植酸酶和木聚糖酶对断奶仔猪生长性能及蛋白质利用率的影响

麦海因

郝瑞荣[1] 范志勇2 高俊杰1

                       （1山西农业大学动物科技学院，山西 太谷 030801；2湖南农业大学动物科技学院，湖南 长沙 410128）

摘 要：本试验研究了在饲粮中添加植酸酶和木聚糖酶对断奶仔猪生长性能及蛋白质利用率的影响。试验采用完全随机设计，将90头35日龄断奶的仔猪分为五组，每组三个重复，每个重复6头。试验在相同钙水平基础上设5个组，分别为：1）玉米-豆粕基础日粮（正对照组，PC），2）基础日粮－75%磷酸氢钙（负对照组，NC），3）负对照组＋植酸酶（植酸酶组，phy），4）负对照组＋木聚糖酶（木聚糖酶组，xy），5）负对照组＋植酸酶＋木聚糖酶（植酸酶-木聚糖酶组，phy-xy）。植酸酶的添加量为750 U/kg，木聚糖酶的添加量为4 000 U/kg。结果表明：低磷饲粮添加植酸酶或木聚糖酶后，平均日增重和平均日采食量都得到了明显改善（P<0.05），植酸酶和木聚糖酶同时添加对仔猪平均日增重的改善效果极显著（P<0.01）。在低磷日粮组单独添加植酸酶或同时添加植酸酶和木聚糖酶极显著提高了蛋白质生物学价值（P<0.01）。饲粮加酶后，血清尿素氮浓度显著降低（P<0.05），添加植酸酶或同时添加植酸酶和木聚糖酶后，血清总蛋白浓度显著升高（P<0.05）。但添加酶对蛋白质表观消化率无显著影响。总之，在断奶仔猪低P日粮中添加植酸酶或木聚糖酶都不同程度地改善了仔猪生长性能，促进了蛋白质的利用，二酶同时添加对仔猪的平均日增重有显著的协同应。

关键词：植酸酶；木聚糖酶；仔猪；生长性能；蛋白质消化率；蛋白质生物学价值

　　在植物性饲料中，普遍存在着两种单胃动物难以消化利用的抗营养因子：植酸盐和非淀粉多糖（NSP）。植酸盐不仅结合了植物性饲料中60％～80％的磷和部分金属元素，使其不能被单胃动物利用，而且在酸性和中性条件下具有有结合蛋白质的潜力，所形成的植酸盐-蛋白质复合物能降低蛋白质的利用率；同时植酸盐还能够与胃肠道中蛋白分解酶结合形成复合物，降低了消化酶的活性。而NSP增加内源氨基酸的损失。植酸酶和木聚糖酶可以分别水解植物性饲料中的植酸盐和非淀粉多糖，许多报道已经验证了这一点。
　　目前的研究重点是：二者在改善动物生长性能以及提高营养物质利用率方面是否存在互作效应。然而这方面的研究仍十分有限，且存在较大差异。因此，深入开展这方面的研究对合理利用植酸酶和木聚糖酶意义重大。本试验在进一步验证玉米-豆粕日粮中添加植酸酶和木聚糖酶对改善仔猪生长性能、提高蛋白质消化率和生物学价值的同时，重点研究二酶之间的互作效应，为植酸酶和木聚糖酶的合理使用提供理论依据。

表1基础日粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1Composition of basal diets and nutrient levels
(air-dry basis,%)

项目 Items	含量 Content
玉米corn 大豆粕Soybean meal 石粉Limestone 赖氨酸盐酸盐 L-Lys·HCl 蛋氨酸 DL-Met 磷酸氢钙CaHPO4 食盐 NaCl 复合多维Vitamin premix1） 预混料Premix2） 合计 Total	66.25 30.31 1.00
	0.30
	0.03
	1.41
	0.30
	0.20
	0.20
	100.00
营养水平Nutrient levels 代谢能 ME (MJ/kg) 粗蛋白 CP 钙 Ca 可利用磷Available P 赖氨酸Lys 蛋氨酸Met 食盐Salt 总磷Total P
	13.80
	18.02
	0.80
	0.36
	1.15
	0.29
	0.30
	0.59

注：1）复合多维（每㎏饲料提供）The vitamin premix provides following for a kilogram of diet：VA 10 000 IU；VD 2 600 IU；VE 12.7 mg；VK 1.7 mg；VB1 1.8 mg ；VB2 7.3 mg；VB6 2 mg。
2）预混料（每㎏饲料提供）The premix provides following for a kilogram of diet：Cu 150 mg；Fe 100 mg；Zn 100 mg；Mn 40 mg；I 0.3 mg；Se 0.3 mg；洛克沙生50 mg；杆菌肽锌40 mg。
1.3 试验设计
试验在饲粮钙水平相同的基础上共设5个处理，即第一组为正对照组，添加磷酸氢钙使有效磷满足，不添加植酸酶，及基础日粮；第二组为负对照组，在基础日粮的基础上降低75%磷酸氢钙；第三组为植酸酶组，在负对照组日粮中添加750U/kg植酸酶；第四组为木聚糖酶组，在负对照组日粮中添加4 000 U/kg木聚糖酶；第五组为植酸酶-木聚糖酶组，在负对照组日粮中同时添加750 U/kg植酸酶和4 000 U/kg木聚糖酶。降低磷酸氢钙导致钙的降低量由石粉补足。
1.4饲养方法与管理
试验的前30天为生长试验期，各组供试猪定时饲喂（日喂4次，分别在8：00、12：00、16：00和20：00进行），自由采食，自由饮水。第31天早晨8：00称重后进入代谢试验期，代谢试验预试期5天，正试期5天。随时观察供试猪的食欲、精神状况、粪便等情况。实验期间，按常规免疫程序进行免疫，并采用多种方式进行消毒。
1.5 测定指标及方法
1.5.1平均日增重、日采食量和饲料利用率的测定
　　试验期间每周清晨空腹称体重一次。称重前一天晚8：00时停食，次日清晨8：00时逐个称重。并以圈为单位结算相应试验期的耗料情况，计算平均日增重、日采食量和饲料利用率。
1.5.2蛋白质表观消化率及生物学价值的测定

　　在五天的粪尿收集期中试猪置于代谢笼中单笼饲养，粪、尿的收集采用全收粪法,代谢试验期间饲养管理与生长试验完全相同。每天收集的粪样称重后按鲜重的5％加入10％硫酸固氮，然后在烘箱中于65℃下烘干48小时。3天收粪期结束后，将3天的风干粪样混合粉碎过40目筛用于氮的测定。在粪尿收集期间用胶将塑料袋粘附于猪的后体，猪排便于塑料袋中，这样可以有效地将粪尿分开。尿液收于收集桶中，收集桶置于代谢笼下面的漏斗处。用量筒称量并记录每只猪每天的全部产尿量。取尿样时记录每天的总量后，按原尿体积的10％取样，并按尿样体积的5％加入10%浓硫酸固氮，-20℃冷冻保存，最后将3天的尿液混匀备用。
日粮、粪以及尿中的氮采用凯氏定氮法分析[7]，氮含量×6.25即为粗蛋白的含量。
1.5.3血液生化指标的测定方法

　　在试验结束称重前每圈固定2头接近平均体重的猪（一公一母），从前腔静脉采血10ml于离心管中，倾斜放置4小时后，离心10min（约3000rpm），分离血清，分装三份于-20℃下保存备用。用以测定血清尿素氮（PUN）和总蛋白（TP）。总蛋白的测定采用双缩脲法；尿素氮采用二乙酰乙二肟法。
1.6数据分析处理
利用Excel对原始数据初步分析，再用SAS软件对实验结果进行方差分析和邓肯氏多重比较，以P<0.01(差异极显著), P<0.05(差异显著)作为差异显著性判断标准。
2 结果与分析
2.1 植酸酶和木聚糖酶对仔猪生长性能的影响

表2饲粮添加植酸酶和木聚糖酶对仔猪生长性能的影响

Table2 Effects of supplemental dietary phytase and xylanase on performance of piglets(%)

项目 Items	正对照组 PC	负对照组 NC	植酸酶组 ph	木聚糖酶组 xy	植酸酶-木聚糖酶组 phy-xy
始重 Initial wt (kg)	9.10±0.97	9.04±0.86	9.05±1.02	9.03±0.82	9.08±0.94
末重 Final wt (kg)	25.68±3.76	23.85±4.19	26.31±2.53	25.09±2.56	28.14±3.35
平均日增重 ADG (g)	552.67±2.58ABac	493.67±2.38Bb	575.33±3.01ABa	535.33±2.62Bc	635.33±4.15Ad
平均日采食量 ADFI (g)	832.91±0.89a	765.85±2.90b	818.90±3.85a	837.05±2.87a	858.12±3.01a
饲料利用率G/F	0.66±0.03a	0.64±0.02a	0.70±0.04b	0.64±0.03a	0.74±0.03b

同一行中，肩标不同小写字母表示差异显著（P<0.05），肩标不同大写字母表示差异极显著（P<0.01）下表同。
In the same, values with different lowercase superscripts mean significant difference（P<0.05）, values with different capital letter superscripts mean significant difference（P<0.01）, The same as below.
日粮添加植酸酶和木聚糖酶对断奶仔猪平均日增重、平均日采食量及饲料报酬的影响见表2。结果表明，降低日粮有效磷水平，仔猪的平均日增重和采食量明显降低（P<0.05）。低磷饲粮添加植酸酶或木聚糖酶后，平均日增重和平均日采食量都得到了明显改善（P<0.05），植酸酶和木聚糖酶同时添加对仔猪平均日增重的改善效果极显著（P<0.01）。植酸酶组以及植酸酶-木聚糖酶组仔猪的饲料利用率显著高于正对照、负对照和木聚糖酶组（P<0.05）。
2.2植酸酶和木聚糖酶对仔猪氮消化和代谢的影响

表3饲粮添加植酸酶和木聚糖酶对仔猪氮消化和代谢的影响

Table3 Effects of supplemental dietary phytase and xylanase on digestion and metabolism of N of piglets

项目 Items	正对照组 PC	负对照组 NC	植酸酶组 ph	木聚糖酶组 xy	植酸酶-木聚糖酶组 phy-xy
蛋白质表观消化率Apparent protein digestibility %	85.52±2.81	83.98±6.25	85.23±4.88	86.85±6.38	87.12±5.30
蛋白质生物学价值BV(%)	65.08±5.72Aa	60.25±3.87Ab	73.26±6.18Bb	68.58±4.83 ABa	75.62±7.09Bb

表3反映了饲粮添加植酸酶和木聚糖酶対仔猪蛋白质表观消化率和蛋白质生物学价值的影响。添加酶对蛋白质表观消化率没有显著影响，但对蛋白质生物学价值有显著的改善效果（P<0.05）。在低磷日粮组单独添加植酸酶或同时添加植酸酶和木聚糖酶极显著提高了蛋白质生物学价值（P<0.01），单独添加木聚糖酶使蛋白质生物学价值显著升高（P<0.05），达到了正对照组水平。
2.3植酸酶和木聚糖酶对仔猪血清总蛋白和尿素氮含量的影响

表4饲粮添加植酸酶和木聚糖酶对仔猪血清总蛋白和尿素氮的影响

Table4 Effects of supplemental dietary phytase and xylanase on PUN and TP of piglets

项目 Items	正对照组 PC	负对照组 NC	植酸酶组 ph	木聚糖酶组 xy	植酸酶-木聚糖酶组 phy-xy
血清总蛋白Plasma total protein(g·L-1)	68.35±1.86ab	65.59±1.21a	72.96±1.88b	66.96±0.68a	73.08±1.30b
血清尿素氮Plasma urea N (mg·dL-1)	10.89±0.72a	11.88±0.87a	9.03±1.18b	9.79±0.83 b	9.15±1.09b

低磷日粮添加植酸酶和木聚糖酶对仔猪血清总蛋白和血清尿素氮的影响见表4。负对照组和木聚糖酶组仔猪血清总蛋白均显著低于植酸酶组和植酸酶-木聚糖酶组（P<0.05）。饲粮加酶后，血清尿素氮浓度显著降低（P<0.05）。同时添加植酸酶和木聚糖酶对血清总蛋白和尿素氮浓度没有显著的互作效应。
3 讨论
　　植物性饲料中富含植酸盐，在胃和小肠，植酸盐与带正电荷的矿物质、蛋白质以及内源酶形成复合物，因此降低了营养物质的消化率（Maenz,2001;Cowieson et al.2004）[8-9]。植酸酶通过水解植酸盐，可以释放磷以及其它矿物质和蛋白质，提高他们的消化率。
　　本试验中，在低磷日粮（可利用磷降低0.22%）中添加750 U/kg植酸酶，仔猪的平均日增重、平均日采食量及饲料利用率均显著提高，较不加植酸酶的低磷负对照组分别提高了16.5%、6.93%和9.38%。这与Cromwell et al.(1993) [10]、Kornegay et al.(1998) [11]、Shim et al.(2004) [12]的试验结果相似。添加植酸酶使血清总蛋白显著升高，血清尿素氮显著降低，蛋白质生物学价值均显著提高。仔猪生产性能的提高归因于采食量的增加和饲粮养分利用率的改善两大因素。
豆粕是仔猪最主要的蛋白饲料之一，大豆也像其它豆科籽实一样含有抗营养因子，豆粕中大约含有22%非淀粉多糖，仔猪体内不含有降解非淀粉多糖的酶。因此，毫无疑问，木聚糖酶可以通过降解非淀粉多糖来提高豆粕的饲养价值。很多试验已证实了这一点[12]。本试验中，添加4 000 U/kg木聚糖酶，平均日增重和平均日采食量显著提高，血清尿素氮降低，蛋白质生物学价值显著高于负对照组。
　　木聚糖酶提高仔猪生长性能和蛋白质生物学价值的机理与植酸酶不同。植物性饲料中的可溶性多糖被糊粉层细胞包裹，木聚糖酶增加了糊粉层细胞壁的通透性，一些与可溶性多糖结合的营养物质，在木聚糖酶存在的情况下被释放出来[13]；其次，阿拉伯木聚糖通过促进肠道微生物的增长，增加内源氮的损失，因而添加木聚糖酶分解阿拉伯木聚糖，降低内源氮损失[12]；非淀粉多糖提高了消化物的黏稠度，使消化物排空速度加快，导致营养物质消化不彻底，木聚糖酶可以分解非淀粉多糖[12]。
理论上讲，木聚糖酶和植酸酶同时添加对营养物质的消化率的提高有协同效应。这是因为：一方面，木聚糖酶可以促进植酸酶作用的发挥。植酸盐主要分布在糊粉层，木聚糖酶通过降解细胞壁基质，增强了植酸酶与其底物（植酸盐）的接触，有利于植酸酶作用于植酸盐；同时木聚糖酶还可降低肠道消化物粘稠度，促进了营养物及其从植酸盐释放的磷的吸收[3-4]。另一方面，植酸酶对木聚糖酶也有促进作用。在体外条件下，植酸盐与小麦的可溶性纤维组分相连，这样植酸酶在降解植酸盐的同时也释放可溶性纤维，促进了木聚糖酶与其底物的接触[12-13]。有许多试验证实了植酸酶与木聚糖酶之间存在互作效应。Ravindran et al报道在低AME的小麦日粮中单独添加植酸酶或木聚糖酶可使AME分别提高9.7%和5.3%，但同时添加则可使AME提高19.0%[4]。Selle et al报道，在肉用仔鸡小麦基础日粮中单独添加植酸酶（600 FTU/kg）或木聚糖酶（5490 EXU/kg）体重增加分别为10.6%和15.1%，而饲料利用率分别提高了1.3%和5.7%，但同时添加时（植酸酶510 FTU/kg+木聚糖酶1976 EXU/kg，即仅相当于单独添加的85%的植酸酶和36%木聚糖酶），体重增加了15.4%，饲料利用率提高了7.0%[3]。但也有试验表明植酸酶与木聚糖酶之间不存在互作效应或某些方面不存在互作效应。彭玉麟等[14]报道，木聚糖酶和植酸酶对小麦日粮中植酸的表观消化率和粪中植酸磷的排泄率有显著的正互作效应（P＜0.05），对肉仔鸡的饲料转化率也有显著的正互作效应，但对其他生长性能指标没有明显的互作影响。
　　本试验中，植酸酶和木聚糖酶对平均日增重有显著的协同效应，对其它指标均没有表现出显著的协同效应，只是对于饲料利用率、蛋白质生物学价值以及血清总蛋白，植酸酶和木聚糖酶同时添加效果显著优于单独添加木聚糖酶。与本试验相似，Nortey et al.（2007）报道[15]，在生长猪小麦基础日粮中，木聚糖酶和植酸酶对于提高P的消化率以及组氨酸回肠表观消化率存在显著的协同效应，但对于日增重、平均日采食量以及其它氨基酸均不存在显著的协同效应。造成以上这些报道不同的原因可能有以下两点：第一，动物年龄，大猪对酶的添加效果不及小猪，可能是由于大猪消化道末端存在更多的可以降解非淀粉多糖和植酸盐的微生物；第二，日粮种类，玉米基础日粮添加木聚糖酶效果不及小麦基础日粮，因玉米中所含木聚糖较小麦少，但小麦基础日粮添加植酸酶效果不及玉米基础日粮，因小麦中含有较高的内源植酸酶活性[16]。
参考文献：

收稿日期：
基金项目：国家自然科学基金（编号：30700579），山西农业大学科技创新基金项目（编号：2006006）
作者简介：郝瑞荣（1976—），女，讲师，博士，从事动物营养代谢调控研究.（电话）0354-6286 819；（电子信箱）yyxy6289909@163.com

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