仔猪专用复合酶的开发及其对乳仔猪作用效果的研究

2019-12-04张广民蔡辉益王海燕

饲料工业 2019年22期

李阳张广民蔡辉益严峰王海燕

(天津挑战博德生物技术有限公司，天津301906)

在断奶仔猪日粮中添加复合酶制剂是缓解断奶应激，避免生长阻滞和提高仔猪生长性能的有效措施。乳仔猪在断奶初期由于消化系统和免疫系统尚不成熟，消化道中内源酶和胃酸等分泌不足[1]，胰腺、肠道内各种消化酶的作用效果也有所下降[2-3]。在饲料中添加复合酶制剂，不但能补充动物内源酶分泌不足，也能有效降低饲料中的抗营养因子水平，提高饲料的营养价值，进而促进动物的健康生长。因此，适当添加蛋白酶和淀粉酶会有助于改善仔猪在断奶后的应激反应。当前饲用酶制剂的评价方法主要有酶活检测、酶学性质分析、体外三角瓶法以及动物试验，然而酶制剂在实际生产中发挥作用受到多种因素影响，例如饲料原料的种类、加工工艺以及动物消化道内复杂的环境等。因此，除了动物试验外，其他方法很难准确反映酶制剂在动物体内作用效果。动物试验耗时费力，很难在短期内有效评估。单胃动物仿生消化系统提供了稳定的模拟消化液参数，达到了模拟消化液各项指标的可重复与规范化的目标，并成功实现了体外评估的“自动化、仪器化和操作规范化”[4]，可稳定高效评价酶制剂的作用效果。通过体外筛选可大大节省复合酶制剂的开发时间和经济成本，目前已被行业内广泛认可。

本试验旨在运用单胃动物仿生消化系统筛选出复合酶制剂酶谱组成，然后对该复合酶对乳仔猪的作用效果进行体内评价，为饲用酶制剂的开发提供研究思路，为乳猪酶的应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

蛋白酶、淀粉酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、β-甘露聚糖酶、α-半乳糖苷酶均来源于挑战集团，酶活测定分别参照GB/T 28715—2012、GB/T 24401—2009、NY/T 911—2004、GB/T 23874—2009、GB/T 36861—2018、Q/HDTZW 0009—2012。

1.2 体外筛选试验

采用单因素完全随机设计，以玉米-豆粕型日粮（75%玉米+25%豆粕）为研究对象，按照500 g/t饲料的添加量，设计每种酶制剂在饲料中的添加水平如表1。

表1 酶制剂添加剂量的处理水平

将6 种酶制剂按照内源酶（蛋白酶和淀粉酶）和非淀粉多糖酶（β-葡聚糖酶、木聚糖酶、β-甘露聚糖酶、α-半乳糖苷酶）设计添加量水平。内源酶选择卧式模块，以猪模拟消化液及流程进行筛选（试验设计如表2），每个处理5个重复，每个重复1根消化管；非淀粉多糖酶酶谱的筛选采用立式模块进行饲料还原糖释放量的测定（试验设计如表3），每个处理4 个重复，每个重复1根消化管。

表2 内源酶酶谱筛选试验设计

表3 非淀粉多糖酶酶谱筛选试验设计

1.3 饲料原料及动物试验日粮组成

采用四分法取样后经试验用饲料粉碎机粉碎后过60 目筛，按照比例充分混匀后备用。体外筛选试验所用饲料玉米和豆粕营养成分见表4，动物试验基础日粮组成及营养水平见表5。

表4 饲料原料的营养成分(干物质基础，%)

1.4 试验动物设计与饲养管理

试验各组试验猪只每天定时喂料，自由采食，饮水器提供充足清洁饮水。其他免疫、消毒、卫生等饲养管理按常规进行。选取仿生系统筛选的内源酶及非淀粉多糖酶最佳酶谱组成，确定为乳猪复合酶配方。由生产部门负责生产配制动物试验复合酶样品，由化验室确定复合酶合格后方可用于体内试验。动物试验采用随机区组设计，选用健康的(杜×长×大)三元杂交31 日龄断奶仔猪432 头，随机分为3 个处理组，分别饲喂基础日粮、基础日粮+500 g/t仔猪专用复合酶、基础日粮+1 000 g/t仔猪专用复合酶，每个处理6个重复，每个重复24头猪。动物试验分组如表6。

表5 日粮组成及营养水平

表6 动物试验分组

1.5 检测指标

1.5.1 仿生消化法测定干物质消化率和还原糖释放量

基于仿生消化系统的饲料干物质消化率和还原糖释放量的测定参考《单胃动物仿生消化系统操作手册》。

1.5.2 生长性能检测

预试期为7 d，正式试验期设定为28 d，分别于正试期开始和结束时清晨空腹称重，准确记录饲料消耗量，计算出平均日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和料重比（F/G）。

平均日增重(ADG，g)=(试验末平均体重-初期平均体重)/试验天数

平均日采食量(ADFI，g)=试验期总耗料量/试验天数

料重比(F/G)=平均日采食量/日增重

1.5.3 腹泻率及发病率

试验期间仔细观察并记录仔猪腹泻情况。

腹泻率(%)=试验全期腹泻头次/（试验头数×试验天数）×100

发病率(%)=观察期间内发生的新病例数/同期平均猪只头数×100

1.6 数据处理

采用SPSS16.0软件进行方差分析，如果差异显著再进行Duncan's 法多重比较分析，其中P≤0.05 表示差异显著。

2 结果

2.1 不同酶谱对体外营养物质利用率的影响

2.1.1 内源酶不同添加水平对饲料体外干物质消化率的影响

研究了不同添加水平的蛋白酶和淀粉酶对饲料干物质消化率的影响，结果见表7。

表7 不同添加水平内源酶对干物质消化率的影响

由表7可知，不同内源酶组成对体外干物质消化率有影响。试验表明，淀粉酶对干物质消化率的影响较为直观，且当蛋白酶和淀粉酶组合添加量分别为5 000 U/kg 饲料原料和250 U/kg 饲料原料时，体外干物质消化率最高，为79.31%。

2.1.2 不同非淀粉多糖酶添加水平对饲料还原糖释放量的影响

研究了不同添加水平的非淀粉多糖酶对饲料还原糖释放量的影响，结果见表8。

由表8可知，不同非淀粉多糖酶酶谱组成对还原糖释放量有影响。α-半乳糖苷酶的添加水平对还原糖释放量的提高具有很大作用，这可能与豆粕中半乳糖含量相对较高有关。结果表明，当木聚糖酶、β-葡聚糖酶、β-甘露聚糖酶和α-半乳糖苷酶添加量分别为150、7 500、1 000、75 U/kg饲料原料时，还原糖释放量为527.38 mg/g干物质，比对照组提高了4.57%。

因此，根据体外筛选结果，确定乳猪酶酶谱为蛋白酶、淀粉酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、β-甘露聚糖酶和α-半乳糖苷酶添加量分别为5 000、250、150、7 500、1 000、75 U/kg 饲料原料，根据公式[复合酶酶制剂中酶活(U/g)=饲料原料中酶制剂的添加量(U/kg)×1 000 kg/饲料中复合酶的添加量(g/t)]计算可得，即当添加量为500 g/t 时，复合酶的酶谱组成为蛋白酶10 000 U/g、淀粉酶500 U/g、β-葡聚糖酶300 U/g、木聚糖酶15 000 U/g、β-甘露聚糖酶2 000 U/g、α-半乳糖苷酶150 U/g。

表8 不同水平非淀粉多糖酶对还原糖释放量的影响

2.2 乳猪复合酶对断奶仔猪生产性能、腹泻率和发病率的影响

2.2.1 乳猪复合酶及添加量对断奶仔猪生长性能的影响

将体外仿生消化筛选出的乳猪复合酶进行了动物试验验证，添加量分别为500 g/t和1 000 g/t。结果见表9。由表9可知，B 组和C 组相对于对照组A，日增重有增加的趋势，但差异不显著(P＞0.05)；日采食量无明显差异(P＞0.05)；B组料肉比相对于对照组A无显著影响(P＞0.05)，而C 组相对于A 组料肉比降低了3.65%，且差异显著(P＜0.05)，说明添加量的增加有利于料肉比的减小。

表9 仔猪专用复合酶及添加量对断奶仔猪生长性能的影响

2.2.2 乳猪复合酶及添加量对断奶仔猪腹泻率和发病率的影响（见表10）

表10 仔猪专用复合酶及添加量对断奶仔猪腹泻率和发病率的影响(%)

由表10 可知，仔猪专用复合酶对断奶仔猪腹泻率和发病率具有明显效果，与对照组A相比，B组和C组的腹泻率分别显著降低了37.57%(P＜0.05)和87.03%(P＜0.05)；相对于对照组A，B 组的发病率未有显著变化，而C 组的发病率显著降低了79.17%(P＜0.05)。由此可见，仔猪专用复合酶对于仔猪抗病能力具有较好的作用效果。

3 讨论

3.1 复合酶的体外筛选

我国乳仔猪日粮类型以玉米-豆粕型为主，玉米-豆粕型日粮的主要抗营养因子是非淀粉多糖，包括β-葡聚糖、木聚糖、果胶、甘露聚糖等。酶制剂作为一种功能复杂的生物活性物质，虽然不直接提供营养，但与饲料中营养成分的利用率息息相关[5]。饲料原料在酶制剂作用后的营养价值如何快速准确有效的评定一直是行业内关心的问题。用体外消化法模拟动物肠道消化吸收的生理作用，在体外通过测定加酶前后营养物质消化率的变化，可对酶制剂的作用效果进行评估。Simbaya等[6]的研究表明，采用透析技术进行体外酶解，评价和比较了8种碳水化合物酶和13种蛋白酶对碳水化合物和蛋白质体外酶解的效果，研究结果与体内结果一致性较好。廖睿等[7]的研究表明，当仿生系统的上样量在0.2～0.8 g范围内，还原糖释放量与上样量之间呈显著相关，仿生消化法测定猪饲料原料还原糖释放量的重复性和可加性可满足定量分析要求。高庆涛等[8]的研究结果显示，通过仿生消化法，检测不同实验室间玉米和豆粕原料酶水解物能值的总变异系数，结果表明该变异系数可控在1.64%以内，再现性符合定量分析要求。本研究的结果表明，当内源酶谱不同时，体外干物质消化率差异明显，值得注意的是，淀粉酶的添加量越大，干物质消化率越高，这是因为日粮中淀粉含量高。幼龄动物消化系统发育尚不成熟，淀粉酶分泌不足，添加淀粉酶有利于饲料原料的转变成可消化的小分子化合物。当非淀粉多糖酶组成及添加水平不同时，还原糖释放量也有所不同。冯定远[9]提出组合酶和组合型复合酶的概念，为复合酶制剂的开发提供了理论依据。复合酶的酶谱组成与日粮中的非淀粉多糖成分和含量有关。酶制剂的使用效果与饲粮含抗营养因子的种类和比例以及动物的种类和生长阶段有关。本研究结果显示，不同非淀粉多糖酶酶谱组成对还原糖释放量有明显影响，其中α-半乳糖苷酶效果最好，这可能与豆粕中半乳糖含量相对较高有关。综合内源酶与外源酶的作用效果，当酶谱为蛋白酶10 000 U/g、淀粉酶500 U/g、β-葡聚糖酶300 U/g、木聚糖酶15 000 U/g、β-甘露聚糖酶2 000 U/g、α-半乳糖苷酶150 U/g时，酶制剂的效果最优。因此，酶制剂的酶谱组成中单酶含量并不是越多越好，添加量应在一个适合范围内，合理的酶制剂的添加水平非常重要。这一点与廖睿[10]的研究结果一致。

3.2 乳猪复合酶对断奶仔猪生产性能、腹泻率和发病率的影响

在仔猪日粮中添加复合酶，可以补充内源酶不足，激活内源酶分泌，提高仔猪对淀粉、蛋白质及非淀粉多糖的消化利用，提高肠道健康状态。高玉红等[11]在断奶仔猪日粮中添加由酸性蛋白酶、糖化酶、淀粉酶、纤维素酶以及果胶酶等组成的复合酶，仔猪日增重高于对照组，料重比也有较大程度地改善(P＞0.05)，随着酶量的增加，料重比比对照组分别降低8.33%、15.42%和17.08%。而李国旺等[12]的研究表明，在基础日粮中添加0.05%、0.1%和0.15%的乳猪复合酶，平均日增重分别比对照组提高5.5%、10.7%、10.9%，腹泻率分别下降24%、28%、28%。本研究结果表明，经单胃动物仿生消化系统筛选的乳猪复合酶在体内作用效果较好。与不加酶组相比，添加乳猪复合酶对于日增重有增加趋势，但差异不显著(P＞0.05)，对日均采食量无明显差异(P＞0.05)，这可能是因为非淀粉多糖酶将日粮中的抗营养因子降解后提高饲料中能量和蛋白质的营养利用率。每吨饲料添加量为500 g时，与对照组相比料肉比无显著变化(P＜0.05)；每吨添加量为1 000 g时，料肉比显著降低了3.65%，差异显著(P＜0.05)，说明添加量的适当增加有利于料肉比的减小。该仔猪专用复合酶对断奶仔猪腹泻率和发病率具有明显效果，与不加酶组相比，每吨饲料添加500 g和1 000 g复合酶，仔猪的腹泻率分别显著降低了37.57%(P＜0.05)和87.03%(P＜0.05)；相对于对照组，添加500 g乳猪酶组的发病率没有显著变化，而添加1 000 g 组的发病率显著降低了79.17%(P＜0.05)。仔猪专用复合酶对于提高仔猪抗病能力具有较好的作用效果，但是在合理范围内较大量添加可更好改善乳仔猪的肠道微生态健康，减少腹泻和疾病的发生，该结果趋势与李国旺[12]等的结果一致。