复合型β-甘露聚糖酶的开发及其对断奶仔猪生长性能和血清生化指标的影响

2019-03-13余璐璐宋全芳张广民孟庆刚黄雪石

饲料工业 2019年4期

■余璐璐宋全芳严峰张广民孟庆刚黄雪石

(1.天津挑战博德生物技术有限公司，天津 301900；2.天津博菲德生物科技有限公司，天津 301900；3.阜新蒙古族自治县阜新镇动物卫生监督所，辽宁阜新 123100；4.阜新蒙古族自治县兽药饲料畜产品安全监测所，辽宁阜新 123100)

近年来由于畜禽养殖中抗生素的滥用，造成畜禽体内药物残留、肠道微生态的破坏，畜禽免疫力的降低等，特别是畜禽产品中的药物残留问题，对人体健康产生巨大威胁，而纯生物制剂产品——酶制剂作为抗生素的替代产品，已经成为当今饲料工业中应用较为广泛的一类产品。

β-甘露聚糖酶是一种以内切方式降解甘露聚糖的水解酶，属于半纤维素酶类。畜禽动物体内不含消化甘露聚糖的消化酶系，在饲料中添加β-甘露聚糖酶能够降解植物性饲料原料中的抗营养成分，促进畜禽生长性能的提升[1]，而且其产生的甘露寡糖（MOS）可以调节畜禽肠道内的微生态平衡，促进肠道健康[2]。当前对β-甘露聚糖酶的应用开发主要有动物试验和体外消化试验（胃蛋白酶-胰酶两步法），因体外消化试验时间周期短，效果稳定等优点因此普遍应用在产品的前期筛选中。本研究旨在通过体外仿生消化法对酸性及中性β-甘露聚糖酶的不同活力组合进行筛选开发出复合型β-甘露聚糖酶，并验证其对断奶仔猪生长性能及血清生化指标的影响，为β-甘露聚糖酶在断奶仔猪上的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

酸性和中性β-甘露聚糖酶及酶活力检测方法均由天津挑战博德生物技术有限公司提供；单胃动物仿生消化系统（SDS-Ⅲ），湖南中本智能科技发展有限公司。

1.2 试验设计

体外仿生消化试验采用单因素试验设计，共分为6个组别（酸性、中性β-甘露聚糖酶的总添加活性4 U/g），对照组为不加酶组，5个加酶组，酸性与中性β-甘露聚糖酶活力比例分别为0∶100、25∶75、50∶50、75∶25、100∶0，消化底物为试验基础日粮，每个组别5个重复，每个重复1根消化管。消化结束后以DNS法检测消化液中还原糖释放量。胃缓冲液、小肠缓冲液及体外仿生消化法操作过程参照《一种饲料可消化碳水化合物总量的仿生消化测定方法》[3]进行配制及操作。

动物试验于挑战集团安庆猪场进行，选取刚断奶的杜长大三元杂交健康仔猪300头（体重无显著差异，断奶日龄相差不超过3 d），公母混合，随即分到4个处理中，添加复合型β-甘露聚糖酶活力分别为0、2 000、4 000、6 000 U/kg，每个处理5个重复，每个重复15头猪，试验开始前进行7 d预饲，正式试验时间为28 d。试验基础日粮参照 NRC（1998）营养需求推荐及饲养标准进行配制，日粮组成及营养水平见表1。

表1 基础日粮组成及营养水平（风干基础）

1.3 饲养管理及测定指标

按照试验猪场的饲养管理规程及免疫程序进行饲养，分别于试验第1 d和28 d清晨进行空腹称重，以重复为单位，记录每日的耗料量；自由采食和饮水，每天观察记录仔猪的腹泻状况，通过记录试验期间饲料消耗及体重计算出仔猪的平均日增重、平均日采食量和料重比。

分别于试验第1 d和28 d称重后，每栏随机挑选公母猪各1头，前腔静脉采血（不加抗凝剂），4 000 r/min离心10 min分离血清，-20℃保存待测。根据试剂盒（罗氏公司提供）说明，用罗氏cobas®c 311全自动生化分析仪测定血清中血糖（GLU）、尿素氮（UN）、白蛋白（ALB）、总蛋白（TP）、免疫球蛋白A（IgA）和免疫球蛋白G（IgG）的含量。

1.4 统计分析

试验数据用SPSS 16.0统计软件中的单因素方差分析法进行统计分析，结果用“平均数±标准误”表示。

2 结果

2.1 复合型β-甘露聚糖酶不同比例组合对还原糖释放量的影响（见表2）

表2 复合型β-甘露聚糖酶对还原糖释放量的影响

由表2结果可知，添加β-甘露聚糖酶能显著促进仔猪日粮的还原糖释放量，且显著高于对照组（P＜0.05）；同时发现，酸性与中性β-甘露聚糖酶的不同比例组合对还原糖释放量的效果均高于单酶添加效果，说明二者之间存在协同增效效应；酸性与中性β-甘露聚糖酶 0∶100、25∶75、50∶50、75∶25、100∶0的比例添加与不加酶组相比提高量分别为3.36%、5.30%、7.64%、6.79%、4.78%，结果表明，酸性与中性β-甘露聚糖酶活力比例为50∶50时，对还原糖释放提高量最为明显，所以在乳仔猪动物试验酸性与中性β-甘露聚糖酶酶活添加比例以50∶50进行。

2.2 复合型β-甘露聚糖酶对断奶仔猪生长性能的影响（见表3）

表3 复合型β-甘露聚糖酶对断奶仔猪生长性能的影响

根据体外仿生消化试验结果，断奶仔猪试验中酸性与中性β-甘露聚糖酶活力组成以50∶50进行添加。由表3可知，添加一定量的复合型β-甘露聚糖酶能够改善断奶仔猪的生长性能，4 000 U/kg复合型β-甘露聚糖酶和6 000 U/kg复合型β-甘露聚糖酶与对照相比，能显著提高断奶仔猪末重、日均采食量、日增重（P＜0.05）；2 000 U/kg复合型β-甘露聚糖酶与对照相比，对断奶仔猪末重、日均采食量、日增重均无明显差异（P＞0.05）；β-甘露聚糖酶的不同添加水平对料重比均无明显影响（P＞0.05）；同时发现，2 000、4 000、6 000 U/kg三种剂量添加均能显著降低仔猪腹泻（P＜0.05）。

2.3 复合型β-甘露聚糖酶对断奶仔猪血清生化指标的影响（见表4）

表4 复合型β-甘露聚糖酶对断奶仔猪血清生化参数的影响

由表4可见，与对照组相比，在试验第28 d时日粮添加4 000、6 000 U/kg复合型β-甘露聚糖酶显著增加了断奶仔猪血清中GLU和TP含量（P＜0.05）；但添加不同剂量的复合型β-甘露聚糖酶对断奶仔猪血清中ALB、UN、IgA和IgG含量无显著差异（P＞0.05）。与添加2 000 U/kg复合型β-甘露聚糖酶相比，在试验第28 d时日粮添加4 000 U/kg和6 000 U/kg复合型β-甘露聚糖酶对断奶仔猪血清中血糖有增加的趋势，且有显著性差异（P＜0.05）。其他各组间无显著差异（P＞0.05）。

3 讨论

3.1 复合型β-甘露聚糖酶体外作用效果评估

近年来饲料酶制剂的体外评估已取得一定的进展，赵敏（2007）以“胃蛋白酶-胰液素”体外消化法评估NSP酶对畜禽日粮的作用效果，结果表明NSP酶对畜禽日粮代谢能具有明显的递增效应[4]。何科林（2012）利用体外消化法筛选出NSP酶在玉米-豆粕和玉米-小麦日粮中最适添加量及酶谱，在动物试验中取得了较为理想的效果[5]。廖睿（2016）研究表明利用仿生消化法测定饲粮还原糖释放量的方法可以有效地评估NSP酶的效果[6]。本研究体外仿生消化试验结果(见表2)也显示，添加β-甘露聚糖酶对日粮还原糖释放量提高量达3.36%以上，这也表明了β-甘露聚糖酶能够提高畜禽对日粮的利用效率。畜禽的消化生理条件要求饲用酶制剂要同时适应胃液中较强的酸性环境和小肠的中性环境才能发挥较好的作用效果，而β-甘露聚糖酶的较多的发酵菌种和表达系统来源导致其不同的酶学性质，包括最适pH值、等电点以及酶切位点等。欧阳海燕等（2017）发现不同菌种来源NSP酶的水解产物均有差异，且不同菌种来源NSP酶具有协同增效作用[7]。本研究发现，复合型β-甘露聚糖酶对日粮还原糖释放量的作用效果均高于单酶效果，表明了酸性与中性β-甘露聚糖酶具有协同增效的效果，且以50∶50复合情况下对还原糖释放提高量最为明显，达到了7.64%。

3.2 甘露聚糖酶对乳仔猪生长性能及腹泻率的影响

β-甘露聚糖酶降低甘露聚糖等的抗营养作用主要表现在破坏植物性饲料原料的细胞壁结构，使其包裹的营养物质释放出来；降低消化道内的食糜黏度，有利于营养物质的进一步消化吸收；将甘露聚糖降解为甘露寡糖（MOS），提高畜禽免疫力，有利于肠道内有益菌的增殖[8-10]。Pettey等（2002）研究表明，在仔猪日粮中添加β-甘露聚糖酶能显著提高仔猪采食量，促进仔猪日增重，提高猪的生长性能[11]。本试验在仔猪日粮中分别添加2 000、4 000、6 000 U/kg的复合型β-甘露聚糖酶均能提高其采食量、日增重，且对采食量、日增重的改善程度随β-甘露聚糖酶添加量的增加而提高。李学俭（2012）研究表明在仔猪日粮中添加β-甘露聚糖酶能显著降低仔猪腹泻[12]，而本研究中三种添加量的复合型β-甘露聚糖酶均能显著降低仔猪腹泻率，与现有研究结果是相一致的，这可能与甘露聚糖酶作用于日粮释放出的甘露寡糖对畜禽体内微生态平衡的调节有关。

3.3 复合型β-甘露聚糖酶对断奶仔猪血清生化指标的影响

血液生化参数可反映动物机体的营养水平和健康状况，其中血液中GLU是动物机体主要的能量来源，其含量高低与动物采食量、机体营养状况和应激水平呈正相关，血浆TP和ALB含量可反映机体对蛋白质的吸收和代谢状况[13]。本试验中，日粮添加4 000、6 000 U/kg复合型β-甘露聚糖酶可显著提高断奶仔猪血清中血糖和总蛋白含量，这说明日粮添加β-甘露聚糖酶对改善断奶仔猪对营养物质的消化吸收利用能力有促进作用，这与高玉红等（2000）的研究结果基本一致[14]。血浆UN可反映机体蛋白质合成或分解能力，其含量高低可用于评价动物机体蛋白质代谢和饲粮氨基酸的平衡状况，IgA和IgG含量可反映动物机体的免疫水平。本试验中，日粮添加不同剂量复合型β-甘露聚糖酶对仔猪血清中UN、IgA和IgG含量无显著影响，但尿素氮有降低趋势，表明断奶仔猪对蛋白质的利用增强，但吕秋凤等（2011）研究表明日粮添加复合酶制剂可提高断奶仔猪后期血清中IgA含量[15]，这可能与酶的添加剂量、组成等有关，其具体原因有待进一步深入研究。