用于飼喂斷奶仔豬的酶處理和常規(guī)豆粕的磷消化率和能量濃度

■K.P.GoebelH.H.Stein

（伊利諾伊大學動物科學學院，美國烏爾班納 61801）

在斷奶仔豬日糧中添加大豆蛋白，這將可能導致仔豬短暫性超敏反應(yīng)、絨毛死亡和營養(yǎng)物質(zhì)吸收不良（Li等，1990）,從而給仔豬帶來不良影響。由于豆粕中含有抗原性物質(zhì)，所以，與飼喂未含豆粕日糧的早期斷奶仔豬相比，飼喂含有大豆蛋白的日糧將降低仔豬的生長性能(Friesen等，1993)。因此，通常在斷奶仔豬的日糧中只添加相對少量的豆粕，而日糧中大部分的氨基酸均由動物蛋白提供，盡管動物蛋白與豆粕相比成本更高。然而，如果清除大豆蛋白中的抗原性物質(zhì)，就有可能用大豆蛋白替代高價的動物蛋白。酶處理應(yīng)該是清除抗原性物質(zhì)的一種方法，現(xiàn)在美國飼料行業(yè)中已有酶處理豆粕。酶處理不僅能清除蔗糖和低聚糖，也能清除豆粕中的抗原性物質(zhì)，因此，酶處理豆粕總的組成成分將不同于常規(guī)豆粕（SBM-CV;Cervantes-Pahm等，2010）。酶處理豆粕中氨基酸的消化率已被測定（Min等，2004;Urbaityte等，2009；Cervantes-Pahm等，2010），但尚沒有酶處理豆粕中磷的消化率和能量的研究結(jié)果。因此，本研究的目的是測定酶處理豆粕和常規(guī)豆粕中磷的消化率和消化能與代謝能的濃度，以及驗證豆粕經(jīng)過酶處理后，盡管酶處理過程會使豆粕的成分發(fā)生改變，但是，并不影響磷和能量的消化率。

1 材料和方法

試驗方案經(jīng)由伊利諾伊大學動物管理和使用委員會(Animal Care and Use Committee at the Uni?versity of Illinois)審查和批準。

在這兩個試驗中，豆粕由丹麥霍爾森斯市哈姆雷特蛋白質(zhì)有限公司（Hamlet Protein A/S,Hors?ens,Denmark）提供。試驗豬為長白公豬與約克夏×杜洛克豬雜交后代，由田納西州德森維爾的Pig Improvement公司提供。

1.1 磷的消化率（試驗1）

試驗1的目的是測定兩種酶處理豆粕（HP-310和HP-340）和常規(guī)豆粕中磷的全消化道表觀消化率（見表1）。酶處理豆粕和常規(guī)豆粕來源于同一批次的豆粕。豆粕的酶處理是通過將豆粕放置于一個持續(xù)流動的系統(tǒng)中，不斷地將豆粕與酶制劑接觸幾小時。HP-310和HP-340在酶處理過程中的區(qū)別在于處理HP-340的酶混合物中包括植酸酶（Rhonozyme,DSM Nutritional Products AG,Basel,Switzerland），而HP-310中不含植酸酶。

通過將玉米淀粉、糖和3種豆粕中的一種進行混合，配制成3種試驗日糧（見表2和表3）。另外3種日糧配方是在其它各方面均與上述3種日糧都相似的日糧中添加500個單位的微生物植酸酶（Optiphos 2000，Enzyvia LLC,Sheridan,IN）。在日糧中添加維生素和礦物質(zhì)（除磷以外），以滿足或超出目前所估計的斷奶仔豬在維生素和礦物質(zhì)方面的需求量（NRC，1998）。日糧中未添加任何的無機磷，因此，日糧中的唯一磷源來源于豆粕。

表1 酶處理豆粕和常規(guī)豆粕的化學成分（飼喂基礎(chǔ)）

將36頭斷奶閹豬分為6組，每組6頭[初始體重(21.9±1.1)kg]，隨機將6種日糧飼喂于各試驗組。所有的試驗豬均飼養(yǎng)于消化代謝試驗籠內(nèi)，能全面采集糞便。每日給飼量按維持能量需求所需日糧的3倍計算（即106 kcal代謝能/kg0.75;NRC，1998），日喂2次，試驗豬自由飲水。給試驗豬飼喂試驗日糧14 d，7 d預(yù)試期，在第8 d和第13 d早上的飼糧中添加Cr2O3作為標記，以便在8 d后糞便中第一次出現(xiàn)Cr2O3時開始采集各試驗豬的排泄物，而在第13 d后糞便中第一次出現(xiàn)Cr2O3時開始停止糞便的采集（Petersen等，2006）。

表2 試驗日糧的原料成分(飼喂基礎(chǔ))(試驗1)(%)

在糞便采集以后，立即將樣品存儲在-20℃的環(huán)境中。在試驗結(jié)束時，用強力烘箱對糞便樣品進行干燥，并磨細。所有豆粕、日糧和糞便的樣品均通過烘箱在135℃的高溫下對其復(fù)樣進行2 h干燥,用 于 分 析 干 物 質(zhì) (Method 930.15；AOAC Int.，2007)。采用茚三酮柱后衍生和正亮氨酸為內(nèi)標，對原料和日糧進行分析，測定粗蛋白（method 990.03;AOAC Int.,2007）和氨基酸（美國加利福尼亞普萊森頓日立高新技術(shù)美國公司，日立L-8900全自動氨基酸分析儀）的含量。在分析之前，使用6 N HCl在110℃的高溫下對樣品進行水解24 h[meth?od 982.30 E(a);AOAC Int.,2007]。在水解之前用冷甲酸氧化一夜之后，將蛋氨酸和半胱氨酸測定為蛋氨酸砜和磺基丙氨酸[method 982.30 E(b);AOAC Int.,2007]。將氫氧化鈉在110℃高溫中水解22 h后，測定色氨酸[method 982.30 E(c);AOAC Int.,2007]。對所有日糧進行植酸酶活性分析（Phytex Method,version 1,Eurofins,Des Moines,IA）并用彈量熱儀對原料進行分析測定總能（model 6300,Parr Instruments,Moline,IL）。使用苯甲酸作為內(nèi)標進行校準。其他成分分析項目還包括醚提取物(method 2003.06；AOAC Int.,2007)、灰分(method 942.05;AOAC Int.,2007)、酸性洗滌纖維(method 973.18;AOAC Int.,2007)、中性洗滌纖維(Holst,1973)、蔗糖、水蘇糖和棉子糖(method 982.14;AOAC Int.,2007)和胰蛋白酶抑制劑活性(method Ba 12-75;AOCS Int.,2006)。同時，還測量了試驗中3種酶處理豆粕中β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白的濃度(Van Biert等，1993)。

表3 試驗日糧成分分析(飼喂基礎(chǔ))(試驗1)

經(jīng)化學分析之后，對各種日糧中磷的全消化道表觀消化率進行了計算（Petersen等，2006）。由于酶處理豆粕是日糧中的唯一磷源，所以，對各種日糧進行計算所得出的磷的全消化道表觀消化率也就是該種酶處理豆粕中磷的全消化道表觀消化率。

使用Proc GLM程序（SAS Inst.Inc.,Cary,NC）對數(shù)據(jù)進行了分析。同時，也對各種酶處理豆粕、植酸酶水平與酶處理豆粕的相互作用、植酸酶效果進行了方差分析。使用Proc GLM程序中的LSD試驗進行單獨處理。用于分析的試驗對象為豬，α=0.05用于評估各種處理方式之間的顯著性。

1.2 能量濃度(試驗2)

試驗2的目的是測定常規(guī)豆粕和兩種酶處理豆粕（HP-200和HP-310）中能量的全消化道表觀消化率以及消化能和代謝能的濃度。與HP-310相比，HP-200的區(qū)別在于，HP-200在酶處理的過程中速度較快，而且在酶處理之前，還添加了大豆皮。因此，HP-200的蛋白質(zhì)含量和氨基酸的濃度較HP-310更低。其中一種試驗日糧為玉米日糧，由96.45%的玉米、維生素和礦物質(zhì)組成，而另外3種日糧是通過將玉米、其中一種酶處理豆粕式常規(guī)豆粕、維生素和礦物質(zhì)混合而成(見表4和表5)。

表5 試驗日糧的能量和營養(yǎng)成分分析(飼喂基礎(chǔ))(試驗2)

試驗對象為斷奶閹公豬[初始體重(16.8±2.5)kg]，共28頭，將其分為4組，每組7頭，隨機將4種日糧飼喂于各試驗組。所有的試驗豬均飼養(yǎng)于消化代謝試驗籠內(nèi)，試驗籠內(nèi)配備一個飼喂器、乳頭飲水器、漏縫地板、篩網(wǎng)地面和盛尿托盤。這樣就能單獨分別采集各試驗豬只的所有尿液和糞便。每日每頭豬的飼量按各試驗組中最小豬維持能量需求所需日糧的3倍計算，并均分為2次日糧，試驗豬可自由飲水。試驗將持續(xù)14 d，最初7 d為預(yù)試期。采用試驗1中說明的標記-至-標記的方法，根據(jù)標準程序在7 d后的5 d中采集糞便。每日采集2次糞便樣品，并立即將其存儲在-20℃的環(huán)境中。在8 d至13 d之間采集尿液，添加50 ml的6 N HCl于尿桶中用于保存尿液。每天將尿桶中采集的樣品清空2次。在試驗結(jié)束后，將各尿樣解凍并混合，并采集子樣品進行分析。

用強力烘箱將糞便樣品干燥與磨細。根據(jù)試驗1中所述的原料分析方法對HP-200進行分析（見表1）。對日糧進行分析測定干物質(zhì)、總能、粗蛋白、鈣、磷、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和氨基酸的含量，分析兩個糞便樣品測定總能。將尿液凍干后，采集3個樣品，測定尿液中的總能(Kim等,2009)。各日糧的能量全消化道表觀消化率的價值已測定（Widmer等,2007）。尿液和糞便中的能量損失以及這4種日糧的消化能和代謝能也均已測定(Widmer等,2007)。通過區(qū)別各玉米日糧中玉米的添加量不同，區(qū)別各日糧的消化能和代謝能值，從而測定各玉米日糧的消化能和代謝能。然后用上述消化能和代謝能值來計算玉米-酶處理豆粕日糧中消化能和代謝能中玉米的含量以及通過差異來計算各種酶處理豆粕中的消化能和代謝能(Widmer等,2007)。同樣采用試驗1中所述的Proc GLM程序?qū)υ囼灁?shù)據(jù)進行分析。

2 試驗結(jié)果

由表1可知，HP-200、HP-310及HP-340組中粗蛋白和氨基酸含量均比常規(guī)豆粕組高。同樣，HP-200、HP-310和HP-340中的酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量也比常規(guī)豆粕高，但常規(guī)豆粕中蔗糖、棉子糖和水蘇糖的濃度大大高于酶處理豆粕。本試驗中所有的酶處理豆粕的胰蛋白酶抑制劑活性低，但常規(guī)豆粕中的β-伴大豆球蛋白含量遠遠高于試驗中的3種酶處豆粕。常規(guī)豆粕中大豆球蛋白的含量也比其它另外3種酶處理豆粕高，但是，與HP-310和HP-340相比，HP-200大豆球蛋白含量更高。

2.1 磷的消化率(試驗1)

各試驗日糧在總采食量、干物質(zhì)采食量和干物質(zhì)的全消化道表觀消化率方面無明顯差異(見表6)。但是，在日糧中添加植酸酶后，糞磷總排泄量降低(P＜0.001)；另外，飼喂不含植酸酶的HP-340日糧的試驗豬的磷排泄量比飼喂不含植酸酶的HP-310和常規(guī)豆粕日糧的試驗豬的磷排泄量低(P＜0.001)。飼喂含植酸酶的HP-340日糧的試驗豬的磷排泄量也比飼喂含植酸酶的HP-310或常規(guī)豆粕的排泄量更低(P＜0.001)。飼喂含植酸酶的HP-310和常規(guī)豆粕的試驗豬比飼喂不含植酸酶其它試驗日糧的磷的全消化道表觀消化率更高(P＜0.001)，但是，添加或不添加植酸酶的HP-340在全消化道表觀消化率方面并無差異。而且，在未添加植酸酶的情況下，HP-340磷的全消化道表觀消化率也比HP-310和常規(guī)豆粕高(P＜0.001)。如果添加植酸酶HP-340磷的全消化道表觀消化率比HP-310高(P＜0.001)。另外，隨著日糧中添加植酸酶，鈣的全消化道表觀消化率也有所增加(P＜0.001)，常規(guī)豆粕鈣的全消化道表觀消化率比HP-310和HP-340(P＜0.001)高。

2.2 能量(試驗2)

飼喂這4種試驗日糧的試驗豬在攝入總能和糞能方面無顯著差異（見表7），但飼喂玉米日糧的試驗豬比飼喂另外3種添加了酶處理豆粕日糧的試驗豬的尿能更低(P=0.03)。各試驗日糧總能的全消化道表觀消化率無明顯差異，但HP-200、HP-310和常規(guī)豆粕組比玉米日糧的消化能更高（P=0.01）。3種添加酶處理豆粕的日糧也比玉米日糧的代謝能高（P=0.03），但酶處理豆粕日糧之間不存在明顯差異。

原料中HP-310的消化能比常規(guī)豆粕高，但HP-200的消化能與另外兩種酶處理豆粕的消化能無明顯差異。然而，3種酶處理豆粕的消化能均比玉米的消化能高（P=0.01）。HP-200和HP-310的代謝能也比玉米的代謝能高，但是，常規(guī)豆粕的代謝能與所有其它的原料的代謝能均無明顯差異。在按干物質(zhì)基礎(chǔ)計算時，HP-200、HP-310和常規(guī)豆粕在消化能之間無顯著差異，但均比玉米高（P=0.01）。不過，在按干物質(zhì)基礎(chǔ)計算時，所有原料的代謝能均無明顯差異。

表7 日糧與原料中消化能和代謝能的全消化道表觀消化率與濃度(試驗2)

3 討論

3.1 原料成分

常規(guī)豆粕的成分與公布值(NRC,1998;Sau?vant等，2004；Cervantes-Pahm等，2008)一致。與常規(guī)豆粕相比，經(jīng)酶處理的豆粕中蔗糖和低聚糖含量更低，這很可能是因為蔗糖和低聚糖在酶處理過程中已發(fā)酵，或者是因為在酶處理后，蔗糖和低聚糖已從豆粕中分離。常規(guī)豆粕中蔗糖和低聚糖的總含量約10.6%。由于酶處理豆粕中糖類的消失，所以其它營養(yǎng)物質(zhì)的濃度在增加。因此，酶處理豆粕中粗蛋白、醚提取物、灰分、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維的含量均比常規(guī)豆粕高。而酶處理豆粕中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白含量比常規(guī)豆粕少得多，這說明酶處理能有效去除豆粕中的抗原性物質(zhì)。同樣，與HP-310和HP-340相比，HP-200中大豆球蛋白的含量較高，這表明，酶處理的時間長短對去除抗原性物質(zhì)的效果有重要的影響。因此，斷奶仔豬對酶處理豆粕的耐受性要比常規(guī)豆粕的高，在斷奶仔豬日糧配方中添加酶處理豆粕的含量比常規(guī)豆粕高。HP-340中大豆球蛋白的含量比HP-200和HP-310中的含量更低，但β-伴大豆球蛋白的含量才是預(yù)測豆粕中抗原性物質(zhì)含量的最佳指標(Lalles等,1996)，因為在消化過程中β-伴大豆球蛋白比大豆球蛋白和其他蛋白質(zhì)對蛋白水解酶的抗性更強(Zhao等,2008)。因此，與大豆球蛋白相比，β-伴大豆球蛋白對酶處理豆粕中抗原性物質(zhì)影響更大，而各酶處理豆粕中β-伴大豆球蛋白的含量無顯著差異。

3.2 磷和鈣的消化率

在本試驗中，不含植酸酶的常規(guī)豆粕中磷的全消化道表觀消化率比大部分公開發(fā)表的數(shù)據(jù)略高 (32%～59%;Ajakaiye等,2003;Bohlke等,2005;Almeida等，2010)。

至于為什么本試驗中的酶處理豆粕中磷的全消化道表觀消化率比之前測得的值更高，目前尚未可知。但本試驗中植酸酶的反應(yīng)與之前常規(guī)豆粕中植酸酶的反應(yīng)類似(Almeida等，2010)。之前有研究表明，各種DDGS中磷的全消化道表觀消化率具有相對較大的可變性(Pedersen等,2007)。但是，目前公開發(fā)表的有關(guān)酶處理豆粕中磷的全消化道表觀消化率方面的數(shù)據(jù)極少，據(jù)我們所知，目前還沒有有關(guān)各種酶處理豆粕中磷的全消化道表觀消化率可變性方面的數(shù)據(jù)。然而，在過去的10年里，本試驗以及其它試驗(Bohlke等,2005;Akin?mu-sire等，2009;Almeida等，2010)中測定的常規(guī)豆粕中磷的全消化道表觀消化率表明目前各種大豆品種產(chǎn)生的酶處理豆粕中磷的全消化道表觀消化率遠遠大于已公布的磷的相對生物利用率（NRC，1998）。磷的全消化道表觀消化率預(yù)期比其相對生物利用率更高，但是，這些差異也有可能是因為不同的大豆而導致的結(jié)果。

另外，事實證明HP-310與常規(guī)豆粕中磷的全消化道表觀消化率無明顯差異，這表明HP-310的酶處理并不導致磷的全消化道表觀消化率的提高。本試驗中也沒有觀察到酶處理豆粕中磷的全消化道表觀消化率方面的其它任何數(shù)據(jù)，但是，本試驗的結(jié)果表明，酶處理豆粕與常規(guī)豆粕中磷的全消化道表觀消化率相似，對膳食植酸酶的反應(yīng)也類似。

在磷的全消化道表觀消化率方面，HP-340遠遠大于HP-310和常規(guī)豆粕，最有可能是因為酶處理豆粕在進行混合酶處理的過程中添加了微生物植酸酶。因此，似乎豆粕酶處理過程中添加植酸酶能非常有效地提高磷的全消化道表觀消化率。本試驗結(jié)果還表明，在含植酸酶的酶處理豆粕日糧中再添加微生物植酸酶，與在未含植酸酶的酶處理豆粕日糧中添加微生物植酸酶相比，后者中磷的全消化道表觀消化率提高效果更大。目前，我們沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)外源植酸酶對豆粕酶處理效果的試驗研究結(jié)果，本試驗結(jié)果表明，用于HP-340酶處理的程序能有效提高酶處理豆粕中磷的全消化道表觀消化率。因此，這個程序可能也可用于提高其它原料中磷的全消化道表觀消化率。

所有的試驗日糧共包含0.70%的石灰石，假設(shè)石灰石含有36%的鈣（NRC，1998），那么0.70%的石灰石將為試驗日糧提供約0.25%的鈣，相當于日糧中鈣的70%，而另外30%的鈣來源于酶處理豆粕。因此，日糧中鈣的全消化道表觀消化率是石灰石鈣和酶處理豆粕中鈣的全消化道表觀消化率的結(jié)合。如果酶處理豆粕中鈣的全消化道表觀消化率假定為46.7%(Bohlke等,2005)，而石灰石的全消化道表觀消化率在75%～80%之間(H.H.Stein,未發(fā)表的數(shù)據(jù)），那么，本試驗中所使用的日糧的鈣的全消化道表觀消化率應(yīng)該約為65%，這與我們的試驗結(jié)果相當接近。由54%玉米，20%豆粕和0.69%的石灰石構(gòu)成的日糧中鈣的全消化道表觀消化率為62.3%（Stein等,2008），本試驗中鈣的全消化道表觀消化率與此測得值一致。在日糧中添加植酸酶后，鈣的全消化道表觀消化率有所增加，這很可能是因為肌醇六磷酸分子中磷的水解作用降低了鈣對植酸酶的螯合作用(Selle等,2009)，這個觀測值與之前的研究結(jié)果一致(Gug?genbuhl等,2007;Almeida等,2010)。

各組間干物質(zhì)排出量和干物質(zhì)全消化道表觀消化率無任何區(qū)別處理表明酶處理豆粕中的酶處理過程并不影響干物質(zhì)的消化率，盡管日糧的總成分發(fā)生了改變。這一觀察結(jié)果與另一個酶處理豆粕中添加外源植酸酶不影響干物質(zhì)消化率的數(shù)據(jù)是一致的(Nitrayová等,2009)。

3.3 能量消化率

在本試驗中測定的玉米消化能和代謝能值與以前的研究測定數(shù)據(jù)（NRC，1998;Sauvant等，2004;Baker等,2009）相近。常規(guī)豆粕中消化能和代謝能值略大于Sauvant等（2004）發(fā)表的研究數(shù)據(jù)，但與其它發(fā)表出版的數(shù)據(jù)相似（NRC，1998）。玉米和常規(guī)豆粕的代謝能之間不存在差異，這一點與Baker等（2009）發(fā)表的數(shù)據(jù)一致。本試驗的結(jié)果表明，如果按干基計算，常規(guī)豆粕和酶處理豆粕之間的消化能和代謝能不存在顯著差異，盡管事實上酶處理豆粕中所有的蔗糖和低聚糖幾乎在酶處理過程被清除。酶處理豆粕中灰分、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維中的濃度比常規(guī)豆粕中的高，但是，與常規(guī)豆粕相比，HP-200和HP-310還包含更多的粗蛋白和醚提取物，這很有可能說明了為什么酶處理豆粕中消化能和代謝能不存在明顯差異。目前我們沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)酶處理豆粕中消化能和代謝能的試驗研究結(jié)果，本試驗結(jié)果表明，酶處理豆粕中的酶處理并不會降低消化能和代謝能的濃度。因此，常規(guī)豆粕中消化能和代謝能的能值可能也可用于酶處理豆粕。

4 結(jié)論

由于蔗糖、水蘇糖和棉子糖在酶處理過程中或在酶處理后已消失，所以，酶處理豆粕在酶處理過程中改變了日糧的組成成分。因此，酶處理豆粕中的粗蛋白、醚提取物、灰分、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維的含量比常規(guī)豆粕中高。然而，成分的變化并不影響磷和鈣的消化率，反而在經(jīng)過生物酶處理后極大地提高了磷的全消化道表觀消化率。酶處理豆粕和常規(guī)豆粕中消化能和代謝能中的濃度無明顯差異，但酶處理豆粕和常規(guī)豆粕中消化能的濃度比玉米中的濃度高。