復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品非淀粉多糖各組成單糖真代謝率的影響

林 謙，張 旭，吳端欽，蔣桂韜，戴求仲*

（1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，湖南長沙 410205；2. 湖南省畜牧獸醫(yī)研究所動物營養(yǎng)與飼養(yǎng)技術(shù)研究室，湖南長沙 410131；3. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南長沙 410128）

復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品非淀粉多糖各組成單糖真代謝率的影響

林 謙1,2,3，張 旭1,2，吳端欽1，蔣桂韜1,2，戴求仲1,2,3*

（1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，湖南長沙 410205；2. 湖南省畜牧獸醫(yī)研究所動物營養(yǎng)與飼養(yǎng)技術(shù)研究室，湖南長沙 410131；3. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南長沙 410128）

為研究非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品非淀粉多糖（NSP）各組成單糖真代謝率的影響，試驗將56只平均體重（2.5±0.2）kg的健康成年黃羽肉公雞隨機(jī)分為7組，每組8個重復(fù)，每個重復(fù)1只雞，采用絕食強(qiáng)飼法測定玉米及其加工副產(chǎn)品中添加復(fù)合非淀粉多糖酶前后的NSP各組成單糖真代謝率。結(jié)果表明：加酶后各原料黃羽肉雞不溶性木糖、可溶性木糖、不溶性阿拉伯糖、可溶性阿拉伯糖、不溶性甘露糖、可溶性甘露糖、不溶性半乳糖、可溶性半乳糖、不溶性葡萄糖和可溶性葡萄糖真代謝率較加酶前分別提高了3.73～21.31、-1.66～12.64、3.56～27.01、-1.30～14.71、2.76～14.19、-1.91～55.29、1.22～11.38、-5.47～39.82、-2.57～23.72、2.68～16.17個百分點(diǎn)。綜合認(rèn)為，復(fù)合非淀粉多糖酶的添加能改善玉米及其加工副產(chǎn)品的NSP各組成單糖的真代謝率。

非淀粉多糖酶；玉米加工副產(chǎn)品；木糖；阿拉伯糖；甘露糖；半乳糖；葡萄糖；非淀粉多糖真代謝率；黃羽肉雞

非淀粉多糖酶制劑作為飼料添加劑在當(dāng)今畜牧業(yè)中的應(yīng)用日益增加，而其提高畜禽養(yǎng)分利用率、改善能量利用狀況、促生長等作用效果亦逐漸為大家所認(rèn)可，但由于不同類型飼料原料或同類型不同產(chǎn)地原料間非淀粉多糖（Non-Starch Polysaccharides，NSP）的組成、含量、結(jié)構(gòu)等特性存在差異，同時，缺乏非淀粉多糖酶制劑在動物體內(nèi)對不同飼料原料NSP各組成單糖具體消化代謝作用效果及機(jī)制的深入研究數(shù)據(jù)，使得該類酶制劑進(jìn)一步的精準(zhǔn)應(yīng)用受到限制。另外，我國每年有數(shù)千萬噸玉米用于制取淀粉和酒精，在玉米深加工過程中會產(chǎn)生玉米蛋白粉、玉米皮、玉米胚芽餅/粕、玉米干酒糟及其可溶物（DDGS）等副產(chǎn)品，均可作為飼料資源[1]，但不同類型、不同來源的玉米加工副產(chǎn)品原料NSP組成復(fù)雜且差異較大。而目前，需要使用何種非淀粉多糖酶或如何添加非淀粉多糖酶來改善它們的利用及具體作用效果如何均未可知。僅見Olukosi等[2]報道以羅斯308肉雞為試驗動物研究在玉米-豆粕型基礎(chǔ)日糧中添加不同濃度的外源性復(fù)合酶制劑（含有蛋白酶、木聚糖酶和淀粉酶）對肉雞NSP代謝率的影響，結(jié)果表明含有非淀粉多糖酶的外源性復(fù)合酶制劑顯著降低了回腸水平的不溶性木糖和阿拉伯糖含量以及前腸段的不溶性和總葡萄糖及半乳糖含量，提示該試驗中使用的含有非淀粉多糖酶的外源性復(fù)合酶制劑能促進(jìn)阿拉伯木聚糖等NSP的酶解。為此，本試驗以黃羽肉雞作為試驗動物，旨在通過代謝試驗系統(tǒng)評價復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米加工副產(chǎn)品中NSP各組成單糖真代謝率的影響，為玉米及其加工副產(chǎn)品乃至非淀粉多糖酶制劑在飼料工業(yè)中的精準(zhǔn)應(yīng)用提供參考和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗原料 從吉林、山東、江蘇等省區(qū)共采集1種玉米和14種玉米加工副產(chǎn)品，共15種飼料原料（表1）。樣品粉碎后過40目篩，用自封袋封存。

1.1.2 酶制劑 本次試驗用的復(fù)合非淀粉多糖酶制劑的主要成分為纖維素酶（1 000 IU/g）和木聚糖酶（12 000 IU/g）。

1.2 試驗動物與分組 選擇平均體重（2.5±0.2）kg、采食正常、無怪癖、健康的成年黃羽肉公雞56只，隨機(jī)分成7組，每組8個重復(fù)，每個重復(fù)1只雞。每組強(qiáng)飼1種原料，同一原料進(jìn)行加酶和不加酶2組試驗，每批次測定3種原料及設(shè)置1個內(nèi)源組，總共進(jìn)行5批次代謝試驗。加酶組強(qiáng)飼的原料系在待測原料中添加250 mg/kg酶制劑（試驗添加酶制劑量是根據(jù)該復(fù)合酶體外降解評價結(jié)果及酶制劑公司建議用量而確定）混勻所得。試驗用黃羽肉雞來自湖南省畜牧獸醫(yī)研究所試驗雞場，試驗在湖南省畜牧獸醫(yī)研究所家禽代謝試驗間內(nèi)進(jìn)行。試驗雞采用多層單籠飼養(yǎng)，24 h光照，自由飲水。

1.3 測試指標(biāo)與方法 采用絕食強(qiáng)飼法，代謝試驗包括預(yù)試期、禁食排空期、強(qiáng)飼期、尿排泄物收集期和體況恢復(fù)期5個階段。代謝試驗開始前，每個試驗組先預(yù)試待測原料3 d。正試期4 d，前2天為禁食排空期，禁食期間自由飲水并通過飲水每只試驗雞每日補(bǔ)充葡萄糖50 g，第3天強(qiáng)飼，每次準(zhǔn)確強(qiáng)飼40 g各組相應(yīng)待測原料，內(nèi)源組不強(qiáng)飼，每日于飲水補(bǔ)充葡萄糖50 g。采用全收糞法分別收集每只雞48 h內(nèi)的糞便，每12 h收集1次，每次收集后，加0.1 mol/L HCl攪拌均勻，置于-20℃冰箱保存，全部糞尿收集完畢，解凍干燥備測。60～65℃干燥至恒重，置室內(nèi)回潮24 h，稱重、記錄，作為風(fēng)干糞重，粉碎，過40目篩，混勻，裝袋封存?zhèn)錅y。試驗采用糖醇乙酯衍生物制備氣相色譜法（島津 GC- 2010氣相色譜儀，DB- 225毛細(xì)色譜柱：30 m×0.25 mm×0.25 μm）對上述樣品NSP的單糖組成進(jìn)行測定，具體測定流程及計算方法參照龔敏等[3]的研究方法進(jìn)行。而原料樣品中的NSP含量及單糖組成則參考本研究室獲得的前期研究結(jié)果進(jìn)行[4]。NSP真代謝率計算公式如下：

NSP各單糖真代謝率（%）＝100×[NSP各單糖攝入量-（NSP各單糖排泄量－內(nèi)源NSP各單糖損失量）]/NSP各單糖攝入量。

1.4 統(tǒng)計分析 采用SPSS 19.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗比較添加酶效果的影響，顯著水平為0.05。試驗結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

表 1 玉米加工副產(chǎn)品的來源及簡介

2 結(jié) 果

2.1 復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品NSP組成木糖真代謝率的影響 由表2可見，加酶后各原料黃羽肉雞不溶性木糖真代謝率較加酶前提高了3.73～21.31個百分點(diǎn)，而可溶性木糖真代謝率較加酶前則提高了-1.66～12.64個百分點(diǎn)。復(fù)合非淀粉多糖酶制劑的添加顯著提高了玉米、不噴漿玉米皮、噴漿玉米皮（山東濟(jì)寧、江蘇徐州）、玉米胚芽粕、玉米胚芽餅、玉米纖維飼料、玉米糖化粕、（國產(chǎn)）DDGS及玉米糖渣（山東沛縣、江蘇徐州）中不溶性木糖的真代謝率（P＜0.05或P＜0.01），而玉米、不噴漿玉米皮、玉米蛋白粉（江蘇徐州、吉林松原）和玉米糖渣（山東沛縣、江蘇徐州）的可溶性木糖真代謝率在加酶后亦得到明顯升高（P＜0.05或P＜0.01）。

表 2 復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品木糖真代謝率的影響

表 3 復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品阿拉伯糖真代謝率的影響

2.2 復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品NSP組成阿拉伯糖真代謝率的影響 由表3可見，加酶后各原料黃羽肉雞不溶性阿拉伯糖真代謝率較加酶前提高了3.56～27.01個百分點(diǎn)，而可溶性阿拉伯糖真代謝率較加酶前則提高了-1.30～14.71個百分點(diǎn)。復(fù)合非淀粉多糖酶的添加明顯提高了除噴漿玉米皮（江蘇徐州）、玉米胚芽粕、玉米胚芽餅、玉米蛋白粉（江蘇徐州）和玉米糖渣（江蘇徐州）外的其他10種原料的不溶性阿拉伯糖真代謝率（P＜0.05或P＜0.01），而不噴漿玉米皮、玉米纖維飼料、玉米蛋白粉（江蘇徐州）、玉米糖化粕、玉米蛋白飼料、DDGS（國產(chǎn)、進(jìn)口）和玉米糖渣（山東沛縣、江蘇徐州）的可溶性阿拉伯糖代謝率在酶制劑添加后得到顯著提高（P＜0.05或P＜0.01）。

2.3 復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品NSP組成甘露糖真代謝率的影響 從表4可以看出，加酶后各原料黃羽肉雞不溶性甘露糖真代謝率較加酶前提高了2.76～14.19個百分點(diǎn)，而可溶性甘露糖真代謝率較加酶前則提高了-1.91～55.29個百分點(diǎn)。玉米、噴漿玉米皮（江蘇徐州）、玉米纖維飼料、玉米糖化粕、玉米蛋白飼料和DDGS（進(jìn)口）的不溶性甘露糖代謝率在酶制劑添加后得到極顯著提高（P＜0.01），而不噴漿玉米皮、噴漿玉米皮（山東濟(jì)寧）、玉米纖維飼料、DDGS（國產(chǎn)）以及玉米糖渣（山東沛縣）的不溶性甘露糖代謝率在酶制劑添加后亦得到顯著提高（P＜0.05）；同時各原料可溶性甘露糖代謝率加酶后亦在一定程度上得到提高，在噴漿玉米皮（江蘇徐州）、玉米胚芽粕、玉米蛋白粉（江蘇徐州、吉林松原）等原料中加酶后的可溶性甘露糖真代謝率更是提升顯著（P＜0.05或P＜0.01）。

2.4 復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品NSP組成半乳糖真代謝率的影響 由表5可見，加酶后各原料黃羽肉雞不溶性半乳糖真代謝率較加酶前提高了1.22～11.38個百分點(diǎn)，而可溶性半乳糖真代謝率較加酶前則提高了-5.47～39.82個百分點(diǎn)。加酶后，玉米、噴漿玉米皮（山東濟(jì)寧）、玉米胚芽餅、玉米蛋白飼料、DDGS（國產(chǎn)）和玉米糖渣（山東沛縣）的不溶性半乳糖較加酶前分別提高了7.13%（P＜0.05）、13.86%（P＜0.05）、19.30%（P＜0.05）、29.77%（P＜0.01）、26.99%（P＜0.01）、16.50%（P＜0.01）；另外，復(fù)合非淀粉多糖酶制劑的添加亦顯著提高了玉米、噴漿玉米皮（江蘇徐州）、玉米胚芽粕、玉米胚芽餅、玉米蛋白粉（江蘇徐州）以及玉米蛋白飼料的可溶性半乳糖代謝率（P＜0.05或P＜0.01）。

2.5 復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品NSP組成葡萄糖真代謝率的影響 由表6可見，加酶后各原料黃羽肉雞不溶性葡萄糖真代謝率較加酶前提高了-2.57～23.72個百分點(diǎn)，而可溶性葡萄糖真代謝率較加酶前則提高了2.68～16.17個百分點(diǎn)。加酶后，玉米、玉米胚芽餅、玉米纖維飼料、玉米蛋白飼料和DDGS（國產(chǎn)）的不溶性葡萄糖較加酶前分別提高了12.57%（P＜0.01）、13.73%（P＜0.01）、69.88%（P＜0.01）、69.24%（P＜0.01）和8.53%（P＜0.05）；另外，復(fù)合非淀粉多糖酶制劑的添加亦顯著提高了玉米、噴漿玉米皮（山東濟(jì)寧）、玉米胚芽粕、玉米胚芽餅、玉米纖維飼料、玉米蛋白粉（江蘇徐州、吉林松原）、DDGS（國產(chǎn)）以及玉米糖渣（山東沛縣、江蘇徐州）的可溶性葡萄糖真代謝率（P＜0.05或P＜0.01）。

表 4 復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品甘露糖真代謝率的影響

表 5 復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品半乳糖真代謝率的影響

表 6 復(fù)合非淀粉多糖酶對玉米及其加工副產(chǎn)品葡萄糖真代謝率的影響

3 討 論

NSP是指原料中除淀粉以外的其他多糖成分，包括纖維素、非纖維素多糖（如阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖等）以及糖醛酸，分為可溶性非淀粉多糖（SNSP）和不溶性非淀粉多糖（INSP），而NSP的抗?fàn)I養(yǎng)作用一般認(rèn)為由SNSP造成，INSP則被認(rèn)為僅具有營養(yǎng)稀釋作用[5]。不過Choct等[6]和Steenfeldt等[7]則報道INSP的存在會明顯降低家禽的養(yǎng)分代謝率和生產(chǎn)性能，說明無論是SNSP還是INSP，作為NSP成分均具有一定程度的抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)。而根據(jù)本研究室前期研究結(jié)果，本試驗中所測定的15種玉米及其加工副產(chǎn)品均含有相當(dāng)數(shù)量的NSP，且主要由木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖和葡萄糖5種單糖組成，其中含量較高的單糖主要是阿拉伯糖、木糖和葡萄糖。從總體上看，多數(shù)玉米加工副產(chǎn)品的INSP含量高于其SNSP含量[4,8]。

許多學(xué)者研究表明，添加非淀粉多糖酶可以提高畜禽對飼糧的NSP消化代謝率，進(jìn)而改善畜禽對養(yǎng)分的利用效率及生產(chǎn)性能[9-10]。Juanpere等[11]研究表明，在玉米型飼糧中添加α-半乳糖苷酶、在小麥型飼糧中添加木聚糖酶、在大麥型飼糧中添加β-葡聚糖酶均能降低相應(yīng)飼糧的腸道食糜粘度，同時或多或少地相應(yīng)提高飼糧的（氮校正）表觀代謝能或干物質(zhì)、淀粉、粗脂肪、鈣等的利用率；Brenes等[12]研究表明，在羽扇豆飼糧中添加一定量的商用酶制劑顯著提高了試驗雞的日增重和耗料增重比，對試驗雞的干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)和NSP代謝率以及棉子糖、水蘇糖和總低聚糖的回腸消化率亦有顯著提高作用。在本試驗研究中，復(fù)合非淀粉多糖酶制劑的添加對15種玉米及其加工副產(chǎn)品的NSP組成單糖（木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖）代謝率均有一定程度的提高，多數(shù)原料的單糖真代謝率提高幅度達(dá)到顯著甚至極顯著水平，這與Olukosi等[2]以及施傳信等[13]研究結(jié)果相似。

同時，在本研究中，酶制劑對木糖、阿拉伯糖以及葡萄糖的代謝率改善效果優(yōu)于其他單糖成分，這與本研究使用的復(fù)合非淀粉多糖酶制劑的成分及各原料中NSP的結(jié)構(gòu)組成類型有關(guān)。本研究使用的是主要成分為纖維素酶和木聚糖酶的復(fù)合NSP酶，而纖維素是由β-1,4-糖苷鍵連接而成的葡聚糖鏈，其單體是葡萄糖，主要存在于谷物籽實的種皮層，木聚糖則是通過β-D-1,4-木糖苷鍵連接起來，帶有多種取代基，其中阿拉伯木聚糖可通過酯鍵交聯(lián)固定在細(xì)胞壁中，故大多數(shù)不溶于水，但若非細(xì)胞壁成分的阿拉伯木聚糖又會形成高黏性的水溶物，（阿拉伯）木聚糖徹底降解則得到木糖、阿拉伯糖、阿魏糖等單糖[14-15]，因此本試驗中酶制劑對木糖、阿拉伯糖、葡萄糖的代謝率改善效果較為突出。值得一提的是，在本試驗中，某些原料的可溶性單糖代謝率低于相應(yīng)的不可溶性單糖代謝率，而在加酶后多種原料的可溶性單糖代謝率低于加酶前的值，甚至為負(fù)值，這與雷麗等[16]和Pettersson等[17]的報道相似，原因可能是通常被認(rèn)為的添加較高劑量的酶會使 INSP變得可溶，而這種可溶性NSP含量出現(xiàn)的“偽升高”等現(xiàn)象導(dǎo)致了上述情況的發(fā)生。

4 結(jié) 論

在玉米及其加工副產(chǎn)品中添加復(fù)合非淀粉多糖酶能不同程度地提高黃羽肉雞對其中NSP各組成單糖（木糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖）的真代謝率，有效改善玉米及其加工副產(chǎn)品的營養(yǎng)效價。

[1]林謙, 王照群, 戴求仲, 等. 非淀粉多糖酶對玉米加工副產(chǎn)品能量利用的影響影響[J]. 動物營養(yǎng)學(xué)報, 2013, 25(4):833-839.

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Effects of True Complex NSP Enzymes Metabolic Rate of NSP's Monosaccharide of Corn By-products

LIN Qian1,2,3, ZHANG Xu1,2, WU Duan-qin1, JIANG Gui-tao1,2, DAI Qiu-zhong1,2,3*
(1. Institute of Bast Fiber Crops, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hunan Changsha 410205, China; 2. Department of Animal Nutrition and Feeding Technology, Hunan Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Hunan Changsha 410131, China; 3. Hunan Collaborative Innovation Center of Animal Production Safety, College of Animal Science and Technology, Hunan Agricultural University, Hunan Changsha 410128, China)

In order to study the effects of complex non-starch polysaccharide (NSP) enzymes on true metabolic rate of NSP's monosaccharide of corn by-products, 56 healthy adult Chinese yellow-feather roosters with body weight (2.5±0.2) kg were randomly divided into 7 groups, 8 replicates in each group and 1 rooster in each replicate. A force feeding method was taken to investigate the true metabolic rates of monosaccharide of NSP before and after adding composite nonstarch polysaccharide enzymes. Results showed that compared with the previous enzymes addition, the true metabolic rates of insoluble xylose, soluble xylose, insoluble arabinose, soluble arabinose, insoluble mannose, soluble mannose, insoluble galactose, soluble galactose, insoluble glucose, and soluble glucose were respectively increased 3.73～21.31, -1.66～12.64, 3.56～27.01, -1.30～14.71, 2.76～14.19, -1.91～55.29, 1.22～11.38, -5.47～39.82, -2.57～23.72 and 2.68～16.17 percentage points after NSP enzymes was added. Generally speaking, complex NSP enzymes can improve the true metabolic rates of NSP's monosaccharide of corn and its by-products.

Non-starch polysaccharides enzyme; Corn by-products; Xylose; Arabinose; Mannose; Galactose; Glucose; True NSP availability; Yellow broiler

S831.5

A

10.19556/j.0258-7033.2017-05-078

2016-09-29；

2016-11-07

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（ASTIP-IBFC）；國家水禽產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金（CARS-43）；湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心專項資金（CICAPS）

林謙（1986-），男，湖南長沙人，博士研究生，研究方向為動物營養(yǎng)、生理，E-mail: kingllli@sina.com；并列第一作者：張 旭（1979-），女，黑龍江齊齊哈爾人，副研究員，碩士，從事飼料營養(yǎng)價值評定和飼料資源研究與利用工作，E-mail：zhx.f2002@163.com

* 通訊作者：戴求仲，研究員，博士生導(dǎo)師，E-mail:daiqiuzhong@ gmail.com