玉米的品質(zhì)變異和酶制劑的使用

張興會

(丹尼斯克動物營養(yǎng)，廣東廣州 510620)

玉米是家禽飼料中最主要的能量原料，大部分養(yǎng)殖者和營養(yǎng)學(xué)家都認(rèn)為其營養(yǎng)價值穩(wěn)定。但是，事實并不是這樣。玉米中的水分、淀粉、油脂、纖維素、蛋白質(zhì)以及氨基酸組成都因品種、產(chǎn)地、收獲期以及收獲后的干燥處理工藝而異。因而不同批次玉米基礎(chǔ)日糧的營養(yǎng)成分差異很大，飼料成本也因之產(chǎn)生高達(dá)15%的差異。實踐證明，飼料酶制劑可以有效降解玉米中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高玉米的能量和蛋白質(zhì)消化率，降低玉米品質(zhì)的變異，改善家禽生產(chǎn)性能。

1 玉米的質(zhì)量變異

玉米的質(zhì)量主要取決于玉米淀粉的含量和品質(zhì)。玉米淀粉分子分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，不同的玉米直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量和比例是不同的，對它們的測定可對玉米“質(zhì)量”進(jìn)行有效評估。一般來講支鏈淀粉含量越高，玉米的消化率越好。丹尼斯克動物營養(yǎng)曾對玉米的質(zhì)量進(jìn)行了一個大規(guī)模的測定，24個玉米樣品來自中國、菲律賓、臺灣和越南。測定指標(biāo)包括總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉、淀粉消化率(RSD)、蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)分散指數(shù)(PDI)?！暗矸巯省笔窃趯嶒炇覂?nèi)模擬禽類回腸內(nèi)消化過程的一種嘗試。通過測定2 h培養(yǎng)過程中玉米淀粉的降解速度，估測禽類玉米淀粉的消化率?！暗鞍踪|(zhì)分散指數(shù)”是飼料工業(yè)廣泛用于估測大豆粕蛋白質(zhì)量的實驗室方法，在研究中用來估測禽類玉米蛋白質(zhì)消化率。測定結(jié)果(表1)表明,玉米總淀粉含量為64.5%～69.4%,直鏈淀粉為16.7%～28.3%，支鏈淀粉為69.5%～83.3%。淀粉的消化率為68%～82%(平均78%)，而不是大部分營養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為的80%～85%。說明玉米的質(zhì)量很不穩(wěn)定，變異很大。

表1 亞洲24個玉米樣品質(zhì)量評估(%)

2 玉米的代謝能變異

玉米的代謝能也有很大的變異。Leeson等試驗表明,在加拿大同一季節(jié)收獲的25個玉米樣品的平均代謝能是13.45 MJ/kg，變化范圍是12.23～14.52 MJ/kg。其他研究也報道不同批次玉米的代謝能差異可達(dá)2.09 MJ/kg。丹尼斯克動物營養(yǎng)測定了232個玉米樣品，其代謝能變異以干物質(zhì)計達(dá)2.04 MJ/kg。分析其原因，主要是玉米營養(yǎng)成分的變異所致（見表2）。

玉米干物質(zhì)中淀粉占70.4%，此成分比較穩(wěn)定，變異系數(shù)較小，只有1.6(表2)。玉米中淀粉提供了75%的能量，所以許多養(yǎng)殖者和營養(yǎng)學(xué)家都認(rèn)為玉米的可利用能量是穩(wěn)定一致的。但是，玉米代謝能的高低主要取決于肉雞對淀粉的消化率，并不是淀粉的含量。其原因是家禽腸道短，飼料在腸道周轉(zhuǎn)快，大部分營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收在喂飼后的60～90 min內(nèi)完成。

表2 來自15個國家的232個飼用玉米樣品營養(yǎng)成分變異（%，干物質(zhì)基礎(chǔ)）

對232個飼用玉米樣品進(jìn)行體外模擬肉雞消化淀粉試驗，結(jié)果見圖1，紅線顯示淀粉平均消化率(55%)，變化范圍是39%～84%。淀粉消化率變化范圍很大，說明肉雞腸道對不同批次玉米能量的利用率差異很大。

3 玉米品質(zhì)變異對家禽生產(chǎn)性能的影響

配制飼料時，一般都把玉米或其他原料的能值作為固定值。然而，從表2和圖1可以看出，玉米的成分和消化率實際上存在很大變異，這樣既引起很多營養(yǎng)問題，同時也增加肉雞飼養(yǎng)成本。當(dāng)玉米的實際代謝能值高于數(shù)據(jù)庫設(shè)定值時，多提供的能量會造成生產(chǎn)成本的支出。而當(dāng)玉米的實際代謝能值低于數(shù)據(jù)庫設(shè)定值時，配制的日糧能量水平不能滿足肉雞的需要，造成肉雞生長遲緩、飼料轉(zhuǎn)化率低、經(jīng)濟效益下降。

圖1 玉米淀粉消化率變異

圖2 不同玉米樣品的日糧回腸消化能

Leeson等(1993)曾報道同一配方含玉米60%的兩種飼料,一種配方玉米含表觀代謝(AME)12.23 MJ/kg,另一種配方含表觀代謝能14.52 MJ/kg，兩個配方的代謝能差異為2.29 MJ/kg。結(jié)果表明，配方代謝能每變化418 kJ，出欄肉雞的飼料轉(zhuǎn)化率(FCR)就變化4個百分點。因此，高質(zhì)量玉米日糧的料肉比為1.8，而低質(zhì)量玉米日糧的料肉比為1.93，料肉比增加了7.2%。同樣，玉米低油脂含量和高油脂含量，也能造成飼料成本15%的差異。

丹尼斯克動物營養(yǎng)的另一大型試驗也說明玉米品質(zhì)的變異會導(dǎo)致肉雞生產(chǎn)性能的極大差異。試驗測試采集來自阿根廷、澳大利亞、加拿大、中國、法國、意大利、菲律賓、葡萄牙、南非、西班牙、泰國、美國和越南等59個國家的不同批次玉米配成含55%玉米成分的固定配方飼喂肉雞，在28日齡測定每種日糧的回腸末端消化能，59種日糧的平均消化能為12.4 MJ/kg，CV 10%，最大16.4 MJ/kg，最小9.9 MJ/kg，日糧消化能的變異主要來自于玉米的變異，因為玉米淀粉貢獻(xiàn)了配方60%～70%的能值。肉雞28日齡體增重平均962 g，CV 18%，最大1 301 g，最小747 g（見圖2、圖3）。

4 為什么玉米的表觀代謝能（AME)會有變異

影響玉米表觀代謝能的主要因素是玉米淀粉的組成、淀粉顆粒的大小和抗性淀粉的存在。玉米淀粉主要由容易消化的支鏈淀粉和不容易消化的直鏈淀粉組成，一般來講，玉米中直鏈淀粉含量越高，淀粉的消化率越低。丹尼斯克動物營養(yǎng)曾經(jīng)分析了世界各地的60個飼用玉米樣品淀粉成分差異對養(yǎng)雞場經(jīng)濟效益的影響。分析發(fā)現(xiàn)，玉米淀粉成分中直鏈淀粉含量平均為22.5%，變化范圍很大（17%～29%）。

圖3 玉米樣品對肉雞體增重的影響

淀粉顆粒的大小是影響玉米可利用能的另一重要因素。Carre（2004）的研究表明，小淀粉顆粒有較大的表面積，所以與消化酶的接觸面積大，有利于淀粉的消化。

抗性淀粉的存在也是造成玉米品質(zhì)變異的主要原因。主要是由于淀粉顆粒被蛋白質(zhì)或纖維素等包被，或淀粉糊化和回生造成的。有3種類型的抗性淀粉:RS1-此淀粉不能被消化，因為它是被細(xì)胞壁物理包埋的淀粉；RS2-固有的抗性淀粉顆粒；RS3-回生淀粉。淀粉在熱加工過程，蒸汽制粒時可產(chǎn)生糊化，淀粉分子晶體崩解，有利于其消化。而淀粉回生則指在冷卻過程中，淀粉分子與其他營養(yǎng)物質(zhì)結(jié)合形成剛性晶體，限制了淀粉和脂肪的消化?；厣彩沟鞍踪|(zhì)、脂肪、淀粉形成結(jié)合物（Tester等，2004），增加淀粉和蛋白質(zhì)的抗消化性。大量未被小腸消化的淀粉和蛋白質(zhì)進(jìn)入大腸后，被大腸微生物所利用，對家禽的生長和飼料轉(zhuǎn)化率造成負(fù)面影響，或造成家禽的慢性疾病。淀粉回生對雛雞的影響更為嚴(yán)重，因為雛雞在剛出殼的前幾天，淀粉酶分泌不足，淀粉的消化率和雛雞對飼料能量的利用率都受到影響（Sklan等，2003）。

5 酶制劑的選擇和效果估測

玉米自身存在品質(zhì)和表觀代謝能的變異。營養(yǎng)學(xué)家的最終目標(biāo)是最大程度地挖掘現(xiàn)有原料的價值，所以提高玉米的飼用價值，避免降低家禽的生長速度和均勻度，提高飼料轉(zhuǎn)化率，減免不必要的飼料成本至關(guān)重要。

大量研究和生產(chǎn)實踐證明飼料酶制劑可以有效改善玉米品質(zhì)的變異。其核心是選擇正確的酶種和配比，能有效降解飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)成分。這些抗?fàn)I養(yǎng)因子包括：木聚糖——存在于細(xì)胞壁，可阻止消化酶和細(xì)胞內(nèi)成分接觸，如淀粉顆粒；玉米儲存蛋白——它包裹著淀粉顆粒，限制其消化率。對玉米的加熱也可以增加蛋白對淀粉的包裹。淀粉消化率——淀粉在家禽回腸的消化率并不理想。理想的復(fù)合酶是能有效消除這些抗?fàn)I養(yǎng)成分，如由木聚糖酶、蛋白酶和淀粉酶組成的優(yōu)化配方。木聚糖酶主要是打破細(xì)胞壁，讓淀粉顆粒充分暴露；蛋白酶降解儲存蛋白，釋放被其包裹的淀粉顆粒，消除植物中其他抗?fàn)I養(yǎng)成分如胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素等；淀粉酶提高淀粉消化率，并補充內(nèi)源淀粉酶。3種酶共同作用的結(jié)果是提高日糧能量和蛋白質(zhì)的消化率。

使用酶制劑時需要根據(jù)飼料的組成確定特定產(chǎn)品的科學(xué)添加量。為了精確確定復(fù)合酶在玉米-豆粕型肉雞日糧的添加量，丹尼斯克動物營養(yǎng)研發(fā)了獨特的服務(wù)工具-Avicheck Corn。通過在實驗室分析玉米樣品的干物質(zhì)含量、淀粉含量、蛋白含量、油含量、淀粉消化率，建立數(shù)學(xué)模型，估測愛維生復(fù)合酶對玉米能量消化率的影響——玉米能量改進(jìn)值(EIV）。EIV是在玉米-豆粕型肉雞日糧中添加愛維生復(fù)合酶后玉米能量的額外增加值。丹尼斯克動物營養(yǎng)測定了2010～2011年收獲的34個中國玉米樣品，其平均EIV值是681.34 kJ/kg（最大 790.02 kJ/kg，最小 555.94 kJ/kg，變異系數(shù)CV 10%），如果肉雞飼料配方含50%的玉米，則通過添加愛維生復(fù)合酶，日糧配方能值可下調(diào)340.67 kJ/kg，保持肉雞生產(chǎn)性能不變。本軟件還包括經(jīng)濟模型，用以估算添加愛維生復(fù)合酶后飼料成本降低，肉雞體重均勻度改善帶來的經(jīng)濟價值。根據(jù)Avicheck Corn估測，中國玉米-豆粕型肉雞日糧中添加愛維生復(fù)合酶，在保持肉雞生產(chǎn)性能不變的前提下飼料成本可降低40～50元/t。根據(jù)丹尼斯克動物營養(yǎng)2011年全球玉米EIV值和Avicheck Corn估測，愛維生復(fù)合酶能使肉雞飼料成本降低10美元/t以上（表3）。

表3 Avicheck Corn估測模型（全球玉米2011年EIV值）

6 總結(jié)

玉米是最為重要的畜禽飼料原料，其潛在營養(yǎng)價值很大。玉米的品質(zhì)和代謝能變異很大，其主要影響因素是玉米的品種、種植地點、收獲時間、加工處理工藝、玉米淀粉的組成、淀粉結(jié)構(gòu)、淀粉和蛋白質(zhì)的消化率等。不同批次玉米的品質(zhì)和能值差異很大，家禽飼喂同一飼料配方時會造成很大的生產(chǎn)性能變異，嚴(yán)重影響家禽的生產(chǎn)。

理論研究和實踐經(jīng)驗都證實了添加酶制劑能有效消除玉米的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高淀粉和蛋白質(zhì)的消化率，提高家禽的生產(chǎn)性能和均勻度。使用酶制劑的關(guān)鍵是添加高性能的木聚糖酶、蛋白酶和淀粉酶配合組成的高效、優(yōu)化的復(fù)合酶，并科學(xué)確定添加量，通過重新調(diào)整飼料配方來降低飼料成本，提高養(yǎng)殖效益。成與飼料的脂肪組成密切相關(guān)，說明2#料中所添加的脂肪更有利于虹鱒魚的吸收利用，其品質(zhì)優(yōu)于1#料中添加的脂肪。因此從魚肉的營養(yǎng)價值的角度考慮，2#料的效果優(yōu)于1#料。

水中的總氮、總磷、氨態(tài)氮、化學(xué)需氧量是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)，這些物質(zhì)超標(biāo)時，微生物大量繁殖，浮游生物生長旺盛，出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)。而亞硝酸鹽值過高容易造成魚體中毒。這些指標(biāo)的測定有助于評價水體被污染和自凈狀況。在養(yǎng)殖用水中，一般要求總氮和總磷不超過0.5 mg/l，氨氮的含量應(yīng)小于等于0.2 mg/l，亞硝酸鹽含量應(yīng)低于0.1 mg/l，而在飲用水的標(biāo)準(zhǔn)中I類和Ⅱ類水化學(xué)需氧量(COD)≤15 mg/l，COD的數(shù)值越大表明水體的污染情況越嚴(yán)重。本實驗所檢測的各項指標(biāo)均能滿足養(yǎng)殖用水要求，COD值也在Ⅰ類和Ⅱ類飲用水范圍內(nèi)。另外，從水質(zhì)檢測中可以發(fā)現(xiàn)28 d時各水質(zhì)指標(biāo)值均高于56 d時的，這可能是由于28 d時正是養(yǎng)殖場水溫較高且魚體攝食最旺盛的時候，在高溫和投喂量的雙重作用下，水質(zhì)指標(biāo)變化比較明顯，但總體均在容許范圍內(nèi)，因此本實驗用的兩種飼料對水質(zhì)的影響差異不大。