玉米的品质变异和酶制剂的使用

张兴会

(丹尼斯克动物营养，广东广州 510620)

玉米是家禽饲料中最主要的能量原料，大部分养殖者和营养学家都认为其营养价值稳定。但是，事实并不是这样。玉米中的水分、淀粉、油脂、纤维素、蛋白质以及氨基酸组成都因品种、产地、收获期以及收获后的干燥处理工艺而异。因而不同批次玉米基础日粮的营养成分差异很大，饲料成本也因之产生高达15%的差异。实践证明，饲料酶制剂可以有效降解玉米中的抗营养因子，提高玉米的能量和蛋白质消化率，降低玉米品质的变异，改善家禽生产性能。

1 玉米的质量变异

玉米的质量主要取决于玉米淀粉的含量和品质。玉米淀粉分子分为直链淀粉和支链淀粉，不同的玉米直链淀粉和支链淀粉的含量和比例是不同的，对它们的测定可对玉米“质量”进行有效评估。一般来讲支链淀粉含量越高，玉米的消化率越好。丹尼斯克动物营养曾对玉米的质量进行了一个大规模的测定，24个玉米样品来自中国、菲律宾、台湾和越南。测定指标包括总淀粉、直链淀粉、支链淀粉、淀粉消化率(RSD)、蛋白质和蛋白质分散指数(PDI)。“淀粉消化率”是在实验室内模拟禽类回肠内消化过程的一种尝试。通过测定2 h培养过程中玉米淀粉的降解速度，估测禽类玉米淀粉的消化率。“蛋白质分散指数”是饲料工业广泛用于估测大豆粕蛋白质量的实验室方法，在研究中用来估测禽类玉米蛋白质消化率。测定结果(表1)表明,玉米总淀粉含量为64.5%～69.4%,直链淀粉为16.7%～28.3%，支链淀粉为69.5%～83.3%。淀粉的消化率为68%～82%(平均78%)，而不是大部分营养学家认为的80%～85%。说明玉米的质量很不稳定，变异很大。

表1 亚洲24个玉米样品质量评估(%)

2 玉米的代谢能变异

玉米的代谢能也有很大的变异。Leeson等试验表明,在加拿大同一季节收获的25个玉米样品的平均代谢能是13.45 MJ/kg，变化范围是12.23～14.52 MJ/kg。其他研究也报道不同批次玉米的代谢能差异可达2.09 MJ/kg。丹尼斯克动物营养测定了232个玉米样品，其代谢能变异以干物质计达2.04 MJ/kg。分析其原因，主要是玉米营养成分的变异所致（见表2）。

玉米干物质中淀粉占70.4%，此成分比较稳定，变异系数较小，只有1.6(表2)。玉米中淀粉提供了75%的能量，所以许多养殖者和营养学家都认为玉米的可利用能量是稳定一致的。但是，玉米代谢能的高低主要取决于肉鸡对淀粉的消化率，并不是淀粉的含量。其原因是家禽肠道短，饲料在肠道周转快，大部分营养物质的消化吸收在喂饲后的60～90 min内完成。

表2 来自15个国家的232个饲用玉米样品营养成分变异（%，干物质基础）

对232个饲用玉米样品进行体外模拟肉鸡消化淀粉试验，结果见图1，红线显示淀粉平均消化率(55%)，变化范围是39%～84%。淀粉消化率变化范围很大，说明肉鸡肠道对不同批次玉米能量的利用率差异很大。

3 玉米品质变异对家禽生产性能的影响

配制饲料时，一般都把玉米或其他原料的能值作为固定值。然而，从表2和图1可以看出，玉米的成分和消化率实际上存在很大变异，这样既引起很多营养问题，同时也增加肉鸡饲养成本。当玉米的实际代谢能值高于数据库设定值时，多提供的能量会造成生产成本的支出。而当玉米的实际代谢能值低于数据库设定值时，配制的日粮能量水平不能满足肉鸡的需要，造成肉鸡生长迟缓、饲料转化率低、经济效益下降。

图1 玉米淀粉消化率变异

图2 不同玉米样品的日粮回肠消化能

Leeson等(1993)曾报道同一配方含玉米60%的两种饲料,一种配方玉米含表观代谢(AME)12.23 MJ/kg,另一种配方含表观代谢能14.52 MJ/kg，两个配方的代谢能差异为2.29 MJ/kg。结果表明，配方代谢能每变化418 kJ，出栏肉鸡的饲料转化率(FCR)就变化4个百分点。因此，高质量玉米日粮的料肉比为1.8，而低质量玉米日粮的料肉比为1.93，料肉比增加了7.2%。同样，玉米低油脂含量和高油脂含量，也能造成饲料成本15%的差异。

丹尼斯克动物营养的另一大型试验也说明玉米品质的变异会导致肉鸡生产性能的极大差异。试验测试采集来自阿根廷、澳大利亚、加拿大、中国、法国、意大利、菲律宾、葡萄牙、南非、西班牙、泰国、美国和越南等59个国家的不同批次玉米配成含55%玉米成分的固定配方饲喂肉鸡，在28日龄测定每种日粮的回肠末端消化能，59种日粮的平均消化能为12.4 MJ/kg，CV 10%，最大16.4 MJ/kg，最小9.9 MJ/kg，日粮消化能的变异主要来自于玉米的变异，因为玉米淀粉贡献了配方60%～70%的能值。肉鸡28日龄体增重平均962 g，CV 18%，最大1 301 g，最小747 g（见图2、图3）。

4 为什么玉米的表观代谢能（AME)会有变异

影响玉米表观代谢能的主要因素是玉米淀粉的组成、淀粉颗粒的大小和抗性淀粉的存在。玉米淀粉主要由容易消化的支链淀粉和不容易消化的直链淀粉组成，一般来讲，玉米中直链淀粉含量越高，淀粉的消化率越低。丹尼斯克动物营养曾经分析了世界各地的60个饲用玉米样品淀粉成分差异对养鸡场经济效益的影响。分析发现，玉米淀粉成分中直链淀粉含量平均为22.5%，变化范围很大（17%～29%）。

图3 玉米样品对肉鸡体增重的影响

淀粉颗粒的大小是影响玉米可利用能的另一重要因素。Carre（2004）的研究表明，小淀粉颗粒有较大的表面积，所以与消化酶的接触面积大，有利于淀粉的消化。

抗性淀粉的存在也是造成玉米品质变异的主要原因。主要是由于淀粉颗粒被蛋白质或纤维素等包被，或淀粉糊化和回生造成的。有3种类型的抗性淀粉:RS1-此淀粉不能被消化，因为它是被细胞壁物理包埋的淀粉；RS2-固有的抗性淀粉颗粒；RS3-回生淀粉。淀粉在热加工过程，蒸汽制粒时可产生糊化，淀粉分子晶体崩解，有利于其消化。而淀粉回生则指在冷却过程中，淀粉分子与其他营养物质结合形成刚性晶体，限制了淀粉和脂肪的消化。回生也使蛋白质、脂肪、淀粉形成结合物（Tester等，2004），增加淀粉和蛋白质的抗消化性。大量未被小肠消化的淀粉和蛋白质进入大肠后，被大肠微生物所利用，对家禽的生长和饲料转化率造成负面影响，或造成家禽的慢性疾病。淀粉回生对雏鸡的影响更为严重，因为雏鸡在刚出壳的前几天，淀粉酶分泌不足，淀粉的消化率和雏鸡对饲料能量的利用率都受到影响（Sklan等，2003）。

5 酶制剂的选择和效果估测

玉米自身存在品质和表观代谢能的变异。营养学家的最终目标是最大程度地挖掘现有原料的价值，所以提高玉米的饲用价值，避免降低家禽的生长速度和均匀度，提高饲料转化率，减免不必要的饲料成本至关重要。

大量研究和生产实践证明饲料酶制剂可以有效改善玉米品质的变异。其核心是选择正确的酶种和配比，能有效降解饲料中的抗营养成分。这些抗营养因子包括：木聚糖——存在于细胞壁，可阻止消化酶和细胞内成分接触，如淀粉颗粒；玉米储存蛋白——它包裹着淀粉颗粒，限制其消化率。对玉米的加热也可以增加蛋白对淀粉的包裹。淀粉消化率——淀粉在家禽回肠的消化率并不理想。理想的复合酶是能有效消除这些抗营养成分，如由木聚糖酶、蛋白酶和淀粉酶组成的优化配方。木聚糖酶主要是打破细胞壁，让淀粉颗粒充分暴露；蛋白酶降解储存蛋白，释放被其包裹的淀粉颗粒，消除植物中其他抗营养成分如胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素等；淀粉酶提高淀粉消化率，并补充内源淀粉酶。3种酶共同作用的结果是提高日粮能量和蛋白质的消化率。

使用酶制剂时需要根据饲料的组成确定特定产品的科学添加量。为了精确确定复合酶在玉米-豆粕型肉鸡日粮的添加量，丹尼斯克动物营养研发了独特的服务工具-Avicheck Corn。通过在实验室分析玉米样品的干物质含量、淀粉含量、蛋白含量、油含量、淀粉消化率，建立数学模型，估测爱维生复合酶对玉米能量消化率的影响——玉米能量改进值(EIV）。EIV是在玉米-豆粕型肉鸡日粮中添加爱维生复合酶后玉米能量的额外增加值。丹尼斯克动物营养测定了2010～2011年收获的34个中国玉米样品，其平均EIV值是681.34 kJ/kg（最大 790.02 kJ/kg，最小 555.94 kJ/kg，变异系数CV 10%），如果肉鸡饲料配方含50%的玉米，则通过添加爱维生复合酶，日粮配方能值可下调340.67 kJ/kg，保持肉鸡生产性能不变。本软件还包括经济模型，用以估算添加爱维生复合酶后饲料成本降低，肉鸡体重均匀度改善带来的经济价值。根据Avicheck Corn估测，中国玉米-豆粕型肉鸡日粮中添加爱维生复合酶，在保持肉鸡生产性能不变的前提下饲料成本可降低40～50元/t。根据丹尼斯克动物营养2011年全球玉米EIV值和Avicheck Corn估测，爱维生复合酶能使肉鸡饲料成本降低10美元/t以上（表3）。

表3 Avicheck Corn估测模型（全球玉米2011年EIV值）

6 总结

玉米是最为重要的畜禽饲料原料，其潜在营养价值很大。玉米的品质和代谢能变异很大，其主要影响因素是玉米的品种、种植地点、收获时间、加工处理工艺、玉米淀粉的组成、淀粉结构、淀粉和蛋白质的消化率等。不同批次玉米的品质和能值差异很大，家禽饲喂同一饲料配方时会造成很大的生产性能变异，严重影响家禽的生产。

理论研究和实践经验都证实了添加酶制剂能有效消除玉米的抗营养因子，提高淀粉和蛋白质的消化率，提高家禽的生产性能和均匀度。使用酶制剂的关键是添加高性能的木聚糖酶、蛋白酶和淀粉酶配合组成的高效、优化的复合酶，并科学确定添加量，通过重新调整饲料配方来降低饲料成本，提高养殖效益。成与饲料的脂肪组成密切相关，说明2#料中所添加的脂肪更有利于虹鳟鱼的吸收利用，其品质优于1#料中添加的脂肪。因此从鱼肉的营养价值的角度考虑，2#料的效果优于1#料。

水中的总氮、总磷、氨态氮、化学需氧量是衡量水质的重要指标，这些物质超标时，微生物大量繁殖，浮游生物生长旺盛，出现富营养化状态。而亚硝酸盐值过高容易造成鱼体中毒。这些指标的测定有助于评价水体被污染和自净状况。在养殖用水中，一般要求总氮和总磷不超过0.5 mg/l，氨氮的含量应小于等于0.2 mg/l，亚硝酸盐含量应低于0.1 mg/l，而在饮用水的标准中I类和Ⅱ类水化学需氧量(COD)≤15 mg/l，COD的数值越大表明水体的污染情况越严重。本实验所检测的各项指标均能满足养殖用水要求，COD值也在Ⅰ类和Ⅱ类饮用水范围内。另外，从水质检测中可以发现28 d时各水质指标值均高于56 d时的，这可能是由于28 d时正是养殖场水温较高且鱼体摄食最旺盛的时候，在高温和投喂量的双重作用下，水质指标变化比较明显，但总体均在容许范围内，因此本实验用的两种饲料对水质的影响差异不大。