體內(nèi)法和體外法評(píng)估遼東櫟籽實(shí)在生長(zhǎng)豬飼糧中的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

丁亞南 趙月香* 劉啟文 張?jiān)坡?賀 喜 范志勇 宋澤和**

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128；2.晉中市宏藝生物科技有限公司，晉中 030600)

隨著我國(guó)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，飼料需求逐漸增加，飼料原料短缺問(wèn)題日益突出，用量較大的常規(guī)飼料原料價(jià)格逐漸攀升，尋求廉價(jià)的飼料原料來(lái)替代常規(guī)原料成為現(xiàn)今的研究熱點(diǎn)。因此，尋求合理的常規(guī)原料的替代物已成為當(dāng)今動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)工作者的研究重點(diǎn)。中國(guó)櫟樹(shù)的分布非常廣泛，總計(jì)有橡樹(shù)林1.33×107～1.67×107hm2，年產(chǎn)籽實(shí)60億～70億kg[1]。其中，遼東櫟(Quercusliaotungensis)是北方最著名的橡樹(shù)之一，每棵成樹(shù)可年產(chǎn)鮮果30～50 kg。遼東櫟籽實(shí)(Quercusliaotungensisseeds，QLS)中含較高的淀粉含量，可達(dá)50%以上，若能作為能量飼料應(yīng)用于動(dòng)物生產(chǎn)，將會(huì)對(duì)提高我國(guó)飼用資源利用率起到一定幫助[2]。然而，QLS中單寧和纖維的含量偏高，這降低了其適口性，并可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)和糖類等養(yǎng)分的消化率下降，且在高水平添加時(shí)過(guò)量單寧攝入可能對(duì)中樞神經(jīng)和肝臟產(chǎn)生毒性，引起頭暈、惡心、腹脹、便秘及厭食等癥狀[3]。因此，改善QLS的抗?fàn)I養(yǎng)性對(duì)其應(yīng)用也具有重要意義。

鑒于目前對(duì)QLS的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定仍未見(jiàn)報(bào)道，本試驗(yàn)分別以體內(nèi)法和體外法測(cè)定了QLS對(duì)豬飼糧養(yǎng)分消化率的影響，并評(píng)估了添加外源酶制劑對(duì)QLS營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的改善作用，同時(shí)評(píng)定了QLS作為生長(zhǎng)豬能量飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，為動(dòng)物生產(chǎn)中QLS的合理應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)中QLS由山西省森林公園采集，由晉中市某生物科技有限公司提供，篩選與脫殼后粉碎處理備用。仿生消化試驗(yàn)所用豬復(fù)合酶由某生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)，其每千克產(chǎn)品中主要酶類及活性為：胃蛋白酶(Sigma P7000)92.17 kU、淀粉酶(Sigma A3306)42.868 kU、胰蛋白酶(Amresco 0785)13.377 kU、糜蛋白酶(Amresco 0164)1.680 kU、纖維素酶(Sigma V2010)27.65 U。本試驗(yàn)采用的單寧酶(活性為100 000 U/g)和非淀粉多糖(NSP)酶(由10 000 U/g的木聚糖酶、250 U/g的纖維素酶、1 000 U/g的β-葡聚糖酶、1 000 U/g的酸性甘露聚糖酶和500 U/g的果膠酶組成)購(gòu)自湖南省某生物科技有限公司。

表1 QLS的化學(xué)組成(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)1于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園試驗(yàn)基地進(jìn)行，選用12頭體重(30 kg)和健康狀況相近的“杜×長(zhǎng)×大”三元雜交豬，隨機(jī)分為3個(gè)組，每組4個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1頭豬。3組分別飼喂基礎(chǔ)飼糧(對(duì)照組)及添加10%和20%QLS的飼糧(試驗(yàn)組)。采用交叉試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共分為3期，每期試驗(yàn)分為4 d預(yù)試期和3 d收樣期。

試驗(yàn)2于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)科樓仿生消化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，共分為4個(gè)組，包括對(duì)照組(基礎(chǔ)飼糧)和分別含2%、6%、10%QLS的3個(gè)試驗(yàn)組，每組設(shè)置5個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1根消化管。試驗(yàn)?zāi)M豬的胃-小腸-大腸3步消化。相應(yīng)的單胃動(dòng)物仿生消化試驗(yàn)操作參照趙峰等[4]標(biāo)準(zhǔn)并均嚴(yán)格按儀器使用說(shuō)明完成。

試驗(yàn)3選用24頭體重為60 kg左右的“杜×長(zhǎng)×大”三元雜交豬，隨機(jī)分為4個(gè)組，每組6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1頭豬。對(duì)照組飼喂不添加酶制劑的飼糧(含6%QLS)，試驗(yàn)組分別飼喂添加單寧酶(含6%QLS+6 mg/kg單寧酶)、NSP酶(含6%QLS+500 mg/kg NSP酶)及2種酶(含6%QLS+6 mg/kg單寧酶+500 mg/kg NSP酶)組合的飼糧。試驗(yàn)分為4 d預(yù)試期和3 d收樣期。

1.3 試驗(yàn)飼糧

本試驗(yàn)所用全部飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平如表2所示，基礎(chǔ)飼糧參照NRC(2012)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配制。試驗(yàn)飼糧由2%、6%、10%和20%QLS等量替代基礎(chǔ)飼糧中的玉米和豆粕組成。其中，試驗(yàn)1試驗(yàn)組飼糧為10%和20%QLS添加組；試驗(yàn)2試驗(yàn)組飼糧為2%、6%和10%QLS添加組；試驗(yàn)組3對(duì)照組飼糧為6%QLS添加組，各試驗(yàn)組分別飼喂6%QLS飼糧+6 mg/kg單寧酶、6%QLS飼糧+500 mg/kg NSP酶和6%QLS飼糧+6 mg/kg單寧酶+500 mg/kg NSP酶飼糧。

表2 飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 常規(guī)養(yǎng)分分析

飼糧、粉碎后的QLS、全收糞法收取的糞樣及仿生消化試驗(yàn)的飼糧殘?jiān)鶞y(cè)定其干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗纖維(CF)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量和總能(GE)等。其中，DM含量采用恒溫干燥法測(cè)定，CP含量采用凱氏定氮法測(cè)定，CF、NDF和ADF含量均采用ANKOM-200纖維分析儀測(cè)定，GE采用PARR 6200氧彈量熱儀測(cè)定。所有樣品取2個(gè)平行，各指標(biāo)測(cè)定的具體操作方法按照相應(yīng)國(guó)標(biāo)進(jìn)行。此外，采用酶水解法(GB/T 5009—2003)測(cè)定QLS中的淀粉含量。

1.4.2 養(yǎng)分消化率及原料消化能計(jì)算

養(yǎng)分全腸道表觀消化率(apparent total tract digestibility,ATTD)計(jì)算方法參照Adeola[5]的公式：

飼糧某養(yǎng)分的ATTD(%)=100×(食入該養(yǎng)分含量-糞中該養(yǎng)分含量)/食入該養(yǎng)分含量。

原料消化能以套算法計(jì)算，參照劉德穩(wěn)[6]的公式：

待測(cè)原料消化能(MJ/kg DM)=100×[試驗(yàn)飼糧消化能-(1-X)×基礎(chǔ)飼糧消化能]/X。

式中：X為待測(cè)原料替代基礎(chǔ)飼糧比例(%)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件建立數(shù)據(jù)庫(kù)，采用SPSS 21.0軟件中的單因素方差分析(one-way ANOVA)及Duncan氏法多重比較進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以P<0.05作為顯著性差異判斷，0.05≤P<0.10表示有變化趨勢(shì)，所有數(shù)據(jù)用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。

2 結(jié) 果

2.1 QLS對(duì)生長(zhǎng)豬飼糧養(yǎng)分消化率的影響及其消化能測(cè)定

由表3可知，飼糧添加QLS顯著降低飼糧DM、GE、CP、NDF、鈣(Ca)和總磷(TP)的ATTP(P<0.05)。與對(duì)照組(未添加QLS)相比，10%和20%QLS添加組飼糧CP的ATTP分別顯著降低了23.29%和32.35%(P<0.05)；同時(shí)，與10%QLS添加組相比，20%QLS添加組飼糧DM、GE和CP的ATTD也顯著降低(P<0.05)。本試驗(yàn)測(cè)得添加0、10%和20%QLS 3種飼糧的消化能分別為(14.41±0.26) MJ/kg DM、(13.64±0.59) MJ/kg DM和(12.73±0.45) MJ/kg DM。根據(jù)套算法公式計(jì)算得到以下結(jié)果：當(dāng)替代比例為10%和20%時(shí)，QLS在生長(zhǎng)豬中的消化能分別為6.71和6.01 MJ/kg DM，平均值為6.36 MJ/kg DM。

表3 QLS對(duì)生長(zhǎng)豬飼糧養(yǎng)分ATTD的影響

2.2 仿生消化試驗(yàn)中QLS對(duì)生長(zhǎng)豬飼糧養(yǎng)分消化率的影響

由表4可知，隨著QLS添加水平的提高，飼糧DM、GE、CP和ADF的ATTD顯著降低(P<0.05)。其中，與未添加QLS組相比，2%、6%、10%QLS添加組飼糧DM的ATTD分別降低了0.30%(P>0.05)、4.05%(P<0.05)和4.39%(P<0.05)，GE的ATTD分別降低了4.16%、6.69%和7.10%(P<0.05)，CP的ATTD分別降低了4.25%、6.97%和11.09%(P<0.05)；但是，10%QLS添加組飼糧NDF的ATTD與未添加QLS組無(wú)顯著差異(P>0.05)，且顯著高于2%和6%QLS添加組(P<0.05)。

表4 仿生消化試驗(yàn)中QLS對(duì)生長(zhǎng)豬飼糧養(yǎng)分ATTD的影響

2.3 外源酶制劑對(duì)生長(zhǎng)豬含QLS飼糧養(yǎng)分消化率的影響

由表5可知，與對(duì)照組(添加6%QLS)相比，飼糧添加NSP酶、單寧酶及二者組合顯著提高QLS飼糧TP的ATTD(P<0.05)，并有提高CF和GE的ATTD的趨勢(shì)(0.05≤P<0.10)；然而，DM和CP的ATTD未受到外源酶制劑添加的影響(P>0.05)。

表5 外源酶制劑對(duì)生長(zhǎng)豬含QLS飼糧養(yǎng)分ATTD的影響

3 討 論

3.1 QLS在生長(zhǎng)豬飼糧中的營(yíng)養(yǎng)特性及其消化能

作為橡樹(shù)籽實(shí)的一種，QLS含有較低的CF、CP和粗脂肪(EE)含量，而具有較高的淀粉含量。本試驗(yàn)中測(cè)得QLS淀粉含量為56.00%，這意味著QLS具備成為一種能量飼料的潛力。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于橡實(shí)淀粉在理化特性和提取工藝方面的研究報(bào)道較多，結(jié)果表明橡樹(shù)籽實(shí)中淀粉含量與淀粉品質(zhì)都處于較優(yōu)水平[7]。黃澤東[8]研究指出，QLS中單寧與淀粉含量均受生長(zhǎng)時(shí)期的影響，淀粉積累的關(guān)鍵時(shí)期是7月份和8月份，在此期間淀粉的增長(zhǎng)速度最快，9月份QLS淀粉含量可達(dá)到71.12%。而本試驗(yàn)中QLS的淀粉含量所測(cè)值相對(duì)偏低，可能是由于所采集籽實(shí)并未到達(dá)成熟期所致。然而，本試驗(yàn)以套算法計(jì)算在QLS添加水平為10%和20%時(shí)，得到的消化能僅為6.71和6.01 MJ/kg，遠(yuǎn)低于預(yù)期水平，這意味著試驗(yàn)中QLS未在生長(zhǎng)豬腸道中得到良好的消化。偏低的消化能可能由于過(guò)高的單寧含量所致，單寧可以結(jié)合腸道內(nèi)源酶并抑制淀粉酶活性，從而降低淀粉消化[9-10]。

3.2 飼糧添加QLS對(duì)生長(zhǎng)豬養(yǎng)分消化率的影響

本研究表明，無(wú)論動(dòng)物試驗(yàn)還是仿生消化試驗(yàn)，飼糧養(yǎng)分包括GE、CP、Ca和TP的ATTP隨著QLS添加水平的提高而下降，這可能與QLS中過(guò)高的單寧含量有關(guān)。單寧不僅可抑制消化酶的活性，還可直接與蛋白質(zhì)、淀粉及纖維素等大分子以及金屬離子結(jié)合，進(jìn)而抑制其消化過(guò)程[11]。同時(shí)，高含量的單寧還可對(duì)胃腸道形態(tài)及其吸收能力產(chǎn)生影響，這可能是10%QLS在動(dòng)物試驗(yàn)較仿生消化試驗(yàn)更多地抑制了養(yǎng)分消化率的原因[11]。此外，本試驗(yàn)中測(cè)得QLS較玉米含有更高的NDF、ADF和CF含量，這表明QLS中含有更多的NSP。鑒于前人研究報(bào)道的NSP對(duì)飼糧養(yǎng)分消化率的負(fù)面作用，NSP含量高也可能是QLS降低飼糧養(yǎng)分消化率的原因[12]。因此，單寧和NSP的去除對(duì)QLS在豬飼糧中的應(yīng)用可能具有獨(dú)特意義。

3.3 外源酶制劑對(duì)生長(zhǎng)豬含QLS飼糧養(yǎng)分消化率的影響

鑒于上述試驗(yàn)結(jié)果，本試驗(yàn)選取NSP酶和單寧酶添加到飼糧中，考察2種外源制劑對(duì)6%QLS飼糧養(yǎng)分消化率的影響。前人研究表明，NSP酶可通過(guò)打破植物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)促進(jìn)蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)等養(yǎng)分的釋放，或降解長(zhǎng)鏈NSP而降低其抗?fàn)I養(yǎng)性，進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)養(yǎng)分消化吸收的目的[13-14]。本試驗(yàn)中，TP的ATTP在單一添加NSP酶時(shí)顯著提高，這與前人報(bào)道接近。然而，飼糧GE與CP的ATTP未得到顯著提高，可能與NSP酶的添加量有關(guān)。Rebolé等[15]研究報(bào)道，當(dāng)NSP酶添加量不足時(shí)，細(xì)胞壁降解不完全，難以釋放出養(yǎng)分與消化酶接觸，從而導(dǎo)致效果不顯著。

本試驗(yàn)中，單寧酶的添加顯著提高了QLS飼糧中TP的ATTP，但對(duì)GE、CP、CF和Ca的ATTP影響不顯著。前人研究證明，單寧酶對(duì)鞣酸具有水解作用，因而具備降低飼糧單寧抗?fàn)I養(yǎng)性的應(yīng)用潛力[16]。然而，單寧酶的反應(yīng)條件及穩(wěn)定性條件較為苛刻，來(lái)源于真菌和植物的單寧酶的最適pH一般為4.0～6.0，pH穩(wěn)定性范圍一般是3.0～7.0，細(xì)菌單寧酶的最適pH一般偏中性[17]。以上pH范圍與豬腸腔pH具備一定偏差，因此可能導(dǎo)致單寧酶的活性未得到完全發(fā)揮。同時(shí)，金屬離子對(duì)單寧酶的活性也有較大影響，如鋅和Ca可抑制單寧酶活性、鐵和鈷完全抑制其活性，這可能也是本試驗(yàn)中單寧酶未得到預(yù)期添加效果的原因[18]。此外，NSP酶與單寧酶的復(fù)合添加時(shí)，GE、Ca和TP的消化率數(shù)值上略高于單獨(dú)添加，這表明2種酶的復(fù)合可能具備一定的組合效應(yīng)。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，QLS表現(xiàn)出對(duì)飼糧養(yǎng)分消化率的抑制作用，這可能與其含有較高的單寧和NSP等抗?fàn)I養(yǎng)因子有關(guān)。外源酶制劑不能顯著改善QLS飼糧的能量和蛋白質(zhì)消化率。