添加蛋白酶对肉鸭菜籽粕代谢能值的影响

2021-06-05王建萍曾秋凤丁雪梅白世平张克英

动物营养学报 2021年5期

于爽王建萍曾秋凤丁雪梅白世平张克英

(四川农业大学动物营养研究所，动物抗病营养教育部重点实验室，动物抗病营养农业农村部重点实验室，动物抗病营养四川省重点实验室，成都 611130)

蛋白酶是催化分解蛋白质肽键的一类酶的总称。饲料中外源蛋白酶的添加弥补了内源蛋白酶分泌不足的缺陷，还会提高饲料的饲用品质，提高代谢能和养分利用率[1]。因此，关于蛋白酶的研究引起了人们的关注。Ghazi等[2]研究发现，添加蛋白酶提高了豆粕的氮表观消化率和真代谢能(TME)，弥补了家禽内源蛋白酶的不足。汪银锋等[3]报道，在饲粮中添加蛋白酶可弥补体内蛋白酶分泌的不足，加速对家禽蛋白质的消化吸收，提高饲粮中蛋白质的利用率，改善家禽的生长性能。Angel等[4]和Rubio等[5]研究发现，在饲粮中添加蛋白酶能提高肉鸡的生长性能。有研究表明，饲粮中添加外源性蛋白酶不仅能提高肉鸡的生长性能，还能提高养分利用率[6-7]。由此可见，蛋白酶在肉鸡上的应用相对广泛，同样的，蛋白酶在肉鸭上也有相关研究。张开心等[8]研究表明，在肉鸭饲粮中添加蛋白酶，可提高肉鸭菜籽粕标准回肠氨基酸消化率。Adeola等[9]研究得出，添加蛋白酶可提高肉鸭对大豆的能量利用率并有提高干物质(DM)利用率的趋势。目前，关于蛋白酶对肉鸭菜籽粕代谢能影响的研究较为缺乏。因此，本研究旨在采用TME结合套算法评定添加蛋白酶对5种不同蛋白质溶解度的菜籽粕肉鸭代谢能值的改善效果，为合理利用蛋白酶改善菜籽粕代谢能提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

选用19周龄以上健康的樱桃谷肉公鸭，平均体重为(3.35±0.45) kg，采取TME结合套算法进行代谢试验。试验设13个组，包括1个玉米组、1个豆粕组、1个饥饿内源组、5个菜籽粕不加酶组、5个菜籽粕加蛋白酶组(蛋白酶制剂添加量为200 mg/kg，蛋白酶制剂中蛋白酶活性为1×105U/g)。每个组设12个重复，每个重复1只鸭。玉米组和豆粕组也进行加酶处理，菜籽粕按40%替代玉米，豆粕按35%替代玉米。选用5种不同蛋白质溶解度的菜籽粕(分别命名为A1、A2、A3、A4、A5)，5种菜籽粕的理化特性见表1。本试验中使用的蛋白酶制剂的蛋白酶活性定义参考李东东等[10]，蛋白酶添加量参考张开心等[8]。

表1 不同来源菜籽粕的理化特性(风干基础)

1.2 饲养管理与样品采集

代谢试验在四川农业大学动物营养研究所科研试验基地进行。所有试验用鸭都单独饲养在代谢笼中，按照常规方式进行饲养管理。适应期饲喂维持饲粮(参考NY/T 2122—2012《肉鸭饲养标准》中北京鸭的营养需要配制)，泄殖腔缝合集粪瓶盖后适应1周的时间，称量试验鸭体重并记录；饥饿内源组试验鸭饥饿36 h，继续饥饿，收集排泄物36 h；其他组试验鸭饥饿36 h，然后按体重的2%强饲对应的待测饲粮，旋上集粪袋，记录时间，收集排泄物36 h；排泄物间隔6 h收集1次，并置于对应的自封袋中-20 ℃保存。样品采集结束后，将收集的排泄物置于65 ℃烘箱内烘至恒量，室温回潮24 h后称重并记录，作为风干排泄物总量，然后粉碎，过40目筛，封存备测。

1.3 测定指标

菜籽粕蛋白质溶解度参考豆粕蛋白质溶解度的测定方法(DB13/T 812—2006)测定。菜籽粕和排泄物中总能(GE)采用氧氮测热法测定，DM(GB/T 6435—2006)、粗脂肪(EE)(GB/T 6433—2006)、粗蛋白质(CP)(GB/T 6432—1994)、粗纤维(CF)(GB/T 6434—2006)、中性洗涤纤维(NDF)(GB/T 20806—2006)、粗灰分(Ash)(GB/T 6438—2007)、钙(Ca)(GB/T 6436—2002)、磷(P)含量(GB/T 6437—2002)均参照对应的国标方法测定，酸性洗涤纤维(ADF)含量参照农业行业标准《饲料中酸性洗涤纤维的测定》(NY/T 1459—2007)测定。

1.4 计算公式

养分真利用率计算公式：

某养分真利用率(%)=[(食入饲粮中某养分量-排泄物中该养分量+内源性该养分量)/食入饲粮中该养分量]×100。

代谢能计算公式：

表观代谢能(AME)=(食入总能-排泄物中总能)/食入量；真代谢能(TME)=[食入总能-(排泄物中总能-内源总能)]/食入量；菜籽粕AME=(饲粮AME-玉米AME×饲粮中玉米的比例)/饲粮中待测菜籽粕的比例；菜籽粕TME=(饲粮TME-玉米TME×饲粮中玉米的比例)/饲粮中待测菜籽粕的比例。

氮沉积量计算公式：

RN1=(食入饲粮总氮-排泄物氮)/食入饲粮干物质重量；RN2=(食入饲粮总氮-排泄物氮+内源排泄物氮)/食入饲粮干物质重量。

式中：RN1表示家禽每摄入1 kg饲粮干物质的表观氮沉积量；RN2表示家禽每摄入1 kg饲粮干物质去除内源氮部分的真氮沉积量。

氮校正表观代谢能(AMEn)=AME-34.39×RN1；氮校正真代谢能(TMEn)=TME-34.39×RN2。

式中：34.39为鸡每克尿氮的产热量。

1.5 数据处理与分析

用SAS 9.0的GLM程序对试验数据先进行单因素方差分析，再进行2×5二因素方差分析(加酶与否，5个菜籽粕来源)，主效应包括蛋白酶、菜籽粕来源以及两者间的互作效应。试验结果用平均值和标准误(SE)表示，以P<0.05为差异显著性判定标准。对菜籽粕的蛋白质溶解度与其代谢能值和饲粮养分利用率进行相关性分析，P<0.05为显著相关，P<0.01为极显著相关。

2 结果

2.1 各组间肉鸭平均体重、强饲量、氮沉积量、氮排泄量、内源能排泄量的比较

从表2可以看出，不同组间肉鸭的平均体重、强饲量、内源能排泄量无显著差异(P>0.05)，但表观氮沉积量、真氮沉积量、氮排泄量存在显著差异(P<0.05)。其中，表观氮沉积量以A4不加蛋白酶组最高，玉米组最低；真氮沉积量以A4不加蛋白酶组和豆粕组较高，玉米组最低；氮排泄量以A1和A5不加蛋白酶组较高，玉米组最低。

表2 不同组肉鸭平均体重、强饲量、氮沉积量、氮排泄量及内源能排泄量的比较(干物质基础)

2.2 添加蛋白酶对饲粮养分真利用率的影响

从表3可以看出，除菜籽粕来源对饲粮DM和Ash真利用率、蛋白酶对CF和Ca真利用率以及蛋白酶与菜籽粕来源的交互作用对Ca真利用率无显著影响(P>0.05)外，菜籽粕来源、蛋白酶及两者的交互作用均显著影响饲粮的养分真利用率(P<0.05)。

表3 添加蛋白酶对菜籽粕饲粮养分真利用率的影响(风干基础)

从菜籽粕来源对不同菜籽粕饲粮养分真利用率的影响来看：菜籽粕来源对饲粮养分真利用率的影响不同，显著影响EE、CP、NDF、ADF、CF、Ca、P真利用率(P<0.05)，但对DM、Ash真利用率影响不显著(P>0.05)。其中，A3、A4、A5菜籽粕饲粮的EE真利用率显著高于A1和A2菜籽粕饲粮(P<0.05)；A3、A4菜籽粕饲粮的CP真利用率显著高于A1菜籽粕饲粮(P<0.05)，同时A1和A2菜籽粕饲粮显著高于A5菜籽粕饲粮(P<0.05)；A1、A4、A5菜籽粕饲粮的NDF真利用率显著高于A2和A3菜籽粕饲粮(P<0.05)；A3菜籽粕饲粮的ADF真利用率显著高于A5菜籽粕饲粮(P<0.05)，另外3种菜籽粕饲粮之间差异不显著(P>0.05)；A1、A3菜籽粕饲粮的Ash真利用率显著高于A2和A4菜籽粕饲粮(P<0.05)，同时A2和A4菜籽粕饲粮显著高于A5菜籽粕饲粮(P<0.05)；A3菜籽粕饲粮的Ca真利用率显著低于另外4种菜籽粕饲粮(P<0.05)；A5菜籽粕饲粮的P真利用率显著高于A1、A3、A4菜籽粕饲粮(P<0.05)，同时A1、A3和A4菜籽粕饲粮显著高于A2菜籽粕饲粮(P<0.05)。

从蛋白酶对不同菜籽粕饲粮养分真利用率影响来看：添加蛋白酶有升高饲粮CF和Ca真利用率的趋势，对饲粮DM、EE、CP、NDF、ADF、Ash、P真利用率具有显著的改善作用(P<0.05)。添加蛋白酶使饲粮DM、EE、CP、NDF、ADF、CF、Ash、Ca、P真利用率分别提高了3.73%、9.92%、8.51%、15.78%、17.09%、2.12%、8.55%、2.81%、12.96%，其中改善效果较好的是NDF、ADF、P真利用率。

2.3 添加蛋白酶对菜籽粕AME、TME、AMEn、TMEn的影响

从表4可以看出，菜籽粕来源、蛋白酶及两者的交互作用均显著影响菜籽粕的AME、TME、AMEn、TMEn(P<0.05)。

表4 添加蛋白酶对菜籽粕AME、TME、AMEn、TMEn的影响(绝干基础)

从菜籽粕来源对菜籽粕AME、TME、AMEn、TMEn的影响来看：菜籽粕来源显著影响菜籽粕的AME、TME、AMEn、TMEn(P<0.05)。其中，A3、A4和A5之间AME、TME、AMEn、TMEn差异不显著(P>0.05)，但均显著高于A1和A2(P<0.05)。

从添加蛋白酶对菜籽粕AME、TME、AMEn、TMEn的影响来看：添加蛋白酶对菜籽粕的AME、TME、AMEn、TMEn均有显著的提高作用(P<0.05)，使其分别提高了2.01、2.01、1.80、1.80 MJ/kg。不同来源菜籽粕添加蛋白酶后，AME、TME、AMEn、TMEn的提高程度不同，A4和A5的TME、AMEn、TMEn提高程度不显著(P>0.05)，A1、A2和A3的AME、TME、AMEn、TMEn提高程度显著(P<0.05)。综上所述，添加蛋白酶对不同来源的5种菜籽粕的代谢能值均有提高作用，但主要是对蛋白质溶解度为40%～50%的菜籽粕的代谢能值有显著提高作用。

2.4 菜籽粕的蛋白质溶解度与养分真利用率和代谢能值的相关性分析

从表5可以看出，菜籽粕的蛋白质溶解度与饲粮EE真利用率呈极显著正相关(P<0.01)，与饲粮CF、Ca、ADF真利用率呈负相关，与菜籽粕AME、TME呈显著正相关(P<0.05)，与菜籽粕AMEn、TMEn呈极显著正相关(P<0.01)。由此可见，菜籽粕的蛋白质溶解度与其AME、TME、AMEn、TMEn相关性很高。

表5 菜籽粕的蛋白质溶解度与养分真利用率、代谢能值的相关系数

3 讨论

近年来的研究表明，饲粮添加外源性蛋白酶可以改善肉鸡的生长性能和养分利用率[6-7]。Freitas等[11]研究了在玉米、豆粕、肉骨粉中添加外源蛋白酶的效果，添加蛋白酶可提高脂肪和蛋白质的消化率和AME。Yang等[12]对淀粉酶、蛋白酶和木聚糖酶组成的复合酶在肉鸡饲粮中的耐热性和有效性进行了研究，得出添加复合酶对36日龄肉鸡饲喂玉米粉和豆粕饲粮的养分消化率有明显的改善作用。Ghazi等[2]在肉鸡上的应用研究表明，蛋白酶P2处理提高了氮表观消化率和TME。郭正富等[13]研究表明，饲粮添加蛋白酶显著提高了肉鸡的AME、总能和氮的利用率。本研究结果表明，蛋白酶对菜籽粕的AME、TME、AMEn、TMEn有提高作用，且对饲粮不同养分的真利用率有不同程度提高，与上述学者研究结果一致。

蛋白酶主要是通过补充内源消化酶的不足来提高养分的利用率[14]。奚刚等[15]的研究表明，加酶组丝毛乌骨鸡37和67日龄胃蛋白酶活性分别比对照组增加了5.39%和5.37%，小肠中胰蛋白酶和总蛋白酶活性与对照组相比也有所提高。此外，外源蛋白酶有助于中和饲料中抗营养因子的的负面影响，并将大的蛋白质分子分解成较小的可吸收的片段[16]。Douglas等[17]和Ghazi等[18]的研究表明，蛋白酶可以最小化与大豆蛋白相关的抗营养作用。唐德富等[19]的研究显示，添加含木聚糖酶、淀粉酶、蛋白酶的外源复合酶制剂A和B均可提高3种菜籽粕的AME和AMEn，推测其原因是添加外源性复合酶制剂使部分抗营养因子得到降解，抗营养作用得到解除，进而促进了养分的消化利用。此外，蛋白酶还可改善家禽的生长性能，提高家禽对饲粮的消化效率，提高机体免疫力，且减少氮排放量[20]。

蛋白质溶解度低于35%时，表示加热过度，蛋白质遭到了破坏，而蛋白质溶解度在35%～88%时，蛋白质品质无太大差别[21]。Pastuszewska等[22]的研究显示，蛋白质溶解度在55%～60%的菜籽粕具有较高的营养价值。目前，关于菜籽粕蛋白质溶解度与其代谢能值关系的研究相对较少，更多的是关于加热过程对菜籽粕蛋白质溶解度影响的研究。唐精等[23]的研究表明，加热会使游离氨基酸与其他化合物的基团形成牢固的不能被消化酶所打开的分子间和分子内的结合键，从而降低蛋白质溶解度。初雷等[24]在研究菜籽粕的品质指标变化规律及相互关系时也指出菜籽粕加热时，还原糖会与某些氨基酸的N-末端或赖氨酸的ε-侧链结合，使较多的氨基酸转变为纤维的一部分，因而降低菜籽粕的蛋白质溶解度，升高纤维水平。纤维作为菜籽粕的抗营养因子，其水平的升高势必会造成代谢能值的降低。本试验结果也同样发现，菜籽粕的蛋白质溶解度与菜籽粕饲粮的CF、NDF、ADF真利用率呈负相关，印证了这一观点。