAI Shiping1 , WANG Jianping1 , XUAN Yue1 , SU Zhuowei1 , ZENG Qiufeng1     
1. Key Laboratory for Animal Disease-Resistance Nutrition of China Ministry of Education, Animal Nutrition Institute, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China;
2. Sichuan Mianyang Habio Bioengineering Co., Ltd., Mianyang 621000, China
Corresponding author: ZENG Qiufeng, professor, E-mail:zqf@sicau.edu.cn.
Abstract: This study was conducted to investigate the effects of protease on standard ileum amino acid digestibility of rapeseed meal in meat ducks. The metabolic experiment was using a substitution method, selected five rapeseed meals from different sources, and the rapeseed meal replacement ratio was 15%. A total of 640 one-day-old male ducks were randomly divided into 13 treatments, 12 treatments (6 replicates per treatment, 8 ducks per replicate) included 6 treatments which were the basal diet and 5 kinds of rapeseed meals replace basal diets with no protease addition, and other 6 treatments were corresponding protease addition treatments (adding 200 mg/kg protease), and another set up a nitrogen-free diet treatment (8 replicates, 8 ducks per replicate). Meat ducks were fed experimental diets from 15 to 17 days of age, and the experiment lasted for 3 days. The results showed as follows:1) the average contents of ether extract (EE), crude protein (CP), crude fiber (CF), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), glucosinolates (GS), isothiocyanates (ITC) and oxazolidine thione (OZT) in 5 kinds of rapeseed meal were 8.21%, 36.22%, 12.96%, 38.65%, 13.83%, 29.89 μmol/g, 2.74 mg/g and 0.45 mg/g, respectively. The total amino acid contents of 5 kinds of rapeseed meals were 32.97%, 37.77%, 28.88%, 36.08% and 36.29% respectively, and its coefficient of variation (CV) was 10.31%; the average contents of lysine (Lys), methionine (Met) and threonine (Thr) in rapeseed meal were 1.95%, 0.47% and 1.89%, respectively, and their CV were 30.49%, 23.69% and 30.65%, respectively. 2) Different kinds of rapeseed meals had significant effects on standard ileum amino acid digestibility of meat ducks (P < 0.05), and the average standard ileal digestibility of Met, Lys and Thr was 91.04%, 66.19% and 73.54%, respectively. 3) Adding protease significantly improved the standard ileal digestibility of essential amino acids such as Thr (6.73%), isoleucine (4.47%), leucine (3.03%), valine (4.60%), and arginine (2.36%) of rapeseed meal (P < 0.05), as well as non-essential amino acids such as aspartic acid (8.46%), serine (7.05%), glutamate (5.97%), glycine (9.38%), alanine (8.44%) and proline (3.94%) of rapeseed meal (P < 0.05). In conclusion, the standard ileum amino acid digestibility of different sources of rapeseed meal in meat ducks present a wide range, and the Met standard ileum digestibility in rapeseed meal is the highest; the improvement degree of protease improve the standard ileum amino acid digestibility of rapeseed meal in meat ducks relate to the type of amino acid.
Key words: rapeseed meal    protease    standard ileum amino acid digestibility    meat ducks    

家禽的消化道比较短，消化道与体长的长度比大约为4:1[1]。Krogdahl等[2]研究发现，家禽在前21 d生长阶段肠蛋白酶和胰蛋白酶的分泌一直处于增长阶段。进一步研究发现，在畜禽饲粮中添加蛋白酶，可以弥补畜禽内源蛋白酶的不足，提高饲料中营养物质的消化率[3]。Angel等[4]研究发现，在7~22日龄肉鸡饲粮中添加蛋白酶，能改善肉鸡的生长性能。Rubio等[5]在肉鸡上的研究也发现，在饲粮中添加蛋白酶对肉鸡采食量和增重有提高的趋势。同时，研究也发现，蛋白酶可能有助于水解凝集素和胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子，提高家禽对氨基酸的利用效率[6]。Cowieson等[7]的综述指出，蛋白酶提高氨基酸消化率可能会导致饲粮氨基酸不平衡，进而影响到蛋白酶作用效果的评价。因此，如何准确评定蛋白酶对不同饲料原料氨基酸消化率的改进效果，是采用可消化氨基酸平衡模式来配制添加了蛋白酶饲粮时的重要依据，且对家禽如何把蛋白酶应用到低蛋白质饲粮中具有重要的指导作用。标准回肠氨基酸消化率能够准确反映出饲粮中的营养物质被动物机体消化吸收的状况，是评定饲粮中氨基酸利用率的重要指标[8]。目前，关于蛋白酶对肉鸭标准回肠氨基酸化率研究缺乏。因此，本试验拟选用5种不同来源的菜籽粕(A1菜籽粕、A2菜籽粕、A3菜籽粕、A4菜籽粕和A5菜籽粕)，采用套算法评定添加蛋白酶对肉鸭菜籽粕标准回肠氨基酸消化率的改善效果。

1 材料与方法 1.1 蛋白酶来源

蛋白酶由四川绵阳禾本生物工程有限公司提供，蛋白酶活性为1×105 U/g，活性定义参考李东东等[9]。

1.2 试验动物与饲粮

本试验采用套算法，5种菜籽粕原料均替代基础饲粮的15%配制试验饲粮。选用640只1日龄肉公鸭，在1~14日龄饲喂同一饲粮(粗蛋白质含量为19.5%、代谢能为12.12 MJ/kg、钙含量为0.80%、有效磷含量为0.41%)，其营养标准参考我国《肉鸭饲养标准》(NY/T 2122—2012)。在15日龄对所有的肉鸭根据体重重新分为13个处理，其中12个处理(每个处理6个重复，每个重复8只肉鸭)中6个处理为基础饲粮和5个菜籽粕替代基础饲粮的不加酶处理，另外6个为对应的加酶处理(添加200 mg/kg蛋白酶)，1个处理为无氮饲粮处理(8个重复，每个重复8只肉鸭)。基础饲粮和无氮饲粮的组成及营养水平分别见表 1和表 2。试验期3 d(15~17日龄)。基础饲粮和无氮饲粮均添加0.5%二氧化钛(TiO2)作为外源指示剂。

表 1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis)
表 2 无氮饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the nitrogen-free diet (air-dry basis)
1.3 动物饲养管理

试验在四川农业大学动物营养研究所教学科研试验基地水禽笼养舍进行，自由饮水和采食，采用红外灯控温，温控标准：1~3日龄30~32 ℃，4~7日龄28~30 ℃，以后每周降低2 ℃，14日龄后达到室温水平；相对湿度控制为60%~70%。其他管理和免疫程序按照常规进行。

1.4 样品的采集和指标的测定 1.4.1 饲粮样品的采集

试验前，从每个处理取饲粮样品约500 g，装于样品袋中，标明样品编号及试验日期，-20 ℃储存待用。从每种菜籽粕取样200 g，用于常规成分的测定。

1.4.2 回肠食糜的收集

在18日龄，所有试验鸭用二氧化碳窒息后，分离整段回肠，除去接近回盲瓣2 cm，用手指轻轻挤压，取食糜，按重复为单位，放入样品袋中，储存于-20 ℃待测。食糜经冷冻干燥后进行氨基酸及TiO2含量的测定。

1.4.3 考察指标

菜籽粕的感观形状：颜色、形状。

菜籽粕毒性成分：硫代葡萄糖苷(GS)含量测定参照GB/T 23890—2009，异硫氰酸酯(ITC)含量测定参照NY/T 1596—2008，噁唑烷硫酮(OZT)含量测定参照NY/T 1799—2009。

菜籽粕常规成分：干物质(DM)含量测定参照GB/T 6435—2006，粗蛋白质(CP)含量测定参照GB/T 6432—1994，粗脂肪(EE)含量测定参照GB/T 6433—2006。

蛋白质溶解度(PS)测定参照DB13/T 812—2006。

菜籽粕、饲粮及回肠食糜氨基酸含量测定参照GB/T 18246—2000。其中必需氨基酸包括精氨酸(Arg)、组氨酸(His)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、赖氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met)、苯丙氨酸(Phe)、苏氨酸(Thr)和缬氨酸(Val)，非必需氨基酸包括丙氨酸(Ala)、甘氨酸(Gly)、天冬氨酸(Asp)、半胱氨酸(Cys)、谷氨酸(Glu)、脯氨酸(Pro)、丝氨酸(Ser)、酪氨酸(Tyr)。

饲粮及回肠食糜TiO2含量的测定参考邓雪娟等[10]。

菜籽粕标准回肠氨基酸消化率计算公式：

式中：A为替代后试验饲粮某氨基酸消化率；B为基础饲粮某氨基酸消化率；F为菜籽粕中某氨基酸占混合饲粮中该氨基酸的比例。

1.5 统计分析

原始数据经Excel 2010初步处理，用SAS 9.0统计软件的一般线性模型(GLM)程序对试验数据进行双因素方差分析，平均值用LSD法进行多重比较，P＜0.05为差异显著。

2 结果 2.1 菜籽粕的理化特性及氨基酸组成

从表 3可看出，本试验菜籽粕的外观特征如下：A1菜籽粕为深褐色、小颗粒状、松散、流动性好；A2菜籽粕为褐色、瓦片状、松散、流动性好；A3菜籽粕为黄褐色、颗粒状、均匀、流动性好；A4菜籽粕为褐色、圆柱状、均匀、流动性好；A5菜籽粕为青黄色、瓦片状、松散、流动性好。5种菜籽粕的CP和EE含量的平均值分别为36.22%和8.21%，变异系数(CV)分别为6.83%和33.13%。抗营养因子CF、NDF、ADF、GS、ITC和OZT含量的平均值分别为12.96%、38.65%、13.83%、29.89 μmol/g、2.74 mg/g和0.45 mg/g，其CV分别为23.58%、26.87%、22.65%、95.33%、81.11%和10.11%。PS平均值及CV分别为53.47%和59.11%。5种菜籽粕的总氨基酸含量分别为32.97%、37.77%、28.88%、36.08%和36.29%，CV为10.31%，其中必需氨基酸Lys含量的平均值为1.95%，CV高达30.49%；Met含量的平均值0.47%，CV为23.69%；Thr含量的平均值为1.89%，CV为30.65%；非必需氨基酸中Cys的CV最高，达33.15%。

表 3 菜籽粕的理化特性及氨基酸组成 Table 3 Physical and chemical properties and amino acid composition of rapeseed meal
2.2 蛋白酶对菜籽粕肉鸭标准回肠氨基酸消化率的影响

从表 4和5可看出，不同菜籽粕对肉鸭标准回肠氨基酸消化率有显著影响(P < 0.05)，其中Lys、Met和Thr标准回肠消化率的最大值、最小值和平均值分别为72.54%、93.64%和77.99%；56.63%、85.50%和70.24%；66.19%、91.04%和73.54%。添加蛋白酶可显著提高肉鸭菜籽粕必需氨基酸Thr(6.73%)、Ile(4.47%)、Lue(3.03%)、Val(4.60%)和Arg(2.36%)以及非必需氨基酸Asp(8.46%)、Ser(7.05%)、Glu(5.97%)、Gly(9.38%)、Ala(8.44%)和Pro(3.94%)的标准回肠消化率(P < 0.05)，其中添加蛋白酶对Gly标准回肠消化率的改善效果最大，其次是Asp、Ala、Ser和Thr。但添加蛋白酶对肉鸭菜籽粕Lys、Met、Phe、His、Cys和Tyr的标准回肠氨基酸消化率没有改善效果。其中Met的标准回肠氨基酸消化率在菜籽粕与蛋白酶之间存在互作效应(P < 0.05)，表现在菜籽粕A2添加蛋白酶显著提高了Met的标准回肠氨基酸消化率(P < 0.05)，而其他4种菜籽粕添加蛋白酶反而降低了Met的标准回肠氨基酸消化率。

表 4 蛋白酶对菜籽粕必需氨基酸标准回肠消化率的影响 Table 4 Effects of protease on standard ileum digestibility of essential amino acids in rapeseed meal
表 5 蛋白酶对菜籽粕非必需氨基酸标准回肠消化率的影响 Table 5 Effects of protease on standard ileum digestibility of non-essential amino acids in rapeseed meal
3 讨论

本试验在肉鸭上评价了添加蛋白酶对菜籽粕17种氨基酸的标准回肠消化率的影响，研究发现，添加蛋白酶可提高肉鸭对菜籽粕大部分必需氨基酸及非必需氨基酸的标准回肠消化率。吴诗樵[11]研究发现，蛋白酶对棉籽粕等鸡常用饲料原料表观氨基酸消化率和标准氨基酸消化率有促进作用，其中对甜菜粕氨基酸表观消化率促进作用最好，表观消化率提高了7.32%，标准回肠氨基酸消化率提高了6.62%，与本研究结果一致。Cowieson等[7]研究表明，在饲粮氨基酸消化率比较低的情况下，蛋白酶对其改善的效果最大；饲粮回肠氨基酸含量每降低10%，蛋白酶对氨基酸的作用就加倍增大，这种关系解释了蛋白酶功效变异的50%。以上研究结果提示，蛋白酶对氨基酸消化率改善的效果受饲料原料种类的影响，且对氨基酸利用率低的饲料原料改进效果较大。同时，一些因素如动物品种及日龄、饲粮组成及营养水平、饲料加工条件等均会影响蛋白酶对饲料原料氨基酸消化率的调节作用。Huang等[12]研究发现，小麦和油菜粉按1:1混合饲粮，14日龄的氨基酸平均消化率为78.7%，42日龄的氨基酸平均消化率为75.8%，随着日龄的增长，氨基酸的消化率降低了2.7%；且其预测的小麦和油菜籽混合饲粮对蛋白酶的反应从14日龄的3%增加到42日龄的4%。

同时，本试验研究也发现蛋白酶对同一原料中的不同种类的标准回肠氨基酸消化率的改进效果不同。本试验中，蛋白酶对菜籽粕Gly的标准回肠消化率改善效果最好，其次是Asp、Ala、Ser和Thr，但对Lys、Phe、His和Cys的标准回肠消化率没有效果，甚至降低了4种菜籽粕中Met的标准回肠消化率。该结果与Angel等[4]结果一致，其研究也发现添加蛋白酶对同一饲粮或原料中的不同种类氨基酸的作用效果存在差异，并发现蛋白酶对Thr的标准回肠消化率改善效果最好，其次是Lys、Ser和Asp，而对Pro、Leu和Tyr的标准回肠消化率没有改善作用。Liu等[13]研究发现，饲粮中添加蛋白酶对饲粮的Met和Lys的标准回肠消化率几乎没有改善作用，也与本试验结果一致。可能的原因在于蛋白酶对同一饲粮或原料氨基酸消化率的改善作用受饲粮或原料氨基酸固有消化率的影响。Ravindran等[14]和Cowieson[15]研究发现，Met的回肠表观消化率最大为90%~95%，然而Thr和Cys的回肠表观消化率相对较低，为75%和85%，蛋白酶对Met和Arg的回肠表观消化率的改进效果较低。Cowieson等[7]通过Meta-Analysis发现，蛋白酶对饲粮氨基酸标准回肠消化率改进效果的平均值为3.74%，其CV从Thr的5.6%到Glu的2.7%，而对经济效益最好的氨基酸Lys、Cys、Met和Thr标准回肠消化率改进效果的平均值为4.5%。Adebiyi等[16]的研究表明，在肉鸡和火鸡饲粮中添加蛋白酶对Met的回肠标准消化率的改善作用最大。以上结果提示，蛋白酶对同一原料或饲粮不同种类氨基酸改进效果不同的可能原因在于不同家禽品种的消化生理存在差异，尤其是外源蛋白酶添加导致内源氨基酸损失是不一样的，因为蛋白酶的作用效果是通过降低肠道黏蛋白损失来发挥效应的[7]。此外，最重要的原因在于不同外源性蛋白酶制剂使用剂量、水解位点及水解效率可能存在差异[17]。如Freitas等[18]研究发现，肉鸡饲料转化率随外源蛋白酶添加剂量的增加呈现显著的二次变化。

4 结论

① 不同来源菜籽粕肉鸭标准回肠氨基酸消化率差异较大，且Met标准回肠消化率较高，平均值高达91.19%。

② 添加蛋白酶对肉鸭菜籽粕标准回肠氨基酸消化率有一定的提升效果，但提升程度与氨基酸种类有关。

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