外源蛋白酶对谷物类饲料体外消化率的影响

■阳艳林 李婉华 黄广明

(建明工业（珠海）有限公司，广东珠海519040)

近20年，饲用酶制剂的发展异常速猛，已从探索性研究阶段发展到广大养殖者较广泛认同和使用的阶段。其中，蛋白酶作为可以催化蛋白质肽链水解的一类酶，成为应用于饲料行业最为广泛的酶制剂之一。国内外大量研究数据表明，在豆粕、鱼粉等常规蛋白原料和菜粕、棉粕、DDGS、羽毛粉等非常规蛋白原料中添加外源蛋白酶，可以改善动物生产性能和养分消化率，增进动物健康，减少环境污染等（刘东霞，2013；黄明媛，2014；徐哲，2015）。但是，外源蛋白酶是否对占饲料日粮比重较大的谷物类饲料中的蛋白具有同样的改善效果的研究试验比较少。谷物类饲料蛋白质虽然含量低，约为8%～11%，但因其在全价饲料和日粮中占有很大的比例，故其蛋白质总量在饲料中也占有重要位置。因此本试验通过两步法模拟动物胃肠环境，测定添加不同浓度的蛋白酶对不同谷物饲料消化作用的影响，为蛋白酶在应用添加中提供一定的数据支持。

1 材料和方法

1.1 外源蛋白酶

由建明工业（珠海）有限公司提供。

1.2 体外酶解试验

体外酶解试验采用胃蛋白酶-胰蛋白酶两步酶解法（白燕，2015）。体外胃肠模拟条件如下：胃环境下，缓冲液 pH 值为 2.5～3.0，胃蛋白酶（sigma）浓度为54.89 U/g食糜，37℃恒温下消化60 min；肠环境下，加入磷酸盐缓冲液调节pH值至6.8～7.0，并添加5 mg/g底物的胰蛋白酶（sigma）溶液，在37℃恒温摇床中培养3 h。消化完成后的残渣进行干物质消化率及蛋白质消化率的测定。蛋白质含量的测定采用凯氏定氮法；干物质含量的测定采用100～105℃烘箱干燥法。

1.3 试验设计

每种谷物原料分别进行体外酶解试验，每组设3个不同水平蛋白酶添加组（0、150、300 g/t），每个水平设3个重复。

2 结果与分析

2.1 外源蛋白酶对玉米、高梁消化率的影响（见表1）

表1 外源蛋白酶对玉米、高梁消化率的影响

由表1可知，与对照组相比，外源蛋白酶改善了玉米和高梁的粗蛋白消化率。两种谷物的粗蛋白消化率都在60%左右，干物质消失率约在25%左右。300 g/t添加量下对玉米粗蛋白和干物质的改善效果比150 g/t的添加量更佳，与对照组相比分别提高了18.5%、25.5%。外源蛋白酶对高梁干物质消化率的改善效果虽然不明显，但对粗蛋白消化率的改善效果相对较好，与对照组相比分别提高了1.5%和3%。

2.2 外源蛋白酶对碎米、大麦消化率的影响（见表2）

由表2可知，与对照组相比，外源蛋白酶对碎米和大麦的粗蛋白、干物质消化率均有改善作用。300 g/t的添加效果比150 g/t的添加效果更好，对粗蛋白消化率的改善与对照组相比，分别提高了6.7%和12.6%；对干物质消化率的改善与对照组相比分别提高了23%和11.6%。

表2 外源蛋白酶对碎米、大麦消化率的影响

2.3 外源蛋白酶对小麦消化率的影响（见表3）

表3 外源蛋白酶对小麦消化率的影响

由表3可知，外源蛋白酶能明显改善小麦粗蛋白的消化率，不同的添加剂下与对照组相比，分别提高了3%和10.3%。对干物质消化率的改善虽然与添加量不是呈正相关，但与对照组相比，均有增加的趋势。

3 讨论

饲料中添加蛋白酶有多方面的作用，一方面蛋白质饲料中含有较多的抗营养因子，这类物质不但会阻碍动物对营养成分的消化、吸收和利用，还可能引起动物腹泻等过敏反应，严重影响动物的健康和生长发育。而添加外源蛋白酶可以减少饲料中的这些抗营养作用，从而提高营养物质的消化率。另一方面蛋白酶可直接提高蛋白原料的蛋白质消化利用率，特别对于幼龄动物来说，由于消化机能尚未发良完全，内源蛋白酶分泌不足，因此在饲料中加入外源蛋白酶可以弥补不足的问题，助其消化。同时外源蛋白酶作用位点的不同，可将一些动物内源性蛋白酶难以消化的蛋白质水解为肽和氨基酸。

本试验结果表明，添加外源蛋白酶可以提高谷物原料粗蛋白的消化率，并随着添加剂量（酶活）的增加而提高。同一水平的外源蛋白酶添加下（300 g/t），对玉米、碎米的粗蛋白消化率基本在70%左右，对高梁、大麦的粗蛋白消化率则在60%左右，对小麦的消化率可以高达100%。五种谷物粗蛋白消化率依次为小麦＞碎米＞玉米＞大麦＞高梁，但对玉米、高梁、碎米、小麦和大麦五种谷物粗蛋白消化率的改善效果与对照组相比，分别提高了18.5%、2.0%、6.7%、10.3%和12.6%。由此可见，改善效果最好的是玉米，对高梁的改善作用最小。杜彦龙（2016）用体外酶解方法和仿生消化法研究蛋白酶对不同类型日粮的研究发现，蛋白酶对高梁型日粮的小肽含量和粗蛋白消化率的影响均低于杂粕型日粮，更低于豆粕型日粮。这与本试验的研究结果相似，外源蛋白酶对高梁粗蛋白消化率的改善较低，可能主要是高梁富含醇溶蛋白及麦醇溶蛋白，这种蛋白具有较强的疏水性，在水溶液中呈现致密的棒状结构，从而使得蛋白酶与之接触的面积减少，导致催化效率降低。

外源蛋白酶对五种谷物原料干物质的消化率影响存在差异，其中对玉米和碎米的改善作用与添加量呈正相关，对小麦、大麦与对照组相比，都有一定程度的改善，但对高梁几乎没有影响，这可能与高梁存在大量醇溶蛋白包裹，减少与蛋白酶接触面积有关。

4 结论

外源蛋白酶对测试的五种谷物原料的粗蛋白消化率和干物质均有明显的改善效果，除高梁以外，对消化率的改善效果随着添加量的提高而增加。五种谷物原料中，以小麦粗蛋白消化率最高，高达90%以上，但以玉米的改善效果最好。与对照组相比，300 g/t的添加量对玉米、高梁、碎米、小麦、大麦粗蛋白消化率分别提高了18.5%、3.0%、6.7%、10.3%和12.6%。