外源蛋白酶對(duì)谷物類飼料體外消化率的影響

■陽(yáng)艷林 李婉華 黃廣明

(建明工業(yè)（珠海）有限公司，廣東珠海519040)

近20年，飼用酶制劑的發(fā)展異常速猛，已從探索性研究階段發(fā)展到廣大養(yǎng)殖者較廣泛認(rèn)同和使用的階段。其中，蛋白酶作為可以催化蛋白質(zhì)肽鏈水解的一類酶，成為應(yīng)用于飼料行業(yè)最為廣泛的酶制劑之一。國(guó)內(nèi)外大量研究數(shù)據(jù)表明，在豆粕、魚粉等常規(guī)蛋白原料和菜粕、棉粕、DDGS、羽毛粉等非常規(guī)蛋白原料中添加外源蛋白酶，可以改善動(dòng)物生產(chǎn)性能和養(yǎng)分消化率，增進(jìn)動(dòng)物健康，減少環(huán)境污染等（劉東霞，2013；黃明媛，2014；徐哲，2015）。但是，外源蛋白酶是否對(duì)占飼料日糧比重較大的谷物類飼料中的蛋白具有同樣的改善效果的研究試驗(yàn)比較少。谷物類飼料蛋白質(zhì)雖然含量低，約為8%～11%，但因其在全價(jià)飼料和日糧中占有很大的比例，故其蛋白質(zhì)總量在飼料中也占有重要位置。因此本試驗(yàn)通過兩步法模擬動(dòng)物胃腸環(huán)境，測(cè)定添加不同濃度的蛋白酶對(duì)不同谷物飼料消化作用的影響，為蛋白酶在應(yīng)用添加中提供一定的數(shù)據(jù)支持。

1 材料和方法

1.1 外源蛋白酶

由建明工業(yè)（珠海）有限公司提供。

1.2 體外酶解試驗(yàn)

體外酶解試驗(yàn)采用胃蛋白酶-胰蛋白酶兩步酶解法（白燕，2015）。體外胃腸模擬條件如下：胃環(huán)境下，緩沖液 pH 值為 2.5～3.0，胃蛋白酶（sigma）濃度為54.89 U/g食糜，37℃恒溫下消化60 min；腸環(huán)境下，加入磷酸鹽緩沖液調(diào)節(jié)pH值至6.8～7.0，并添加5 mg/g底物的胰蛋白酶（sigma）溶液，在37℃恒溫?fù)u床中培養(yǎng)3 h。消化完成后的殘?jiān)M(jìn)行干物質(zhì)消化率及蛋白質(zhì)消化率的測(cè)定。蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用凱氏定氮法；干物質(zhì)含量的測(cè)定采用100～105℃烘箱干燥法。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每種谷物原料分別進(jìn)行體外酶解試驗(yàn)，每組設(shè)3個(gè)不同水平蛋白酶添加組（0、150、300 g/t），每個(gè)水平設(shè)3個(gè)重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源蛋白酶對(duì)玉米、高梁消化率的影響（見表1）

表1 外源蛋白酶對(duì)玉米、高梁消化率的影響

由表1可知，與對(duì)照組相比，外源蛋白酶改善了玉米和高梁的粗蛋白消化率。兩種谷物的粗蛋白消化率都在60%左右，干物質(zhì)消失率約在25%左右。300 g/t添加量下對(duì)玉米粗蛋白和干物質(zhì)的改善效果比150 g/t的添加量更佳，與對(duì)照組相比分別提高了18.5%、25.5%。外源蛋白酶對(duì)高梁干物質(zhì)消化率的改善效果雖然不明顯，但對(duì)粗蛋白消化率的改善效果相對(duì)較好，與對(duì)照組相比分別提高了1.5%和3%。

2.2 外源蛋白酶對(duì)碎米、大麥消化率的影響（見表2）

由表2可知，與對(duì)照組相比，外源蛋白酶對(duì)碎米和大麥的粗蛋白、干物質(zhì)消化率均有改善作用。300 g/t的添加效果比150 g/t的添加效果更好，對(duì)粗蛋白消化率的改善與對(duì)照組相比，分別提高了6.7%和12.6%；對(duì)干物質(zhì)消化率的改善與對(duì)照組相比分別提高了23%和11.6%。

表2 外源蛋白酶對(duì)碎米、大麥消化率的影響

2.3 外源蛋白酶對(duì)小麥消化率的影響（見表3）

表3 外源蛋白酶對(duì)小麥消化率的影響

由表3可知，外源蛋白酶能明顯改善小麥粗蛋白的消化率，不同的添加劑下與對(duì)照組相比，分別提高了3%和10.3%。對(duì)干物質(zhì)消化率的改善雖然與添加量不是呈正相關(guān)，但與對(duì)照組相比，均有增加的趨勢(shì)。

3 討論

飼料中添加蛋白酶有多方面的作用，一方面蛋白質(zhì)飼料中含有較多的抗?fàn)I養(yǎng)因子，這類物質(zhì)不但會(huì)阻礙動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的消化、吸收和利用，還可能引起動(dòng)物腹瀉等過敏反應(yīng)，嚴(yán)重影響動(dòng)物的健康和生長(zhǎng)發(fā)育。而添加外源蛋白酶可以減少飼料中的這些抗?fàn)I養(yǎng)作用，從而提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率。另一方面蛋白酶可直接提高蛋白原料的蛋白質(zhì)消化利用率，特別對(duì)于幼齡動(dòng)物來說，由于消化機(jī)能尚未發(fā)良完全，內(nèi)源蛋白酶分泌不足，因此在飼料中加入外源蛋白酶可以彌補(bǔ)不足的問題，助其消化。同時(shí)外源蛋白酶作用位點(diǎn)的不同，可將一些動(dòng)物內(nèi)源性蛋白酶難以消化的蛋白質(zhì)水解為肽和氨基酸。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，添加外源蛋白酶可以提高谷物原料粗蛋白的消化率，并隨著添加劑量（酶活）的增加而提高。同一水平的外源蛋白酶添加下（300 g/t），對(duì)玉米、碎米的粗蛋白消化率基本在70%左右，對(duì)高梁、大麥的粗蛋白消化率則在60%左右，對(duì)小麥的消化率可以高達(dá)100%。五種谷物粗蛋白消化率依次為小麥＞碎米＞玉米＞大麥＞高梁，但對(duì)玉米、高梁、碎米、小麥和大麥五種谷物粗蛋白消化率的改善效果與對(duì)照組相比，分別提高了18.5%、2.0%、6.7%、10.3%和12.6%。由此可見，改善效果最好的是玉米，對(duì)高梁的改善作用最小。杜彥龍（2016）用體外酶解方法和仿生消化法研究蛋白酶對(duì)不同類型日糧的研究發(fā)現(xiàn)，蛋白酶對(duì)高梁型日糧的小肽含量和粗蛋白消化率的影響均低于雜粕型日糧，更低于豆粕型日糧。這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果相似，外源蛋白酶對(duì)高梁粗蛋白消化率的改善較低，可能主要是高梁富含醇溶蛋白及麥醇溶蛋白，這種蛋白具有較強(qiáng)的疏水性，在水溶液中呈現(xiàn)致密的棒狀結(jié)構(gòu)，從而使得蛋白酶與之接觸的面積減少，導(dǎo)致催化效率降低。

外源蛋白酶對(duì)五種谷物原料干物質(zhì)的消化率影響存在差異，其中對(duì)玉米和碎米的改善作用與添加量呈正相關(guān)，對(duì)小麥、大麥與對(duì)照組相比，都有一定程度的改善，但對(duì)高梁幾乎沒有影響，這可能與高梁存在大量醇溶蛋白包裹，減少與蛋白酶接觸面積有關(guān)。

4 結(jié)論

外源蛋白酶對(duì)測(cè)試的五種谷物原料的粗蛋白消化率和干物質(zhì)均有明顯的改善效果，除高梁以外，對(duì)消化率的改善效果隨著添加量的提高而增加。五種谷物原料中，以小麥粗蛋白消化率最高，高達(dá)90%以上，但以玉米的改善效果最好。與對(duì)照組相比，300 g/t的添加量對(duì)玉米、高梁、碎米、小麥、大麥粗蛋白消化率分別提高了18.5%、3.0%、6.7%、10.3%和12.6%。