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,我國飼料用玉米的年供應(yīng)量遠遠不足,呈現(xiàn)出較大的供需缺口。因此,玉米價格不斷上揚,這就需要尋求其他的飼料原料。在我國,小麥種植廣泛,其種植面積和產(chǎn)量僅次于水稻,居于糧食作物第2位。小麥在我國的現(xiàn)狀是:供應(yīng)相對充足,價格較為平穩(wěn)。因此,可以考慮用小麥來替代高價格的玉米來作為能量飼料。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降解飼糧中的木聚糖,那么就可以提高飼糧中營養(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,試驗全期日增重均比負對照組有所提高,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,提高了飼料報酬,減少了腹瀉率,提高了豬群生長的整齊度。通過動物試驗?zāi)軌虮容^準(zhǔn)確地對飼料的營養(yǎng)價值進行評定,但這些試驗往往不僅耗時、費力,而且很難在短時間內(nèi)對大量的飼料樣品進行評價分析。隨著技術(shù)的進步以及單胃動物消化生理的研究取得進展,單胃動物的體外消化模擬技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。該方法具有簡單、快捷、重演性好等特點,因此在飼料營養(yǎng)價值評定方面占有重要的地位。本試驗采用體外酶解的方法,通過木聚糖酶對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個酶活力單位(U)。1.2復(fù)合器、柱溫初始溫度載氣為氮氣,輔助氣體為空氣,助燃氣體為氫氣。FID檢測器溫度為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,用濾紙過濾,將濾渣烘干后稱重,濾液留待測定。1.4糖含量的測定測定單獨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,測定方法參照馬慧慧的《α-半乳糖苷酶對肉雞作用效果及相關(guān)機理的研究》中非淀粉多糖含量的測定方法;測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麥粉含量對日糧可溶性木聚糖含量的影響測定結(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,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小麥含量對日糧組合的影響根據(jù)單獨飼料原料中木聚糖含量的測定值(見表1),計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: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,可溶性含量占總含量的比例也呈逐漸增加的趨勢。但是計算出來的理論值與實際測定值相比,無論是玉米-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測值之間的關(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測值之間均存在很好的二次回歸關(guān)系。2.2木聚糖酶對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,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,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: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,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,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各組各促進劑用量不顯著的趨勢,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,各組之間差異不顯著;凈還原糖量呈先增加后減少的趨勢,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,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,對于各個日糧組合而言,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。從整體上來說,當(dāng)木聚糖酶水平為6000U/kg時,各日糧組合中無論是干物質(zhì)消化率,還是凈還原糖量,都是較高的。另外,從經(jīng)濟效益的角度出發(fā),當(dāng)木聚糖酶水平為6000U/kg時,也可以在一定程度上節(jié)約成本。由此可以得出,在本試驗條件下,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定,木聚糖酶活性測定,木聚糖酶解小麥時總酶活性測定,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,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,這可能是由于小麥中木聚糖含量較多,木聚糖酶對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,當(dāng)小麥替代玉米的比例為75%時凈還原糖量最高。3總木聚糖和糖含量變化本試驗結(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;對于各個日糧組合而言,可溶性木聚糖含量以及總木聚糖含量的理論值與實測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源的同種類原料中,其木聚糖的含量也存在差異。本試驗用氣相色譜法測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。本文的測定結(jié)果與國內(nèi)外的一些研究報道相差較大,例如:譚權(quán)測定的玉米、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%;李春喜測定了18個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。說明總木聚糖和水溶性木聚糖含量可以作為評價飼料營養(yǎng)價值的重要指標(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,添加量不足或過多都會影響其效果。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,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。這與本試驗的結(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。上述兩個試驗結(jié)果有所不同,這