纤维素酶、果胶酶及半纤维素酶对肉仔鸡DDGS型日粮养分消化率的影响

李改娟 刘 洋 杨小军 冯忠义 姚军虎 史宝军 周振锋 冯新雨

饲料成本占家禽生产成本的60%～70%，而饲料中非淀粉多糖（NSP）是限制家禽对营养物质消化吸收的主要因素之一。NSP包裹了近10%的CP，添加NSP酶以降解NSP，提高养分利用已成近些年研究的热点。研究表明，NSP酶与植酸酶间存在协同效应，这可能是二者共同添加时增加了彼此接触底物的机会，也有研究发现，二者之间无互作关系。Saleh等（2004）采用体外消化法发现，多糖酶组合可提高风干样、CP的消化率，添加酸性蛋白酶时则抑制多糖酶的活性。Zyla等（1995）研究表明，酸性蛋白酶可促进植酸磷、木聚糖的水解。可见酶制剂间的相互关系复杂，研究不同单酶间的关系及其机理是高效使用酶制剂的前提。DDGS作为一种新型的副产品，营养价值较高，但受其生产过程的影响，NSP含量是原玉米的3倍，限制了其在家禽日粮中的使用。肉仔鸡生长快，尤其是消化系统不完善，对养分的可消化性要求高，添加适宜的酶制剂则有助于提高其对养分的消化率。本试验以含15%DDGS的肉仔鸡日粮为底物，体外法研究纤维素酶、果胶酶及半纤维素酶之间的互作关系，以期为科学合理使用酶制剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

胃蛋白酶（P7012，Sigma)、胰液素（P7545，Sigma）、半纤维素酶（H2125，Sigma）、果胶酶（日本 Wako，633-05013）、纤维素酶（日本 Wako，612-05066）。

恒温水浴摇床（哈尔滨 HZS-H）、全波长酶标仪（美国Bio-rad伯乐）。

1.2 试验设计（见表1）

表1 基础日粮组成和营养水平（风干基础）

以含15%DDGS的肉仔鸡日粮（见表1）为底物，采用胃蛋白酶-胰液素体外消化法，设计三组两因素的4×4全因子试验，每组16个处理，每处理4个重复，以体外风干样、CP的消化率及还原糖释放量为指标，分别研究纤维素酶、半纤维素酶以及果胶酶之间两两互作对肉仔鸡DDGS型日粮养分消化率的影响。

1.3 试验方法

参考Bedford(1993)和Zyla(1995)的体外消化法,主要包括嗉囊期、胃期、小肠期3个消化阶段。嗉囊期：准确称取1.000 g饲粮于15 ml离心管中，加酶解液及双蒸水，使终体积达到3 ml，pH值5.4、40℃水浴培养30 min。胃期：于离心管中加0.38 ml 1.5 M HCl,0.1 ml含3000 U胃蛋白酶液，pH值2.75、40℃水浴培养45 min。小肠期：胃期结束后，加1 M NaHCO30.65 ml，其中含 3.7 mg胰液素，pH 值 6.10、40 ℃水浴培养2 h。小肠消化结束后，离心管3000×g离心20 min，取200 μl上清液用于测定还原糖，再向发酵残液中加20%黄基水杨酸沉淀未消化的多肽类蛋白30 min，抽滤，测定风干样、CP的消化率。

1.4 指标测定

发酵残渣在65℃下烘干恒重测定风干样含量；凯氏定氮仪测定样品CP含量；还原糖含量测定采用DNS显色法。

1.5 数据处理

数据采用SPSS16.0统计软件中的GLM程序进行统计分析，结果以平均值表示，以P＜0.05和P＜0.01分别作为差异显著、差异极显著的判断标准。

2 结果

2.1 纤维素酶与果胶酶对日粮风干物质、粗蛋白质消化率及还原糖释放量的影响（见表2）

表2 纤维素酶与果胶酶对日粮风干物质、粗蛋白质消化率及还原糖释放量的影响

由表2主效应分析表明，随纤维素酶和果胶酶水平的增加，还原糖释放量均极显著增加（P＜0.01）；纤维素酶可极显著提高风干物质和CP的消化率（P＜0.01），其中最大值均出现在中等添加水平组（3000 U）；果胶酶在最高水平添加时（360 U）极显著提高风干物质和CP的消化率（P＜0.01）。由单因素方差分析可知，纤维素酶与果胶酶在各自高水平（9000 U、360 U）组单独添加时还原糖释放量分别为36.61 mg/g、20.71 mg/g，共同添加时则提高至45.39 mg/g，对还原糖释放量表现出极显著的正协同作用（P＜0.01）。

2.2 纤维素酶与半纤维素酶对日粮风干物质、粗蛋白质消化率及还原糖释放量的影响（见表3）

由表3主效应分析可知，CP消化率随纤维素酶水平的增加而显著提高（P＜0.05）；半纤维素酶不影响CP消化率（P＞0.05）；随纤维素酶水平的增加，风干物质消化率极显著提高（P＜0.01）；半纤维素酶极显著降低风干物质消化率（P＜0.01）；还原糖释放量均随着纤维素酶与半纤维素酶水平的提高而极显著增加（P＜0.01）。由单因素方差分析可知，二者任意水平组合均高于单独时的水平，表现出显著的协同作用（P＜0.05）。

表3 纤维素酶与半纤维素酶对日粮风干物质、粗蛋白质消化率及还原糖释放量的影响

2.3 半纤维素酶与果胶酶对日粮风干物质、粗蛋白质消化率及还原糖释放量的影响（见表4）

由表4主效应分析可知，随果胶酶和半纤维素酶水平的增加，还原糖释放量均极显著增加（P＜0.01），且二者存在极显著的协同作用（P＜0.01）；CP消化率随果胶酶水平的增加而提高，差异极显著（P＜0.01）；半纤维素酶不影响CP消化率，但与果胶酶存在极显著的交互作用（P＜0.01）；风干物质消化率随果胶酶水平的增加而极显著提高（P＜0.01），半纤维素酶在高水平组极显著降低风干物质消化率（P＜0.01）。

表4 半纤维素酶与果胶酶对日粮风干物质、粗蛋白质消化率及还原糖释放量的影响

3 讨论

体外法是评定饲料营养价值的一种快速、简单且较为可靠的方法。Bedford等（1993）建立的胃蛋白酶-胰液素两步消化法在单胃动物上的应用已比较成熟，Zyla等（1995）在Bedford的基础上增加透析法使体外发酵更趋完善。本研究结合众多经典的体外方法，研究纤维素酶、果胶酶及半纤维素酶对含DDGS肉仔鸡日粮营养价值的改善情况，结果表明，纤维素酶、半纤维素酶及果胶酶均可极显著提高还原糖释放量（P＜0.01），且两两之间存在极显著协同作用（P＜0.01），与前人研究结果一致，这主要是由细胞壁结构所决定，细胞壁由纤维素、半纤维素及果胶三者相互交错形成，当多种多糖酶共同添加时，可有效增加彼此接触底物的机会，使NSP被逐步降解为单糖、二糖等多种形式的还原糖。可见，与单一多糖酶相比，几种多糖酶的组合能更有效降解NSP，提高日粮营养物质消化率。

Yu等（2004）研究发现，α-淀粉酶、β-葡聚糖酶及木聚糖酶组合可使玉米－豆粕型肉仔鸡日粮代谢能节约3%。Tahir等（2008）在玉米－豆粕型肉仔鸡日粮中添加多糖酶组合使日粮蛋白从21%降低至19%。本研究中纤维素酶与果胶酶也可不同程度地改善CP、风干样消化率。采用SPSS中的Pearson简单相关分析方法对本研究中的数据进行相关性分析，结果表明，CP消化率与还原糖释放量相关系数最高，R纤维素酶=0.986(P=0.014)，R果胶酶=0.815(P=0.185)，风干样消化率与还原糖释放量相关系数最高，R纤维素酶=0.991(P＜0.01)，R果胶酶=0.960(P=0.04)。推测纤维素酶、果胶酶在降解细胞壁多糖结构的同时，释放了被细胞壁包裹的营养物质，提高了养分的体外消化率。半纤维素酶与纤维素酶互作对CP消化率影响不显著，与果胶酶互作影响极显著（P＜0.01）。

本试验结果表明，半纤维素酶显著降低了风干物质消化率，其中在半纤维素酶与纤维素酶互作试验中（见表3），半纤维素酶使风干物质消化率从35.11%降低至33.11%（P＜0.01），在与果胶酶互作试验中（见表4），半纤维素酶使风干物质消化率从33.44%降低至31.44%(P＜0.01），Pearson简单相关分析表明，风干物质与还原糖相关系数最高，R半纤维素酶=-0.968(P＜0.05)，半纤维素酶提高还原糖释放量而降低风干物质消化率。基础组胃蛋白酶、胰液素也可促进风干样消化，半纤维素酶与纤维素酶和果胶酶对风干样消化率均未表现出交互作用，本研究通过补充试验，推测是半纤维素酶与基础底物中胰液素发生某种拮抗，抑制胰液素对风干样的消化作用，且此抑制作用远超过还原糖释放所引起的风干样消化率提高的作用，从而造成风干样消化率降低，而还原糖释放量仍提高的结果。体外试验中多糖酶与胰液素产生拮抗抑制营养物质消化少见报道，但Tahir等（2005）研究发现，半纤维素酶可显著降低胰腺重，半纤维素酶影响胰腺酶的分泌。Cowieson等（2006）采用强饲法研究多糖酶对肉鸡日粮营养物质消化率的影响，发现果胶酶、纤维素酶及蛋白酶增加风干样、能量的排泄，降低其消化率。本试验中胰液素主要是酸性蛋白酶、淀粉酶及脂肪酶等小肠混合酶组成，作者将继续探索半纤维素酶与胰液素拮抗的具体机理。

4 结论

纤维素酶、半纤维素酶及果胶酶可协同降解含DDGS的肉仔鸡日粮中的NSP，提高其营养物质消化率；半纤维素酶显著降低风干物质消化率。