蛋白酶、淀粉酶和非淀粉多糖降解酶的添加對以玉米豆粕為基礎日糧的肉雞養分利用率和生長性能的影響

摘 要：本文中，一個試驗的目的是測定淀粉酶和蛋白酶是否能提高2周齡以下肉雞的養分消化率。試驗的處理組分為以玉米-豆粕為基礎日糧的對照組與日糧中添加了淀粉酶或淀粉酶+蛋白酶的試驗組。結果發現，酶制劑的添加對肉雞的增重和飼料轉化率沒有作用。這一點已被淀粉和蛋白質的回腸消化率測定數據證實：對照組、淀粉酶組與淀粉酶+蛋白酶組3組肉雞的平均值分別為96.8 %、96.8 %、96.9 %和83.9 %、80.1 %、79.6 %。三組日糧的淀粉總腸道消化率（Total Tract Digestibility，TTD）平均值分別為97.8 %、97.7 %和97.7 %，其日糧AMEn值分別為3 129 kcal/kg、3 129 kcal/kg和3 106 kcal/kg。另一個試驗采用2×2×2因子設計8個試驗處理，以測定玉米顆粒（常規或簡單粉碎以及精細粉碎）和非淀粉多糖酶、淀粉酶或非淀粉多糖酶+淀粉酶對1～21日齡肉雞生長性能和養分利用率的作用。飼喂簡單粉碎的玉米（幾何平均粒徑為736 μm）型日糧的肉雞，較之飼喂精細粉碎玉米型日糧（幾何平均粒徑為482 μm）的肉雞，增重更高（808 g/羽比750 g/羽） （P<0.001）、飼料轉化率（1.27比1.32）更低。這一點得到了更低AMEn值（2 852 kcal/kg對2 972 kcal/kg）的確證。淀粉酶的添加對飼喂簡單粉碎玉米型日糧的肉雞生長性能無影響，但提高了其增重、飼料轉化率，也提高了飼喂精細粉碎玉米型日糧的肉雞AMEn值，這可能是因為其增加了消化道前端的淀粉消化率。非淀粉多糖酶的添加對兩種日糧都有作用，最明顯的是，常規的玉米型日糧與細粉碎玉米型日糧的飼料轉化率（1.27對1.23）和增重（750 g/羽對789 g/羽）。日糧AMEn值的變化同樣重要，添加酶制劑后，AMEn從2 972 kcal/kg增至3 042 kcal/kg， 2 852 kcal/kg增至3 009 kcal/kg。

關鍵詞：玉米顆粒；淀粉酶；蛋白酶；非淀粉多糖酶；肉雞

中圖分類號：S816.79 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2015）10-0039-06

家禽行業一直試圖通過添加酶制劑來提高家禽日糧的營養價值。除了使用常規的木聚糖酶、甘露聚糖酶、植酸酶以及最近流行的復合碳水化合物酶制劑外，Jiang等（2008）、Angel等（2011）；Kalmendal和Tauson（2012）、Yegani和Korver（2013）提出使用常規的消化道酶（如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶）。這些酶的應用受到剛出殼雛雞可能缺乏關鍵消化酶這種觀念的驅動；這種論斷也已被Nitsan等（1991）、Noy和Sklan（1995）、Jin等（1998）證實，他們指出脂肪酶、淀粉酶和胰蛋白酶的活性在2～3周齡后快速提高。因此，有人提出幼齡雛雞消化系統發育的不成熟可能會導致日糧養分的利用率不高（Jin等，1998），養分消化率（而非吸收率）是主要的限制性因素（Parsons，2004）。這些發現促使在幼齡肉雞日糧中添加常規的內源酶以提高生肉雞長性能的研究得以開展。

目前我們的研究集中在微生物蛋白酶和淀粉酶的應用上，因為我們實驗室（Meng等，2004）之前的工作表明，脂肪酶的添加對飼喂含牛脂或植物油型日糧的幼齡肉雞的脂肪消化率、日糧AMEn和生長性能沒有影響。除此之外，我們假設不同實驗室報道的肉雞生長性能對添加淀粉酶和蛋白酶產生的差異或許是因為其他影響因素而不是內源酶的缺乏造成的。因此，為了闡明有關飼用淀粉酶對肉雞生長性能和淀粉利用率影響的研究數據上的差異，日糧中玉米的顆粒大小也作為研究對象。這一點也受了以下事實的驅動：在檢測飼料顆粒大小對肉雞生長性能影響的研究中（Amerah等，2008），粗糙的玉米顆粒降低了采食量（Feed Intake，FI），但提高了飼料轉化率（Feed Conversion Ratio，FCR）。這表明，與精細粉碎的玉米顆粒不同，簡單粉碎的玉米對肉雞生長性能有積極的促進作用。相反，Lott等（1992）發現，較之使用精細粉碎的玉米配制的日糧相比，用簡單粉碎的玉米配制的日糧可顯著降低21日齡雞的增重（BWG）和FCR。Kilburn和Edwards（2001）也曾報道，較之使用含粗顆粒玉米的日糧，含適度大小玉米顆粒的日糧能提高FCR和真ME含量。然而，Reece等（1985、1986）報道，玉米顆粒大小（如0.68 mm對1.29 mm）對飼喂粉料或顆粒料的肉雞生長性能無影響。另外，Péron等（2005）和Lentle等（2006）報道，小麥在制粒后，其顆粒大小的分布不會改變，而Engberg等（2002）和Svihus等（2004）報道，制粒能夠盡量減少小麥型日糧中顆粒大小的分布差異。

因此，有人指出，即使玉米型日糧沒有黏性，也會有一定數量的淀粉和蛋白未被消化并到達后腸，隨后發酵，并產生相對較低的能量（Zanella等，1999）。正如近來Slominski（2011）的綜述指出，有些研究表明，復合碳水化合物酶制劑能提高低黏性玉米-豆粕型（Soybean Meal，SBM）日糧的營養價值，而此研究未提供有關玉米顆粒大小與玉米型顆粒料中飼用淀粉酶、蛋白酶和非淀粉多糖（Nonstarch Polysaccharide，NSP）酶之間潛在相互作用的數據。在本項研究中，試驗1的目的是研究淀粉酶或淀粉酶+蛋白酶對飼喂玉米-豆粕型粉料的肉雞生長性能和養分利用率的作用，試驗2通過肉雞的生長性能和養分消化率來評價玉米顆粒大小和添加NSP降解酶或淀粉水解酶的作用。

1 材料與方法

1.1 試驗設計和試驗日糧

試驗1設9個重復籠，每籠5羽雞，隨機分配至3種日糧處理：對照日糧、對照日糧+淀粉酶（1萬U/kg）+淀粉葡糖苷酶（10 U/kg）、對照日糧+淀粉酶+淀粉葡糖苷酶+蛋白酶（4 000 U/kg）。試驗為期2周，所有日糧均制成粉料。

試驗2設9個重復籠，每籠5羽雞，隨機分配至8種日糧處理的一個，研究玉米顆粒大小（簡單粉碎對精細粉碎）與添加或不添加NSP降解酶和淀粉水解酶中的一種或兩種，對肉雞養分利用率和生長性能的影響。所有日糧均為粉料，試驗為期3周。

在每千克日糧中，NSP酶組成為600 U的木聚糖酶、100 U的葡聚糖酶、300 U的纖維素酶、600 U的果膠酶、30 U的甘露聚糖和30U的半乳糖苷酶，淀粉酶的組成為 10 000 U的淀粉酶和10 U的淀粉葡糖苷酶，蛋白酶的組成為4 000 U蛋白酶。含酶預混料由加拿大Bio-Systems公司（加拿大亞伯達省卡爾加里市）提供，并替代日糧中的部分玉米。鑒于檢測范圍的限制（如淀粉酶40 U/g，蛋白酶80 U/g）及飼料組分中碳水化合物對多種酶測定過程中所用乙酰水楊酸試劑的干擾，酶活性在酶預混料中而不是在全價料中進行測定。試驗2中木聚糖酶活性的測定是例外，用Xylazyme AX片劑（Megazyme國際愛爾蘭公司，愛爾蘭布雷市） ，測定其在酶預混料和日糧中的活性。在使用簡單粉碎玉米的對照組日糧中，添加NSP酶、淀粉酶和NSP酶+淀粉酶的日糧組，酶活性測定值分別為34 U/kg、715 U/kg、26 U/kg和743 U/kg；在使用精細粉碎的玉米的對照組日糧中，添加NSP酶、淀粉酶和NSP酶+淀粉酶的日糧組，酶活性測定值分別為27 U/kg、732 U/kg、34 U/kg和756 U/kg。

試驗日糧的組成見表1。試驗1的玉米-豆粕型日糧養分組成欠佳，其AMEn只能滿足NRC（1994）對肉雛雞對應養分需求的95 %，CP、Met、Ca和有效磷僅為92 %。其他的養分符合或超出了NRC規定的肉雞營養需求標準。所有日糧均為粉料，自由采食。每種日糧添加氧化鉻（0.3 %），作為計算養分消化率系數和AMEn值的未消化標示物。

試驗2日糧配制的AMEn和CP養分只能滿足NRC（1994）肉雞對應養分需求標準的95 %。二氧化鈦（0.3 %）作為內標物質，以測定淀粉和NSP的消化率與AMEn值。日糧經65 ℃制粒，自由采食，自由飲水。這兩種玉米顆粒的幾何直徑（Geometric Mean Diameters，GMD）平均為736 μm（簡單粉碎）和482μm（精細粉碎），用Wiley錘式粉碎機的標準3號粉碎機（賓夕法尼亞州費城的Arthur H. Thomas公司），篩片孔徑為3.18 mm；粉碎的玉米經過了單次粉碎（常規）或多次粉碎（精細粉碎）。玉米顆粒的GMD值根據美國農業工程學會（2003）的方法測定。

1.2 家禽管理與樣本采集

1日齡羅斯308肉雞來自當地孵化場，個體稱重后分為5個重量等級。每組5羽，從每個體重等級中選出1羽，隨后隨機分配入每一個籠中，因此各組籠間雛雞的平均初始體重相近。雛雞用電加熱層疊式雞籠飼養，自由飲水、自由采食，試驗期間采用持續光照。每周以每籠為單位測定體重和FI。稱重前禁食4 h。經必要的死亡率校正后，利用平均增重、采食量和料重比測定肉雞的生長性能。兩試驗的肉雞死亡率非常低，試驗1平均為1.1 %，試驗2平均為0.9 %。

在每項試驗結束時（試驗1為14日齡時，試驗2為21日齡時），于每籠收集3 h的糞便樣本，收集后立即冷凍，經冷凍干燥后再粉碎。于15日齡（試驗1）和22日齡（試驗2），每個處理隨機選取12羽雞（每籠中選擇9羽，外加選自3個不同籠的3羽），采用頸椎脫臼法安樂死。收集回腸末端（離回盲結合處15 cm）的內容物。同一處理3羽雞的食糜樣本混合后用于化學組成分析。消化糜樣本經冷凍、凍干后粉碎后再用于分析。

所有動物處理程序均按照加拿大動物保護理事會（Canadian Council on Animal Care）的指南進行，此項試驗的流程經馬尼托巴大學的本地動物保護理事會（Canadian Council on Animal Care）通過。

1.3 化學分析

日糧、食糜和糞便樣本均一式二份進行分析。氧化鉻采用Williams等（1962）描述的方法測定。二氧化鉻按照Lomer等（2000）所述的程序進行測定，并以Varian電感耦合等離子體質譜儀（Varian 加拿大公司，加拿大安大略省米西索加市）測定。氮素含量用Leco Moder FP 2000燃燒分析儀（Leco Corp.，St. Joesph，MI）測定；蛋白質含量通過乘以系數6.25計算得出。總能使用經苯甲酸標準化的Parr 1261絕熱彈式熱量計（Parr儀器公司，伊利諾斯州Moline）測定。非淀粉多糖含量通過氣液色譜法（組分中性糖）和比色法（糖醛酸）測定。中性糖的處理程序按照Englyst和Cummings（1984，1988）所述的方法加以修改（Slominski和Campbell，1990）后進行。糖醛酸按Scott（1979）所描述方法進行測定。淀粉使用Megazyme總淀粉測定試劑盒和AOAC方法996.11（AOAC International，2012）進行測定。

1.4 計算與統計分析

以淀粉消化率的計算為例，以下公式用于計算試驗日糧中各種日糧組分的消化率和AMEn值：

消化率（%）={1-[（IM%日糧/IM%食糜/糞便）×（淀粉%食糜/糞便/淀粉%日糧）]}

AMEn（kcal/kg）=GE日糧kcal/kg-[GE食糜kcal/kg×（IM%日糧/IM%食糜）]-8.22×{N%日糧-[N%食糜×（IM%日糧/IM%食糜）]}

其中GE=總能；N=氮；IM=內標（試驗1中的氧化鉻或試驗2中的氧化鈦）；8.22=尿酸氮的能量（如8.22 kcal/kg的尿酸氮）。

試驗1中各處理組間的統計學差異通過SAS軟件（SAS Institute Inc. Cary，NC）的GLM程序進行單因素方差分析得出。試驗2采用2×2×2因子的完全隨機設計。所有數據利用SAS軟件（SAS Institute Inc. Cary，NC）的GLM程序進行3因素方差分析，以測定顆粒大小、NSP酶添加與否和淀粉酶添加與否的效應，以及三因素間的互作。當日糧平均值之間的差異P<0.05時，則用鄧肯均值比較法進行檢驗。

2 結果與討論

2.1 試驗1

肉雞飼喂添加了淀粉酶、淀粉葡糖苷酶和蛋白酶的玉米-豆粕型日糧后，其生長性能見表2，結果發現酶的添加對肉雞的生長性能無明顯作用（P>0.05）。在試驗的第1周和第2周，對照組與淀粉酶組或淀粉酶+蛋白酶組的肉雞BWG和FCR值無差異。

雖然三個組肉雞表觀回腸淀粉消化率相近（表3），但飼喂添加淀粉酶或淀粉酶+蛋白酶的日糧的肉雞其蛋白質消化率略有降低（P<0.05）。對照組和酶制劑日糧組肉雞的腸道總消化率相近，AMEn值也幾乎一樣。

Zanella等（1999）、Café等（2002）、Gracia等（2003）、Iji等（2003）、Cowieson和Adeola（2005）、Kaczmarek等（2009）指出，在家禽日糧中添加淀粉酶和蛋白酶，可提高養分消化率和其生長性能。Noy和Sklan（1995）和Uni等（1995）表明，酶制劑如淀粉酶和蛋白酶或許可提高肉雞的消化率和生長性能，因為1日齡肉雞胰酶的合成非常有限。這與之前的研究（Noy和Sklan，1995；Zanella等，1999；Gracia等，2003；Meng和Slominski，2005）不同，本研究表明，飼喂玉米-豆粕型日糧的肉雞其淀粉消化率與通過集糞法測定得到的回腸消化率同樣高，且未發現淀粉酶所起的作用。早期研究（Zanella等，1999）表明，小腸中的淀粉消化不完全，能進入后腸，最后被微生物發酵利用。然而，本研究以及Weurding等（2001）和Gracia等（2003）的研究表明，淀粉的回腸消化率和總腸道消化率之間沒有差異。另外，本研究測得的總腸道淀粉消化率與之前飼喂玉米型日糧的肉雞（Weurding等，2001；Parsons，2004；Meng和Slominski，2005）高度一致。可以假設，未消化的淀粉片段在雞的后腸中未發生明顯的發酵，這與Kussaibati等（1982）提供的數據一致，他們報道在普通和無菌肉雞中有相近數量的未消化淀粉。因為淀粉是肉雞最重要的日糧能量來源，其較高的消化率會產生高的AMEn值（表3），在配制日糧時，這僅會輕微地提高期望值（表1）。

之前的研究指出，極幼齡的雛雞消化大豆蛋白的能力很低（Parsons，2004）。與此相反，本研究觀察到了添加蛋白酶對蛋白質的利用率未起作用，同時飼喂對照日糧的肉雞具有最高的蛋白質回腸消化率。在此研究中，添加淀粉酶后，無論有無添加蛋白酶都能觀察到蛋白質消化率下降，這與一些研究（Zanella等，1999；Gracia等，2003）的結果不符。然而，本研究的結果與Mahagna等（1995）的一致。后者發現，在1～7日齡肉雞的高粱-大豆型日糧中添加蛋白酶和淀粉酶后，飼料的利用率受到了一定程度的抑制。這些作者指出，養分消化率的下降或許是因胰淀粉酶和胰蛋白酶分泌的減少造成的。在這一點上，本研究提到的蛋白質消化率的降低或許是受胰蛋白酶和糜蛋白酶分泌的減少影響，原因是較之對照組肉雞，試驗組肉雞飼喂了含高濃度酶的日糧后體內外源酶處于較高的水平（Snook和Mever，1964）。

2.2 試驗2

如表4所示，精細粉碎玉米（如GMD為482 μm）型日糧對1～21日齡肉雞的FI無影響，僅在1～7日齡時肉雞采食量較大（P<0.5）。飼喂精細粉碎玉米型日糧的肉雞，較飼喂簡單粉碎玉米型日糧（如GMD為736μm）的肉雞具有較低的BWG（P<0.05）。飼料轉化率的結果表明了顆粒大小的效應：飼喂精細粉碎玉米型日糧的肉雞較飼喂簡單粉碎玉米型日糧肉雞有較高的FCR。Amerah等（2008）表明，玉米簡單粉碎或許可提高肉雞的生長性能，這與本研究中觀察到的精細粉碎玉米對肉雞生長性能有消極作用相一致。相反，Amerah等（2007）和Reece等（1986）表明，制粒可以將含小麥或玉米型日糧中飼料原料的顆粒大小分布差異降至最小，致使其顆粒大小不會對肉雞生長性能產生影響。與此相反，Lentle等（2006）和Péron等（2005）表明，即使在制粒之后，日糧中原料的顆粒大小分布差異仍然存在，并推斷這種差異可能會影響肉雞的生長性能。總之，據認為，日糧顆粒大小或許會影響肉雞生長性能，這是由于大顆粒在肌胃中能滯留較長的時間所致。肌胃中較慢的通過速率或許會增加養分與消化酶的接觸時間，從而提高養分消化率和能量利用率（Nir等，1994；Svihus等，2002）。Ferket（2000）表明，肉雞發育良好的肌胃因可提高膽囊收縮素的釋放水平，從而可提高肉雞的胃腸動力（Svihus等，2004），繼而可促進胰酶的分泌。在這一點上，Jacobs等（2010）闡明，隨著日糧中玉米顆粒的增大，肌胃重量增加。

1～21日齡肉雞的總FCR值表明，添加NSP酶可提高飼料利用率（P<0.05），但僅在利用簡單粉碎的玉米（如GMD為736 μm）時，不過觀察到了在精細粉碎玉米型日糧中添加NSP酶后BWG增加。當使用簡單粉碎的玉米時，添加淀粉酶會影響采食量（P<0.05），但21日齡的BWG未受影響；當使用精細粉碎的玉米時，BWG會提高。從肉雞1日齡至21日齡，添加淀粉酶往往會影響FCR（P=0.09），但該影響僅在使用精細粉碎的玉米時才顯著。精細粉碎玉米可能使淀粉酶能夠更好地與淀粉顆粒接觸，從而產生更高的淀粉利用率。然而，本研究中觀察到的添加淀粉酶后所得回腸淀粉消化率并未證實這種假設（表5），因為添加酶后僅有提高回腸淀粉消化率的趨勢（P=0.133）。然而，NSP酶的使用與淀粉酶可提高（P=0.025）簡單粉碎玉米型和精細粉碎玉米型日糧回腸淀粉消化率和AMEn值的結果相呼應。

某些研究人員（Mahagna等，1995；Gracia等，2003；Cowieson等，2004）指出，外源酶的使用能通過限制內源氨基酸的損失從而可改善家禽的生長性能。Cowieson等（2004）證明，酶降解了抗營養因子從而減少了內源損失；而Gracia等（2003）指出，外源淀粉酶和蛋白酶或許增加了內源酶的產生。在本研究中，日糧顆粒大小影響了NSP的降解（P<0.038）。另外，NSP降解酶的應用對NSP的回腸利用具有積極作用，導致NSP酶與顆粒大小有明顯的相互作用。當使用簡單粉碎的玉米時，非淀粉多糖和淀粉消化率及能量利用率，是食糜緩慢通過速率的重要體現。當使用精細粉碎的原料時，總腸道NSP消化率的降低或許與其通過速率加快同時與進行微生物發酵的細胞壁材料接觸有限有關。

在本研究中，聯合使用多種酶后生長性能和能量利用率得到了提高。這些結果證實，玉米-豆粕型日糧中添加NSP降解酶可提高NSP的降解效率，與之前的研究結果（Kocher等，2003；Meng和Slominski，2005）一致。NSP酶的作用模式是消除胚乳細胞壁的物理屏障和養分的包被層，這就解釋了為什么在本研究中添加酶可提高肉雞的簡單粉碎玉米型日糧的FCR，而對精細粉碎玉米型日糧卻無此作用。NSP降解酶可以釋放被細胞壁結構包埋的淀粉和蛋白質組分，從而促使更多的能量被利用。Wu和Ravindran（2004）發現了木聚糖酶在全麥粒型肉雞日糧中的添加效果。相反，Kim等（2005）發現，小麥顆粒大小或木聚糖酶的添加對豬的生長性能沒有任何作用。在本研究中，較之精細粉碎玉米型日糧，酶制劑在提高簡單粉碎玉米型日糧的AMEn值上幅度更大。不論是否添加淀粉酶，NSP降解酶可提高簡單粉碎玉米型和精細粉碎玉米型日糧的AMEn水平。人們認為，NSP水解產物能被腸道內的微生物發酵成為短鏈脂肪酸，并因此可增加能量利用率和日糧AMEn值。然而，Engberg等（2002）發現，當肉雞飼喂精細粉碎或簡單粉碎飼料時，無論該料為粉料或顆粒料，腸道短鏈脂肪酸的濃度差異很小。Kilburn和Edwards（2001）也報道，當飼喂中等顆粒的玉米而不是極粗糙顆粒的玉米型日糧時，FCR和TME均有所提高。本研究也發現了類似的狀況，如同玉米顆粒大小的作用一樣，無論是否添加淀粉酶，只要添加了NSP酶都能促進NSP的降解。然而，最大的改善效果出現在NSP酶與淀粉酶聯合使用時。

3 結語

根據本研究的結果可以認為：幼齡雛雞消化酶的缺乏程度或許并沒有達到當初所認為的那種嚴重程度。因此，在幼齡肉雞日糧中添加淀粉酶和蛋白酶幾乎或完全沒有效果。NSP酶和淀粉酶之間沒有協同作用。不同大小的玉米顆粒可能會使采食含外源淀粉酶日糧的肉雞在生長性能上出現變異。這也表明，當日糧使用簡單粉碎的玉米（如GMD約700 μm）時，NSP酶或許會提高豆粕型日糧的營養價值。

原題名：The effect of protease，amylase，and nonstarch polysaccharide-degrading enzyme supplementation on nutrient utilization and growth performance of broiler chickens fed corn-soybean meal-based diets（英文）

原作者：S. A. Kaczmared，A. Rogiewicz，M. Mogielnicka，A. Rutkowski，R. O. Jones，B. A. Slominski

參考文獻略。