添加非淀粉多糖酶對以干旱玉米為基礎日糧的保育豬生長性能的影響

JonesCK，FrantzEL，BinghamAC，BergstromJR，DeRouchey J M，Patience J F

（1.堪薩斯州立大學谷物科學與工業系，曼哈頓66506；2.堪薩斯州立大學動物科學與工業系，曼哈頓66506；3.帕西帕尼帝斯曼集團營養產品部，新澤西州07054；4.愛荷華州立大學動物科技學院，美國埃姆斯50011）

中國·豬營養國際論壇

添加非淀粉多糖酶對以干旱玉米為基礎日糧的保育豬生長性能的影響

JonesCK1，FrantzEL1，BinghamAC1，BergstromJR3，DeRouchey J M2，Patience J F4

（1.堪薩斯州立大學谷物科學與工業系，曼哈頓66506；2.堪薩斯州立大學動物科學與工業系，曼哈頓66506；3.帕西帕尼帝斯曼集團營養產品部，新澤西州07054；4.愛荷華州立大學動物科技學院，美國埃姆斯50011）

中國豬營養國際論壇是由美國動物科學學會、上海亙泰實業集團和上海優久生物科技有限公司聯合主辦，以“凝聚全球科研力量，驅動豬業創新思維”為宗旨，力邀全球一流的機構、專家和學者，傾力打造一個動物營養領域具有國際性、前沿性和權威性的論壇。該論壇每兩年舉辦一屆，聚焦行業發展中的熱點、難點，通過專家學者和企業領導者之間進行開放建設性的學術探討、理論研究和實踐經驗交流，整合全球動物營養領域最新的技術和研究成果，推動行業發展，創造和提升產業價值。

www.asaschina.org

試驗選用360頭豬（PIC 1050×337，初始體重5.85 kg）用于評估干旱玉米中添加或不添加非淀粉多糖酶對保育豬生長性能和營養物質消化率的影響。收集34個樣品，找到具有代表性的正常和干旱玉米。所選其代表性的正常玉米容重為719.4 kg/m3，水分含量15.0%，木聚糖含量4.2%。所選代表性的干旱玉米容重為698.8 kg/m3，水分含量14.3%，木聚糖含量4.7%。斷奶后10 d適應期，保育豬被隨機分配至8個日糧組。試驗選用2×4因素設計，主要因素為玉米（正常玉米、干旱玉米）和酶（不添加、100 mg/kg酶A、250 mg/kg酶B、100 mg/kg酶A+250 mg/kg酶B）。兩種酶分別為β-葡聚糖酶、纖維素酶和木聚糖酶（酶A）或半纖維素酶和果膠酶（酶B）的混合物。斷奶后10～35 d按照兩階段飼喂方式。斷奶后30 d收集飼料和糞便樣品測定營養物質的表觀全腸道消化率。結果表明，正常和干旱玉米的營養成分相似，因此不同玉米類型或酶種類的各個處理間的差異很小。玉米類型和酶種類之間無交互作用（P＞0.10）。整個階段（10～35 d），試驗處理對平均日增重和采食量無影響，但酶A有增加飼料轉化率的趨勢（P＜0.10；0.74、0.69），主要是由于第2階段（斷奶后10～25 d）豬飼喂酶A提高了飼料轉化率（0.76、0.72；P＜0.05），從而改善木聚糖酶利用率。由此可見，干旱并不改變玉米中除木聚糖以外的非淀粉多糖含量，因此添加酶對保育豬生長性能影響較小。斷奶后10～25 d飼喂含酶A的日糧提高了仔豬飼料轉化率。

非淀粉多糖酶；玉米；干旱；酶；生長；豬

眾所周知，干旱條件會降低谷物產量，降低其能量，從而影響動物生長性能。在旱情嚴重期，由于胚乳沉積減少，通常使谷粒越來越少且小（Zinselmeier等，1999）。粒數量是影響產量的主要因素，粒大小有可能會影響容重（Andrade等，2002）。粒數量由授粉決定（Andrade等，2002）。如果干旱導致授粉期縮短，胚胎形成后中止，會大大減少粒數量，降低作物產量（Zinselmeier等，1999）。同時，谷物粒形成期干旱會導致粒重量減輕（?akir，2004）。水分限制使胚乳產量減少，從而可能改變胚乳/果皮比。因為谷物的果皮部分纖維含量高，因此該比例的變化可能改變谷物粒的營養組分，使其纖維成分含量變高，比如非淀粉多糖。

糖酶可能提高非淀粉多糖中碳水化合物的營養利用率（Jones等，2010）。市售非淀粉多糖酶在含有高水平非淀粉多糖的日糧中效果比玉米中好（Omogbenigun等，2004）。商業糖酶的效果在玉米-豆粕基礎日糧表現不一致；然而，干旱玉米中非淀粉多糖的增加可能為酶提供一種經濟模式（D?nicke等，1999）。本研究旨在研究干旱玉米中添加市售非淀粉多糖酶對保育豬生長性能和營養物質消化率的影響。

1　材料與方法

本試驗方案由堪薩斯州立大學動物保護和使用委員會批準。本研究在曼哈頓堪薩斯州立大學早期隔離斷奶中心執行。

1.1谷物組成和日糧生產收集并分析34個玉米樣品，分為“正常型”和“干旱”兩種玉米來源，用于日糧加工。選用的正常玉米容重為719.4 kg/m3，水分含量15.0%，β-葡聚糖含量0.77%，木聚糖含量4.2%，纖維素含量2.5%，半纖維素含量7.8%（表1）。正常玉米生長于平均降雨量83.5%的地區，正常平均土壤濕度（30cm，National Oceanic and Atmospheric Administration，2012a）。所選代表性的干旱玉米容重為698.8 kg/m3，水分含量14.3%，β-葡聚糖含量0.83%，木聚糖含量4.7%，纖維素含量2.5%，半纖維素含量7.6%。干旱玉米生長于平均降雨量58.0%的地區，低于平均土壤濕度（7.9 in.，National Oceanic and Atmospheric Administration，2012b）。根據美國聯邦谷物檢驗局公布的谷物標準，這兩種玉米均為馬齒型2級玉米。

表1　玉米生長環境、特征和營養組成（原樣）

在錘式粉碎機中將顆粒粉碎成相同的粒度，用于加工2個階段保育豬日糧。試驗有3階段保育飼喂系統，第1階段預試期飼喂基礎日糧。所有日糧設計為相同的配方，給予相同的營養和酶以替代谷物（表2）。以粉料的形式飼喂8種日糧，按照2×4因素設計，主因素為玉米（正常、干旱）和酶添加量（無、100 mg/kg酶A、250 mg/kg酶B、100 mg/kg酶A+250 mg/kg酶B）。兩種酶均為非淀粉多糖酶，酶A為70 U/kg β-葡聚糖酶、80 U/kg纖維素酶和270 U/kg木聚糖酶的混合物；酶B為50U/g β-葡聚糖酶，15000 U/g半纖維素酶和3000U/g果膠酶的混合物。

日糧含有0.4%的二氧化鈦作為內標物，其概略養分和碳水化合物組成見表3。

1.2試驗設計試驗選用360頭仔豬（PIC 1050×337，初始重5.85 kg，21日齡），進行25 d的生長和營養消化率試驗。斷奶時將豬分組（0 d），第1階段為10 d預試期，飼喂基礎日糧。10 d后，將豬稱重，完全隨機分配至8個日糧組。每欄5頭豬，每個處理9個重復。自由采食和飲水。試驗期按2階段進行：第2階段為斷奶后10～25 d，第3階段為斷奶后25～35 d。斷奶后第10、25和35 d記錄豬體重和耗料量，用于計算平均日增重（ADG）、平均采食量（ADFI）和飼料轉化率（G∶F）。

1.3數據分析使用SAS 9.3中GLIMMIX程序進行數據分析，主因素為固定因子，無隨機因子。交互作用不顯著（P＞0.24），因此從模型中移除。正交對比包括酶添加和不添加（忽略酶種類和玉米種類），添加酶A和不添加酶（忽略玉米類型），添加酶B和不添加酶（忽略玉米種類），酶A+B和不添加酶（忽略玉米種類）。P＜0.05表示差異顯著，0.05＜P＜0.10表示有差異趨勢。

表2　日糧組成（計算值，飼喂基礎）1

2　結果討論

第2階段，8種日糧總淀粉含量為34.8%～41.1%，纖維素為2.6%～3.1%，木質素為27.5%～32.2%，β-葡聚糖酶為0.42%～0.50%。受干旱影響玉米的日糧木質素含量較高，原因可能是正常玉米木質素含量為4.2%，而受干旱影響玉米木質素水平為4.7%。Bach Knudsen（1997）預測玉米和豆粕中木質素含量分別為42 g/kg和17 g/kg，這與本試驗正常玉米木質素水平相似。正常玉米和受干旱影響玉米加工的日糧其他方面無差異。第3階段，日糧總淀粉含量為40.2%～46.9%，纖維素為2.9%～3.5%，木質素為30.4%～35.5%，β-葡聚糖酶為0.49%～0.58%。同樣除了木質素含量，兩種日糧無差異。正常玉米和干旱玉米之間碳水化合物分析結果的相似性很令人吃驚，特別是考慮到兩種玉米來源產量的極端差異。盡管受干旱影響玉米的某些營養成分發生改變，值得注意的是蛋白質和淀粉，其他代表著非淀粉多糖等營養組分的物質基本未受影響。產量和平均土壤水分含量的綜合考慮，證實干旱玉米主要受水分影響。受精過程中干旱應激導致胚胎死亡，從而導致穗粒數減少（?akir，2004；Grant等，1989）。然而，營養物質組成的相似性表明水分應激發生在吐絲期之前或期間。粒發育期水分應激可能不足以干擾胚乳沉積或影響胚乳/果皮比。兩種玉米源非淀粉多糖相似性可能引起8種日糧含量相似。

玉米類型（正常、受干旱影響）不影響任何階段豬的末體重、平均日增重、平均采食量和飼料轉化率（P＞0.10，表4）。同樣的，玉米類型也不影響干物質、灰分、粗蛋白質和粗脂肪的表觀全腸道消化率（P＞0.10），但飼喂正常玉米日糧的豬粗纖維表觀全腸道消化率明顯比飼喂受干旱玉米日糧的豬高（P＜0.05），這可能是由于受干旱玉米的木質素含量高。

不同玉米類型和日糧間由于其他的非淀粉多糖底物差異很小，因此添加酶并未影響豬的末重、平均日增重和平均采食量（P＞0.10）。添加酶對10～25 d或25～35 d仔豬的飼料轉化率沒有影響（P＞0.10），但對整階段（10～35 d）飼料轉化率有增加的趨勢（P＜0.10），添加酶A的日糧組飼料轉化率最大。添加酶不影響干物質、粗脂肪和粗纖維的表觀全腸道消化率（P＞0.10），但對灰分表觀全腸道消化率有顯著影響（P＜0.05）。研究表明非淀粉多糖對體外礦物質消化率有影響，尤其是半纖維素可以結合鈣、鎂、猛等必需礦物質元素（Mod等，1982）。然而，也有研究認為非淀粉多糖對豬礦物質元素利用率影響很小（Kerr和Shurson，2013；Kornegay和Moore，1986）。值得注意的是，添加酶A組灰分消化率增加，單獨添加或與酶B混合添加時，其灰分消化率都比不添加酶要高（P＜0.05）。同時，日糧中添加含有半纖維素酶的酶B，灰分消化率與不添加酶無差異（P＞0.10）。可以預測添加酶可以提高氮消化率，因為非淀粉多糖使內源氮分泌增加，從而分泌菌體氮（Kerr和Shurson，2013；Borel等，1989）。然而，與不添加酶相比，添加酶B有降低蛋白質消化率的趨勢這一現象無法解釋（P＜0.10）。因為添加酶對生長性能無影響，所以這個結果仍需要進一步確定。

表3　保育豬日糧營養成分計算分析值%

正交對比試驗發現，在生長性能方面，與不添加酶組相比，僅添加酶A有提高整體平均日增重的趨勢（P＜0.10），并明顯提高10～25 d的飼料轉化率（P＜0.05）。這可能是由于日糧中木聚糖利用率提高，因為酶A中含有木聚糖酶，而酶B不含。有研究表明，玉米-豆粕型基礎日糧中添加含有木聚糖酶的復合酶，能提高生長性能和營養物質消化（Yi等，2013；Fang等，2007）。與不添加酶組相比，添加酶A或酶A的復合物能提高灰分的表觀全腸道消化率（P＜0.05），但未發現對其他營養消化率有影響，（P＞0.10）。

關于糖酶的作用機制并不是很清楚，結論也不一致（Bedford，2000）。日糧配方中含有小麥DDGS、黑麥或小麥等高纖維組分時，糖酶應該是最有效的處理方式（Emiola，2009；Omogbenigun等，2004）。多種復合酶在玉米豆粕基礎日糧和玉米DDGS日糧中效果不佳。Jones等（2010）研究發現，在含有30%DDGS的玉米豆粕日糧中添加半乳糖苷酶、半乳甘露聚糖酶、β葡聚糖酶或木聚糖酶不能改善動物生長性能。Ji等（2008）和Li等（1996）發現添加β葡聚糖復合酶也不能提高豬生長性能，但Ji等（2008）發現干物質、粗蛋白質、粗纖維、粗脂肪和灰分的消化率有所提高。目前糖酶的功效可能取決于酶分解可利用底物數量。粗纖維底物組成和濃度可能在糖酶功效中起重要作用（Bedford，2000）。因此，在豬日糧中使用糖酶之前，應當對玉米粒組成作全面分析，包括木聚糖、β-葡聚糖、果膠、纖維素、木質素和半纖維素的濃度和比例。

表4　干旱玉米和添加酶對保育豬生長性能和營養物質消化率的影響1

上述可見，正常和干旱玉米營養組成，以及兩者對豬生長性能的影響相似。因為各日糧中非淀粉多糖底物含量相似，所以添加酶對保育豬生長性能影響較小；而對于斷奶后10～25 d，飼喂添加酶A的日糧可以提高豬的飼料轉化率，但還需要進一步研究，尤其是需要參考木聚糖底物的可利用性。

［1］American Society of Agricultural Engineers.Method of determining and expressing fineness of feed materials by sieving［J］.ASAE standard S319.3.American Society of Agricultural Engineers，St.Joseph，MO.2003.

［2］Andrade F H，Echarte L，Rizzalli R，et al.Kernel Number Prediction in Maize under Nitrogen or Water Stress［J］.Cropence，2002，42（4）：1173～1179.

［3］AOAC.Official methods of analysis of AOAC International，18th edition.［M］.2007.

［4］Keb K，Bach Knudsen K E.Carbohydrate and lignin contents of plant materials used in animal feeding［J］.Animal Feed Science&Technology，1997，67（4）：319～338.

［5］Bedford M R.Exogenous enzymes in monogastric nutrition-their current value and future benefits［J］.Animal Feed Science&Technology，2000，86（1～2）：1～13.

［6］Borel P，Lairon D，Senft M，et al.Wheat bran and wheat germ：effect on digestion and intestinal absorption of dietary lipids in the rat［J］.American Journal of Clinical Nutrition，1989，49（6）：1192～1202.

［7］?akir R.Effect of water stress at different development stages on vegetative and reproductive growth of corn［J］.Field Crops Research，2004，89（1）：1～16.

［8］Danicke S，Dusel G，Jeroch H，et al.Factors affecting efficiency of NSP-degrading enzymes in rations for pigs and poultry［J］.Agribiological Research，1999，52（1）：1～24.

［9］Emiola I A，Opapeju F O，Slominski B A，et al.Growth performance and nutrient digestibility in pigs fed wheat distillers dried grains with solublesbased diets supplemented with a multicarbohydrase enzyme［J］.Journal of Animal Science，2009，87（7）：2315～2322.

［10］Fang Z F，Peng J，Liu Z L，et al.Responses of non-starch polysaccharidedegrading enzymes on digestibility and performance of growing pigs fed a dietbased on corn，soya bean meal and Chinese double-low rapeseed meal［J］. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition，2007，91（7～8）：361～368.

［11］Grant R F，Jackson B S，Kiniry J R，et al.Water Deficit Timing Effects on Yield Components in Maize［J］.Agronomy Journal，1989，81（1）：61～65.

［12］Holst DO，Holst filtration apparatus for Van Soest detergent fiber analysis［J］.Association of Official Analtyical Chemists，1973，56：1352～1356.

［13］Hudson J R，Morgan S L，Fox A.High resolution glass capillary columns for the gas chromatographic analysis of alditol acetates of neutral and amino sugars［J］.Journal of High Resolution Chromatography，2005，5（6）：285～290.

［14］Ji F，Casper D P，Brown P K，et al.Effects of dietary supplementation of an enzyme blend on the ileal and fecal digestibility of nutrients in growing pigs［J］.Journal of Animal Science，2008，86（7）：1533～1543

［15］Jones C K，Bergstrom J R，Tokach M D，et al.Efficacy of commercial enzymes in diets containing various concentrations and sources of dried distillers grains with solubles for nursery pigs［J］.Journal of Animal Science，2010，88（6）：2084～2091.

［16］Kerr B J，Shurson G C.Strategies to improve fiber utilization in swine［J］. Journal of Animal Science&Biotechnology，2013，4（2）：112～123.

［17］Kornegay E T.Dietary fiber sources may affect mineral use in swine［J］.Pigs &Poultry，1986.

［18］Leone J L.Collaborative study of the quantitative determination of titanium dioxide in cheese［J］.Journal-Association of Official Analytical Chemists，1973，56（3）：535～537.

［19］Lewis L L，Stark C R，Fahrenholz A C，et al.Effects of pelleting conditioner retention time on nursery pig growth performance［J］.Journal of Animal Science，2015，93（3）：1098～1102.

［20］Li S，Sauer W C，Mosenthin R，et al.Effect of β-glucanase supplementation of cereal-based diets for starter pigs on the apparent digestibilities of dry matter，crude protein and energy［J］.Animal Feed Science&Technology，1996，59（4）：223～231.

［21］Mccleary B V，Gibson T S，Mugford D C.Measurement of Total Starch in Cereal Products by Amyloglucosidase-α-Amylase Method：Collaborative Study［J］.Journal of Aoac International，1997，80（3）：571～579.

［22］Mod R R，Ory R L，Morris N M，et al.In vitro interaction of rice hemicellulose with trace minerals and their release by digestive enzymes［J］. Cereal Chemistry，1983，59（6）：538～542.

［23］National Oceanic and Atmospheric Administration.Annual climatological summary：Atlantic，IA.National Climatic Data Center，Asheville，NC.2012a.

［24］National Oceanic and Atmospheric Administration.Annual climatological summary：Harlan，IA.National Climatic Data Center，Asheville，NC.2012b.

［25］Omogbenigun F O，Nyachoti C M，Slominski B A.Dietary supplementation with multienzyme preparations improves nutrient utilization and growth performance in weaned pigs［J］.Journal of Animal Science，2004，82（4）：1053～1061.

［26］Yi J Q，Piao X S，Li Z C，et al.The effects of enzyme complex on performance，intestinal health and nutrient digestibility of weaned pigs［J］.Asian Australasian Journal of Animal Sciences，2013，26（8）：1181～1188.

［27］Zinselmeier C，Boyer J S.Starch and the control of kernel number in maize at low water potentials［J］.Plant Physiology，1999，121（1）：25～36.

S816.7

A

1004-3314（2016）13-0039-06

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20161310