碳水化合物酶对生长育肥猪的影响

碳水化合物酶对
生长育肥猪的影响
付锦锋1 周永奎1 王 钊2
1 .广州博仕奥集团
2 .湖南唐人神集团
1 材料与方法
1.1 酶
碳水化合物复合酶（CS）由韩国首尔Easy Bio
System公司提供。

CS由40 %黑曲霉（PRL 2315）和
米曲霉（ATCC 66222）发酵产物和60 %脱水大
麦芽组成。

主要酶种包括，α-1,6-半乳糖苷酶、
β-1,4-甘露聚糖酶和β-1,4-甘露糖苷酶。

还有
少量的β-葡萄糖苷酶、纤维二糖酶、木聚糖酶、
阿拉伯糖苷酶和α-葡萄糖苷酶。

1.2 动物饲养
动物饲养获得德克萨斯州理工大学动物管理委
员会和伊利诺伊州试验动物管理委员会批准。

1.3 试验1
1.3.1 试验设计和动物
将阉割的8头育肥公猪（93.9±2）kg按照Stein
等方法在回肠末端插上导管，测定CS添加后豆粕
中营养物质的回肠消化率。

按照4×4拉丁方裂区
设计，共分4组，每组2头猪。

1.3.2 试验日粮
插管后的猪饲喂玉米淀粉基础日粮，3个试验
组饲喂35 %的豆粕作为唯一蛋白源，另外1个对
照组日粮包含5 %的酪蛋白作为唯一蛋白源，见
表1。

豆粕日粮中添加0、0.05 %、和0.1 %的CS。

低蛋白含量的酪蛋白日粮组用来测定内源蛋白损失，假设在酪蛋白低含量情况下全部消化。

1.3.3 样品采集和化学分析
消化液从早上08：00收集到晚上20：00，一共持续2 d。

用225 mL塑料袋。

打开导管的盖子，将塑料袋连接到导管上。

搜集到的样品立即放到-20 ℃冷冻，冷冻干燥后磨碎先做生化分析。

105 ℃干燥4 h测定干物质，500 ℃燃烧8 h测定灰分，凯氏定氮仪测定粗蛋白，用氨基酸分析仪分析氨基酸，色氨酸用碱水解定量，总能用弹式热量计，铬含量用灰分样品测定。

1.3.4 计算和统计方法
表观和标准消化率用Kempen等方法。

内源氨基酸损失通过低蛋白酪蛋白日粮组计算。

按照Kim
收稿日期：2011 - 03 - 17
表1 试验1日粮组成和营养水平（基础日粮）
日粮组成酪蛋白
碳水化合物复合酶/%
0 0.05 0.1
玉米淀粉/%61.6038.3538.3038.25
豆粕（去皮）/%35.0035.0035.00
酪蛋白/% 5.00
蔗糖/%20.0020.0020.0020.00
玉米油/% 2.00 2.00 2.00 2.00
盐/%0.400.350.350.35
纤维素/% 5.00
石灰石/%0.600.450.450.45
磷酸氢钙/% 3.00 3.00 3.00 3.00
碳酸钾/% 1.40
氧化镁/%0.15
复合维生素a/%0.300.300.300.30
复合矿物质b/%0.050.050.050.05
三氧化二铬/%0.500.500.500.50
营养水平
干物质/%92.3092.6092.4092.20
粗蛋白/% 5.8018.7019.0018.40
灰分/% 6.40 6.20 6.30 6.40
赖氨酸/%0.39 1.05 1.00 1.08
苏氨酸/%0.210.660.640.68
色氨酸/%0.070.210.260.27
蛋氨酸/%0.130.240.230.24
总能/（MJ·kg-1）16.6117.5217.5017.46注：a复合维生素成分和含量（每千克饲料含量）维生素A 2 000、维生素D3 300和维生素E 20 IU，维生素K1、硫胺素4、烟酸15、核黄素4和泛酸钙12 mg，维生素B1215 μg，维生素B6 2、生物素1和叶酸5 mg，氯化胆碱0.6 g。

b复合矿物质成分和含量（每千克饲料含量）硫酸亚铁90、氧化镁5、氧化铜8、碘化钾20、亚硒酸钠0.21和氧化锌90 mg。

和Easter的拉丁方设计分析方法分析。

数据统计采用SAS方差分析。

1.4 试验2和试验3
1.4.1 试验设计和动物
200头猪用来测定CS添加到低能组日粮中对猪生长性能的影响。

试验2用100头生长猪（24.1±0.6）kg，试验3用100头育肥猪（64.1±1.7） kg。

2组试验中，均分为试验组和对照组，共10个重复，每重复5头猪。

每处理组的10个重复中有5个重复的母猪和5个重复的公猪。

生长猪饲养在1.4 m×2.4 m栏中，育肥猪饲养在1.8 m×2.6 m的栏中，每周统计采食量和体增质量，试验期4周。

1.4.2 试验日粮
试验日粮为玉米-豆粕型，按照NRC营养标准配置日粮见表2，试验2对照组代谢能和赖氨酸计算值分别为13.72 MJ/kg和1.04 %，试验3对照组代谢能和赖氨酸计算值分别为13.71 MJ/kg和0.86 %。

试验组日粮与对照组基本相似，除了添加
0.05 %CS和用纯化的纤维素替代豆油降低代谢能。

试验1证明了添加CS可以提高总能和代谢能水平，试验2和试验3中添加CS组只有各自对照组95 %和97 %的代谢能。

1.4.3 统计分析
数据采用完全随机分组设计分析，用SAS GLM 程序分析。

模型中包括，处理、性别和二者之间的交互作用。

最小二次方、P、标准差评估处理之间的差异。

1.5 试验4
1.5.1 试验设计和动物
60头生长猪（23.1±1.7）kg用来评估玉米-豆粕型日粮中添加CS对氨排放的影响。

随机分成试验组和对照组，每处理有3个重复，每重复10头猪。

饲养在1.4 m×2.4 m的栏中。

对照组为玉米-豆粕型日粮，试验组用0.05 %的CS替代了相同比例的玉米，见表3。

表3 试验4日粮组成营养水平（基础日粮）
日粮组成对照组试验组
玉米/%69.0068.95
豆粕（去皮）/%26.0026.00
盐/%0.300.30
维生素-矿物质预混料a/% 2.00 2.00
豆油/% 1.00 1.00
磷酸氢钙/% 1.00 1.00
石灰石/%0.700.70
营养水平
干物质/%89.7089.70
代谢能/（MJ·kg-1）14.0014.00
粗蛋白/%18.2018.20
赖氨酸/%0.970.97
蛋氨酸+半胱氨酸/%0.620.62
色氨酸/%0.210.21
苏氨酸/%0.680.68
钙/%0.620.62
有效磷/%0.270.27注：a维生素矿物质预混料成分和含量（每千克饲料）氧化镁31.1、硫酸亚铁50、氧化锌69.2、氧化铜6.3、碘0.48和亚硒酸钠0.15 mg，维生素A 5 037、维生素D3 550、维生素E 41.3和维生素K 1.8 IU，维生素B12 36.6 μg，核黄素9.2、泛酸钙29.3、烟酸36.6和氯化胆碱1 105 mg。

将装有10头猪的栏移动到通风的环境室（3×3×2.4），温度保持在24 ℃，排风扇在试验期间持续工作。

用空气检测器（PA）连续监测66 h。

计算试验期间的采食量和体增质量。

体增质量在转
表2 试验2和试验3日粮组成和营养水平（基础日粮）
日粮组成
试验2试验3
对照组试验组对照组试验组
玉米/%55.6055.6057.4057.40
豆粕（48 %）/%27.0027.0020.0020.00
麦麸/%13.0013.0017.0017.00
豆油/% 2.00 3.00 1.70
纤维素/% 1.950.85 2.10
石灰石/%0.900.900.600.60
磷酸氢钙/% 1.00 1.000.700.70
复合矿物质a/%0.350.350.300.30
复合维生素b/%0.100.100.100.10
添加剂/%0.050.050.050.05
碳水化合物酶/%0.050.05
营养水平
代谢能/（MJ·kg-1）13.7213.0013.7113.25
粗蛋白/%19.4819.4816.9316.93
赖氨酸/% 1.04 1.040.860.86
苏氨酸/%0.730.730.620.62
色氨酸/%0.240.240.200.20
蛋氨酸+半胱氨酸/%0.660.660.590.59
有效磷/%0.290.290.240.24
钙/%0.730.730.520.52
实测成分
总能/（MJ·kg-1）17.5016.5817.3316.79注：a复合矿物质成分和含量（每千克饲料）氧化镁20、硫酸亚铁90、氧化锌100、氧化铜8、碘0.35和亚硒酸钠0.3 mg。

b复合维生素成分和含量（每千克饲料）维生素A 3 306.9、维生素D3 330.7、维生素E 44.2和维生素K 2.2 IU，维生素B12 3.7 μg，核黄素0.9、泛酸钙2.5、烟酸3.4和氯化胆碱25 mg。

移出测量室前测定。

前18 h是适应期，后48 h是数据搜集阶段。

1.5.2 数据统计
按照完全随机分组设计分析方法，用SAS的GLM程序分析。

10、20、30和48 h测定体增质量和饲料消耗量，用最小二次方值评估氨的质量浓度，P和标准差评定处理间的差异，采食量和初始质量作为分析数据。

2 结果
2.1 试验1
插管后猪的初始质量为（93.9±2）kg，终末质量为（116.8±1.8）kg，平均日增质量为（817±43.6）g，4周的日投饲量分别为2.7、2.85、2.95和3.1 kg。

2.1.1 能量，干物质和灰分
从表4可见：豆粕日粮中添加0.05 %CS可以显著增加总能和干物质的回肠消化率。

能量消化率平均提高了3 %。

添加0.1 %CS总能和干物质的回肠消化率均没有变化，添加碳水化合物酶不会影响灰分的回肠表观消化率。

表4 CS对豆粕中营养物质回肠表观消化率的影响（试验1）a %
项目对照组0.05 %CS0.1 %CS SEM b
总能82.0c84.3d82.4c0.33
干物质81.1c83.3d82.2cd0.39
灰分37.035.341.6 1.43
粗蛋白78.9c81.7d79.3cd0.58
必需氨基酸
精氨酸90.8c94.1d93.6cd0.59
组氨酸85.6c89.1d87.5cd0.54
异亮氨酸80.980.982.20.58
亮氨酸83.084.184.70.55
赖氨酸85.2c86.9d87.3d0.36
蛋氨酸85.887.387.20.33
苯丙氨酸84.186.086.00.42
苏氨酸74.9c77.7d77.8d0.55
色氨酸80.8c87.0d86.6d0.84
缬氨酸79.179.580.40.59
非必需氨基酸
丙氨酸74.072.775.10.65
天冬氨酸79.9c82.6d81.2cd0.48
半胱氨酸77.2c81.0d78.3c0.54
谷氨酸78.4c84.8d80.6c0.77
甘氨酸65.5c70.1d66.7c0.64
脯氨酸77.578.675.9 1.64
丝氨酸81.2c83.5cd83.7d0.51
牛磺酸84.4c88.1d82.8c0.80
酪氨酸84.4c87.6d87.5d0.52
总氨基酸80.7c83.3d82.4cd0.48注：a平均值；b平均数标准误差；cd同列数据肩标不同字母表示差异显著。

2.1.2 粗蛋白和氨基酸
0.05 %CS组的粗蛋白的回肠表观消化率显著提高了3 %，而0.1 %组没有显著影响。

从表5可见：粗蛋白的标准回肠消化率各处理间差异不显著，添加0.05 %和0.1 %CS组均显著提高了赖氨酸、苏氨酸和色氨酸等限制性必需氨基酸的表观和标准回肠消化率。

而蛋氨酸和支链氨基酸的回肠消化率在添加CS后均没有改善。

组氨酸和精氨酸的回肠表观和标准消化率在添加0.05 %CS时最高。

总体来说，0.05 %组丙氨酸和脯氨酸与对照组相比差异不显著，其他非必需氨基酸与对照组相比差异显著。

0.05 %CS添加组的氨基酸平均消化率显著提高，表观和标准回肠消化率均提高3 %。

表5 CS对豆粕中粗蛋白和氨基酸标准回肠消化率的影响（试验1）a %
项目对照组0.05 %CS0.1 %CS SEM b
粗蛋白85.487.985.90.79
必需氨基酸
精氨酸93.5c97.0d96.3cd0.63
组氨酸88.6c91.1d90.3cd0.61
异亮氨酸86.587.087.80.67
亮氨酸86.387.788.00.63
赖氨酸88.2c90.1d90.3d0.41
蛋氨酸89.190.890.60.38
苯丙氨酸86.6c88.6d88.4cd0.48
苏氨酸82.4c85.5d85.1d0.64
色氨酸86.4c91.5d90.9d0.85
缬氨酸84.785.585.90.70
非必需氨基酸
丙氨酸80.279.281.10.72
天冬氨酸83.3c86.1d84.5cd0.54
半胱氨酸82.1c86.1d83.5c0.63
谷氨酸82.3c88.8d84.3c0.84
甘氨酸76.8c81.8d77.6c0.92
脯氨酸102.1104.4100.3 1.73
丝氨酸89.6c92.2d92.2d0.62
牛磺酸97.1c101.8d96.5c 1.14
酪氨酸88.1c91.6d91.2d0.55
总氨基酸86.3c89.2d87.9cd0.58注同表4
2.1.3 氨基酸内源性损失
从表6可见：1 kg饲料总损失内源性氨基酸干物质9.15 g。

内源性赖氨酸、苏氨酸和色氨酸干物质损失分别为0.31、0.486和0.113 g/kg。

2.2 试验2
从表7可见：每周和整个试验期间，处理间和性别对平均日增质量影响不显著，二者间也不存在交互作用。

在试验前3周，处理间和性别对平均日采食量也没有显著影响，但到第4周，低能量添加
2.3 试验3
从表8可见：饲喂低能量（代谢能只有对照组97 %）日粮组添加0.05 %CS 显著高于对照组的平
均日增质量。

然而在整个饲养期间，性别和处理间的差异没有交互作用。

除了第3周外，平均日采食量均不受性别、处理和交互作用的影响。

整个饲养周期中，低能量试验组和对照组的饲料效率差异不显著，但母猪的饲料效率比公猪有提高的趋势。

日粮处理和性别对饲料效率的影响在整个饲养期间都没有交互作用。

2.4 试验4
对照组和CS 试验组的初始重、日增质量和平均日采食量差异不显著。

从图1可见：18 h 后，对照组（19.52±1.05）mg/kg 空气中氨质量浓度的校正值和CS 试验组（19.54±1.05）mg/kg 类似。

但在29、30、31、32、33、35、39、40和41 h 时，CS 试验组的氨气质量浓度显著低于对照组。

从表9可见：试验组和对照组48 h 内平均氨气质量浓度没有显著差异，但是在表6 低酪蛋白日粮中的内源氨基酸损失a g/kg
氨基酸低蛋白酪蛋白日粮
SEM
b
必需氨基酸精氨酸0.326
0.070组氨酸0.1310.032异亮氨酸0.4060.054亮氨酸0.4430.083赖氨酸0.3100.055蛋氨酸0.0770.011苯丙氨酸0.2080.042苏氨酸0.4860.058色氨酸0.1130.021缬氨酸
0.4350.063非必需氨基酸丙氨酸0.4600.072天冬氨酸0.6450.129半胱氨酸0.1450.030谷氨酸 1.1850.175甘氨酸0.7920.226脯氨酸 1.9710.499丝氨酸0.6200.071牛磺酸0.1590.034酪氨酸0.1970.020总氨基酸
9.145
1.641
注同表4
CS 组比对照组采食量显著提高。

而在整个试验期间，平均日采食量受处理和性别的影响不显著。

每周和整个试验期间交互作用也不明显。

不同处理间和性别对体增质量和饲料效率在每周和试验期间没有显著影响，也没有交互作用。

表7 饲料中添加CS 对生长猪生长性能的影响（试验2）a
终末质量/kg 43.344.744.544.50.50.6200.5390.531平均日增质量/g 1周660.9525.0589.6469.458.60.5780.2710.9482周930.8813.0846.0811.455.10.3560.1160.3743周791.9 1 021.5837.3957.176.70.9480.2420.7054周518.5521.5659.1544.560.10.5430.6790.6611~4周725.3720.2733.0695.616.90.8150.5610.655平均日采食量/kg 1周 1.29 1.22 1.28 1.260.050.8950.5980.7452周 1.68 1.62 1.69 1.540.040.6720.1480.5313周 1.80 1.74 1.76 1.710.030.4660.2750.8704周 1.69 1.76 1.94 1.840.040.0320.8710.2521~4周 1.61 1.58 1.64 1.590.030.6070.3470.677饲料效率1周0.500.390.450.350.040.5210.1510.9162周0.550.500.500.510.030.3670.4630.1893周0.450.600.490.570.050.9170.1910.7164周0.320.300.340.300.030.8770.6830.8761~4周0.450.45
0.44
0.44
0.01
0.567
0.990
0.920
注：a 平均值；b 含0.05 %CS 的日粮；c 平均数标准误差。

表8 饲料中添加CS 对育肥猪生长性能的影响（试验2）a
初始质量/kg 64.263.363.365.5 1.680.8210.8240.612终末质量/kg 94.9
95.7
98.6
98.2
1.960.4450.9600.891
平均日增质量/g 1周 970.4 1 370.11 324.5 1 048.8143.20.9320.7530.0952周 1 299.8 1 179.41 584.1 1 437.260.90.0200.2260.9003周 1 090.0 1 110.81 113.5 1 097.448.60.9500.9770.8184周 1 032.1 968.9 1 020.4 1 084.641.10.4960.9950.4061~4周
1 098.1 1 157.31 260.6 1 167.027.1
0.0440.7390.085
平均日采食量/kg 1周 2.48 2.38 2.45 2.360.080.8160.4610.9372周 2.85 2.77 3.02 2.790.100.5410.3390.6343周 3.12 2.91 3.36e 2.750.090.0420.0250.2364周 3.01 2.73 3.12 2.960.100.3360.2170.7241~4周 2.87
2.70
2.98
2.71
0.070.6010.1050.690
饲料效率1周0.410.610.550.490.070.8630.3780.0912周0.470.440.540.530.030.0850.6760.7953周0.350.380.330.400.010.8500.0210.3904周0.340.360.330.370.010.9840.1800.5071~4周
0.39
0.43
0.42
0.43
0.010.0930.0520.158
注同表7
（下转第11页）
高了19.6 %和18.3 %。

在70 ℃下保温1 h 后，相对酶活分别为109.8 %和109.1 %，酶活分别提高了9.8 %和9.1 %。

在80 ℃分别保温30和60 min 后，酶活基本丧失，添加不同质量浓度的Ca 2+对酶活基本没有影响。

说明添加0.125 mol/L 的Ca 2+能提高酶的热稳定性。

3 讨论与结论
研究结果表明：从地衣芽孢杆菌得到的α-淀粉酶的最适pH 是6，pH 在5~6.5时酶活比较稳定。

最适反应温度是60 ℃，高于75 ℃，酶活下降很快。

10 mmol/L 的Ca 2+、Mn 2+和Mg 2+对该酶活力具有较明显的促进作用，EDTA对酶活具有较强的抑制作用。

该酶是Ca 2+依赖性型淀粉酶，添加0.01 mol/L 的Ca 2+能明显提高酶活力，而且添加0.125 mol/L 的Ca 2+还能明显提高酶的热稳定性，高质量浓度的
Ca 2+对酶活影响很小，这与已报道的许多淀粉酶对Ca 2+具有一定的依赖性一致。

有研究表明：Ca 2+能引起α-淀粉酶原有构象的改变，从而加速催化淀粉向葡萄糖和麦芽糖的转化反应，而Zn 2+能竞争性占据Ca 2+结合位点，EDTA 是金属离子螯合剂，它们都能抑制酶与Ca 2+的结合而导致酶活下降。

在淀粉糖化和机织布退浆时需要加入一定量的α-淀粉酶，需要淀粉酶的作用pH 在5~7，反应温度约为60 ℃。

从地衣芽孢杆菌得到的α-淀粉酶基本上满足淀粉工业和纺织工业的要求，具有很好的应用前景。

通信地址：
武汉市东湖区新技术开发区凌家山南路5号武汉新华扬生物股份有限公司 430074
最后20 h CS 试验组显著低于对照组。

根据Kim 和Easter 的线性方程模型绘制出试验
组和对照组氨气质量浓度变化的模型来判断二者间的差异，从结果中可以看出二者截距相同。

从氨气质量浓度变化方程的直线模型的斜率可以看出，CS 试验组氨气增长速率显著小于对照组。

3 讨论
试验结果表明：生长育肥猪日粮中添加以
α-1,6-半乳糖苷酶、β-1,4-甘露聚糖酶和β-1,4-甘露糖苷酶为主的碳水化合物酶可以提高营养物质消化率。

添加CS 后，豆粕总能和氨基酸的表观回肠消化率提高约3 %，在自由采食条件下，低能量（对照组日粮能量的97 %或95 %）日粮中添加0.05 %CS 可以达到相同的生长效果，而且不会增加采食量。

综上所述，CS 能改变生长育肥猪的能量利用率和减少氨排放。

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时间/h
注：＊表示差异显著，CON 为对照组，CS 为试验组。

图1 48 h 添加CS 后猪排泄物中氨的变化1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47
333129272523211917
氨质量浓度/（m g ·k g -1）
CON 氨质量浓度（mg/kg）=19.53+0.223×h
R 2=0.93 P ＜0.0001
CS 氨质量浓度（mg/kg）=19.53+0.176×h
R 2=0.93 P ＜0.0001
○CS
×CON
表9 饲料中添加CS 对猪氨排放的影响（试验4）a
项目
对照组试验组b
SEM c 试验猪初始质量/kg 23.3523.670.49平均日增质量/g 560.6560.8 3.90平均日采食量/g
1 020.5
1 052.9
2.10
氨气质量浓度/（mg·kg -1）0~48 h
24.7524.070.2918~48 h（持续30 h）27.18d 25.39e 0.4028~48 h（持续20 h）28.18f 25.80g 0.4238~48 h（持续10 h）
29.05
26.77
0.92
注：a 平均值；b 日粮中添加0.05 %CS ；c 平均数标准误差；d~g 同列数据肩标不同字母表示差异显著。

（上接第4页）。