不同植酸酶理化性能及肉雞應用效果研究

于彩云 楊在賓 劉延杰 陳寧波 陳鋒亮 王攀攀 劉艷君 姜淑貞

(山東農業(yè)大學動物科技學院1，泰安 271018) (濟南百斯杰生物工程有限公司2，濟南 251600)

磷是畜禽機體生長發(fā)育必需的一種礦物元素，是構成骨骼、牙齒、肌肉和體蛋白等生長的重要成分，還參與畜禽生命活動的代謝過程。磷在植物性飼料中主要(60%～80%)以植酸鹽形式存在，單胃動物本身不分泌植酸酶，難以將植酸磷有效利用。為滿足其對磷的需要，實際生產中會在飼料中添加無機磷來滿足，既增加了飼料成本，又導致動物排泄物磷排出增加，加重環(huán)境污染[1-2]。同時，在動物消化道中，植酸能鰲合氨基酸、微量元素等營養(yǎng)物質，影響它們的吸收利用。植酸酶是近年來應用較廣泛的飼料添加劑，能催化飼料中的植酸及其鹽類分解為無機磷和肌醇供畜禽利用，解除或者減輕植酸的抗營養(yǎng)作用[3]。以往的國內外研究中有關于植酸酶的報道，主要集中在不同鈣磷比或植酸磷水平下植酸酶在動物生產性能、養(yǎng)分利用率(尤其是氨基酸和磷)以及胴體性能的改善效果；植酸酶的菌株篩選、酶活提高和基因表達；植酸酶耐熱穩(wěn)定性的研究以及飼料中磷酸氫鈣的減量使用方面。酶耐熱性一直是肉雞顆粒飼料中受限主要因素，同時，植酸酶稀釋和吸附載體也是影響生物學作用發(fā)揮的重要環(huán)節(jié)。本試驗旨在比較不同植酸酶理化特性的基礎上，評估不同植酸酶在肉雞上的應用效果，為植酸酶的科學選擇提供參考。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

植酸酶：本實驗選擇的試驗植酸酶產品為國內市場廣泛應用的7個產品，分別命名為A(黑曲霉)、B(畢赤酵母)、C(畢赤酵母)、D(畢赤酵母)、E(畢赤酵母)、F(畢赤酵母)、G(米曲霉)，酶活10 000 U/g。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 理化性能測定

1.2.1.1 粒度分布和均勻度指標

每種植酸酶產品每個指標進行3次重復測定。

質量幾何平均直徑(dgw)：參考GB 6971—1986《飼料粉碎機試驗方法》進行，使用GZS—1型粉碎機。

算術平均粒徑：M=[(a0+a1)/2P0+(a1+a2)/2P1+(a2+a3)/2P2+…+(an-1+an)/2Pn-1]/100

式中：M為算術平均粒徑/mm；a0…an為自下而上各層篩孔尺寸/mm；P0…Pn-1為自篩底向上各層篩面物料質量/g；100為樣品總質量/g。

粒度模數(MF)和均勻度模數(MU)：美國農業(yè)工程師協(xié)會倡導[4]。

1.2.1.2 水分、灰分和容重

試驗共7個處理，每個處理3個重復。

水分和灰分：水分測定采用105 ℃烘干恒重法，灰分測定采用550 ℃灼燒灰化法。

容重：采用振實密度儀(HY-100型)，震動后使量筒內試樣水平后記錄下體積V。按照公式計算試樣容重：

式中：X為樣品的容重/g/L；m為測定過程中樣品的重量/g；V為測定樣品的體積/mL。

1.2.1.3 耐熱性能測定

水浴法：每種植酸酶3個重復，進行水浴加熱，測定不同溫度下酶活存留率。將樣品用水溶解稀釋至100 U/mL，取9 mL水于25 mL具塞比色管中分別在不同溫度下水浴預熱20 min。吸取1 mL上述稀釋好的酶液，加入比色管中，立即混勻，保溫3 min后立即取出，冰水浴冷卻至室溫，按照酶活方法(GB/T 18634—2009)進行測定，酶活力為U耐溫。對照組吸取1 mL 上述稀釋好的酶液，加入盛有9mL水的比色管中，混勻，按照酶活方法(GB/T 18634—2009)進行測定，酶活力為U0。計算不同處理溫度下的酶活存留率。酶活存留率=(U耐溫/U0)×100%。

高溫制粒過程中耐熱性：調制器牧羊 STZW 60×40，調質溫度75 ℃左右，調質時間為40 s左右，蒸汽壓力0.41 MPa，環(huán)?？讖?.5 mm，壓縮比1 ∶10，植酸酶在全價飼料中的添加量為20 U/g。每個產品調質和制粒前的粉狀飼料和制粒后的顆粒飼料樣品各取五個平行樣(300 g/樣品)，空白樣品(不加植酸酶)的粉狀飼料和顆粒飼料同樣各取3個平行(300 g/樣品)，按照GB/T 18634—2009規(guī)定檢測各飼料樣品中的植酸酶活力。酶活存留率=(產品制粒后酶活-空白制粒后酶活)/(產品制粒前酶活-空白制粒前酶活)100%。

1.2.1.4 體外酶解釋放無機磷效果

在體外模擬胃(pH 2.8，41 ℃，4h)和腸(pH 6.9，41 ℃，15 h)內環(huán)境，通過測定植酸酶降解后飼料中無機磷的釋放量，比較不同植酸酶降解植酸磷釋放無機磷的效果。參考GB/T 6437—2002，采用鉬黃分光光度法，根據無機磷標準曲線計算植酸降解產生的無機磷的含量，以底料中植酸磷理論含量(0.475%)為基準計算植酸磷降解率。試驗共7個處理，每個處理3個重復。

1.2.2 動物試驗

1.2.2.1 試驗設計

本試驗選用健康1日齡白羽商品肉仔雞560只，采用單因素完全隨機試驗設計，根據體重隨機分為7個處理，每個處理8個重復，每個重復10只雞(公母各半)，分別飼喂用7個不同植酸酶產品配制的肉雞飼糧，每個處理植酸酶添加量為1 000 U/kg。試驗期28 d。本試驗參考 NY/T 33—2004 肉雞飼養(yǎng)標準，為了評估不同植酸酶產品在肉雞上的飼用效果，選擇富含高植酸磷的常規(guī)飼料原料，在飼糧不添加磷酸氫鈣，滿足肉雞有效磷需要量基礎上設計配方，進行顆粒飼料的制備。飼糧組成和營養(yǎng)水平見表1。

表1 日糧配方及營養(yǎng)水平

注:預混料為每千克飼糧提供：錳，60 mg(硫酸錳)；鐵，66.5 mg (硫酸亞鐵)；鋅，88 mg(硫酸鋅)；銅，8.8 mg(硫酸銅)；碘，0.7 mg(碘酸鈣)；硒，0.288 mg(亞硒酸鈣)；維生素A，11 500 IU；維生素D3，3 500 IU；維生素E，30 mg；維生素K1，5 mg；維生素B1，3.38 mg；維生素B2，9 mg；維生素B6，8.96 mg；維生素B12，0.025 mg；氯化膽堿，800 mg；泛酸鈣，13 mg；煙酰胺，45 mg；生物素，0.08 mg；葉酸，1.20 mg。代謝能為計算值，其余為實測值。

1.2.2.2 飼養(yǎng)管理

肉雞采用層架式三階梯籠養(yǎng)方式進行飼喂。試驗期間，雞群自由采食、飲水，日給料3次。光照24 h/d，溫度：第1周保持33 ℃，隨后每周降低2 ℃，直到26 ℃為止；飼養(yǎng)密度：10只/ m2。肉雞按照常規(guī)免疫程序免疫。

每天以重復為單位記錄采食量，計算周平均采食量。每周末早飼前空腹稱體重，計算平均日采食量(ADFI)，平均日增重(ADG)和料重比。在試驗期間每天觀察雞群瘸腿情況，記錄死淘率。

1.2.2.3 指標測定

生長性能：以重復為單位，正式試驗開始前及每周末早飼前空腹稱量體重，每天記錄采食量和每個重復雞只數，計算日采食量、日增重和料重比。如有死雞，計算時扣除相關數據。

脛骨指標：試驗結束時，每個重復取平均體重雞2只稱重后屠宰，取左側脛骨用于測定脛骨重、直徑及脛骨強度等。

1.3 數據統(tǒng)計與分析

記錄的數據經Excel處理后，采用SAS 9.2統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析(One way ANOVA)，并用Ducan’s多重比較法，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著，P> 0.05為差異不顯著。

2 結果與分析

2.1 理化特性比較

不同植酸酶產品粒度比較分析見表2。方差分析表明，雖然，不同植酸酶產品幾何平均粒徑(dgw)無差異(P> 0.05)，但是，植酸酶A、B、E、F和G表現出了更小的算術平均粒徑(M)(P<0.001)，植酸酶A、B、F和G表現除了最小的粒度模數(MF)(P<0.001)，同時，所有粒徑都分布在均勻度模數(MU)的細粒部分(0～0～4，0～0～5，0～0～3，0～0～4)。由此證明，植酸酶A、B、F和G可能有更細更集中的顆粒大小分布。

不同植酸酶水分、灰分含量和容重比較分析見表3。不同植酸酶產品之間表現出了不同的水分含量、粗灰分含量和容重(P<0.001)。從數值上觀察，植酸酶A、B、F容重最小，說明在幾何平均粒徑相同情況下，單位重量顆粒數更多；三者進一步比較，植酸酶A和F，有更少的粗灰分和更高的水分，說明這兩種植酸酶可能是有機載體，尤其是植酸酶A，粗灰分僅有0.30%。由此說明，植酸酶A和F載體可能有更多的粉粒體承載有效成分植酸酶，產品更有益于在配合飼料使用中的混合和均勻分布。

2.2 耐熱性能比較

不同植酸酶不同溫度水浴加熱和高溫制粒后酶活存留率比較見表4。如表4所示，同一水浴溫度下，不同植酸酶產品的酶活存留率差異極顯著(P<0.001)。七種植酸酶產品在不同水浴溫度下，酶活存留率數值大小不同。制作顆粒飼料后植酸酶的活性存留率為：C>G>A>D>E>B>F。以高溫制粒后酶活存留率為參數，植酸酶 A、C和G耐熱性能較好，F耐熱性能最低。

2.3 體外磷釋放率比較

不同植酸酶體外磷釋放率比較見表5。方差分析表明，不同植酸酶體外酶解釋放磷的效果差異極顯著(P< 0.01)，其中植酸酶A的體外磷釋放率較高，B、C、E、G之間差異不顯著。

表2 不同植酸酶粒度比較

注:同行數據肩標無字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.01)。

表3 不同植酸酶水分、灰分含量和容重比較/%

注:同行數據肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.01)，表4同。

表4 不同植酸酶不同溫度水浴加熱和高溫制粒后酶活存留率比較/%

表5 不同植酸酶對體外磷釋放率的影響

注:同列數據肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.01)。

2.4 生長性能

不同植酸酶對肉雞生長性能的影響見表6。與D，G處理相比，A，B，E，F表現出了較高的采食量，D表現出最低的采食量(P=0.002)。不同植酸酶之間增重和28 d體重有不同的趨勢(P=0.083)，料重比處理間無差異(P> 0.05)。

表6 不同植酸酶對肉雞生長性能的影響

注:同列數據肩標無字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，表7同。

2.5 脛骨指標

肉雞飼喂不同植酸酶，對28 d脛骨重、脛骨直徑及脛骨強度的影響見表7。統(tǒng)計分析表明，相比C、F、G，處理A表現出了更大的肉雞脛骨重(P=0.039)，脛骨強度和脛骨直徑處理間無差別(P> 0.05)。

表7 不同植酸酶對肉雞脛骨指標的影響

3 討論

植酸酶作為一種飼料添加劑，其物理特性直接決定了在配合飼料中的混合均勻度及使用效果。物料的粉碎粒度大小可用幾何平均粒徑、算術平均粒徑、粒度模數和均勻度模數表示。本試驗結果發(fā)現，盡管不同植酸酶產品幾何平均粒徑無差異，但部分植酸酶產品表現出了更小的算數平均粒徑和粒度模數，這說明他們的顆粒分布更密集；不同植酸酶產品的水分含量、粗灰分含量和容重均差異顯著?；曳趾康娘@著差異說明了不同植酸酶產品所用的載體不同，灰分含量較大的植酸酶，載體可能為礦物質，容易粉碎，而含量較小的則可能為有機載體，不易粉碎。此外，灰分含量和容重存在正相關，當粒度一樣，灰分含量少的植酸酶產品，單位質量的顆粒數較少，可能有更多的粉粒體承載有效成分植酸酶，這有益于其在配合飼料中的混合和均勻分布。植酸酶所用載體植酸酶的顆粒大小載體灰分含量和容重對植酸酶活性分布規(guī)律的影響有待于進一步研究。

磷作為家禽必需的一種礦物元素，在能量代謝、骨骼和肌肉生長發(fā)育、磷脂合成及其他機體代謝功能上起著重要作用。植酸酶作為一種環(huán)保型飼料添加劑，前人很多研究表明其生物學價值在于催化飼料中的植酸磷水解為肌醇和無機磷酸，釋放出被植酸鰲合的磷、鈣等礦物元素，提高表觀消化率，并促進這些礦物元素在骨骼中的沉積，同時也提高了蛋白質、氨基酸、淀粉等營養(yǎng)物質的利用率，從而改善動物生長性能[3,5]。從本試驗結果看，不同來源植酸酶在耐熱性、改善磷利用率和脛骨重方面具有較大差異，對肉雞生長性能也有不同程度地改善。研究發(fā)現，在玉米-豆粕型飼糧中分別添加500 FTU/kg 耐熱型植酸酶和1 000 FTU/kg 植酸酶，均顯著提高了飼糧中粗蛋白質、鈣和磷的消化率[6,7]。曹貴彬等[8]研究發(fā)現，植酸酶能夠提高消化酶活性，改善腸道黏膜結構，從而提高養(yǎng)分利用率。但孫宏選等[9]和黃興國等[10]研究發(fā)現，飼糧中添加植酸酶并不會改善畜禽的生長性能，這與本試驗研究結果一致，不同植酸酶產品對肉雞生長性能沒有顯著的改善。李連彬等[11]研究結果表明，在玉米-雜粕型飼糧中添加植酸酶增加了小腸絨毛高度，提高了絨腺比。這說明植酸酶提高磷利用率的同時，也釋放了較多的營養(yǎng)物質，可能會改善腸道的發(fā)育。Qian等[12]和Kemme等[13]指出，植酸酶活性、飼糧類型、飼糧中有效磷含量及鈣磷比例、動物的生理階段等都會影響植酸酶改善動物生長性能的效果，且不同來源的植酸酶作用機理不同，其分子質量、等電點、最適pH值范圍以及最適溫度等特性也存在很大差異，也會影響植酸酶在生產上的應用效果[14]。植酸酶作為一種環(huán)保型飼料添加劑已經在飼料中普遍應用，但植酸酶所帶來的營養(yǎng)價值仍未明確，將植酸酶的實際應用價值進一步挖掘具有重要意義。

綜合而言，評估不同植酸酶的物理特性對肉雞飼料配合和配方精準實現具有重要意義，若所用載體吸附性差，植酸酶在飼料中的混合均勻度將大大降低，即使植酸酶產品對肉雞生長、脛骨發(fā)育和磷利用率具有很好的改善效果，但不能實現肉雞的精準采食，依然達不到很好的飼喂效果。因此，評估植酸酶產品對畜禽的使用價值應從其理化性能和飼用效果兩個方面出發(fā)，才能實現植酸酶在配方中的精準實現，達到改善肉雞生長性能、脛骨發(fā)育和磷利用率等的飼用效果。

4 結論

本試驗中植酸酶A、B、F和G可能有更細更集中的顆粒大小分布；植酸酶A和F更有益于在配合飼料中的混合和均勻分布；不同植酸酶耐熱性能不同 (P<0.001)，A和G表現出來更好的耐熱性；植酸酶A的體外磷釋放率較高 (P<0.01)。

在肉雞飼糧中添加植酸酶A，能夠有效提高肉雞采食量，促進肉雞脛骨發(fā)育。