木聚糖酶在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

木聚糖酶在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前，我國(guó)飼料中的糧食主要是玉米，占總消耗總額的70%。隨著飼料工業(yè)的飛速發(fā)展,我國(guó)飼料用玉米的年供應(yīng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,呈現(xiàn)出較大的供需缺口。因此,玉米價(jià)格不斷上揚(yáng),這就需要尋求其他的飼料原料。在我國(guó),小麥種植廣泛,其種植面積和產(chǎn)量?jī)H次于水稻,居于糧食作物第2位。小麥在我國(guó)的現(xiàn)狀是:供應(yīng)相對(duì)充足,價(jià)格較為平穩(wěn)。因此,可以考慮用小麥來(lái)替代高價(jià)格的玉米來(lái)作為能量飼料。但是,小麥中含有一種抗?fàn)I養(yǎng)因子———木聚糖,它的存在大大限制了小麥在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用。而木聚糖酶是能夠降解木聚糖的最主要酶之一,如果能夠合理利用木聚糖酶來(lái)降解飼糧中的木聚糖,那么就可以提高飼糧中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率。王修啟等的研究結(jié)果顯示,在豬的日糧中添加以木聚糖酶為主的復(fù)合酶時(shí),試驗(yàn)全期日增重均比負(fù)對(duì)照組有所提高,幅度分別為9.59%和4.07%。王冬艷等的研究顯示,在斷奶仔豬的日糧中添加復(fù)合酶制劑,在一定程度上改善了豬的生長(zhǎng),提高了飼料報(bào)酬,減少了腹瀉率,提高了豬群生長(zhǎng)的整齊度。通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)?zāi)軌虮容^準(zhǔn)確地對(duì)飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)定,但這些試驗(yàn)往往不僅耗時(shí)、費(fèi)力,而且很難在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大量的飼料樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。隨著技術(shù)的進(jìn)步以及單胃動(dòng)物消化生理的研究取得進(jìn)展,單胃動(dòng)物的體外消化模擬技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。該方法具有簡(jiǎn)單、快捷、重演性好等特點(diǎn),因此在飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定方面占有重要的地位。本試驗(yàn)采用體外酶解的方法,通過(guò)木聚糖酶對(duì)飼料原料中木聚糖降解效果的研究,尋找原料中適宜的木聚糖酶添加量,為原料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合理利用提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1木聚糖酶系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)單糖:阿洛酮糖、阿拉伯糖、核糖、半乳糖、甘露糖、木糖、葡萄糖(Sigma公司);其它試劑:無(wú)水乙醇、丙酮、乙酸酐、木聚糖酶等。除標(biāo)準(zhǔn)單糖為色譜純外,其他所有試劑均為分析純。木聚糖酶(酶活力單位為200000U/g)由上海歐耐施生物技術(shù)有限公司提供。木聚糖酶的活力單位定義如下:在37℃、pH為5.5的條件下,每分鐘從濃度為5mg/mL的木聚糖溶液中降解釋放1μmol還原糖所需要的酶量為1個(gè)酶活力單位(U)。1.2復(fù)合器、柱溫初始溫度載氣為氮?dú)?輔助氣體為空氣,助燃?xì)怏w為氫氣。FID檢測(cè)器溫度為260℃,氣化室溫度為260℃,柱溫初始溫度為230℃恒溫。所有樣品進(jìn)樣量均為0.5μL,色譜柱流量為0.5mL/min,分流比為17∶5。1.3日糧組合樣品的消化以玉米-豆粕(65∶25)型日糧為基礎(chǔ),用不同梯度的小麥替代其中的玉米,共設(shè)計(jì)以下5種日糧組合:玉米-豆粕(65∶25)、3/4玉米-1/4小麥-豆粕(小麥替代玉米的比例為25%)、1/2玉米-1/2小麥-豆粕(小麥替代比例為50%)、1/4玉米-3/4小麥-豆粕(小麥替代比例為75%)、小麥-豆粕(小麥替代比例為100%)。稱取2.5g烘干至恒重的粉碎的不同日糧組合樣品,先加入200U/kg的纖維素酶,然后分別加入0、2000、6000、10000U/kg的木聚糖酶,再加入15mL胃蛋白酶液,用稀鹽酸將pH值調(diào)到3左右,胃蛋白酶的最終濃度為1mg/mL。在溫度為(40±1)℃、振蕩速率為50r/min的恒溫振蕩器上消化4h,然后加入15mL的胰酶液,用氫氧化鈉將pH值調(diào)至7左右,胰酶液的最終濃度為2.5mg/mL。在上述相同條件下再消化4h;消化結(jié)束后,用濾紙過(guò)濾,將濾渣烘干后稱重,濾液留待測(cè)定。1.4糖含量的測(cè)定測(cè)定單獨(dú)飼料原料及組合飼料原料中可溶性木聚糖和總木聚糖的含量,測(cè)定方法參照馬慧慧的《α-半乳糖苷酶對(duì)肉雞作用效果及相關(guān)機(jī)理的研究》中非淀粉多糖含量的測(cè)定方法;測(cè)定酶解后酶解液中還原糖的凈生成量以及干物質(zhì)消化率。2結(jié)果與分析2.1食物中的木聚糖含量2.1.1總木聚糖、可溶性木聚糖含量從表1中可以看出:在3種飼料原料玉米、小麥、豆粕中,可溶性木聚糖含量分別為1.51、5.16、2.67g/kg,總木聚糖含量分別為51.01、71.92、47.64g/kg,可溶性木聚糖含量占總木聚糖含量的比例分別為2.96%、7.17%、5.60%;小麥中可溶性木聚糖含量最高,其次為豆粕,最少的為玉米。2.1.2麥粉含量對(duì)日糧可溶性木聚糖含量的影響測(cè)定結(jié)果(表2)表明,隨著日糧組合中小麥含量的增加,日糧中可溶性木聚糖含量逐漸增加,總木聚糖含量也呈逐漸增加的趨勢(shì),可溶性木聚糖占總木聚糖含量的比例先增加然后趨于不變。2.1.3小麥含量對(duì)日糧組合的影響根據(jù)單獨(dú)飼料原料中木聚糖含量的測(cè)定值(見(jiàn)表1),計(jì)算得出了不同日糧組合中木聚糖含量的理論值(表3)。由表3可見(jiàn):隨著小麥含量的增加,日糧組合中可溶性木聚糖含量和總木聚糖含量均呈逐漸增加的趨勢(shì),可溶性含量占總含量的比例也呈逐漸增加的趨勢(shì)。但是計(jì)算出來(lái)的理論值與實(shí)際測(cè)定值相比,無(wú)論是玉米-小麥-豆粕日糧中可溶性木聚糖的含量還是總木聚糖的含量,都要低些。2.1.4每日糧食組合中木聚糖含量的理論值與實(shí)測(cè)值之間的關(guān)系回歸分析結(jié)果(表4)表明,日糧組合中可溶性木聚糖含量以及總木聚糖含量的理論值與實(shí)測(cè)值之間均存在很好的二次回歸關(guān)系。2.2木聚糖酶對(duì)不同日糧組合中木聚糖的外部分解效果2.2.1各組之間變化范圍不大、分布范圍不大、各各組分布不顯著隨著木聚糖酶添加量的增加,干物質(zhì)消化率呈先增加后減少的趨勢(shì),但變化范圍不大,各組之間差異均不顯著;凈還原糖量總體上呈逐漸增加的趨勢(shì),除了Ⅰ、Ⅲ組之間差異顯著外(P<0.05),其他各組之間差異均不顯著(表5)。2.2.2各組黨內(nèi)差異比較由表6可見(jiàn):隨著木聚糖酶添加量的增加,干物質(zhì)消化率先增加后減少,除了Ⅳ組與Ⅰ、Ⅱ組之間差異顯著(P<0.05)外,其他各組之間差異都不顯著;凈還原糖量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì),各組之間差異也不顯著。2.2.3各組化率的比較隨著木聚糖酶添加量的增加,干物質(zhì)消化率呈先增加后減少的趨勢(shì),各組之間差異不顯著;凈還原糖量也先增加后減少,各組之間差異不顯著(表7)。2.2.4各組各促進(jìn)劑用量不顯著的趨勢(shì),療效判定不顯著隨著木聚糖酶添加量的增加,干物質(zhì)消化率呈先增加后減少的趨勢(shì),各組之間差異不顯著;凈還原糖量呈先增加后減少的趨勢(shì),除了Ⅳ組與Ⅰ、Ⅱ組之間差異顯著(P<0.05)外,其他各組之間差異均不顯著(表8)。2.2.5小麥-豆的結(jié)合表9可以看出:隨著木聚糖酶添加量的增加,干物質(zhì)消化率和凈還原糖量均呈現(xiàn)一直增加的趨勢(shì),各組之間差異均不顯著。2.2.6添加木聚糖酶的水平關(guān)系、凈還原糖量或干物質(zhì)的消化率之間的關(guān)系回歸分析結(jié)果(表10)表明,對(duì)于各個(gè)日糧組合而言,木聚糖酶添加水平與干物質(zhì)消化率以及凈還原糖量之間都存在較好的回歸關(guān)系。2.2.7玉米木聚糖酶添加量對(duì)日糧干物質(zhì)消化率的影響由圖1可以看出,玉米-豆粕、3/4玉米-1/4小麥-豆粕、1/2玉米-1/2小麥-豆粕、1/4玉米-3/4小麥-豆粕、小麥-豆粕各組中凈還原糖量的變化趨勢(shì)雖然不盡相同,但是木聚糖酶較好的添加水平分別為6000、10000、6000、6000、10000U/kg。由圖2可以看出,玉米-豆粕、3/4玉米-1/4小麥-豆粕、1/2玉米-1/2小麥-豆粕、1/4玉米-3/4小麥-豆粕、小麥-豆粕中干物質(zhì)消化率的變化趨勢(shì)也不全相同,但是木聚糖酶較好的添加水平分別為2000、6000、6000、6000、6000U/kg。從整體上來(lái)說(shuō),當(dāng)木聚糖酶水平為6000U/kg時(shí),各日糧組合中無(wú)論是干物質(zhì)消化率,還是凈還原糖量,都是較高的。另外,從經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā),當(dāng)木聚糖酶水平為6000U/kg時(shí),也可以在一定程度上節(jié)約成本。由此可以得出,在本試驗(yàn)條件下,各組中較適宜的木聚糖酶水平為6000U/kg。2.3小麥中木聚糖酶活性測(cè)定,木聚糖酶活性測(cè)定,木聚糖酶解小麥時(shí)總酶活性測(cè)定,木聚糖酶解木聚糖酶解小麥中木聚糖酶活性的變化,c當(dāng)木聚糖酶的添加水平一定時(shí),隨著日糧組合中小麥替代玉米的比例從25%增加到100%,干物質(zhì)消化率總體上呈逐漸增加的趨勢(shì),這可能是由于小麥中木聚糖含量較多,木聚糖酶對(duì)小麥中木聚糖的降解作用較為顯著。此外,隨著日糧組合中小麥替代玉米比例的增加,凈還原糖量呈先增加后下降的趨勢(shì),當(dāng)小麥替代玉米的比例為75%時(shí)凈還原糖量最高。3總木聚糖和糖含量變化本試驗(yàn)結(jié)果表明:在3種飼料原料中,小麥可溶性木聚糖含量最高,豆粕次之,玉米最低;隨著日糧組合中小麥替代玉米比例的增加,日糧中可溶性木聚糖含量和總木聚糖含量均逐漸增加,可溶性木聚糖占總木聚糖含量的比例先增加然后趨于不變;對(duì)于各個(gè)日糧組合而言,可溶性木聚糖含量以及總木聚糖含量的理論值與實(shí)測(cè)值之間均存在很好的二次回歸關(guān)系,木聚糖酶添加水平與干物質(zhì)消化率以及凈還原糖量之間也均存在較好的二次回歸關(guān)系;從酶解效果和經(jīng)濟(jì)效益考慮,日糧組合中較適宜的木聚糖酶添加水平為6000U/kg,較適宜的小麥替代玉米的比例為75%,即1/4玉米-3/4小麥-豆粕日糧組合較佳。4討論4.1河南飼料原料與小麥、豆?jié){中木聚糖含量的比較木聚糖是細(xì)胞壁的構(gòu)成成分之一,它的含量受到作物種類、品種、產(chǎn)地、環(huán)境、收割期、貯存、加工、測(cè)定方法等許多因素的影響,不同種類的原料及其副產(chǎn)物中木聚糖的含量差異也很大,不同品種或者不同來(lái)源的同種類原料中,其木聚糖的含量也存在差異。本試驗(yàn)用氣相色譜法測(cè)定了河南本地的飼料原料玉米、小麥、豆粕中的木聚糖含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其可溶性木聚糖含量分別為1.51、5.16、2.67g/kg,總木聚糖含量分別為51.01、71.92、47.64g/kg。本文的測(cè)定結(jié)果與國(guó)內(nèi)外的一些研究報(bào)道相差較大,例如:譚權(quán)測(cè)定的玉米、小麥中的可溶性木聚糖及總木聚糖含量分別為0.11%、3.87%及0.85%、7.11%;張慎忠測(cè)定的豆粕中的可溶性木聚糖與總木聚糖的含量分別為0.35%、5.62%;李春喜測(cè)定了18個(gè)小麥品種的總木聚糖含量和水溶性木聚糖含量,結(jié)果表明,在同一種生態(tài)環(huán)境條件下,不同小麥品種中總木聚糖含量、水溶性木聚糖含量均存在極顯著差異。說(shuō)明總木聚糖和水溶性木聚糖含量可以作為評(píng)價(jià)飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)。4.2不同玉米中木聚糖含量的變化酶的作用效果受酶添加量的影響,添加量不足或過(guò)多都會(huì)影響其效果。辛總秀的研究結(jié)果顯示,當(dāng)家禽小麥型日糧中小麥含量一定時(shí),隨著木聚糖酶添加量的增加,還原糖的含量依次為0.40、1.94、2.89、3.61、3.13mg/g,呈先增加后減少的趨勢(shì)。這與本試驗(yàn)的結(jié)果是相似的。另外,在本研究中,各日糧組合較適宜的木聚糖酶的添加水平均為6000U/kg。而據(jù)譚權(quán)報(bào)道,玉米、小麥中每克可溶性木聚糖的適宜木聚糖酶(10000U/g)添加水平分別為1000、251.07U。上述兩個(gè)試驗(yàn)結(jié)果有所不同,這