高粱-豆粕型日糧添加復合蛋白酶對仔豬生長性能、養分利用率及糞中細菌組分的影響

陳 靜,單柳躍,戴 勁

(湖南農業大學商學院,湖南長沙 410010)

高粱作為飼料原料在歐美國家應用較為廣泛，具有替代玉米的潛能。但由于國內種植的高粱多為褐高粱，其單寧含量在1%～2%，適口性差，限制了其在飼料中的應用（唐茂妍和陳旭東，2013）。有研究報道顯示，低單寧含量的高粱作為飼料原料對豬和雞生長的影響與玉米相當（李玉清和鄒麗娟，2009），而高單寧含量的高粱對肉雞生長具有負面作用，單寧也是影響高粱能量利用率的主要抗營養因子（Pan等，2017；Pour-Reza和Edriss，1997）。此外，高粱中另一種抗營養因子為醇溶蛋白，其缺乏必需氨基酸，會降低氨基酸的消化率。高粱的營養成分與玉米相似，但由于蛋白和能量消化率較低，在單胃動物中使用比較受限。高粱蛋白消化率的降低會導致糞氮排泄量增加，從而加大畜禽養殖對環境污染的負擔。最近的研究表明，日糧中添加外源蛋白酶可以提高氮的利用率，降低氮的排放（Pan等，2017；Xu等，2017）。豬對高粱-豆粕型日糧蛋白的利用率較低，但添加外源型蛋白酶后可以提高豆粕型日糧中氮的沉積率。因此，本試驗在高粱-豆粕型基礎日糧中添加外源復合蛋白酶，考察其對仔豬生長性能、養分利用率、氮利用率及糞中細菌組分的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 本試驗所用復合蛋白酶（八寶威酶，Kemzyme）購自建民工業（珠海）有限公司。

1.2 試驗動物與日糧設計 選取健康、體重一致[（23.12±1.05）kg]的杜×長×大斷奶仔豬120頭，采用完全隨機設計分為2組，每組6個重復，每個重復10頭。試驗日糧參考NRC（2012）豬飼養標準，對照組飼喂50%高粱替代玉米-豆粕型基礎日糧，復合蛋白酶組飼喂高粱-豆粕型日糧+200 mg/kg復合蛋白酶。整個試驗期間分兩階段飼養（1～35 d和35～70 d），兩階段試驗日糧及營養水平見表1，玉米、高粱營養成分含量見表2。兩組日糧中均添加2.5 g/kg三氧化二鉻作為指示劑。

表1 基礎日糧組成及營養水平（風干基礎）

1.3 飼養管理 仔豬自由飲水和采食，室溫控制在26 ℃左右，采用自然光照和人工光照相結合，光照時間為16 h（30 lx）。試驗時間為10周。

1.4 測定指標

1.4.1 生長性能 試驗期間每天觀察仔豬的健康狀態，記錄死亡和淘汰豬只數，每周按重復統計采食量，在試驗35、70 d清晨對試驗豬只按重復進行稱重，記錄期末體重，計算斷奶后1～35 d、36～70 d和全期1～70 d各組豬只平均日采食量、平均日增重和增重耗料比。

1.4.2 樣品采集 在試驗第32～34 天和第67～69天移去料槽，各組分別選擇5頭豬進行3 d代謝試驗，分別收集每頭豬的糞便200 g，加入10 mg 6 mol/L 鹽酸進行固氮，-20 ℃保存，之后在烘箱中65℃烘干72 h，粉碎后過40目篩。

表2 玉米和高粱營養成分含量（以風干為基礎）

1.4.3 營養物質消化率和氮利用率 在試驗第35和70天分別收集各重復豬只糞便，營養物質消化率的測定參考Landero等（2011）的研究方法，氮利用率的測定參考Pan等（2017）的研究方法。計算公式為：

營養物質消化率/%=1-（日糧Cr3+含量×糞中養分含量）/（糞中Cr3+含量×日糧養分含量）×100；

糞氮排泄量/（g/kg）=氮攝入量×（1-氮消化率）/平均日增重。

1.4.4 微生物含量 試驗第70天收集各重復豬只糞便，-80 ℃保存。采用RT-PCR檢測糞中乳酸桿菌、雙歧桿菌、糞腸球菌和梭狀芽胞桿菌的含量，引物設計及PCR程序參考Bartosch等（2004）、Karlsson等（2011）的研究結果。

1.5 數據統計與分析 試驗數據使用Excel（2013）處理，采用SPSS（19.0版）進行單因子方差分析，采用T檢驗進行差異顯著性檢驗，以P＜0.05作為差異顯著的標準。

2 結果與分析

2.1 高粱-豆粕型日糧添加復合蛋白酶對仔豬生長性能的影響 本試驗中所有豬只在整個試驗期間均無死亡。由表3可知，日糧添加復合蛋白酶對仔豬各階段平均日增重、平均日采食量和末重均無顯著影響（P＞0.05）。與對照組相比，復合蛋白酶組顯著降低了1～35 d仔豬料重比（P＜0.05），較對照組顯著降低了1.84%（P＜0.05）；對照組與復合蛋白酶組對仔豬35～70 d和全期1～70 d料重比無顯著影響（P＞ 0.05）。

表3 復合蛋白酶對仔豬生長性能的影響

2.2 高粱-豆粕型日糧添加蛋白酶對仔豬養分利用率的影響 由表4可知，日糧添加復合蛋白酶對仔豬生長前期1～35 d干物質、有機物、總能及粗蛋白質利用率無顯著影響（P＞0.05）。與對照組相比，復合蛋白酶組顯著提高仔豬生長后期36～70 d營養物質利用率，其中干物質利用率提高了6.25%（P＜0.05），有機物利用率提高了2.35%（P＜0.05），總能利用率提高了5.00%（P＜0.05），粗蛋白質利用率提高了11.94%（P＜ 0.05）。

表4 復合蛋白酶對仔豬養分利用率的影響 %

2.3 高粱-豆粕型日糧添加蛋白酶對仔豬氮利用率的影響 由表5可知，日糧添加復合蛋白酶對仔豬氮攝入量的影響無顯著差異（P＞0.05），但糞氮和尿氮的排泄量顯著降低了25.65%（P＜0.05）和46.22%（P＜0.05）。與對照組相比，復合蛋白酶組顯著提高了氮的消化率、沉積率及氮沉積量，分別提高了13.16%（P＜0.05）、28.57%（P＜0.05）和25.43%（P＜0.05）。

表5 復合蛋白酶對仔豬氮利用率的影響

2.4 高粱-豆粕型日糧添加蛋白酶對仔豬糞中細菌組分的影響 由表6可知，各處理組對仔豬糞中雙歧桿菌和梭狀芽胞桿菌的數量影響不顯著（P＞0.05）。復合蛋白酶組糞中乳酸桿菌和糞腸球菌的數量顯著高于對照組（P＜0.05）。

表6 復合蛋白酶對仔豬糞中細菌數量的影響107?cfu/g

3 討論

3.1 高粱-豆粕型日糧添加復合蛋白酶對仔豬生長性能和養分利用率的影響 動物飼料中過多的養分會隨糞尿排泄到環境中，這也是引起環境污染的一個重要因素。近幾年，研究者們一直在努力尋求環境友好型、資源節約型的養殖策略，其中有研究報道，蛋白酶能提高單胃動物氮的利用率（Xu等，2017；Yu等，2016）。本研究發現，雖然日糧添加蛋白酶對仔豬生長性能無顯著影響（除了降低生長前期料重比），但對70 d仔豬粗蛋白質的利用率顯著提高了11.94%。同時，日糧添加復合蛋白酶顯著提高了70 d仔豬干物質、有機物和總能的利用率，這與Pan等（2017）采用玉米-豆粕型日糧添加復合酶對仔豬養分利用率的試驗結果一致。Xu等（2017）研究結果發現，高粱型日糧中添加復合蛋白酶可以顯著提高肉雞總能和干物質的利用率。此外，有研究報道，高粱型日糧中添加外源型蛋白酶可以顯著提高蛋白和能量的利用率（Liu等，2013a），這與本試驗研究結果一致。這可能與高粱醇溶蛋白（高粱中主要的蛋白質）的結構有關，其特有的疏水結構及β和γ型醇溶蛋白之間的二硫鍵阻礙蛋白質和能量的消化率（Salinas等，2006；Duodu等，2003），而蛋白酶可以水解β和γ型醇溶蛋白之間的二硫鍵，從而提高蛋白質的利用率（Liu等，2013b）。此外，也與高粱中植酸水平較高及植酸酶活性低有關（Liu等，2013b）。高粱中總磷含量為 2.92 g/kg，其中82.7%的磷為植酸磷，而高粱中植酸酶的活性顯著低于小麥和大麥（Selle等，2010）。日糧添加復合蛋白酶提高了養分利用率，這也是促進仔豬生長前期料重比降低的原因。

3.2 高粱-豆粕型日糧添加復合蛋白酶對仔豬氮利用率的影響 隨著國家對環保要求力度的加大，養殖業急需尋求辦法降低糞尿中氮的排放量。氮排泄量主要來源于尿液和糞便中氮的含量（Dong等，2014）。有研究報道，通過設計低蛋白日糧可以降低動物生產中氮的排泄量（O’Connel等，2006），但用于滿足豬生長氨基酸需求的氮源必不可少。因此，充分提高日糧中氮的利用率具有重要意義，其中，在日糧中添加外源性蛋白酶用于提高豆粕型日糧中氮的利用率是有效手段（Kong等，2015）。Jo等（2012）研究發現，豬日糧中添加外源型酶可提高養分利用率，同時降低抗營養因子對生長性能的影響。Rooke等（1998）在斷奶仔豬豆粕型日糧中添加蛋白酶顯著提高了早期斷奶仔豬的生長性能。本研究發現，日糧中添加復合蛋白酶顯著降低了糞氮和尿氮的排泄量，同時提高了氮的利用率和沉積率，這與提高粗蛋白質利用率的結果一致。本試驗所用復合蛋白酶主要含酸性、中性和堿性蛋白酶，其能適應胃腸道中的各種pH環境，然而關于復合蛋白酶對氮利用率的影響也有不同報道，這可能與日糧類型、試驗動物的日齡和復合酶成分有關（Ji等，2008）。豬生長早期，組織器官發育較快，但內源性酶分泌較少，可能導致總能和氮的利用率降低（Kaczmarek等，2014）。Yu等（2016）研究發現，添加外源型蛋白酶能提高斷奶仔豬蛋白質和氨基酸的消化率，包被蛋白酶在胃和小腸中的存留率分別是90%、85%，蛋白酶包被后可以降低其活力損失，由此增加養分利用率，這與本試驗日糧添加包被蛋白酶的研究結果一致。

3.3 高粱-豆粕型日糧添加復合蛋白酶對仔豬糞中細菌含量的影響 動物腸道的微生物菌群數量及優勢微生物的比例各不相同，其影響機體代謝，營養物質吸收及機體的健康狀態（Richards等，2005）。目前，關于豬腸道微生物菌群的研究并不完善，許多優勢菌群的種類還尚未闡明。日糧組成能改變仔豬腸道微生物菌群組成，從而影響營養物質的消化吸收（Awati等，2005）。本研究發現，在高粱-豆粕型日糧中添加復合蛋白酶可顯著提高糞中乳酸桿菌和糞腸球菌的含量。乳酸桿菌、糞腸球菌是腸道中的有益菌，腸道中的數量與動物腸道健康、飼料利用率和生長有密切聯系。

4 結論

高粱-豆粕型日糧中添加復合蛋白酶可以提高仔豬生長前期的飼料利用率，同時顯著提高氮的利用率和沉積率，降低糞氮和尿氮的排泄量。

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