王秋凡 趙國先* 李 茜 馮志華 劉觀忠 張東遠(yuǎn) 楊博文 趙前程 常丹萍
(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院,保定 071000;2.河北省畜牧獸醫(yī)研究所,保定 071030;3.中科康源(唐山)生物技術(shù)有限公司,唐山 064400)
近年來,我國飼料資源短缺問題日益突出,提高現(xiàn)有飼料資源的利用是解決飼料短缺問題的有效途徑。植物性飼料原料(如玉米、小麥和豆粕等)細(xì)胞壁中含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等成分[1-3],這些成分按一定方式排列構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),像一個天然屏障,在蛋雞體內(nèi)阻礙內(nèi)源酶對胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的進(jìn)一步接觸,降低蛋雞的養(yǎng)分消化率,造成飼料資源浪費(fèi)[4-6]。目前,關(guān)于降解飼糧中纖維成分的研究多集中于添加纖維素復(fù)合酶[7-10]。纖維素復(fù)合酶產(chǎn)品繁多,無酶數(shù)量及種類限制,一般由纖維素酶、木聚糖酶、多糖酶(如甘露聚糖酶、葡聚糖酶等)及消化酶(如蛋白酶、淀粉酶等)等酶類組成[11]。其中纖維素酶屬于O-糖基水解酶,主要分為內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等[12],這些酶協(xié)同作用于纖維素鏈內(nèi)部松散的非結(jié)晶區(qū),將纖維素降解成小分子葡萄糖[13]。木聚糖酶主要由β-1,4內(nèi)切木聚糖酶、β-木糖苷酶兩大主鏈水解酶和多種側(cè)鏈水解酶構(gòu)成,可將木聚糖分解為低聚木糖及多種側(cè)鏈寡糖(如阿拉伯糖、半乳糖等)[14]。畜牧生產(chǎn)中,由于纖維素復(fù)合酶作用底物組成及結(jié)構(gòu)復(fù)雜[15]、作用環(huán)境不穩(wěn)定[16]及產(chǎn)酶微生物發(fā)酵和純化工藝限制[17-18]等因素影響,其添加量參差不齊,作用效果不一。對不同纖維素復(fù)合酶在不同飼糧類型中的效果針對性開展飼養(yǎng)試驗(yàn),精準(zhǔn)評價不同纖維素復(fù)合酶的應(yīng)用效果具有現(xiàn)實(shí)意義。本試驗(yàn)擬通過研究玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加一種主要由纖維素酶和木聚糖酶組成的纖維素復(fù)合酶對蛋雞生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)、養(yǎng)分表觀代謝率和腸道食糜黏度的影響,探討該纖維素復(fù)合酶在蛋雞玉米-小麥-豆粕型飼糧中的應(yīng)用效果,為該纖維素復(fù)合酶的推廣提供科學(xué)依據(jù)。
本試驗(yàn)所用纖維素復(fù)合酶是由里氏木霉和黑曲霉雙菌種協(xié)同作用經(jīng)可溶性誘導(dǎo)碳源開發(fā)等特殊工藝發(fā)酵的產(chǎn)物。該纖維素復(fù)合酶為粉劑,其濾紙酶和羧甲基纖維素酶活性按照QB/T 2589—2003測定,木聚糖酶活性按照QB/T 4483—2013測定,β-葡聚糖酶、淀粉酶、蛋白酶活性分別按照QB/T 4481—2013、GB/T 24401—2009、GB/T 28715—2012測定,具體數(shù)值見表1。
表1 纖維素復(fù)合酶中各種酶的活性Table 1 Each enzyme activity in cellulose complex enzyme U/g
采用單因素試驗(yàn)設(shè)計,共選取288只健康狀況相近、產(chǎn)蛋率無顯著差異(P>0.05)的53周齡海蘭褐蛋雞,隨機(jī)分為4個組,每個組6個重復(fù),每個重復(fù)12只雞。對照組為玉米-小麥-豆粕型飼糧,試驗(yàn)組分別在對照組飼糧的基礎(chǔ)上分別添加200、400、600 mg/kg的纖維素復(fù)合酶。預(yù)試期為7 d,正試期為84 d?;A(chǔ)飼糧參照《雞飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 33—2004)配制,其中小麥用量為20%,基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表2。
表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) %
試驗(yàn)雞采用上、中、下3層階梯式籠養(yǎng),每籠3只,各組均勻分布。每日08:00、16:00喂料。以粉料形式飼喂,小麥粉碎粒度為2.5 mm,乳頭式飲水器飲水。每日光照時長16 h,每日17:00清糞并打掃衛(wèi)生。每周對雞舍帶雞噴霧消毒1次。
1.4.1 生產(chǎn)性能
每日以重復(fù)為單位記錄產(chǎn)蛋數(shù)、總蛋重,每周結(jié)料,統(tǒng)計耗料量。每周計算各重復(fù)產(chǎn)蛋率、日均產(chǎn)蛋量、平均日采食量和料蛋比。計算公式如下:
產(chǎn)蛋率(%)=[每重復(fù)產(chǎn)蛋總數(shù)/(每重復(fù)雞只數(shù)×試驗(yàn)天數(shù))]×100;
平均蛋重(g)=每重復(fù)總蛋重/每重復(fù)產(chǎn)蛋總數(shù);
日均產(chǎn)蛋量(g/d)=每重復(fù)總蛋重/(每重復(fù)雞只數(shù)×試驗(yàn)天數(shù));
平均日采食量[g/(只·d)]=每重復(fù)耗料量/(每重復(fù)雞只數(shù)×試驗(yàn)天數(shù));
料蛋比=耗料量/總產(chǎn)蛋重。
1.4.2 蛋品質(zhì)
試驗(yàn)結(jié)束當(dāng)天,每重復(fù)隨機(jī)收集3顆雞蛋并標(biāo)號,用全自動蛋品分析儀進(jìn)行蛋黃顏色、蛋白高度和哈氏單位等指標(biāo)的檢測。此外,采用以色列OKRA公司的蛋殼強(qiáng)度測定儀測定蛋殼強(qiáng)度;使用螺旋測微儀分別測量除去內(nèi)外殼膜的蛋殼鈍端、中部、銳端3個部位的厚度,取平均值,精確到0.01 mm,即為蛋殼厚度。
1.4.3 養(yǎng)分表觀代謝率
在飼養(yǎng)試驗(yàn)的最后3 d,以重復(fù)為單位,每24 h收集1次排泄物(糞樣中無雜物),將3 d糞樣混勻,取出100 g加入10 mL 10%鹽酸(HCl),混勻,用于測定粗蛋白質(zhì)含量;剩余糞樣不加HCl,用于檢測其他指標(biāo)。糞樣全部于-20 ℃冰箱保存,測定時將糞樣取出,經(jīng)65 ℃烘48 h,于室溫回潮并制成風(fēng)干樣品。飼料和糞便樣品均粉碎過40目篩。飼料和糞便樣品中總能按照ISO 9831:1998采用氧彈式能量儀(IKA-C 200)測定;粗蛋白質(zhì)含量參照GB/T 6432—2018中的凱氏定氮法測定;酸不溶灰分(AIA)含量參考GB/T 23742—2009測定。此外,飼糧中水分、鈣、總磷和氨基酸含量分別按照GB/T 6435—2014、GB/T 6436—2018、GB/T 6437—2018和GB/T 18246—2019中方法進(jìn)行測定。能量和粗蛋白質(zhì)表觀代謝率計算公式如下:
能量表觀代謝率(%)=[1-(糞中總能×飼糧中
AIA含量)/(飼糧中總能×糞中AIA含量)]×100;
粗蛋白質(zhì)表觀代謝率(%)=[1-(糞中粗蛋白質(zhì)
含量×飼糧中AIA含量)/(飼糧中粗蛋白質(zhì)
含量×糞中AIA含量)]×100。
1.4.4 腸道食糜黏度
試驗(yàn)結(jié)束時,每個重復(fù)選取1只雞進(jìn)行屠宰,取出十二指腸、空腸、回腸食糜于10 mL EP管中,-20 ℃保存。檢測時取出樣品自然融化后,取4~5 g樣品,用蒸餾水2倍稀釋后,振蕩混勻,在4 000 r/min離心10 min,取食糜上清液,用奧氏黏度計(Φ=0.55 mm)測定黏度(單位:mPa·s)。測定時將黏度計垂直架在(40±1) ℃的恒溫水浴鍋中預(yù)熱5 min,先取2 mL上清液潤洗奧氏黏度計,再將5 mL上清液吸入黏度計,以秒表記錄液體流出的時間,同樣的方法測定同體積蒸餾水流出時間,重復(fù)3次,取平均值。計算公式如下:
食糜黏度=樣品液通過毛細(xì)管所用時間/
等量蒸餾水通過毛細(xì)管所需時間。
1.4.5 經(jīng)濟(jì)效益
以每組72只雞為單位,根據(jù)整個試驗(yàn)期的飼料成本和總耗料量結(jié)合總蛋重、雞蛋價格等計算試驗(yàn)期內(nèi)蛋雞產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益,即利潤,飼料原料價格和雞蛋價格按照試驗(yàn)進(jìn)行時的單價計算。計算公式如下:
利潤=(雞蛋產(chǎn)量×雞蛋單價)-(飼料用量×飼料單價)。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA),通過Duncan氏法進(jìn)行多重比較檢驗(yàn);采用曲線估值對差異顯著指標(biāo)和纖維素復(fù)合酶添加量進(jìn)行曲線擬合,獲得最佳添加量。試驗(yàn)結(jié)果均以平均值和均值標(biāo)準(zhǔn)誤(SEM)表示,P<0.05為差異顯著。
由表2可知,200、400、600 mg/kg組蛋雞的產(chǎn)蛋率顯著高于對照組(P<0.05),分別提高2.72%、3.28%、5.39%;400和600 mg/kg組平均日采食量和料蛋比顯著低于對照組(P<0.05),平均日采食量分別降低4.63%、2.99%,料蛋比分別顯著降低7.73%、6.87%。200 mg/kg組蛋雞的平均蛋重、日均產(chǎn)蛋量、平均日采食量和料蛋比與對照組相比差異不顯著(P>0.05)。各試驗(yàn)組之間,400、600 mg/kg組平均日采食量顯著低于200 mg/kg組(P<0.05),產(chǎn)蛋率、平均蛋重、平均日采食量和料蛋比差異不顯著(P>0.05)。料蛋比(y)與纖維素復(fù)合酶添加量(x)之間存在線性和二次曲線關(guān)系,可建立回歸方程:y=11.072×10-7x2-0.001x+2.331,由回歸方程計算得出纖維素復(fù)合酶添加量為451.59 mg/kg時可獲得最小料蛋比。
表2 玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加纖維素復(fù)合酶對蛋雞生產(chǎn)性能的影響Table 2 Effects of adding cellulose complex enzyme to corn-wheat-soybean meal type diet on performance of laying hens
由表3可知,與對照組相比,400、600 mg/kg組蛋雞蛋黃顏色顯著提高(P<0.05),200 mg/kg組差異不顯著(P>0.05);各試驗(yàn)組之間,400、600 mg/kg組蛋雞蛋黃顏色顯著高于200 mg/kg組(P<0.05);蛋雞蛋殼強(qiáng)度、蛋殼厚度、蛋白高度及哈氏單位各組之間差異不顯著(P>0.05)。
表3 玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加纖維素復(fù)合酶對蛋雞蛋品質(zhì)的影響Table 3 Effects of adding cellulose complex enzyme to corn-wheat-soybean meal type diet on egg quality of laying hens
由表4可知,600 mg/kg組蛋雞能量表觀代謝率與對照組相比顯著提高6.18%(P<0.05),200和400 mg/kg組與對照組相比差異不顯著(P>0.05);400、600 mg/kg組蛋雞粗蛋白質(zhì)表觀代謝率與對照組相比顯著提高(P<0.05),分別提高12.78%、19.11%,200 mg/kg組與對照組相比差異不顯著(P>0.05);各試驗(yàn)組之間,600 mg/kg組蛋雞能量表觀代謝率顯著高于200和400 mg/kg組(P<0.05),粗蛋白質(zhì)表觀代謝率差異不顯著(P>0.05)。
由表5可知,400、600 mg/kg組蛋雞十二指腸食糜黏度與對照組相比分別顯著降低7.97%(P<0.05)、6.13%(P<0.05),200 mg/kg組與對照組相比差異不顯著(P>0.05);各試驗(yàn)組與對照組相比蛋雞回腸食糜黏度均顯著降低(P<0.05),其中400 mg/kg組比對照組降低15.79%;各試驗(yàn)組蛋雞空腸食糜黏度較對照組有一定程度降低,但差異不顯著(P>0.05),各試驗(yàn)組之間差異也不顯著(P>0.05)。
表5 玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加纖維素復(fù)合酶對蛋雞腸道食糜黏度的影響Table 5 Effects of adding cellulose complex enzyme to corn-wheat-soybean meal type diet on intestinal chyme viscosity of laying hens
由表6可知,與對照組相比,200、400、600 mg/kg組蛋雞利潤分別提高11.01%、19.74%、16.64%,其中400 mg/kg組蛋雞的利潤最高,產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益最好。
表6 玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加纖維素復(fù)合酶對蛋雞經(jīng)濟(jì)效益的影響Table 6 Effects of adding cellulose complex enzyme to corn-wheat-soybean meal type diet on economic benefit of laying hens
本試驗(yàn)所用纖維素復(fù)合酶是由纖維素酶、木聚糖酶等構(gòu)成。這些酶可降解植物細(xì)胞壁,將動物機(jī)體自身不能消化的纖維素、木聚糖等多糖分子分解,生成小分子多糖(如葡萄糖、低聚木糖、半乳糖等)[19-20],也可將植物細(xì)胞壁包裹的營養(yǎng)物質(zhì)釋放,提高蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的消化率,促進(jìn)內(nèi)源酶對胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的降解[21],改善蛋雞對營養(yǎng)物質(zhì)的利用率[22],降低食糜黏度,從而提高蛋雞的生產(chǎn)性能及蛋品質(zhì),進(jìn)而提高蛋雞生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益[23-24]。段磊等[25]研究結(jié)果顯示,在育成蛋雞小麥型飼糧中添加纖維素復(fù)合酶,蛋雞的平均日采食量顯著提高4.89%。王繼強(qiáng)等[26]在小麥-豆粕型飼糧中添加0.1%的纖維素復(fù)合酶,蛋雞產(chǎn)蛋率顯著提高4.4%,料蛋比顯著降低5.31%,以上試驗(yàn)結(jié)果均與本試驗(yàn)結(jié)果一致。本試驗(yàn)中,在蛋雞玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加纖維素復(fù)合酶,各試驗(yàn)組蛋雞產(chǎn)蛋率均較對照組顯著提高,且400、600 mg/kg組平均日采食量及料蛋比顯著降低。此外,也有研究報道纖維素復(fù)合酶對蛋雞生產(chǎn)性能無明顯改善作用。例如,李勇等[27]研究結(jié)果顯示不同劑量纖維素復(fù)合酶添加到小麥-豆粕型飼糧中對青年蛋雞的采食量、料重比、日增重均無顯著影響;杜金娥等[28]報道,在玉米-豆粕型飼糧中添加纖維素復(fù)合酶對蛋雞產(chǎn)蛋率、平均蛋重、平均日采食量和料蛋比均無顯著影響。可能是由于添加的纖維素復(fù)合酶成分及種類、添加量、飼糧類型和飼養(yǎng)環(huán)境存在差異,導(dǎo)致不同試驗(yàn)研究結(jié)果不盡相同。
小麥中類胡蘿卜素含量低,部分替代玉米會使飼糧中類胡蘿卜素含量降低,影響蛋雞蛋黃顏色[29]。在小麥型飼糧中添加酶制劑可彌補(bǔ)蛋黃顏色的不足[30-31]。Papadopoulos等[32]研究結(jié)果表明,在小麥飼糧中添加90 000 U/g的木聚糖酶可改善蛋雞蛋黃顏色,并且降低蛋黃中不飽和脂肪酸含量。Cufadar等[33]發(fā)現(xiàn),在含有小麥的飼糧中添加木聚糖酶雖然未對蛋雞的生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響,并顯著提高了蛋黃顏色。漆雯雯等[34]研究顯示,在玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加葡聚糖酶和木聚糖酶組蛋雞蛋黃顏色最高,為9.47。Nguyen等[30]在含有小麥的飼糧中添加木聚糖酶后顯著提高了蛋雞蛋黃顏色。本試驗(yàn)中,在玉米-小麥-豆粕型飼糧添加400或600 mg/kg纖維素復(fù)合酶均可顯著改善蛋雞蛋黃顏色,說明纖維素復(fù)合酶促進(jìn)蛋雞對玉米中未被利用的類胡蘿卜素等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,從而改善蛋黃顏色。
纖維素復(fù)合酶降解植物細(xì)胞壁中的纖維素、木聚糖等纖維成分,使其分解成葡萄糖參與能量代謝,進(jìn)而釋放被包裹的營養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)蛋白酶等內(nèi)源酶的分解作用,提高能量及蛋白質(zhì)的利用率。Anwar等[35]在小麥型飼糧中添加以木聚糖為主的纖維素復(fù)合酶后顯著提高了肉雞的粗蛋白質(zhì)表觀代謝率,而不添加纖維素復(fù)合酶的小麥飼糧組蛋雞粗蛋白質(zhì)表觀代謝率顯著降低。Madrid等[36]在小麥-豆粕型飼糧中添加0.05%的纖維素復(fù)合為酶(由黑曲霉、綠木霉和米曲酶生產(chǎn),包括纖維素酶、木聚糖酶和α-半乳糖酶等)后,肉仔雞的平均日采食量顯著提高,同時其粗蛋白質(zhì)表觀代謝率顯著提高。周傳鳳等[37]在小麥-豆粕型飼糧中添加纖維素復(fù)合酶(主要成分為纖維素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等)研究其對肉雞養(yǎng)分表觀代謝率的影響,結(jié)果顯示,肉雞總能和粗蛋白質(zhì)的表觀代謝率顯著提高。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)中,3個試驗(yàn)組蛋雞的能量表觀代謝率均高于對照組,其中600 mg/kg組蛋雞的能量表觀代謝率較對照組顯著提高6.18%;400、600 mg/kg組蛋雞的粗蛋白質(zhì)表觀代謝率較對照組分別顯著提高12.78%、19.11%,這呼應(yīng)了上述400、600 mg/kg組蛋雞產(chǎn)蛋率顯著提高。上述結(jié)果說明纖維素復(fù)合酶通過增加能量和粗蛋白質(zhì)的表觀代謝率,提高蛋雞的生產(chǎn)性能。
木聚糖主鏈上的側(cè)基(如4-O-甲基葡糖醛酸、阿拉伯糖、半乳糖和乙?;?分子內(nèi)的醇羥基、酯鍵或醚鍵與水分子形成氫鍵,或是通過分子間相互纏繞形成膠體結(jié)構(gòu),具有黏性[38],木聚糖酶系可分解木聚糖中的膠體結(jié)構(gòu),改變食糜黏性[39]。段磊[40]研究發(fā)現(xiàn),纖維素復(fù)合酶降低飼喂小麥型飼糧蛋雞十二指腸和回腸食糜黏度,對空腸食糜黏度的降低效果不顯著。Mirzaie等[41]發(fā)現(xiàn),各年齡段蛋雞回腸黏度隨飼糧中小麥含量的升高而升高,隨添加木聚糖酶添加量的升高而降低,并發(fā)現(xiàn)飼喂小麥含量為23%的玉米-小麥-豆粕型飼糧蛋雞回腸食糜黏度極顯著降低。Liu等[42]研究顯示,在小麥型飼糧中添加木聚糖酶可顯著降低肉仔雞回腸食糜黏度。胡官波[43]報道,纖維素復(fù)合酶可顯著降低飼喂小麥-豆粕型飼糧肉雞回腸食糜黏度,而對飼喂玉米-豆粕型飼糧肉雞回腸食糜黏度的降低作用不顯著。黃志毅等[44]研究發(fā)現(xiàn),在含有小麥的飼糧中添加木聚糖酶可顯著降低肉雞胃、回腸食糜黏度。以上研究結(jié)果說明纖維素復(fù)合酶有降低腸道食糜黏度的作用,與本試驗(yàn)得出相似的結(jié)果。本試驗(yàn)中,玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加400或600 mg/kg纖維素復(fù)合酶顯著降低了蛋雞十二指腸食糜黏度;400 mg/kg組蛋雞回腸食糜黏度顯著高于對照組,600 mg/kg組蛋雞則與對照組無顯著差異。由于食糜黏度受食糜中半纖維素溶解性與溶質(zhì)濃度的影響,600 mg/kg的纖維素復(fù)合酶可在更大程度分解半纖維素的同時釋放出更多養(yǎng)分,食糜中養(yǎng)分溶質(zhì)濃度增加,從而使得該組蛋雞食糜黏度與對照組差異不顯著。
本試驗(yàn)中,玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加200、400、600 mg/kg纖維素復(fù)合酶均提高了蛋雞利潤,表明在蛋雞玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加該纖維素復(fù)合酶可通過降低蛋雞腸道食糜黏度,提高能量和粗蛋白質(zhì)表觀代謝率來提高生產(chǎn)性能,并能改善蛋黃顏色,進(jìn)而提高蛋雞生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益,其中400 mg/kg組的經(jīng)濟(jì)效益最好,其利潤與對照組相比提高了19.74%。
① 通過建立料蛋比與纖維素復(fù)合酶添加量之間的回歸方程,預(yù)測蛋雞料蛋比最低時的纖維素復(fù)合酶添加量為451.59 mg/kg。
② 在玉米-小麥-豆粕型飼糧中添加400或600 mg/kg的纖維素復(fù)合酶可在顯著提高蛋雞能量及粗蛋白質(zhì)表觀代謝率的同時降低料蛋比及腸道食糜黏度,改善蛋黃顏色,提高蛋雞的產(chǎn)蛋率和經(jīng)濟(jì)效益。
③ 結(jié)合生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)效益,在本試驗(yàn)條件下,蛋雞玉米-小麥-豆粕型飼糧中纖維素復(fù)合酶的適宜添加量為400 mg/kg。