玉米-豆粕型日粮中添加碳水化合物酶对生长育肥猪的影响

（译自：Sung Woo Kim，Jin H.ZHANG，Kevin T等Use of carbohydrases in corn-soybean meal based grower-?nisher pig diet）

摘  要：本文设计四个试验旨在研究猪日粮中添加碳水化合物酶（CS）对回肠消化率和氨排放的影响，碳水化合物复合酶由黑曲霉和米曲霉发酵获得。主要酶种包括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胀气因子。试验一，插管后的阉割公猪（93.9 ± 2.0kg）饲喂添加0.00%、0.05%和0.10%的CS饲料测定回肠营养物质的消化率。结果显示：赖氨酸、苏氨酸和色氨酸回肠消化率在CS添加0.05%、0.10%显著提高（P0.05）。试验三，100头猪（64.1±1.7kg）饲喂3277Mcal/kg代谢能的对照组和添加0.05%CS的3168Mcal/kg代谢能的低能日粮四周，试验组公猪生长速度加快，饲料效率显著（P

关键词：氨气  碳水化合物酶  回肠消化率  猪  豆粕

1 引言

胀气因子复合物（FPC）是豆粕中热稳定的抗营养因子，在豆粕加工过程中很难破坏。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，不能被猪肠道内的内源酶消化。这些不能被消化的寡糖和多糖引起肠道渗透压和食物通过的速率增加。FPC进入后肠后在微生物作用下迅速发酵产生大量的气体。

通过添加外源消化酶在前肠降解豆粕中FPC的有害作用是最实用也是最廉价的方法。在猪日粮中添加外源酶降解FPC已经有报道，但之前的研究都是针对FPC中特定的某种抗营养因子，效果不是很稳定。Kim最近研究证明在保育猪日粮中添加碳水化合物复合酶对降低豆粕中FPC复合物（α-1,6-半乳糖苷，β-1,4-甘露聚糖和β-半乳甘露聚糖）效果非常明显，营养物质回肠消化率和饲料效率都得到提高。本研究旨在研究生长育肥猪玉米-豆粕型日粮中添加碳水化合物酶对生长性能、营养物质消化率和氨排放的影响。

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）发酵产物和60%脱水大麦芽组成。主要酶种包括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。还有一些少量的β-葡萄糖苷酶，纤维二糖酶，木聚糖酶，阿拉伯糖苷酶和α-葡萄糖苷酶。

2.2 动物饲养

动物饲养获得德克萨斯州理工大学动物管理委员会和伊利诺伊州试验动物管理委员会批准。

2.3 试验一

2.3.1 试验设计和动物

将8头阉割的育肥公猪（93.9±2.0kg）按照Stein等方法在回肠末端插上导管，测定CS添加后豆粕中营养物质的回肠消化率。按照4×4拉丁方裂区设计，共分两组，每组4头公猪。经过5天的校正期，收集2天。每天8:00和18:00饲喂，基于试验开始时的平均增重，每天投喂0.09kg每公斤体重。

2.3.2 试验日粮

插管后的猪饲喂玉米淀粉基础日粮，三个试验组饲喂35%的豆粕作为唯一蛋白源，另外一个对照组日粮包含5%的酪蛋白作为唯一蛋白源（见表1）。豆粕日粮中添加0.00%、0.05%、和0.10%的CS。低蛋白含量的酪蛋白日粮组用来测定内源蛋白损失，假设在酪蛋白低含量情况下被100%消化。

a复合维生素成分和含量（每公斤饲料含量）如下：VA2000IU，VD3300IU，VE20IU，VK1.0mg，硫胺素4mg，烟酸15mg，核黄素4mg，泛酸钙12mg，VB1215μg，VB62mg，生物素1mg，叶酸5mg，氯化胆碱0.6g

b复合矿物质成分和含量（每公斤饲料含量）如下：硫酸亚铁90mg，氧化镁5mg，氧化铜8mg，碘化钾20mg，亚硒酸钠0.21mg，氧化锌90mg

2.3.3 样品采集和化学分析

消化液从早上8点收集到晚上8点，一共持续2天。用225ml塑料袋从导管中搜集。打开导管的盖子，将塑料袋连接到导管上。搜集到的样品立即放到-20℃冷冻，冷冻干燥后磨碎先做生化分析。105℃干燥4小时测定干物质，500℃燃烧8小时测定灰分，凯氏定氮仪测定粗蛋白，用氨基酸分析仪（Beckman 6300, Beckman Coulter, Inc., Fullerton, CA）分离分析氨基酸组成，色氨酸用碱水解定量，总能用弹式热量计（Parr 1261, Parr Instrument Co., Molin, IL），铬含量用灰分样品测定。

2.3.4 计算和统计方法

表观和标准消化率用Kempen等方法。内源氨基酸损失通过低蛋白酪蛋白日粮组计算。按照Kim和Easter的拉丁方设计分析方法分析。数据统计采用SAS方差分析。

2.4 试验二和试验三

2.4.1 试验设计和动物

200头猪用来测定CS添加到低能组日粮中对生长性能的影响。试验二用100头生长猪（24.1±0.6kg）和试验三用100头育肥猪（64.1±1.7kg）。两组试验中，均分为试验组和对照组，共10个重复，每个重复5头猪。每个处理组的10个重复中有5个重复的母猪和5个重复的公猪。生长猪饲养在1.4m×2.4m、育肥猪饲养在1.8m×2.6m的栏中，每周统计采食量和体增重，试验共持续4周。

2.4.2 试验日粮

试验日粮为玉米-豆粕型，按照NRC营养标准配置日粮（见表2），试验二对照组代谢能和赖氨酸计算值分别为3278kcal/kg和1.04%，试验三对照组代谢能和赖氨酸计算值分别为3277 kcal/kg和0.86%。试验组日粮与对照组基本相似，除了添加0.05%CS和用纯化的纤维素替代豆油降低代谢能。基于试验一证明了添加CS可以提高总能和代谢能水平，试验二、三组添加CS组只有对照组95%和97%的代谢能。

a复合矿物质成分和含量（每公斤饲料）如下：氧化镁20mg，硫酸亚铁90mg，氧化锌100mg，氧化铜8mg，碘0.35mg，亚硒酸钠0.3mg

b复合维生素成分和含量（每公斤饲料）如下：VA3306.9IU，VD3330.7IU，VE44.2IU，VK2.2IU，VB123.7μg，核黄素0.9mg，泛酸钙2.5mg，烟酸3.4mg，氯化胆碱25.0mg

2.4.3 统计分析

数据分析采用完全随机分组设计分析，用SAS GLM程序分析。模型中包括处理、性别和两者之间的交互作用。最小二次方、P值、标准差评估处理之间的差异。

2.5 试验四

2.5.1 试验设计和动物

60头生长猪（23.1±1.7kg）用来评估玉米-豆粕型日粮中添加CS对氨排放的影响。随机分成试验组和对照组，每个处理有3个重复，每个重复10头猪。饲养在1.4m×2.4m的栏中。对照组为玉米-豆粕型日粮，试验组0.05%的CS替代了相同比例的玉米（见表3）。

a维生素矿物质预混料成分和含量（每公斤饲料）如下：氧化镁31.1mg，硫酸亚铁50mg，氧化锌69.2mg，氧化铜6.3mg，碘0.48mg，亚硒酸钠0.15mg，VA5037IU，VD3550IU，VE41.3IU，VK1.8IU，VB1236.6μg，核黄素9.2mg，泛酸钙29.3mg，烟酸36.6mg，氯化胆碱1105mg

环境测量室用来测定氨的浓度，将装有10头猪的栏移动到通风的环境室（3.0×3.0×2.4），温度保持在24℃，排风扇在试验期间持续工作。用空气检测器（PacIII,DraegerSafety,Inc.,Pittsburgh,PA）连续监测66h。计算试验期间的采食量和体增重。体增重在转移出测量室之前测定。前18h是适应期，后48小时是数据搜集阶段。

2.5.2 数据统计

按照完全随机分组设计分析方法分析，用SAS的GLM程序分析。10h、20h、30h和48h测定体增重和饲料消耗量，用最小二次方值评定氨的浓度，P值和标准差评定处理间的差异，采食量和初始重作为分析数据。

3 结果

3.1 试验一

插管后猪的初始重为93.9±2.0kg，终末重为116.8±1.8kg，平均日增重为817.0±43.6g，四周的日投饲量分别为2.7、2.85、2.95和3.10kg。

3.1.1 能量，干物质和灰分

结果显示，豆粕基础日粮中添加0.05%CS可以显著(P

a8猪的平均值；b平均数标准误；c,d同一排上标字母不同差异显著（P

3.1.2 粗蛋白和氨基酸

0.05%CS组的粗蛋白的回肠表观消化率显著（P0.05）。粗蛋白的标准消化率各处理间差异不显著（见表5），添加0.05%、0.10%CS组均显著提高了赖氨酸、苏氨酸和色氨酸等限制性必需氨基酸的表观和标准回肠消化率。而蛋氨酸和支链氨基酸的回肠消化率在添加CS后均没有改善。组氨酸和精氨酸的回肠表观和标准消化率在添加CS0.05%时最大（P

3.1.3 氨基酸内源性损失

内源性氨基酸干物质每1kg饲料总损失9.15g（见表6）。内源性赖氨酸、苏氨酸和色氨酸干物质损失分别为0.31、0.49和0.11g/kg。

3.2 试验二

每周和整个试验期间，处理间和性别对平均日增重影响不显著（P>0.05）（见表7），二者之间也不存在交互作用。在试验前3周，处理间和性别对平均日采食量也没有显著影响（P>0.05），但到第四周，低能量添加CS组的比对照组采食量显著提高（P0.05）。每周和整个试验期间交互作用也不明显。不同处理间和性别对体增重和饲料效率在每周和试验期间没有显著影响（P>0.05），也没有交互作用。

3.3 试验三

饲喂低能量（代谢能只有对照组97%）日粮组饲料中添加0.05%CS显著（P

3.4 试验四

对照组和CS试验组的初始重、日增重和平均日采食量差异不显著（P>0.05）。对照组（19.52±1.05ppm）18h后空气中氨浓度的校正值和CS试验组（19.54±1.05ppm）类似。但在29、30、31、32、33、35、39、40和41h搜集时，CS试验组的氨气浓度显著（P0.05），但是在最后20h（29h到48h）CS试验组显著（P

根据Kim和Easter的线性方程模型绘制出试验组和对照组氨气浓度变化的模型来判断二者之间的差异，从结果中可以看出二者的截距相同。对照组和试验组氨气浓度（ppm）产生模型分别为：19.530+0.223×时间（h）(R2=0.93，P

4 讨论

本试验结果表明，生长育肥猪日粮中添加以α-1,6-半乳糖苷酶，β-1,4-甘露聚糖酶和β-1,4-甘露糖苷酶为主的碳水化合物酶可以提高营养物质消化率。添加CS后，豆粕总能和氨基酸的表观回肠消化率提高3%左右，在自由采食条件下，低能量（对照组日粮能量的97%或95%）日粮中添加0.05%CS可以达到相同的生长效果，且不会增加采食量。综上所述，CS能改变生长育肥猪的能量利用率和减少氨排放。

试验一中消化率的提高是在玉米淀粉日粮中35%豆粕条件下得出的。试验二和试验三豆粕含量分别为27%和20%，假设相同改变率发生在玉米-麦麸型日粮中，可以判断添加CS后，总能和氨基酸的消化率试验二的条件至少分别提高2.3%和3.1%，而在试验三中则为1.7%和2.3%。可以判断CS添加后增加了玉米中胀气因子的消化率，饲料效果改善将更加明显。

生长和育肥猪饲喂含0.05%CS的低能日粮后生长性能与对照组相同，甚至要高于对照组。这种假设建立在有足够多的重复数去检验试验组和对照组的真实误差，本试验中的日增重、日采食量和料肉比的P值分别为0.81、0.61、0.57。试验二表明，对照组和CS组之间没有差异，试验二中P值大，表明负对照组（不含CS的低能量组）推断是有效的。然而在试验三中，CS组的生长表现甚至好于对照组，日增重、日采食量和饲料效率的P值分别为0.04、0.60和0.04。结果表明试验三的负对照组是有效的。

结果表明，赖氨酸和代谢能的比值影响猪的自由采食量。赖氨酸：代谢能增加时，自由采食量也相应增加，本研究试验二和三中CS组日粮的赖氨酸：代谢能比对照组的分别高5%和3%，然而在四周的试验期中，生长育肥猪的自由采食量均没有被影响。可能是CS添加到低能日粮中提高了2.8%的能量利用率，减少了与对照组的差异。

碳水化合物酶由多种酶组成，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，消化率和生长性能提高可能是这些酶成功降解了胀气因子复合物。早期有研究表明添加针对降解胀气因子复合物中的某种物质的酶不能提高消化率，可能原因是不能完全降解饲料中的胀气因子复合物。降解β-半乳甘露聚糖需要这三种酶同时作用，从中可以看出，完全降解胀气因子复合物需要α-1,6-半乳糖苷酶，β-1,4-甘露聚糖酶和β-1,4-甘露糖苷酶的协同作用。

也有研究表明，胀气因子在回肠末端发酵可以产生对猪有益的挥发性脂肪酸。Kass等证明当90公斤的猪饲料中的苜蓿草粉达到60%时，微生物发酵能为提供12%的代谢能。试验二、三的结果表明添加CS，提高前肠胀气因子复合物消化率对猪的生长益处大于在后肠发酵产生挥发性脂肪酸，但是本研究没有具体测定挥发性脂肪酸的实际产生量。

根据理论知识可知，营养物质的标准回肠消化率被认为是考虑了营养物质的内源损失。育肥猪的内源氨基酸损失比按照Stein等的测定少8%，本试验猪的重量是93.9kg，而Stein的为111.7kg。而本试验中测定内源性损失的日粮与Stein的方法不同，Stein用的是无蛋白日粮，本试验用的是5%酪蛋白低蛋白日粮。Fan的研究表明，内源性氨基酸或蛋白损失随着日粮中蛋白含量的升高而降低，因此无蛋白日粮测定的内源性损失比实际值偏大。

本试验对照组中豆粕的氨基酸标准回肠消化率和Stein的有效消化率相同，添加0.05%的碳水化合物酶显著（P

CS添加后减少了猪氨气排放速度，在20h的收集时间内氨气平均浓度降低，在整个48h内平均氨气浓度是不同的，表明延长测定时间可以增加平均氨气浓度的差异。结果表明日粮蛋白的利用率提高，粪便中氨的含量降低。结合试验一、二、三和氨气排放速率降低的结果可以氨基酸消化率和生长性能的原因。研究证明改善氨基酸消化率能够提高氨基酸氧化，如果氨基酸的吸收没有有效利用为组织的合成，尿液中氮的排放就会增加。在本研究中，尿液中氮的含量没有测定所以不能证明这种理论。然而，CS添加不仅增加了氨基酸的有效性（试验一），而且提高了猪的增重率（试验二、三），从氨气释放的减少可以推断出通过尿液和粪便排出的总氮将会减少。降低微生物的活性可以通过降低脲酶活性来减少氨气排放，回肠末端的微生物分泌的脲酶能够分解尿素为游离氨，减少微生物活性能降低脲酶的分泌，减少猪排泄物的氨。本试验得出的结论与Canh等和Mroz等相同。他们都是在通过在饲料中添加非淀粉多糖酶减少氨的排放。然而，从排泄物产生的总量上看，添加NSP对猪总氨的影响在65%到118%之间，这主要取决于NSP的来源，与对照组相比，添加NSP增加了排泄物中的总氨产量。