二次制粒工艺下膨化玉米添加比例对颗粒饲料加工质量及断奶仔猪生长性能的影响

2018-11-16葛春雨李军国张嘉琦秦玉昌

动物营养学报 2018年11期

葛春雨李军国杨洁韩晴张嘉琦秦玉昌

(1.中国农业科学院饲料研究所，北京 100081；2.农业部食物与营养发展研究所，北京 100081；3.农业部饲料生物技术重点实验室，北京 100081；4.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193)

随着集约化养殖业和动物营养研究的不断发展，仔猪早期断奶饲粮的营养与加工受到了广泛的关注。仔猪断奶是养殖生产中的一个最重要的环节，仔猪能量来源由富含乳糖的液态母乳转变为固态的饲粮，往往会引起仔猪的断奶应激，导致肠道损伤以及功能紊乱[1]。对饲粮中能量物质的摄取是克服断奶应激的关键步骤。玉米作为饲粮中的主要能量来源物质，在畜禽饲粮中大量使用，但玉米的淀粉分子聚集成紧密的淀粉粒结构，淀粉粒内的抗酸抗酶的晶体结构不利于机体消化吸收，且断奶仔猪存在消化系统发育不成熟、吸收养分能力差、消化酶和胃酸分泌不足的生理特点[2-3]，因此在仔猪饲粮中生产常用适量的膨化玉米替代部分玉米。膨化玉米淀粉粒破裂，熟化度高，玉米结构的变化提供了酶的作用空间，从而提高了玉米能量的利用率，减少了仔猪的腹泻。王潇等[3]研究表明，与普通玉米相比，添加膨化玉米组显著提高了断奶仔猪的日增重，降低了料重比。李忠荣等[4]研究表明，添加膨化玉米可显著提高断奶仔猪的日增重及采食量，降低腹泻率。Wood[5]研究显示，膨化玉米组平均日增重优于非膨化玉米组，以膨化玉米组仔猪生长性能最佳。以上研究都是针对添加一定量的膨化玉米对断奶仔猪生长性能的影响，但针对断奶仔猪生长性能最佳时的膨化玉米添加比例、膨化玉米添加比例在二次制粒工艺条件下对断奶仔猪颗粒饲料加工质量影响的研究报道罕见。鉴于此，本试验拟通过研究不同添加比例的膨化玉米替代普通玉米作为主要能量原料在二次制粒条件下对颗粒饲料加工质量及断奶仔猪生长性能的影响，找出饲粮中膨化玉米的最佳添加比例，供饲料企业参考。

1 材料与方法

1.1 基础饲粮

基础饲粮组成及营养水平见表1。

1.2 试验设计

试验采用二次制粒加工工艺，先将玉米、膨化豆粕等需要粉碎的原料经粉碎机(筛片孔径2.0 mm)进行粉碎，再将除热敏性原料和预混料之外的其他所有粉状大料配料混合制成大料混合料，大料混合料经高温制粒(调质温度90 ℃，模孔直径3 mm、长径比5∶1)制成颗粒，再经粉碎机(筛片孔径1.5 mm)进行粉碎，粉碎料与热敏性原料、预混料、油脂配料混合，最后低温制粒成形(调质温度60 ℃，模孔直径3 mm、长径比5∶1)。饲粮中设置5种膨化玉米添加比例(膨化玉米添加量占玉米添加总量的百分比)，分别为0、25%、50%、75%、100%。养殖试验在中国农业科学院南口养殖基地进行，采用单因素试验设计，选用28日龄、初始体重(8.57±0.87) kg的断奶仔猪80头，按窝别、胎次、体重相近的原则随机分为5个组，每个组4个重复，每个重复4头猪，进行50 d的饲养试验，分为前期和后期2个阶段，前期28 d，后期22 d。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

1)预混料为每千克饲粮提供Premix provided the following per kg of the diet：VA 2 104 IU，VD 300 IU，VE 6.66 IU，VK30.83 IU，VB21.53 mg，VB60.9 mg，VB126 μg，泛酸 pantothcnic acid 5.0 mg，烟酸 niacin 10.1 mg，生物素 biotin 0.02 mg，Cu 33.33 mg，Fe 30 mg，Mn 13.33 mg，Zn 26.67 mg，I 0.28 mg，Se 0.08 mg。2)粗蛋白质为实测值，其他营养水平为计算值。CP was a measured value, while the other nutrient levels were calculated values.

1.3 饲养管理

各组饲喂环境条件一致，自由采食，自动饮水器供水，每天分别在08:00、12:00、16:00、20:00各饲喂1次，以排气扇通风，猪舍每周消毒3次，室内温度为26～28 ℃，相对湿度为60%～70%。试验期间按照仔猪常规免疫程序进行免疫。

1.4 指标测定

1.4.1 颗粒饲料硬度

颗粒饲料硬度的测定参照《饲料检验化验员》[6]中颗粒饲料硬度的测定方法检测。

1.4.2 颗粒饲料脆性

颗粒脆性指样品达到最大力的距离即变形距离，反映了脆度[7]。采用英国Stable Micro System公司的物性测试仪对样品颗粒脆性进行测试，测量模式：下压过程测量力；试验动作：返回起点；测试前速度：2 mm/s，测试速度随试验设计变化；测试速度：0.8 mm/s；测试后速度：2 mm/s；感应力：Auto-5 g；下压高度：60%；数据采集速率：500 pps。

1.4.3 颗粒饲料耐久性指数(PDI)

PDI检测采用文献[8]所述的美国农业工程协会标准方法测定。

1.4.4 淀粉糊化度

淀粉糊化度检测采用美国饲料工业界普遍采用的测定淀粉糊化度的简易酶法[9]测定。

1.4.5 生长性能指标

分别于饲养试验第27天与第49天的晚上开始控料，自由饮水，使断奶仔猪空腹24 h，于第28天、第50天逐只称重，以重复为单位计算各组试验仔猪的平均体重。准确记录每天耗料量，计算各阶段总耗料量。

平均日采食量[ADFI，g/(d·只)]=总耗料量/(只数×天数); 平均日增重[ADG，g/(d·只)]=总增重/(只数×天数);料重比(F/G)=总耗料量/总增重。

1.4.6 养分表观消化率

在试验的最后3 d采集新鲜的粪样，将采集的粪样混合均匀，加入10%的盐酸进行固氮处理，然后于65 ℃的烘箱内干燥72 h，室内回潮24 h制成风干样，将风干样粉碎后过40目筛，保存备用、待测。

饲粮养分表观消化率采用内源指示剂法测定，用4 mol/L盐酸不溶灰分作为内源指示剂。盐酸不溶灰分含量按照盐酸消煮法测定，粗蛋白质含量参照GB/T 6432—1994中的凯氏定氮法测定，干物质含量参照GB/T 6435—2006测定。

某养分表观利用率(%)=[(a/c-b/d)/(a/c)]×100。

式中:a为饲粮中某养分含量(%)；b为粪便中某养分含量(%)；c为饲粮中指示剂含量(%)；d为粪便中指示剂含量(%)。

1.4.7 血清生化指标

于试验第50天，每个重复随机选取1头仔猪，颈静脉抽血，取血样于促凝管中，离心取血清，采用试剂盒测定血清尿素氮、总蛋白、白蛋白、球蛋白、高密度脂蛋白、钙含量和碱性磷酸酶活性，试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

1.5 数据处理与分析

试验数据以平均值±标准差的形式表示。所有数据均用SPSS 18.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，差异显著者用Duncan氏法进行多重比较，以P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 膨化玉米添加比例对颗粒饲料加工质量的影响

由表2可知，颗粒饲料硬度随着膨化玉米添加比例的增加而增加，各组间均有显著差异(P<0.05)，以100%组最高，未添加组最低；随着膨化玉米添加比例的增加，颗粒饲料脆性先逐渐升高后趋于稳定，未添加组与25%组显著低于其他组(P<0.05)；PDI随着膨化玉米添加比例的增加而增加，其中50%组、75%组、100%组显著高于未添加组和25%组(P<0.05)，且75%组与100%组显著高于50%组(P<0.05)；随着膨化玉米添加比例的增加，一次制粒与二次制粒淀粉糊化度均逐渐升高，其中一次制粒淀粉糊化度各组间均存在显著差异(P<0.05)，以100%组最高，未添加组最低；二次制粒淀粉糊化度表现为75%组与100%组显著高于未添加组、25%组、50%组(P<0.05)，且未添加组、25%组、50%组之间均存在显著差异(P<0.05)。

2.2 膨化玉米添加比例对断奶仔猪生长性能的影响

由表3可知，前期末重、平均日增重、平均日采食量各组之间无显著差异(P>0.05)，其中末重与平均日增重以100%组最高，25%组次之，未添加组最低，平均日采食量以25%组最高；前期料重比以未添加组最高，显著高于其他组(P<0.05)。后期末重、平均日增重、平均日采食量、料重比各组之间无显著差异(P>0.05)，其中末重与平均日增重以100%组最高，未添加组最低。全期平均日增重、平均日采食量、料重比各组之间无显著差异(P>0.05)，其中平均日增重以100%组最高，25% 组次之，未添加组最低，平均日采食量以25%组最高，料重比随着膨化玉米添加比例的增加逐渐降低。

表2 膨化玉米添加比例对颗粒饲料加工质量的影响

同行数据肩标无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。In the same row, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

表3 膨化玉米添加比例对断奶仔猪生长性能的影响

2.3 膨化玉米添加比例对断奶仔猪养分表观消化率的影响

由表4可知，干物质表观消化率以100%组最高，25%组次之，未添加组最低，100%组显著高于其他各组(P<0.05)，未添加组显著低于其他各组(P<0.05)；粗蛋白质表观消化率除25%组与75%组之间差异不显著(P>0.05)外，其余各组之间均存在显著差异(P<0.05)，以100%组最高，未添加组最低。

2.4 膨化玉米添加比例对断奶仔猪血清生化指标的影响

由表5可知， 75%组血清总蛋白含量显著高于未添加组、50%组和100%组(P<0.05)；血清白蛋白、球蛋白含量各组之间无显著差异(P<0.05)，以75%组白蛋白含量最高，25%组次之，100%组最低；100%组血清碱性磷酸酶活性显著高于未添加组(P<0.05)，与其他各组间无显著差异(P>0.05)；血清甘油三酯含量随着膨化玉米添加比例的增加逐渐降低，未添加组显著高于50%组、75%组和100%组(P<0.05)；25%组与75%组血清高密度脂蛋白含量显著高于50%组(P<0.05)；50%组血清钙含量显著低于其他各组(P<0.05)。

表4 膨化玉米添加比例对断奶仔猪养分表观消化率的影响

表5 膨化玉米添加比例对断奶仔猪血清生化指标的影响

3 讨论

3.1 膨化玉米添加比例对颗粒饲料加工质量的影响

随着饲料工业的飞速发展，在保证饲料营养成分的前提下，对颗粒饲料的加工质量要求也越来越高，由于断奶仔猪的生理特点及其饲料配方的特殊性，所以在加工质量方面要求仔猪饲粮淀粉糊化度要高，颗粒硬度要低。饲粮中添加适量的膨化玉米可以显著增加颗粒黏合性，降低制粒难度，改善颗粒耐久性，提高淀粉糊化度，便于仔猪的消化吸收，且膨化后的玉米使颗粒饲料有着浓郁的香味，可提高仔猪的适口性。孙杰[10]研究发现，添加50%膨化玉米低温制粒组颗粒饲料硬度与PDI显著优于普通制粒组，且淀粉糊化度显著高于普通制粒组。本试验研究表明，在二次制粒加工工艺下，随着膨化玉米添加比例的增加，颗粒饲料硬度、PDI与淀粉糊化度也逐渐增加，这与孙杰[10]研究结果相似，这是由于玉米经膨化后，淀粉链间氢键断裂，淀粉结构发生变化，发生糊化，从而增加了饲粮的糊化度，且糊化的玉米具有黏结性，使颗粒结构更紧密稳定，从而增加颗粒饲料的硬度和PDI[11]。随着膨化玉米添加比例的增加，颗粒饲料脆性呈下降趋势，这可能是由于随着膨化玉米比例的增加，颗粒饲料的黏结性增加，从而使颗粒饲料不易发生形变，使其脆性降低。除添加膨化玉米外，加工工艺对仔猪颗粒饲料的加工质量也存在很大的影响，孙杰等[12]研究发现二次制粒组颗粒饲料硬度、PDI与淀粉糊化度均高于普通制粒组。这是由于大料混合料经高温制粒制成颗粒，再粉碎，粉碎料与热敏性成分、预混料等混合，最后低温制粒，此工艺过程中大料经高温调质充分糊化，且热敏性原料在低温制粒条件下不会发生焦化，从而提高了淀粉糊化度等加工质量指标。本试验采用二次制粒工艺，在添加膨化玉米的基础上，使颗粒饲料加工质量进一步提高，但是膨化玉米添加比例过高时，物料在经调质后黏度增大，会造成堵机现象，会出现硬度过大或颗粒饲料出现硬心的现象，且大量使用膨化玉米存在着能耗大和成本高的问题，一般仔猪饲粮硬度要求为20 N左右，综合本试验数据，在二次制粒工艺下，膨化玉米添加比例为25%时颗粒饲料的硬度适中，且淀粉糊化度达到50%以上。

3.2 膨化玉米添加比例对断奶仔猪生长性能的影响

膨化玉米是玉米在高温、高压的条件下，经过水分、高强度机械剪切、摩擦与揉搓综合作用下的产物。经挤压膨化后的玉米淀粉粒膨胀，氢键断裂，使得淀粉发生糊化，部分淀粉链断裂被降解成了小分子寡糖，从而促进饲粮中养分的消化吸收，提高仔猪的生长性能；此外，膨化后的玉米还具有浓郁的香味，可增加仔猪的适口性[11,13-15]。王潇[15]研究发现，添加膨化玉米组在仔猪生长前2周平均日增重显著高于对照组，料重比显著低于对照组，其中60%组效果最好。Medel等[16]研究表明，膨化玉米可以显著改善仔猪断奶后1～25 d的平均日增重与料重比。唐志高等[17]研究表明，添加膨化玉米组60日龄体重与日增重显著高于其他组。本研究表明，25%组、50%组、75%组、100%组仔猪前期料重比显著高于未添加组；后期与全期生长性能虽各组之间无显著差异，但平均日增重表现为各膨化玉米添加组均高于未添加组，且全期料重比随着膨化玉米添加比例的增加逐渐降低。这可能是由于断奶仔猪肠道中淀粉酶等消化酶分泌不足，添加膨化玉米组淀粉糊化度均达到50%以上，显著高于未添加组，同时膨化处理也降低了饲粮中抗营养因子的含量，促进了饲粮养分的消化吸收，从而提高仔猪的生长性能[14,18]。此外，本研究还表明，随着膨化玉米添加比例的增加，全期平均日增重虽有提升，但各组间差异不显著，说明膨化玉米在饲粮中过量添加对生长性能的影响不大；平均日采食量以25%组最高，再增加膨化玉米添加比例，平均日采食量反而出现下降，这是可能由于膨化玉米黏结性好，随着膨化玉米添加比例的增加，颗粒饲料的硬度逐渐升高，进而影响了仔猪的采食量。二次制粒工艺也可提高饲粮糊化度，从而提高仔猪生长性能。程志斌等[19]研究发现，二次制粒工艺下仔猪的日增重与日采食量最高，生长性能最佳，这是由于大料进行高温一次制粒后，饲粮充分糊化，并降低了饲粮中抗营养因子的含量，进而改善仔猪的生长性能，防止仔猪腹泻。本试验所用饲粮在添加膨化玉米的基础上采用二次制粒工艺，也进一步提高了仔猪的生长性能。

3.3 膨化玉米添加比例对断奶仔猪养分表观消化率的影响

玉米经膨化后其细胞壁发生破裂，淀粉链变短，糊化度升高，抗营养因子含量降低，从而更有效地提高仔猪对养分的消化吸收能力。Lv等[20]研究表明，仔猪养分表观消化率随着膨化玉米添加比例的增加有所改善。Moritz等[21]研究发现，玉米膨化加工后，在0～3周龄阶段肉仔鸡养分表观消化率有所提升。王潇等[3]研究表明，添加膨化玉米组可以显著提高断奶仔猪的有机物表观消化率。本研究表明，添加膨化玉米组仔猪的干物质与粗蛋白质表观消化率均显著高于未添加组，且随着膨化玉米添加比例的增加而升高。这与Lv等[20]的研究结果相一致，可能是由于膨化玉米中淀粉充分糊化；粗纤维含量减少，纤维分子间化学键裂解，部分不溶纤维裂解为可溶纤维；蛋白质变性，蛋白酶更易进入蛋白质内部，从而使干物质与蛋白质的消化率得到提高[12]。此外，在添加膨化玉米的基础上，二次制粒工艺也一定程度上提高了仔猪饲粮的糊化度，降低了抗营养因子含量，进而提高了仔猪对养分的消化能力。

3.4 膨化玉米添加比例对断奶仔猪血清生化指标的影响

血清生化指标与动物新陈代谢和健康状况有着密切的关联，是评估动物健康状态和疾病的重要指标[22]。总蛋白由白蛋白和球蛋白构成，血液中总蛋白的含量反映了机体蛋白质代谢情况与免疫能力。白蛋白由肝脏合成，具有运输营养物质、维持血液渗透压稳定等功能；球蛋白由机体免疫器官合成，与机体免疫力相关联[23]。本研究表明，除50%组和100%组外，其余各添加膨化玉米组血清总蛋白与白蛋白含量均高于未添加组，这可能是由于膨化玉米中蛋白质发生变性，蛋白质溶解度增加，使蛋白质更容易被机体吸收利用，从而增加了血液中的蛋白质的含量[12]血液中甘油三酯的含量反映了机体脂类代谢的情况。本试验中，血清甘油三酯含量随着膨化玉米添加比例的增加逐渐降低，未添加组血清甘油三酯含量显著高于50%组、75%组、100%组，这可能是由于膨化加工后的玉米中脂肪含量下降，从而减少了血液中甘油三酯的蓄积[24]。高密度脂蛋白可运载周围组织中的胆固醇，将其转化为胆汁酸或直接通过胆汁从肠道排出[25]。本研究发现，25%组与75%组血清高密度脂蛋白含量要高于其他组。由此可说明，膨化玉米的添加减少了仔猪应激，可以提高血液中高密度脂蛋白的含量，进而促进动物的生长发育；同时，在添加膨化玉米的基础上，二次制粒工艺也在一定程度上提高了仔猪饲粮的糊化度，降低了抗营养因子含量，一定程度上改善了仔猪因断奶产生的应激行为，进而一定程度上提高了血液中高密度脂蛋白的含量。