非淀粉多糖复合酶对肉仔鸡生产性能和排泄物中含氮物含量的影响

孙春阳 何科林 萨仁娜 张宏福 高 杰 仝永娟

随着玉米价格、饲料成本的攀升及养殖环境的恶化，在饲料中利用小麦、大麦等谷物饲料，充分发挥饲料潜能，减少含氮物质的排出量，对畜牧养殖健康、可持续发展具有积极的意义。小麦、大麦、高粱等谷物含有非淀粉多糖(non-starchpolysaccharide，NSP)，主要包括阿拉伯木聚糖、β－葡聚糖、甘露聚糖、果胶等。这些水溶性的NSP能提高食糜黏度［1］，干扰消化酶与食糜的充分混合，减缓食糜在肠道中的流动，妨碍水解产物在小肠黏膜壁的转运，从而影响动物生产性能［2］。NSP随食糜进入后肠，在微生物的作用下发酵，影响畜禽肠道形态和生长性能［3－4］。在小麦、大麦、黑麦饲粮中使用外源酶，能够改善饲粮消化率，提高养分利用率［5－8］，且复合酶的效果更为明显［9－11］。小麦含总NSP 129 g/kg干物质，主要为阿拉伯木聚糖和葡聚糖;玉米含的NSP主要为纤维素［12］。使用复合木聚糖酶和纤维素酶可有效降低含葵粕、脱脂米糠饲粮的食糜黏度;含有果胶酶的复合酶适用于含豆粕的饲粮［13］。生长猪试验表明NSP影响氮代谢［14－15］，但目前对 NSP复合酶的研究主要集中在畜禽生产水平的改善及代谢能值的提高，对其能否改善饲粮含氮物质的吸收、利用，减少氮排出等方面的研究较少。因此，本试验分别在玉米－豆粕型饲粮和小麦－豆粕型饲粮中添加经体外试验筛选明确的NSP复合酶，通过肉仔鸡生产性能评价酶的有效性，初步探讨NSP复合酶改善肉鸡舍环境的效果，为扩大可用饲料源、提高生产效率提供依据。

1 材料和方法

1.1 NSP 复合酶

NSP复合酶组成及实测酶活性分别为:木聚糖酶(GB/T 23874—2009［16］)32 500 U/g、β－葡聚糖酶(NY/T 911—2004［17］)15 800 U/g、纤维素酶(NY/T 912—2004［18］)5 670 U/g、果 胶 酶8 430 U/g和 β － 甘 露 聚 糖 酶 (何 科 林 等［19］)54 900 U/g。

1.2 试验设计及分组

试验采用单因子完全随机设计，选取平均体重(38±2)g的1日龄爱拨益加(AA)肉仔鸡公雏(北京华都肉鸡公司)208只，分为4个组(每组4个重复，每个重复13只鸡)，分别饲喂玉米－豆粕型饲粮(C组)、玉米－豆粕型饲粮+NSP复合酶(C+E组)、小麦－豆粕型饲粮(W 组)和小麦－豆粕型饲粮+NSP复合酶(W+E组)。酶谱组合为体外试验筛选后获得的最适宜添加量(表1)［19］。

表1 NSP复合酶组成、活性及添加量Table 1 Composition，activity and supplemental level of NSP complex enzyme

1.3 试验饲粮

试验饲粮参照《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)配制，其组成及营养水平见表2。

1.4 饲养管理

试验在中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养国家重点实验室昌平基地进行。肉仔鸡3层笼养，室温 1～7 d 32～33℃，8～14 d 29～30℃，以后每7 d降低2℃。相对湿度60%～65%。24 h光照，自然光照辅以人工光照。自由采食和饮水。常规免疫程序。

1.5 测定指标和方法

1.5.1 生产性能测定

以重复为单位，分别计算试验第21和42天各重复肉仔鸡平均体重及试验1～21 d、22～42 d和1～42 d平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。

1.5.2 氨气含量测定

从试验第14天开始，每7 d收集新鲜排泄物，采用发酵法［21］，用大气采集仪采集100 mL发酵气体，氨气测定管(日本光明理化株式会社生产)测定氨气含量。

表2 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 2 Composition and nutrient levels of experimental diets(air-dry basis) %

1.5.3 尿酸、尿素含量测定

从试验第14天开始，每7 d收集新鲜排泄物，混匀，65℃烘干，测定其中尿酸(磷钨酸比色法)、尿素(脲酶法)含量。试剂盒购于南京建成生物工程研究所。

1.6 数据处理

采用SAS 9.0处理软件进行方差分析和Duncan氏法多重比较，数据以平均值±标准差表示。以 P＜0.05 为显著水平，P＜0.01 为极显著水平。

2 结果

2.1 NSP复合酶对肉仔鸡生产性能的影响

由表3可知，试验1～21 d，W+E组ADG显著高于 W 组(P＜0.05)，提高了 13.70%，F/G 显著低于 W 组(P＜0.05)，降低了 12.74%;C+E 组 ADG高于C组，F/G略低于C组，但均未达到显著水平(P＞0.05)。试验 22～42 d，W+E 组与 W 组 ADG无显著差异(P＞0.05)，W+E组F/G显著低于W组(P＜0.05)，降低了 8.18%;C+E 组与 C 组 ADG和F/G均无显著差异(P＞0.05)。试验1～42 d，W+E组F/G显著低于 W 组(P＜0.05)，降低幅度为9.63%，而 2组间的 ADG无显著差异(P＞0.05);C+E组与C组ADG和F/G均无显著差异(P＞0.05)。

表3 NSP复合酶对肉仔鸡生产性能的影响Table 3 Effects of NSP complex enzyme on performance of broilers

2.2 NSP复合酶对肉仔鸡排泄物中氨气含量的影响

由表 4 可知，试验第 14、21、28、35、42 天时，C+E组和C组排泄物中氨气含量极显著高于W+E组和W 组(P＜0.01)。第28天时，C+E组排泄物中氨气含量低于C组，第42天时，W+E组排泄物中氨气含量低于W组，但差异均不显著(P＞0.05)。

表4 NSP复合酶对肉仔鸡排泄物中氨气含量的影响Table 4 Effects of NSP complex enzyme on ammonia content in excreta of broilers mg/kg

2.3 NSP复合酶对肉仔鸡排泄物中尿酸和尿素含量的影响

由表 5和表 6可知，试验第 21、28、35、42天时，C+E组和C组排泄物中尿酸含量均极显著高于W+E组和W 组(P＜0.01);C+E组排泄物中尿酸含量低于C组，但统计上差异不显著(P＞0.05);W+E组与W 组排泄物中尿酸含量无显著差异(P＞0.05)。

表5 NSP复合酶对肉仔鸡排泄物中尿酸含量的影响Table 5 Effects of NSP complex enzyme on uric acid content in excreta of broilers mg/kg

试验第14、21天时，排泄物中尿素含量变化较小，在第28天时尿素含量升高，第35天时达到最高。试验第28天时，C+E组和C组排泄物中尿素含量显著高于W+E组和W组(P＜0.05)。试验第14、35天时，C+E组排泄物中尿素含量显著高于 C 组(P＜0.05);试验第 14、21、28、35、42 天时，W+E组与W组排泄物中尿素含量无显著差异(P＞0.05)。

表6 NSP复合酶对肉仔鸡排泄物中尿素含量的影响Table 6 Effects of NSP complex enzyme on urea content in excreta of broilers mg/kg

3 讨论

3.1 NSP复合酶对肉仔鸡生产性能的影响

一般认为，小麦的抗营养作用与NSP直接相关，SNSP结合水分子后，可增加消化道内容物的黏稠度［22］，妨碍食糜与消化酶及胆盐的混合，减缓养分吸收，影响生产性能［23－24］。小麦 NSP总量约11.5%，玉米约8.0%，其中小麦含有较多的木聚糖(8.1%vs.5.2%，干物质)和葡聚糖(0.8%vs.0)，纤维素、甘露聚糖和果胶的含量二者相差无几［20］。小麦、大麦和黑麦饲粮中添加配比适宜的NSP复合酶，能降解NSP，从而降解饲料植物细胞壁，释放出其中的营养物质，消除其抗营养作用［25－26］。本试验中，利用前期体外筛选试验，形成NSP复合酶的最佳酶谱组合［19］，分别添加于玉米－豆粕型饲粮和小麦－豆粕型饲粮，结果显示，该复合酶能显著降低采食小麦－豆粕型饲粮肉仔鸡不同生长阶段的F/G，降低幅度8%～12%，提高肉仔鸡不同生长阶段的ADG，提高幅度7%～12%，且在生长前期(1～21 d)达到显著水平。由此可见，在小麦－豆粕型饲粮中添加NSP复合酶，作用效果优于玉米－豆粕型饲粮，再次验证了小麦饲粮添加酶具有良好的改善肉仔鸡生产性能的功效，与前人研究结果相一致［27－30］。

在试验 22～42 d和 1～42 d，与 C组比较，W+E组ADG 分别提高6.20%和4.57%，在试验1～21 d、22～42 d和 1～42 d，W+E 组 F/G 分别比 C组降低 5.61%、5.16%和 5.29%，虽然统计上未达显著水平，但这种改善作用明显。说明小麦－豆粕型饲粮添加NSP复合酶可替代传统的玉米－豆粕型饲粮，不影响肉仔鸡的生产性能，同时可降低饲料成本，节约饲料资源。

3.2 饲粮组成影响肉仔鸡排泄物中含氮物质的产生

本试验中，C组和C+E组排泄物中氨气、尿酸、尿素含量均高于W组和W+E组，可以看出饲粮组成影响排泄物含氮物质的产量。麦类饲粮含有较多的抗营养因子——SNSP，使肠道食糜黏度增加，排空速度和吸收能力下降，造成养分积累，为微生物生长代谢提供良好的环境，促进厌氧微生物繁殖，引起发酵微生物数量增加和微生物区系变化［31］。研究显示，与玉米饲粮相比，小麦、黑麦饲粮使肠道内的菌落数量增加［32］;小麦的NSP对肠道微生物产生了增殖效应，NSP作为微生物发酵的底物增加了微生物特别是厌氧微生物的繁殖［33］。肉鸡大肠中乳酸杆菌可产生少量的脲酶，分解尿酸、尿素，从而减少排泄物中尿酸、尿素含量［34］。由此推测，小麦－豆粕型饲粮中未消化的养分较多，在排泄物中易被微生物发酵产酸，致pH降低，抑制了氨气的产生，表现出W组和W+E组氨气含量极显著低于C组和C+E组;同时小麦－豆粕型饲粮中未消化的NSP进入消化道后段，增加了后肠发酵，微生物自身代谢使得部分尿素氮转化成细菌蛋白，致尿素含量降低，这一推测尚需进一步研究。此外，也有研究认为，与玉米相比，小麦的SNSP易造成肉鸡食糜黏度加大，水分增多，影响了氨气的挥发［35］。NSP可能影响回肠末端内源氮排泄及大肠微生物发酵，将排出的氮转化为微生物蛋白，从而降低肉鸡排泄物中氨气的含量［36］。

3.3 NSP复合酶对肉仔鸡排泄物中含氮物质含量的影响

本试验结果显示，在试验第21、28天，C+E组排泄物中氨气、尿酸含量均低于C组;在试验第21、35、42天，W+E组排泄物中氨气含量均低于W组，表明饲粮添加NSP复合酶能降低排泄物中氨气、尿酸含量。尿酸是家禽氮代谢的主要终产物，排泄物中尿酸含量是体内蛋白质分解和肠道微生物共同作用的结果［37］。有研究表明，小麦饲粮中添加木聚糖酶，能够提高回肠蛋白质利用率［38］。本试验在饲粮中添加NSP复合酶后，尿酸、氨气含量降低，分析其原因可能在于NSP复合酶降解饲粮中的NSP，消除其抗营养作用，降低肠道食糜黏度［39］，从而提高饲粮中氮的利用率，减少氮的排出，同时通过改善肠道微生物结构，降低肠道pH，pH的轻微改变会对氨气的挥发产生很大影响，酸性环境抑制NH4+向氨气转化［40］。

多数的尿素系肠道微生物降解尿酸的产物，因此尿素含量与肉鸡肠道微生物复杂的代谢活动有关［41］。研究显示，NSP复合酶能显著降低肉鸭血清中尿素氮含量［42］。在生长猪小麦－豆粕型饲粮中添加1 000和2 000 U/kg的木聚糖酶极显著降低了血清尿素氮含量，与玉米－豆粕型饲粮相比显著和极显著降低血清尿素氮含量［43］。本试验测定了排泄物中尿素含量，与前人研究的血清尿素含量变化情况不一致，其中C+E组排泄物中尿素含量有所升高，可能与肠道微生物代谢分解含氮物质有关。分析原因可能是NSP复合酶作用于NSP，产生可发酵的多糖，调节肠道微生物菌群发生变化，肠道微生物在利用这部分多糖的同时，也产生尿酸氧化酶［44］，从而降解尿酸生成尿素，增加了排泄物中尿素的含量。

4 结论

①小麦－豆粕型饲粮添加NSP复合酶可有效改善肉仔鸡生产性能，降低F/G，可以替代玉米－豆粕型饲粮。

②玉米－豆粕型饲粮使肉仔鸡排泄物中氨气、尿素和尿酸含量均高于小麦－豆粕型饲粮，而小麦－豆粕型饲粮添加NSP复合酶使肉仔鸡排泄物中氨气含量低于小麦－豆粕型饲粮。饲粮加酶与不加酶对肉仔鸡排泄物中尿素、尿酸含量无显著影响。

［1］ CHESSON A.Non-starch polysaccharide degrading enzymes in poultry diets:influence of ingredients on the selection of activities［J］.World’s Poultry Science Journal，2001，57(3):251－263.

［2］ GRAHAM H，AMAN A.Nutritional aspects of dietary fiber［J］.Animal Feed Science and Technology，1991，32(1):143－158.

［3］ BINDELLE J，PIEPER R，MONTOYA C，et al.Nonstarch polysaccharide-degrading enzymes alter the microbial community and the fermentation patterns of barley cultivars and wheatproducts in an in vitro model of the porcine gastrointestinal tract［J］.Federation of European Microbiological Societies Microbiology E-cology，2011，76(3):553－563.

［4］ METZLER-ZEBELI B U，HOODA S，PIEPER R，et al.Nonstarch polysaccharides modulate bacterial microbiota，pathways for butyrate production and abundance of pathogenic Escherichia coli in the pig gastrointestinal tract［J］.Applied and Environmental Microbiology，2010，76(11):3692－3701.

［5］ MARRON L，BEDFORD M R，MCCRACKEN K J.The effects of adding xylanase，vitamin C and copper sulphate to wheat-based diets on broiler performance［J］.British Poultry Science，2001，42(2):493－500.

［6］ CHOCT M，HUGHES R J，BEDFORD M R.Effects of a xylanase on individual bird variation，starch digestion throughout the intestine，and ileal and caecal volatile fatty acid production in chickens fed wheat［J］.British Poultry Science，1999，40(3):419－422.

［7］ ALMIRALL M，FRANCESH M，PEREZ-VENDRELLA M ，et al.The differences in intestinal viscosity produced by barley andβ-glucanase alter digesta enzyme activities and ileal nutrient digestibilities more in broiler chicks than in cocks［J］.The Journal of Nutrition，1995，125(4):947－955.

［8］ CHOCT M，ANNISON G，TRIMBLE R P.Soluble wheat pentosans exhibit different anti-nutritive activities in intact and cecectomized broiler chickens［J］.The Journal of Nutrition，1992，122(12):2457－2465.

［9］ ZANELLA I，SAKOMURA N K，SILVERSIDES F G，et al.Effect of enzyme supplementation of broiler diets based on corn and soybeans［J］.Poultry Science，1999，78(4):561－568.

［10］ COWIESON A J，ADEOLA O.Carbohydrases，protease，and phytase have an additive beneficial effect in nutritionally marginal diets for broiler chicks［J］.Poultry Science，2005，84(12):1860－1867.

［11］ MENG X，SLOMINSKI B A，NUACHOTI C M，et al.Degradation of cell wall polysaccharides by combinations of carbohydrase enzymes and their effect on nutrient utilization and broiler chicken performance［J］.Poultry Science，2005，84(1):37－47.

［12］ MENG X，SLOMINSHIB A.Nutritive values of corn，soybean meal，canola meal，and peas for broiler chickens as effected by a multicarbohydrase preparation of cell wall degrading enzymes［J］.Poultry Science，2005，84(8):1242－1251.

［13］ MALATHI V，DEVEGOWDA G.In vitro evaluation of non-starch polysaccharide digestibility of feed ingredients by enzymes［J］.Poultry Science，2001，80(3):302－305.

［14］ CANH T T，VERSTEGEN M W，AARNINK A J，et al.Influence of dietary factors on nitrogen partitioning and composition of urine and feces of fattening pigs［J］.Journal of Animal Science，1997，75(3):700－706.

［15］ CLARK O G，EDEOGU I，LEONARD J，et al.Manipulation of dietary protein and non-starch polysaccharide to control swine manure emissions［J］.Journal of Environmental Quality，2005，34(5):1461－1466.

［16］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 23874—2009饲料添加剂木聚糖酶活力的测定 分光光度法［S］.北京:中国标准出版社，2009.

［17］ 中华人民共和国农业部.NY/T 911—2004饲料添加剂β－葡聚糖酶活力的测定 分光光度法［S］.北京:中国标准出版社，2004.

［18］ 中华人民共和国农业部.NY/T 912—2004饲料添加剂纤维素酶活力的测定 分光光度法［S］.北京:中国农业出版社，2004.

［19］ 何科林，萨仁娜，高杰，等.体外法优化肉鸡日粮非淀粉多糖酶［J］.中国农业科学，2012，45(21):4457－4464.

［20］ KUND E B K.Carbohydrate and lignin contents of plant materials used in animal feeding［J］.Animal Feed Science and Technology，1997，67(4):319－338.

［21］ 王晓霞，易中华，计成，等.果寡糖和枯草芽孢杆菌对肉鸡肠道菌群数量、发酵粪中氨气和硫化氢散发量及营养素利用率的影响［J］.畜牧兽医学报，2006，37(4):337－344.

［22］ CHOCT M，ANNISON G.Anti-nutritive effect of wheat pentosans in broiler chickens:roles of viscosity and gut microflora［J］.British Poultry Science，1992，33(4):821－834.

［23］ IRISH G G，BALNAVE D.Non-starch polysaccharides and broiler performance on diets containing soybean meal as the sole protein concentrate［J］.Australian Journal of Agricultural Research，1993，44(7):1483－1499.

［24］ ANNISON G，CHOCT M.Anti-nutritive activities of cereal non-starch polysaccharides in broiler diets and strategies minimizing their effects［J］.World’s Poultry Science Journal，1991，47(3):232－242.

［25］ ZAKARIA H A H，JALAL M A R，JABARIN A S.Effect of exogenous enzymes on the growing performance of broiler chickens fed regular corn/soybeanbased diets and the economics of enzyme supplementation［J］.Pakistan Journal of Nutrition，2008，7(4):534－539.

［26］ MENG X，SLOMINSKI B A，GUENTER W.The effect of fat type，carbohydrase，and lipaseaddition on growth performance and nutrient utilization of young broilers fed wheat-based diets［J］.Poultry Science，2004，83(10):1718－1727.

［27］ MONTAGNE L，PLUSKE JR，HAMPSON D J.A review of interactions between dietary fibre and the intestinal mucosa，and their consequences on digestive health in young non-ruminant animals［J］.Animal Feed Science and Technology，2003，108:95－117.

［28］ CHOCT M，HUGHESR J，TRIMBLE R P，et al.Nonstarch polysaccharide-degrading enzymes increase the performance of broiler chickens fed wheat of low apparent metabolizable energy［J］.The Journal of Nutrition，1995，125(3):485－492.

［29］ ENGBERG R M，HEDEMANN M S，STEENFELDT S，et al.Influence of whole wheat and xylanase on broiler performance and microbial composition and activity in the digestive tract［J］.Poultry Science，2004，83(6):925－938.

［30］ WANG Z R，QIAO SY，LU W Q，et al.Effects of enzyme supplementation on performance，nutrient digestibility，gastrointestinalmorphology，and volatile fatty acid profiles in the hindgut of broilers fed wheat-based diets［J］.Poultry Science，2005，84(6):875－881.

［31］ CHOCT M，HUGHES R J，WANG J，et al.Increased small intestinal fermentation is partly responsible for the anti-nutritive activity of non-starch polysaccharides in chickens［J］.British Poultry Science，1996，37(3):609－621.

［32］ KATRIN H，CAHJEN W，SIMON O.Bacterial responses to different dietary cereal types and xylanase supplementation in the intestine of broiler chicken［J］.Archives of Animal Nutrition，2002，56(3):167－187.

［33］ 王金全，蔡辉益，周岩华，等.小麦日粮非淀粉多糖和木聚糖酶对肉仔鸡肠道微生物区系的影响［J］.畜牧兽医学报，2005，36(10):1014－1020.

［34］ 孙得发，徐秀容，魏忠义.脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用［J］.饲料工业，2000，21(11):26－28.

［35］ LIU Z，WANG L，BEASLEY D，et al.Effect of moisture content on ammonia emissions from broiler litter:a laboratory study［J］.Journal of Atmospheric Chemistry，2007，58(1):41－53.

［36］ 袁楷，张粉丽，黄佳佳，等.氨气对畜禽的危害及内源性调控措施［J］.畜禽业，2008，228(4):58－59.

［37］ SCOTT M L，NASHEIM M C，YOUNG R J.Nutrition of the chicken［M］.3rd ed.Ithaca:Cornell University，1982.

［38］ NIAN F，GUO Y M，RU Y J，et al.Effect of exogenous xylanase supplementation on the performance，net energy and gut microflora of broiler chickens fed wheat-based diets［J］.Asian-Australasian Journal of Animal Science，2011，24(3):400－406.

［39］ CHOCT M，HUGHES R J，BEDFORD M R.Effects of a xylanase on individual bird variation，starch digestion throughout the intestine，and ileal and caecal volatile fatty acid production in chickens fed wheat［J］.British Poultry Science，1996，40(3):419－422.

［40］ CANH T T，SUTTON A L，AARNINK A J，et al.Dietary carbohydrates alter the fecal composition and pH and the ammonia emission from slurry of growing pigs［J］.Journal of Animal Science，1998，76(7):1887－1895.

［41］ 谭莉，袁栋，张云兵，等.不同类型芽孢杆菌制剂对肉鸡生长性能和排泄物氨逸失的影响［J］.动物营养学报，2012，24(5):877－885.

［42］ 任美琦，颜瑞，安文俊，等.小麦日粮中添加NSP酶对肉鸭生长性能及血清生化指标的影响［J］.畜牧与兽医，2011，43(1):53－56.

［43］ 王利，何军，余冰，等.小麦基础饲粮中添加木聚糖酶对生长猪生长性能、血清生化指标及肠道微生物菌群的影响［J］.动物营养学报，2012，24(10):1920－1927.

［44］ 陈志禹，何秀萍，张博润.微生物来源的尿酸氧化酶的研究进展及应用前景［J］.微生物学通报，2007，34(6):1205－1208.