基于高蛋白棉籽粕优质产蛋鸡饲料配方的优化

张 鑫， 闫卫疆 ， 高宏伟 ， 王芳梅 ， 谷盼盼， 许若男，张修珂， 希力阿扎提·阿不力米提， 王英美， 王 亮*

（1.新疆大学生命科学与技术学院，新疆乌鲁木齐 830046；2.新疆泰昆集团股份有限公司，新疆昌吉 831100）

豆粕是饲料中的主要蛋白源，因其具有良好的营养特性，所以其对畜禽饲料的成本具有很大的影响。近年来，由于养殖业的迅猛发展和粮食价格上涨，豆粕供不应求，导致饲料企业的利润减少，寻找优质的蛋白源已成为动物饲料营养研究的重点（张艳铭2006）。高蛋白棉籽粕是替代豆粕理想的植物性蛋白原料，其是以棉籽为原料榨油后的副产品,含粗蛋白质50%左右,含有较丰富的蛋氨酸、胱氨酸,但其赖氨酸含量较低（刘绍娟等，2016；周培校等，2009）。新疆是我国的主要产棉地区，其棉花资源丰富，因此产生了大量的榨油产物棉籽粕。新疆是棉籽粕的原产地，选择其代替部分豆粕，可以降低饲料成本，充分利用资源 （Dmsd 等，2011；Gui等，2010； 郭书贤等，2009）。蛋白质和钙是产蛋鸡饲料配方的两项重要因素，饲料中蛋白质含量决定了饲料的品质和成本（任善茂等，2017）。钙是动物所必需的矿物元素之一，而且其是动物所需矿物元素中量最大的元素（陈娟2011）。

本文采用胃蛋白酶-胰酶两步法测定饲料中蛋白质、钙的消化率，确定产蛋鸡饲料配方中高蛋白棉籽粕替代豆粕的最适添加量以及石粉的需要量，提高饲料消化率，优化饲料配方，降低蛋鸡养殖成本，充分利用棉籽粕资源。

1 材料与方法

1.1 试验饲料 试验采用玉米-豆粕型基础饲料NRC（1994）。饲料蛋白来源包括豆粕（市购）、高蛋白棉籽粕（新疆泰昆集团股份有限公司）。其中高蛋白棉籽粕的营养成分∶干物质92.3%、粗蛋白质56%、灰分 12.1%、含钙量 0.25%、游离棉酚160 mg/kg。豆粕的营养成分：干物质89.2%、粗蛋白质45.7%、灰分6.91%、含钙量0.31%。

试验饲料基础配方：玉米59.3%、豆粕26.7%、石粉8%、磷酸氢钙1.7%、预混料1%、植物油1%、食盐0.3%、沸石粉2%。

1.2 主要试验仪器 分析天平FA1004，精密pH计（精确到0.01），RHP-1000A型高速多功能粉碎机，SHB-III循环水式多用真空泵，THZ-82恒温振荡器，101型电热鼓风干燥箱，透析袋（截留分子质量8000～14000 Da，直径是44 mm）。

1.3 主要化学试剂 胃蛋白酶（活性1∶3000），购于上海蓝季科技发展有限公司。胰酶 （活性1∶4000），购于上海源叶生物科技有限公司。盐酸（AR），氢氧化钠（AR），乙酸（AR），乙酸钠（AR），磺基水杨酸（AR）。

1.4 基本成分测定 粗蛋白质的测定：GB/T 6432—94；粗灰分的测定：GB/T 6438—2007；水分的测定：GB/T 6435—2014；游离棉酚的测定：GB 13086—91；钙含量的测定：GB/T 6436—2002。

1.5 试验方法 本研究采用胃蛋白酶-胰酶两步法测定饲料中蛋白质、钙的体外消化率（黄辉，2009；孙育平等，2005；张铁鹰 2002；黄瑞林等，1999）。

胃消化阶段：准确称取1.0000 g过60目筛的饲料样品，放入锥形瓶中并加入10 mL乙酸乙酸钠缓冲溶液 （pH=3），小心混合后加入0.5 mL的0.01 mol/L的盐酸胃蛋白酶溶液并封口。充分混匀后放入温度为40℃的振荡器内消化，振荡频率为120次/min，时间为75 min。

小肠消化阶段：胃消化期结束后，逐滴加入1 mol/L氢氧化钠溶液，调整食糜液的pH至6.5。先将透析袋一端用夹子夹紧，倒入16 mL相应pH的乙酸乙酸钠缓冲溶液，再将中和后的样品和胰酶转移到透析袋中，夹紧透析袋的另一端。置于500 mL的锥形瓶中并加入400 mL的缓冲液，将锥形瓶封口后放入恒温振荡器，振荡频率120次/min，时间为180 min。消化结束后，将20%的磺基水杨酸溶液5 mL加入到透析袋中。室温静置30 min后过滤，用1%磺基水杨酸溶液冲洗透析袋中的残留物。将残渣及滤纸于105℃的烘箱中烘至恒重，测定干物质和蛋白质。

1.6 数据统计分析 原始数据采用Excel初步整理，然后采用SPSS 16.0软件进行单因素方差分析，采用Duncan法多重比较，P＜0.05为差异显著，采用GraphPad Prism 5作图。采用Design Expert 8.0软件中的Box-Benhnken进行响应面优化设计，并对数据进行模型拟合以及方差分析。数值以“平均数±标准差”表示。

2 结果与讨论

2.1 体外消化试验最适酶用量的选择

2.1.1 胃蛋白酶最适用量的选择 选择胃蛋白酶浓度为 40、50、60、70、80 mg/mL，以高蛋白棉籽粕为底物进行消化试验，所得结果如图1所示，由此确定最适的胃蛋白酶浓度为70 mg/mL。

图1 胃蛋白酶浓度对消化率的影响

2.1.2 胰酶最适用量的选择 浓度为70 mg/mL的胃蛋白酶消化高蛋白棉籽粕75 min后，再分别加入含胰酶 30、40、50、60、70 mg 的乙酸乙酸钠缓冲溶液，继续消化 180 min，结果如图2所示。确定胰酶的最适用量为50 mg。

图2 胰酶浓度对消化率的影响

2.2 棉籽粕最适替代量的确定 以试验饲料基础配方为基础，根据等氮等能的原则，分别加入0、50、100、150、200 g/kg 的高蛋白棉籽粕替代豆粕，配制一种蛋白源为豆粕、高蛋白棉籽粕的产蛋鸡饲料。不同高蛋白棉籽粕替代部分豆粕的配合饲料的体外消化如图3所示。高蛋白棉籽粕添加量为100 g/kg时，干物质消化率达到最高点，蛋白质消化率也较高，分别为56.9%、57%，之后随着棉籽粕添加量的增加，体外消化率显著下降。

图3 棉籽粕添加量对消化率的影响

高蛋白棉籽粕添加量为100 g/kg时呈现出较高的干物质和蛋白质消化率，根据 《饲料卫生标准》产蛋鸡饲料中的游离棉酚≤20 mg/kg，故高蛋白棉籽粕的最适添加量为100 g/kg。

2.3 角蛋白酶添加量的确定 在含100 g/kg高蛋白棉籽粕的饲料基础上，添加0.0%、0.03%、0.06%、0.09%、0.12%角蛋白酶，研究不同角蛋白酶添加量对配合饲料消化率的影响，从而确定角蛋白酶的最适添加量，优化产蛋鸡饲料配方。结果如图4所示，随着角蛋白酶添加量的增加，饲料干物质消化率先增加后降低，当角蛋白酶添加量为0.09%时，体外消化率显著较高。蛋白质消化率与干物质消化率都呈现出先增后减的趋势，添加0.09%的角蛋白酶蛋白质消化率和干物质消化率达到最大值，分别为61%、59.3%。综合考虑角蛋白酶不同添加量对体外消化率的影响，确定角蛋白酶的需要量范围为0.09%。

图4 角蛋白酶添加量对消化率的影响

2.4 石粉最适需要量的确定 石粉的主要成分是碳酸钙，一般作为饲料中钙的补充剂。在上述添加角蛋白酶饲料配方的基础上，分别添加4%、5.3%、6.6%、8%、9.2%石粉，增加沸石粉以达到配比平衡。结果如图5所示。随着石粉添加量的增加，饲料干物质消化率和钙消化率呈现出先增后减的趋势，当石粉添加量为8%时，试样的干物质和钙体外消化率最高，显著高于其他试验组。

图5 含钙量对消化率的影响

结合考虑石粉不同添加量对饲料体外消化率的影响，选择石粉的最适需要量为8%。

2.5 磷最需用量的确定 在含100 g/kg高蛋白棉籽粕的饲料基础上，添加1.2%、1.3%、1.5%、1.6%、1.7%磷酸氢钙，增加沸石粉以达到配比平衡。结果如图6所示，随着磷添加量的增加,饲料干物质消化率和钙消化率呈现出先增后减的趋势，当磷酸氢钙添加量为1.6%时，试样的体外消化率显著高于其他试验组（P＜0.05）。

综合考虑磷不同添加量对饲料体外消化率的影响，确定磷酸氢钙的最适添加量为1.6%。

图6 含磷量对消化率的影响

2.6 卵磷脂需要量的确定 在含100 g/kg高蛋白棉籽粕的饲料基础上，添加0%、1%、2%、3%、4%卵磷脂，研究卵磷脂不同添加量对产蛋鸡配合饲料的影响，从而选取最适卵磷脂需要量，优化产蛋鸡饲料配方。如图7所示，随着卵磷脂添加量的增加，蛋白质、钙消化率变化显著，呈现先增后减的趋势，在卵磷脂添加量为2%时，蛋白质、钙消化率显著高于其他试验组。

综合考虑卵磷脂不同添加量对饲料体外消化率的影响，确定卵磷脂的添加量为2%。

图7 卵磷脂添加量对消化率的影响

2.7 响应面优化产蛋鸡饲料配方 以角蛋白酶、石粉、磷酸氢钙、卵磷脂的添加量为考察因素，以蛋白质和钙的消化率为综合评价指标，综合评分=样品中蛋白质消化率/该组样品中蛋白质最高消化率×60+样品中钙消化率/该组样品中最高钙消化率×40，进行响应面优化试验，因素水平见表1，试验结果和回归模型见表2、表3。

表1 因素水平编码表

表2 响应面试验方案及结果

对表2中数据进行回归拟合，得到自变量与综合评分（Y）的二次多项回归方程为：

Y=93.78+1.4A+1.53B+10.51C+2.79D+0.55AB-0.73AC-0.23AD-1.87BC-0.67BD+0.32CD-1.23A2-1.65B2-7.16C2-4.84D2。

由表3对模型进行的方差分析结果可知，模型P＜0.0001，表明回归模型达到极显著，因变量与所有自变量之间的线性关系显著 （R2=0.9928）。失拟项P=0.0519＞0.05，模拟失拟项不显著；该回归模型的调整决定系数R2Adj=0.9856，变异系数CV=1.16，说明该模型拟合程度良好，试验误差小，故该回归方程模型成立，可用此模型对综合评分结果进行分析及预测。回归方程各项方差分析表明， 因素 A、B、C、D、BC、A2、B2、C2、D2对综合评分有极显著的影响（P ＜ 0.01），因子 AB、AC、AD、BD、CD对综合评分影响不显著（P＞0.05）。

表3 回归方程的方差分析

响应面优化设计最终确定了最佳配方，结果见表4，综合评分为97.5，在此条件下进行试验，得配方的蛋白质消化率为62.8%，钙消化率为39.8%，与预测值接近。

3 结论

本文以蛋白质和钙为指标通过体外消化的方法对产蛋鸡饲料配方进行了优化。试验表明在原有基础饲料上，棉籽粕可添加10%，替代部分豆粕，石粉和磷酸氢钙的需要量为8.1%和1.77%，角蛋白酶的添加量为0.088%，卵磷脂的添加量为2.1%，饲料呈现出较高的蛋白质消化率（62.8%）和钙消化率（39.8%）。本文研究所得优质产蛋鸡饲料能够降低饲料成本，提高饲料企业利润，充分利用本地榨油副产物，但其在养殖中的实际应用还有待进一步研究和验证。

表4 最佳饲料配方%