纖維素酶、果膠酶及半纖維素酶對肉仔雞DDGS型日糧養(yǎng)分消化率的影響

李改娟 劉 洋 楊小軍 馮忠義 姚軍虎 史寶軍 周振鋒 馮新雨

飼料成本占家禽生產(chǎn)成本的60%～70%，而飼料中非淀粉多糖（NSP）是限制家禽對營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要因素之一。NSP包裹了近10%的CP，添加NSP酶以降解NSP，提高養(yǎng)分利用已成近些年研究的熱點。研究表明，NSP酶與植酸酶間存在協(xié)同效應(yīng)，這可能是二者共同添加時增加了彼此接觸底物的機會，也有研究發(fā)現(xiàn)，二者之間無互作關(guān)系。Saleh等（2004）采用體外消化法發(fā)現(xiàn)，多糖酶組合可提高風(fēng)干樣、CP的消化率，添加酸性蛋白酶時則抑制多糖酶的活性。Zyla等（1995）研究表明，酸性蛋白酶可促進植酸磷、木聚糖的水解?？梢娒钢苿╅g的相互關(guān)系復(fù)雜，研究不同單酶間的關(guān)系及其機理是高效使用酶制劑的前提。DDGS作為一種新型的副產(chǎn)品，營養(yǎng)價值較高，但受其生產(chǎn)過程的影響，NSP含量是原玉米的3倍，限制了其在家禽日糧中的使用。肉仔雞生長快，尤其是消化系統(tǒng)不完善，對養(yǎng)分的可消化性要求高，添加適宜的酶制劑則有助于提高其對養(yǎng)分的消化率。本試驗以含15%DDGS的肉仔雞日糧為底物，體外法研究纖維素酶、果膠酶及半纖維素酶之間的互作關(guān)系，以期為科學(xué)合理使用酶制劑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

胃蛋白酶（P7012，Sigma)、胰液素（P7545，Sigma）、半纖維素酶（H2125，Sigma）、果膠酶（日本 Wako，633-05013）、纖維素酶（日本 Wako，612-05066）。

恒溫水浴搖床（哈爾濱 HZS-H）、全波長酶標(biāo)儀（美國Bio-rad伯樂）。

1.2 試驗設(shè)計（見表1）

表1 基礎(chǔ)日糧組成和營養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）

以含15%DDGS的肉仔雞日糧（見表1）為底物，采用胃蛋白酶-胰液素體外消化法，設(shè)計三組兩因素的4×4全因子試驗，每組16個處理，每處理4個重復(fù)，以體外風(fēng)干樣、CP的消化率及還原糖釋放量為指標(biāo)，分別研究纖維素酶、半纖維素酶以及果膠酶之間兩兩互作對肉仔雞DDGS型日糧養(yǎng)分消化率的影響。

1.3 試驗方法

參考Bedford(1993)和Zyla(1995)的體外消化法,主要包括嗉囊期、胃期、小腸期3個消化階段。嗉囊期：準(zhǔn)確稱取1.000 g飼糧于15 ml離心管中，加酶解液及雙蒸水，使終體積達(dá)到3 ml，pH值5.4、40℃水浴培養(yǎng)30 min。胃期：于離心管中加0.38 ml 1.5 M HCl,0.1 ml含3000 U胃蛋白酶液，pH值2.75、40℃水浴培養(yǎng)45 min。小腸期：胃期結(jié)束后，加1 M NaHCO30.65 ml，其中含 3.7 mg胰液素，pH 值 6.10、40 ℃水浴培養(yǎng)2 h。小腸消化結(jié)束后，離心管3000×g離心20 min，取200 μl上清液用于測定還原糖，再向發(fā)酵殘液中加20%黃基水楊酸沉淀未消化的多肽類蛋白30 min，抽濾，測定風(fēng)干樣、CP的消化率。

1.4 指標(biāo)測定

發(fā)酵殘渣在65℃下烘干恒重測定風(fēng)干樣含量；凱氏定氮儀測定樣品CP含量；還原糖含量測定采用DNS顯色法。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS16.0統(tǒng)計軟件中的GLM程序進行統(tǒng)計分析，結(jié)果以平均值表示，以P＜0.05和P＜0.01分別作為差異顯著、差異極顯著的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 纖維素酶與果膠酶對日糧風(fēng)干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)消化率及還原糖釋放量的影響（見表2）

表2 纖維素酶與果膠酶對日糧風(fēng)干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)消化率及還原糖釋放量的影響

由表2主效應(yīng)分析表明，隨纖維素酶和果膠酶水平的增加，還原糖釋放量均極顯著增加（P＜0.01）；纖維素酶可極顯著提高風(fēng)干物質(zhì)和CP的消化率（P＜0.01），其中最大值均出現(xiàn)在中等添加水平組（3000 U）；果膠酶在最高水平添加時（360 U）極顯著提高風(fēng)干物質(zhì)和CP的消化率（P＜0.01）。由單因素方差分析可知，纖維素酶與果膠酶在各自高水平（9000 U、360 U）組單獨添加時還原糖釋放量分別為36.61 mg/g、20.71 mg/g，共同添加時則提高至45.39 mg/g，對還原糖釋放量表現(xiàn)出極顯著的正協(xié)同作用（P＜0.01）。

2.2 纖維素酶與半纖維素酶對日糧風(fēng)干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)消化率及還原糖釋放量的影響（見表3）

由表3主效應(yīng)分析可知，CP消化率隨纖維素酶水平的增加而顯著提高（P＜0.05）；半纖維素酶不影響CP消化率（P＞0.05）；隨纖維素酶水平的增加，風(fēng)干物質(zhì)消化率極顯著提高（P＜0.01）；半纖維素酶極顯著降低風(fēng)干物質(zhì)消化率（P＜0.01）；還原糖釋放量均隨著纖維素酶與半纖維素酶水平的提高而極顯著增加（P＜0.01）。由單因素方差分析可知，二者任意水平組合均高于單獨時的水平，表現(xiàn)出顯著的協(xié)同作用（P＜0.05）。

表3 纖維素酶與半纖維素酶對日糧風(fēng)干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)消化率及還原糖釋放量的影響

2.3 半纖維素酶與果膠酶對日糧風(fēng)干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)消化率及還原糖釋放量的影響（見表4）

由表4主效應(yīng)分析可知，隨果膠酶和半纖維素酶水平的增加，還原糖釋放量均極顯著增加（P＜0.01），且二者存在極顯著的協(xié)同作用（P＜0.01）；CP消化率隨果膠酶水平的增加而提高，差異極顯著（P＜0.01）；半纖維素酶不影響CP消化率，但與果膠酶存在極顯著的交互作用（P＜0.01）；風(fēng)干物質(zhì)消化率隨果膠酶水平的增加而極顯著提高（P＜0.01），半纖維素酶在高水平組極顯著降低風(fēng)干物質(zhì)消化率（P＜0.01）。

表4 半纖維素酶與果膠酶對日糧風(fēng)干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)消化率及還原糖釋放量的影響

3 討論

體外法是評定飼料營養(yǎng)價值的一種快速、簡單且較為可靠的方法。Bedford等（1993）建立的胃蛋白酶-胰液素兩步消化法在單胃動物上的應(yīng)用已比較成熟，Zyla等（1995）在Bedford的基礎(chǔ)上增加透析法使體外發(fā)酵更趨完善。本研究結(jié)合眾多經(jīng)典的體外方法，研究纖維素酶、果膠酶及半纖維素酶對含DDGS肉仔雞日糧營養(yǎng)價值的改善情況，結(jié)果表明，纖維素酶、半纖維素酶及果膠酶均可極顯著提高還原糖釋放量（P＜0.01），且兩兩之間存在極顯著協(xié)同作用（P＜0.01），與前人研究結(jié)果一致，這主要是由細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)所決定，細(xì)胞壁由纖維素、半纖維素及果膠三者相互交錯形成，當(dāng)多種多糖酶共同添加時，可有效增加彼此接觸底物的機會，使NSP被逐步降解為單糖、二糖等多種形式的還原糖?？梢姡c單一多糖酶相比，幾種多糖酶的組合能更有效降解NSP，提高日糧營養(yǎng)物質(zhì)消化率。

Yu等（2004）研究發(fā)現(xiàn)，α-淀粉酶、β-葡聚糖酶及木聚糖酶組合可使玉米－豆粕型肉仔雞日糧代謝能節(jié)約3%。Tahir等（2008）在玉米－豆粕型肉仔雞日糧中添加多糖酶組合使日糧蛋白從21%降低至19%。本研究中纖維素酶與果膠酶也可不同程度地改善CP、風(fēng)干樣消化率。采用SPSS中的Pearson簡單相關(guān)分析方法對本研究中的數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，CP消化率與還原糖釋放量相關(guān)系數(shù)最高，R纖維素酶=0.986(P=0.014)，R果膠酶=0.815(P=0.185)，風(fēng)干樣消化率與還原糖釋放量相關(guān)系數(shù)最高，R纖維素酶=0.991(P＜0.01)，R果膠酶=0.960(P=0.04)。推測纖維素酶、果膠酶在降解細(xì)胞壁多糖結(jié)構(gòu)的同時，釋放了被細(xì)胞壁包裹的營養(yǎng)物質(zhì)，提高了養(yǎng)分的體外消化率。半纖維素酶與纖維素酶互作對CP消化率影響不顯著，與果膠酶互作影響極顯著（P＜0.01）。

本試驗結(jié)果表明，半纖維素酶顯著降低了風(fēng)干物質(zhì)消化率，其中在半纖維素酶與纖維素酶互作試驗中（見表3），半纖維素酶使風(fēng)干物質(zhì)消化率從35.11%降低至33.11%（P＜0.01），在與果膠酶互作試驗中（見表4），半纖維素酶使風(fēng)干物質(zhì)消化率從33.44%降低至31.44%(P＜0.01），Pearson簡單相關(guān)分析表明，風(fēng)干物質(zhì)與還原糖相關(guān)系數(shù)最高，R半纖維素酶=-0.968(P＜0.05)，半纖維素酶提高還原糖釋放量而降低風(fēng)干物質(zhì)消化率?；A(chǔ)組胃蛋白酶、胰液素也可促進風(fēng)干樣消化，半纖維素酶與纖維素酶和果膠酶對風(fēng)干樣消化率均未表現(xiàn)出交互作用，本研究通過補充試驗，推測是半纖維素酶與基礎(chǔ)底物中胰液素發(fā)生某種拮抗，抑制胰液素對風(fēng)干樣的消化作用，且此抑制作用遠(yuǎn)超過還原糖釋放所引起的風(fēng)干樣消化率提高的作用，從而造成風(fēng)干樣消化率降低，而還原糖釋放量仍提高的結(jié)果。體外試驗中多糖酶與胰液素產(chǎn)生拮抗抑制營養(yǎng)物質(zhì)消化少見報道，但Tahir等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，半纖維素酶可顯著降低胰腺重，半纖維素酶影響胰腺酶的分泌。Cowieson等（2006）采用強飼法研究多糖酶對肉雞日糧營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響，發(fā)現(xiàn)果膠酶、纖維素酶及蛋白酶增加風(fēng)干樣、能量的排泄，降低其消化率。本試驗中胰液素主要是酸性蛋白酶、淀粉酶及脂肪酶等小腸混合酶組成，作者將繼續(xù)探索半纖維素酶與胰液素拮抗的具體機理。

4 結(jié)論

纖維素酶、半纖維素酶及果膠酶可協(xié)同降解含DDGS的肉仔雞日糧中的NSP，提高其營養(yǎng)物質(zhì)消化率；半纖維素酶顯著降低風(fēng)干物質(zhì)消化率。