2. 中国农业科学院饲料研究所, 农业农村部饲料生物技术重点实验室, 北京 100081;
3. 巴彦淖尔市农牧业科学研究所, 巴彦淖尔 015000;
4. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所, 动物营养学国家重点实验室, 北京 100193
2. Key Laboratory of Feed Biotechnology of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Institute of Feed Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;
3. Bayannur Agriculture and Animal Husbandry Research Institute, Bayannur 015000, China;
4. State Key Laboratory of Animal Nutrition, Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China
1975年，美国首次将酶制剂作为添加剂应用于饲料配方中，直至20世纪90年代初，我国才开始对饲用酶制剂进行研究与应用[1-2]。随着我国养殖业的迅速发展，环境污染问题日趋严重，对饲料添加剂行业来说，开发绿色环保的饲料添加剂始终是一个热点问题。酶作为蛋白质的一种，是微生物发酵的天然产物，饲用酶制剂具有绿色环保、安全无害的特性，被称为“天然”或“绿色”的添加剂[3]。饲用酶制剂在提高动物生产性能、饲料利用率以及开发新型饲料资源等发面都发挥了巨大的作用[4]，是生物技术在动物营养和饲料工业的应用中最为成功的例子[5]，在我国实现畜牧业的可持续发展战略上有着极为深远的意义。已有研究表明，酶制剂在猪、禽、水产动物以及反刍动物生产等领域取得了良好的效果[6]，在反刍动物饲粮中添加酶制剂可以通过提高饲料消化率从而提高肉牛[7]、肉羊[8]的日增重和奶牛的产奶量[9]，但目前相关研究主要集中在纤维素酶、木聚糖酶类上[10-12]。本试验将蛋白酶、脂肪酶以及淀粉酶3种酶制剂等比混合并按不同剂量添加到肉用绵羊的饲粮中，研究饲粮中添加不同剂量复合酶制剂对肉羊生长性能、屠宰性能、肉品质以及消化代谢的影响，旨在进一步了解复合酶制剂的功能特性并阐释复合酶制剂作用的逻辑关系，为酶制剂的进一步开发利用提供参考数据以及理论支撑。
1 材料与方法 1.1 试验时间和地点试验于2021年5—9月在内蒙古自治区巴彦淖尔市农牧业科学研究所试验基地展开，试验期100 d，其中预试期10 d，正试期90 d。
1.2 试验动物与设计试验采用单因素试验设计，选取断奶后体重(21.0±0.2) kg的寒杂羊公羔72只，随机分为4组，每组3个重复，每个重复6只羊。对照组饲喂基础饲粮，试验组在基础饲粮中分别添加不同剂量(0.5、1.0、2.0 kg/t)的复合酶制剂(蛋白酶∶脂肪酶∶淀粉酶=1 ∶ 1 ∶ 1，其中淀粉酶活性为2 000 U/g，蛋白酶活性为20 000 U/g，脂肪酶活性为50 000 U/g)。该复合酶制剂由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所饲用酶工程团队提供，是以淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶分别制作丸芯，然后采用实验室独创的过瘤胃包衣技术制备而成。试验第1~45天饲喂育肥前期饲粮，第46~90天饲喂育肥后期饲粮。当各组试验羊平均体重达到约50 kg时，每个组选取健康、体重相近的8只羊(共32只羊)进行屠宰，测定其屠宰性能和肉品质指标。
1.3 基础饲粮参照《中国肉用绵羊营养需要》[13]，配制育肥前期和后期基础饲粮，预混料由北京精准动物营养研究中心有限公司提供。育肥前期和后期基础饲粮精粗比分别为58 ∶ 42和70 ∶ 30，并将其制作为颗粒型全混合日粮(TMR)。基础饲粮组成及营养水平见表 1。试验饲粮则是在基础饲粮的基础上添加0.5(M1组)、1.0(M2组)、2.0 kg/t(M3组)的复合酶制剂制成。
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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) |
试验开始前对羊舍进行彻底消毒，试验羊打耳标、注射疫苗，最后进行称重、分栏，以每6只羊为1栏进行饲喂。每天07:00、18:00各饲喂1次。按照自由采食要求随时调整饲喂量，试验全期自由采食、自由饮水，确保剩料量在饲喂量的10%左右。每天早上收集剩料并称重。
1.5 样品测定与分析 1.5.1 饲粮常规营养物质含量的测定饲粮干物质(DM)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙及磷含量均参考《饲料分析及饲料质量检测技术》[14]测定。采用杜马斯燃烧定氮仪(DumatecTM 8000)测定饲粮粗蛋白质(CP)含量。
1.5.2 生长性能的测定将试验第1天和第90天称重的数据分别记为试验羊的初重和末重；每天记录投料量和剩料量，根据剩料量占当天饲喂量的比例，随时调整饲喂量并计算出每组的干物质采食量(DMI)。每30 d对试验羊进行1次称重，记录体重变化。根据记录的数据计算平均日增重(ADG)以及料重比(F/G)。计算公式如下：
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在试验第70天每组随机选5只羊(试验羊接近平均体重，且健康状况良好)，共计20只羊进行消化代谢试验。预试期5 d，正试期5 d。正试期准确记录每只羊的饲喂量、采食量以及排泄量。采用全收粪尿法收集粪、尿，每天称取并记录每只羊的排粪量和排尿量。收集的粪便样品混合均匀后按总排粪量的10%取样并在样品中加入10%稀硫酸固氮。用盛有10%稀硫酸的塑料桶来收集试验羊的尿液，次日将桶中尿液稀释至3 L，并取样15 mL，将5 d收集的样品混合均匀并置于-20 ℃环境冷冻保存备测。试验结束后，将粪样于65 ℃条件下烘72 h，回潮24 h后称重，计算初水分，然后粉碎并按照1.5.1中的方法进行营养物质含量测定。将尿样解冻后测定尿能。
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屠宰性能各项指标的测定参照郭伟[15]的方法。饲养试验结束后，每组挑选8只羊进行屠宰，待宰羊于前1天15:00起禁食，至次日07:00称重，记为宰前活重，静脉放血屠宰。
胴体重和：屠宰后去头、蹄、皮、内脏(除肾脏及肾周脂)后称重，记为胴体重，并计算屠宰率屠宰率。
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GR值：用游标卡尺测量肉羊第12和13根肋骨之间距背脊中线处的组织厚度，每只羊重复测量3次，取平均值。
眼肌面积：在硫酸纸上用记号笔描绘出倒数第2和第3根肋骨之间脊椎处的眼肌横切面轮廓，然后计算出眼肌面积。
1.5.5 肉品质的测定肉品质各项指标的测定参照万凡[16]的方法。
肉色指标：试验羊屠宰后采集背最长肌样品，使用柯尼卡美达CR-10色差计测定亮度、红度、黄度值，每个样品重复测定2次，取平均值。
滴水损失：取规格为5 cm×3 cm×2 cm的背最长肌2块，经分析天平称重后为肉样初重，记为H1，利用细铁丝将肉样悬挂在一次性纸杯中，避免肉样接触纸杯的侧壁以及底部，24 h后称重为肉样末重，记为H2。滴水损失计算公式如下：
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pH：试验羊屠宰采样(与测定滴水损失为同一肉样)后立即用pH测定仪测定肉样的pH，记为pH0 h，24 h后测定肉样pH，记为pH24 h，计算ΔpH，公式如下：
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试验数据采用WPS 2021表格初步整理，随后使用SPSS 21.0统计软件进行数据分析，采用ANOVA程序进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，并采用Duncan氏法进行多重比较，P＜0.05作为差异显著的判断标准，P＜0.01作为差异极显著的判断标准。
2 结果与分析 2.1 复合酶制剂对肉羊生长性能的影响由表 2可知，所有试验组羊只的增重水平均较高，3个试验组全期(第1~90天)平均日增重均在300 g以上，高于对照组，尽管在统计学上差异不显著(P>0.05)。此外，从表 2还可以看出，试验第1~30天时，各试验组羊只的平均日增重与对照组各有高低；但试验第31~60天、第61~90天时，M3组羊只的平均日增重显著高于对照组(P＜0.05)，且在试验第61~90天时M3组羊只的平均日增重达到峰值，为330.88 g。各试验组羊只的干物质采食量均低于对照组，料重比均优于对照组，但差异不显著(P＞0.05)。4组中以M3组的料重比最低，为5.59，以对照组最高，为6.29。
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表 2 不同剂量复合酶制剂对肉羊生长性能的影响 Table 2 Effects of different dosages of compound enzyme preparation on growth performance of mutton sheep |
由表 3可知，M3组羊只的胴体重显著高于对照组(P＜0.05)。3个试验组羊只的屠宰率均高于对照组，但差异不显著(P＞0.05)。各组宰前活重、GR值、眼肌面积均差异不显著(P＞0.05)，但以M3组的眼肌面积最大。
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表 3 不同剂量复合酶制剂对肉羊屠宰性能的影响 Table 3 Effects of different dosages of compound enzyme preparation on slaughter performance of mutton sheep |
由表 4可知，各组羊只背最长肌的肉色、滴水损失以及pH0 h和ΔpH均无显著差异(P＞0.05)，但以M3组的滴水损失数值最小；M2组和M3组羊只背最长肌的pH24 h显著高于对照组(P＜0.05)，其他组间差异均不显著(P＞0.05)。
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表 4 不同剂量复合酶制剂对肉羊肉品质的影响 Table 4 Effects of different dosages of compound enzyme preparation on meat quality of mutton sheep |
由表 5可知，添加复合酶制剂的3个试验组羊只的粗脂肪表观消化率均显著高于对照组(P＜0.05)；M2组和M3组羊只的粗蛋白质表观消化率显著高于对照组(P＜0.05)；各组羊只的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、钙、磷表观消化率及代谢能的差异均不显著(P＞0.05)。
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表 5 不同剂量复合酶制剂对肉羊养分表观消化率和代谢能的影响 Table 5 Effects of different dosages of compound enzyme preparation on nutrient apparent digestibility and ME of mutton sheep |
生长性能可以直接反映出添加剂在动物饲喂中的营养和作用效果[17]。在本试验条件下，各试验组与对照组之间干物质采食量无显著差异，这与前人研究报道的结果[18-21]一致，说明饲粮中添加复合酶制剂不是通过增加干物质采食量来提高肉羊的生长性能。Togtokhbayar等[22]研究发现，在蒙古羊饲粮中添加外源纤维素酶和木聚糖酶制剂后，育肥期肉羊的采食量有显著提高，与本试验结果不符，说明添加不同种类的复合酶制剂对肉羊采食量的影响不同，其中添加纤维素酶和木聚糖酶在采食量的提升方面效果更加显著。此外，试验期间各组羊只的料重比差异不显著，这与冯文晓等[23]的研究结果不一致，可能是由于试验场地、试验羊品种不同以及饲粮中添加酶制剂种类不同，还有可能是因为复合酶制剂的添加剂量梯度小，在本试验条件下可以看出料重比随着复合酶制剂添加剂量的增加呈逐渐降低的趋势。本试验中，整个试验期内肉羊的平均日增重各组间虽无显著差异，但3个试验组羊只的平均日增重均高于对照组。在试验第1~30天，M1组和对照组的平均日增重较高，而在试验第31~60天，M3组的平均日增重则显著高于对照组和M1组，育肥后期的增重效果明显提高。这可能是各生长阶段对养分的吸收消化能力不同所致，除此之外，育肥前期饲粮中粗饲料的比例高，粗蛋白质、粗脂肪和淀粉含量较低，复合酶制剂的作用得不到充分发挥；而育肥后期饲粮中精饲料比例增加，粗蛋白质、脂肪与淀粉含量增加，与本试验所添加的蛋白酶、脂肪酶与淀粉酶组成的复合酶制剂相对应，酶的作用得到充分发挥，饲粮中粗蛋白质、粗脂肪与干物质的消化得到改善，进而对生长性能起到促进作用。因此，在高精料饲粮中添加不同剂量的复合酶制剂(蛋白酶+脂肪酶+淀粉酶)可以通过提高对养分的吸收来提高肉羊的平均日增重。
3.2 不同剂量复合酶制剂对肉羊屠宰性能的影响屠宰性能可以直观体现出动物从饲粮中摄取养分的情况，进而评判饲粮的合理性[24]，是肉用动物生产性能最直接的体现，同时也对动物的经济价值有最直接的反映[25]。通过胴体重、屠宰率、GR值、眼肌面积等指标来衡量屠宰性能的优劣也已经成为常规方法[26]。在本试验条件下，各组试验羊的宰前活重、GR值与眼肌面积之间的差异不显著。GR值是胴体脂肪含量的标志，与胴体的脂肪沉积有关[27]。本试验中，各试验组的GR值均低于对照组，其中M3组的GR值最低，可能是由于饲粮中添加了脂肪酶使得试验羊对脂肪的消化吸收能力提升所致，说明添加该复合酶制剂加强了试验羊的脂肪代谢。M3组胴体重显著高于对照组，屠宰率也高于对照组，这与王红梅[28]的结论不同，王红梅[28]在杜泊羊×小尾寒羊的饲粮中添加不同配伍酶制剂后发现，各组试验羊的屠宰性能无显著差异。产生不同的结果可能与添加的酶制剂种类、剂量不同有关，也可能与饲粮类型有关。本试验采用颗粒型TMR，研究表明，颗粒型TMR具有保证饲料营养成分均衡稳定、提高饲料适口性、减少浪费等优点[29]，添加复合酶制剂后，3个试验组羊只的屠宰性能整体上优于较对照组，其中添加2.0 kg/t复合酶制剂还显著提高了试验羊的胴体重。综上可知，在本试验条件下，M3组宰后每100 kg胴体重较对照组多产4.8 kg羊肉，说明添加2.0 kg/t复合酶制剂提升了肉羊的屠宰性能，从而提高了经济价值。
3.3 不同剂量复合酶制剂对肉羊肉品质的影响肌肉pH、肉色以及滴水损失都是评判肉品质的重要标准。pH能够反映动物屠宰后肌肉糖原酵解速率[30]，影响肉色、嫩度以及适口性[31]，是反映肉品质的关键指标。肉色与羊肉的货架期有很大的相关性，肉色越好的羊肉货架期越长[32]。滴水损失反映了肌肉嫩度，也是反映肌肉吸水力的重要指标之一，与肉品质呈负相关性[33]。研究表明，给反刍动物饲喂添加外源酶的饲粮后，肉的嫩度、色泽在不同程度上得到改善[26, 34-36]。本研究中，各组肉色指标与pH0 h无显著差异，说明添加复合酶制剂对肉色与肌肉初始pH没有显著影响。各组pH24 h发生了显著变化，其中M3组pH24 h显著高于对照组，说明添加复合酶制剂可以更长时间的保留羊肉的鲜嫩程度与适口性。M3组的滴水损失数值最小，这进一步证明了添加复合酶制剂可以保留羊肉的鲜嫩程度，说明经过复合酶制剂调控后，羊肉的肉品质得到改善，增强了适口性，延长货架期，进而提高了肉羊的经济效益。
3.4 不同剂量复合酶制剂对肉羊消化代谢的影响饲粮养分表观消化率是反映试验动物对饲粮养分的利用情况及机体的生理状态的重要指标，主要受饲料原料组成、营养水平和纤维含量等因素的影响[37]。关于纤维素酶和葡聚糖酶等酶类对反刍动物养分消化的影响已经有较多研究[38-39]，添加酶制剂的主要目的是为了降解饲粮中难以消化的纤维素及抗营养因子，提高动物对饲粮中养分的消化率和吸收率。这些研究结果显示，饲粮中添加外源性纤维素酶可以通过提高试验动物对纤维素的消化吸收来提升饲料利用率。反刍动物在酶对底物的直接分解作用上与单胃动物是一致的，纤维素酶到达瘤胃后可以直接破坏纤维素的结构，提高养殖动物对饲粮的利用率[40-41]；同时，二者也存在差别，主要在于，由于瘤胃作用的存在，反刍动物饲粮中的酶基本无法到达真胃或肠道，或是经瘤胃作用之后被瘤胃微生物分解而失去活性，而单胃动物饲粮中的酶可以直接作用于肠道系统[42]。因而，要了解酶制剂在反刍动物真胃或小肠中如何发挥作用，需对酶制剂进行过瘤胃保护处理。
本研究结果显示，饲粮中添加复合酶制剂后，各组羊只对中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的表观消化率无显著差异，说明添加淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶对纤维素的消化吸收没有明显作用。但各试验组羊只的粗脂肪表观均显著高于对照组，且M3组的粗蛋白质表观消化率也显著高于对照组，这说明添加复合酶制剂可以通过提高饲粮中养分的消化率来提高动物的生长性能与屠宰性能，从而提高经济效益。
4 结论在肉羊生长育肥饲粮中添加2.0 kg/t复合酶制剂(淀粉酶∶蛋白酶∶脂肪酶=1 ∶ 1 ∶ 1)可显著提高饲粮中粗蛋白质与粗脂肪的表观消化率，并显著提高胴体重，表明复合酶制剂的合理使用对肉羊的增重有促进作用。
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