淀粉酶和纤维素酶对玉米-豆粕型日粮的体外消化研究

淀粉酶和纤维素酶对玉米-豆粕型日粮的体外消化研究
朱艳芝; 陈晓晨; 刘芦鹏; 张邦; 周亚楠; 孙久鹏; 马文锋
【期刊名称】《《中国饲料》》
【年(卷),期】2019(000)019
【总页数】4页(P42-45)
【关键词】淀粉酶; 纤维素酶; 体外消化试验
【作者】朱艳芝; 陈晓晨; 刘芦鹏; 张邦; 周亚楠; 孙久鹏; 马文锋
【作者单位】河南科技大学动物科技学院河南洛阳 471023
【正文语种】中文
【中图分类】S816.4
饲用酶制剂作为重要的饲料添加剂，在消除饲料原料的抗营养因子、降低食糜黏度、提高饲料利用率等方面发挥重要作用（Jensen等，1957）。

在养猪生产过程中，仔猪消化系统发育不完善，体内消化酶和胃酸分泌不足，易引起胰蛋白酶、淀粉酶等消化酶活性降低，导致“仔猪早期断奶综合征”（杜忍让等，2009）。

淀粉酶
可降低底物黏度并分解底物，生成麦芽糖和少量葡萄糖，而纤维素酶可以激活断奶仔猪内源酶的分泌（杨友坤等，2009）。

淀粉是植物细胞重要的储能物质，是玉米-豆粕型日粮的主要供能来源；纤维素是
植物细胞壁的组成成分，不但难以被动物（特别是单胃动物）消化，而且会增加
食糜黏性，导致日粮营养物质消化率降低（曾礼华等，2008）。

淀粉酶能将底物
水解，最终生成果糖和葡萄糖；纤维素酶能将植物细胞壁溶解，分解纤维素和半纤维素，并将大分子多糖降解为有利于肠道消化吸收的小分子物质。

因此，本试验采用体外酶解法，模拟仔猪胃肠道消化吸收的生理特点，探讨淀粉酶和纤维素酶对玉米-豆粕型日粮还原糖生成量及干物质和粗蛋白质酶解效率的影响，以期为淀粉酶
和纤维素酶的合理使用提供理论依据。

1 材料与方法
1.1 酶制剂试验所用淀粉酶和纤维素酶均为单酶，购自洛阳牧为生物科技有限公司。

酶活性分别为：淀粉酶4000 U/g、纤维素酶100000 U/g。

1.2 试验设计及日粮组成本试验采用单因子试验设计，每个单酶分别设置5个浓
度梯度，每个梯度分别设置5个重复，其中淀粉酶的设置浓度分别为 0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 U/g，纤维素酶的设置浓度分别为 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 U/g。

试验原料组成参考仔猪常用日粮配制，原料组成及营养水平见表1。

利用粉碎机对混合后的饲料粉碎，至95%以上过60目筛网，置于包装袋内密封，备用。

表1 日粮组成和营养水平注：日粮无额外添加微量元素、氨基酸及矿物质等。

日
粮组成含量营养水平含量玉米/% 60.00 消化能/（MJ/kg） 14.63豆粕/%
20.00 粗蛋白质/% 20.57发酵豆粕/% 5.00 赖氨酸/% 1.10膨化大豆/% 10.00 蛋氨酸/% 0.32小麦/% 5.00 蛋氨酸+胱氨酸/% 0.57苏氨酸/% 0.81
1.3 试剂的配制 0.1 mol/L HCl-54 mmol/LNaCl缓冲溶液（pH
2.0）：取 8.5
mL 浓盐酸、3.2 g NaCl使其充分溶于蒸馏水中，1000 mL容量瓶定容。

0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH 7.0）：取5.38 g NaH2PO4·2H2O溶于500 mL蒸馏水，为A液；取8.66 g Na2HPO4·H2O溶于500 mL蒸馏水，为B液。

将A、B液混合，加蒸馏水定容至1000 mL。

胰蛋白复合酶溶液：称取磷酸二氢钾6.8 g，加蒸馏水500 mL使其充分溶解，再用0.1 mol/L氢氧化钠溶液调节pH至6.8，取胰蛋白酶10 g（Sigma，P7545），
加入适量蒸馏水使其溶解，将两种溶液混合后，加蒸馏水定容至1000 mL，现配
现用。

1.4 体外酶解操作过程模拟胃的消化：准确称取1 g饲料样品（精确至
0.0001 g），置于透析袋后编号，放入150 mL三角瓶中，加入20 mL HCl-NaCl缓冲液（0.1 mol/L，pH 2.0）和 0.1 g 胃蛋白酶（Sigma，P7000），用
封口膜封紧瓶口。

在厌氧条件下，将三角瓶置于39℃恒温摇床内振荡6 h，振荡
频率为70 r/min。

模拟小肠酶解过程：体外消化6 h后，暂停摇床，取出三角瓶打开封口膜，向三角瓶中准确加入20 mL 磷酸缓冲液（0.1 mol/L，pH 7.0）和 2.5 mL胰蛋白复合酶溶液，在溶液pH为7.0、厌氧环境下，封好三角瓶的瓶口，置于39℃恒温摇床中振荡24 h，振荡频率为70 r/min。

还原糖生成量测定：24 h后取出三角瓶中透析袋，室温静置20 min，吸取1 mL
上清液于试管中，加入DNS检测液2 mL，于水浴锅中煮沸5 min，取出，冷却
至室温，加入9 mL蒸馏水，混匀。

移液枪移取混合液于比色皿中，在540 nm光波处测定各溶液的吸光度值，通过还原糖标准曲线，计算上清液中的还原糖含量。

还原糖生成量 /（mg/g） =（C ×V T）/（m ×V S）×1000。

式中：C为标准曲线所查糖量，mg；V T为提取液的体积，mL；m为样品的质量，g；V S为测定时的溶液体积，mL。

干物质和粗蛋白质酶解效率的测定：使用绝干称重的滤纸对三角瓶中的酶解残渣真空抽滤，将抽滤后的残渣和滤纸置于105℃烘箱中烘干至恒重，使用半自动定氮
仪测定粗蛋白质含量。

干物质和粗蛋白质酶解率的计算公式如下：
干物质酶解率/%=（M0-M1）/M0×100；
粗蛋白质酶解率/%=（M0×CP0-M1×CP1）/（M0×CP0）×100。

式中：M0为饲料样品干物质重量，g；M1为未酶解残渣干物质重量，g；CP0
为饲料样品粗蛋白质含量，%；CP1为未酶解残渣粗蛋白质含量，%。

1.5 数据分
析以重复为单位，采用SAS（2001）中GLM模型进行数据分析，通过线性（Linear）和二次（Quadratic）效应评估不同浓度淀粉酶和纤维素酶对日粮还原糖生成量、干物质和粗蛋白质酶解效率的影响，处理间显著性判定水平为P＜0.05，数据平均值以LSMEANS表示。

2 结果与分析
2.1 添加淀粉酶对日粮还原糖生成量、干物质和粗蛋白质酶解效率的影响由表2
可知，试验日粮中添加淀粉酶，可显著提高试验日粮还原糖的生成量（二次，P＜0.05）和干物质酶解效率（线性，P＜0.05）。

当淀粉酶添加量为0.8 U/g时，断奶仔猪日粮还原糖生成量最高，为57.93 mg/g；淀粉酶添加量由0.4 U/g增加至2 U/g时，日粮中的干物质酶解率逐渐升高。

根据体外酶解试验结果，建立还原糖生成量和干物质酶解率（Y，%）与淀粉酶添
加水平（X，U/g）的回归方程（表3）。

由表3可知，随着日粮中淀粉酶比例的
提高，干物质酶解率与淀粉酶含量存在线性方程关系，根据线性方程得出：淀粉酶的最适添加量为0.8 U/g；还原糖生成量与淀粉酶含量存在二次曲线关系，根据二次方程得出：淀粉酶最佳添加量为1.05 U/g。

表2 淀粉酶对试验日粮营养物质消化率的影响项目对照组 SEM 线性二次0.4U/g 0.8U/g 1.2U/g 1.6U/g 2.0U/g干物质酶解率/% 60.24 62.45 63.00 63.06 63.67 63.93 0.53 0.03 0.10粗蛋白质酶解率/% 60.11 62.94还原糖生成量/（mg/g）45.81 45.91 61.48 57.93 63.07 61.84 61.56 49.01 47.61 45.02 0.50 1.91 0.16 0.40 0.17 0.03
表3 淀粉酶与干物质酶解率及还原糖生成量的关系项目关系模型相关系数 P值干物质酶解率/% Y=63.41-2.41（0.80-X） R2=0.64 P＜0.05还原糖生成量/
（mg/g） Y=-9.68X2+20.22X+41.87 R2=0.55 P ＜0.05
2.2 添加纤维素酶对日粮还原糖生成量、干物质和粗蛋白质酶解效率的影响由表4
可知，试验日粮中添加纤维素酶对日粮中干物质和粗蛋白质酶解率无显著影响（P ＞0.05），但能显著提高日粮还原糖的生成量（二次，P＜0.05）。

当纤维素酶添加量为3 U/g时，试验日粮还原糖生成量最高，为59.90 mg/g。

表4 纤维素酶对试验日粮营养物质消化率的影响项目对照组 1.0U/g 2.0U/g
3.0U/g
4.0U/g
5.0U/g SEM 线性二次干物质酶解率/% 29.11 29.17 29.57 31.28 29.84 31.06 0.62 0.06 0.15粗蛋白质酶解率/% 57.87 59.71还原糖生成量/（mg/g）45.12 44.53 60.35 48.75 59.79 59.16 58.86 59.90 54.01 44.30 0.58 1.17 0.12 0.20 0.61 0.001
根据体外酶解试验结果，建立还原糖生成量（Y，%）与纤维素酶添加水平（X，U/g）的回归方程（表5）。

由表5可知，纤维素酶添加量与还原糖生成量存在二次曲线关系，根据二次方程得出：纤维素酶最佳添加量为3.08 U/g，此时还原糖生成量为56.73 mg/g。

表5 纤维素酶与还原糖生成量的关系项目关系模型相关系数 P值还原糖生成量/（mg/g） Y=-3.21X2+19.74X+26.38 R2=0.82 P＜0.05
3 讨论
Yi等（2013）研究发现，在玉米-豆粕型日粮中分别添加100 ppm和150 ppm 的淀粉酶饲喂仔猪，可显著提高仔猪日增重、日采食量和饲料转化率。

Pack 等（1998）和张宪（2018）研究表明，玉米-豆粕型日粮中添加含有淀粉酶的复合酶可提高玉米的利用效率，这可能与淀粉酶破坏细胞壁，释放营养物质有关。

沈水宝和冯定远（2005）研究发现，仔猪饲粮中添加200 g/t消化酶（含有淀粉酶）后肠道绒毛形态由扁平状变为指状，绒毛数量变多，表明饲喂酶制剂可以一定程度地改善仔猪的肠道绒毛生长状况。

Meng等（2005）通过体外酶解消化法，证明纤维素酶、果胶酶等酶制剂能够提高豆粕、小麦等作物的干物质酶解率。

Regmi等（2009）使用纤维素酶对21个
大麦样品进行体外消化试验发现，体外能量消化率相对误差较小，且可以提高饲粮干物质在猪肠道中的消化率。

Emiola等（2009）研究表明，在玉米-大麦-小麦DDGS型猪饲粮中添加非淀粉多糖酶（含有纤维素酶），可以改善生长猪的生长
性能及干物质和粗纤维的总表观消化率。

在进行饲用酶制剂效果评价时，动物试验可以较准确地反映酶制剂对畜禽生长性能的影响，但这种方法较难重复，很难在短时间对大量样品进行分析，且生物学影响因素多，结果变异大，限制了该方法的广泛应用（叶宏涛和刘国华，2007）。

而
体外模拟消化法具有试验条件可控、干扰因素少、重复性好以及与生物法相关性高等优点，经常被用来进行酶制剂的作用效果评价（李东卫等，2013）。

本试验结果表明，饲料中添加一定剂量的淀粉酶，可以显著提高玉米-豆粕型日粮的还原糖
生成量（二次，P＜0.05）和干物质酶解率（线性，P＜0.05）。

当添加一定剂量
的纤维素酶时，可以显著提高其还原糖生成量（二次，P＜0.05），表明日粮中添加淀粉酶和纤维素酶可以提高饲料的营养物质利用率。

4 结论
淀粉酶添加浓度由0.4 U/g提高至2.0 U/g时，显著提高了干物质酶解率（线性，P＜0.05）和还原糖生成量（二次，P＜0.05）；纤维素酶添加浓度由1.0 U/g提
高至5.0 U/g时，显著提高了还原糖生成量（二次，P ＜ 0.05）。

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