玉米的品質變異和酶制劑的使用

張興會

(丹尼斯克動物營養，廣東廣州 510620)

玉米是家禽飼料中最主要的能量原料，大部分養殖者和營養學家都認為其營養價值穩定。但是，事實并不是這樣。玉米中的水分、淀粉、油脂、纖維素、蛋白質以及氨基酸組成都因品種、產地、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日糧的營養成分差異很大，飼料成本也因之產生高達15%的差異。實踐證明，飼料酶制劑可以有效降解玉米中的抗營養因子，提高玉米的能量和蛋白質消化率，降低玉米品質的變異，改善家禽生產性能。

1 玉米的質量變異

玉米的質量主要取決于玉米淀粉的含量和品質。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“質量”進行有效評估。一般來講支鏈淀粉含量越高，玉米的消化率越好。丹尼斯克動物營養曾對玉米的質量進行了一個大規模的測定，24個玉米樣品來自中國、菲律賓、臺灣和越南。測定指標包括總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉、淀粉消化率(RSD)、蛋白質和蛋白質分散指數(PDI)。“淀粉消化率”是在實驗室內模擬禽類回腸內消化過程的一種嘗試。通過測定2 h培養過程中玉米淀粉的降解速度，估測禽類玉米淀粉的消化率。“蛋白質分散指數”是飼料工業廣泛用于估測大豆粕蛋白質量的實驗室方法，在研究中用來估測禽類玉米蛋白質消化率。測定結果(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%)，而不是大部分營養學家認為的80%～85%。說明玉米的質量很不穩定，變異很大。

表1 亞洲24個玉米樣品質量評估(%)

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2.09 MJ/kg。丹尼斯克動物營養測定了232個玉米樣品，其代謝能變異以干物質計達2.04 MJ/kg。分析其原因，主要是玉米營養成分的變異所致（見表2）。

玉米干物質中淀粉占70.4%，此成分比較穩定，變異系數較小，只有1.6(表2)。玉米中淀粉提供了75%的能量，所以許多養殖者和營養學家都認為玉米的可利用能量是穩定一致的。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，飼料在腸道周轉快，大部分營養物質的消化吸收在喂飼后的60～90 min內完成。

表2 來自15個國家的232個飼用玉米樣品營養成分變異（%，干物質基礎）

對232個飼用玉米樣品進行體外模擬肉雞消化淀粉試驗，結果見圖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 玉米品質變異對家禽生產性能的影響

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問題，同時也增加肉雞飼養成本。當玉米的實際代謝能值高于數據庫設定值時，多提供的能量會造成生產成本的支出。而當玉米的實際代謝能值低于數據庫設定值時，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、飼料轉化率低、經濟效益下降。

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。結果表明，配方代謝能每變化418 kJ，出欄肉雞的飼料轉化率(FCR)就變化4個百分點。因此，高質量玉米日糧的料肉比為1.8，而低質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。

丹尼斯克動物營養的另一大型試驗也說明玉米品質的變異會導致肉雞生產性能的極大差異。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。丹尼斯克動物營養曾經分析了世界各地的60個飼用玉米樣品淀粉成分差異對養雞場經濟效益的影響。分析發現，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變異的主要原因。主要是由于淀粉顆粒被蛋白質或纖維素等包被，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物質結合形成剛性晶體，限制了淀粉和脂肪的消化。回生也使蛋白質、脂肪、淀粉形成結合物（Tester等，2004），增加淀粉和蛋白質的抗消化性。大量未被小腸消化的淀粉和蛋白質進入大腸后，被大腸微生物所利用，對家禽的生長和飼料轉化率造成負面影響，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

玉米自身存在品質和表觀代謝能的變異。營養學家的最終目標是最大程度地挖掘現有原料的價值，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，提高飼料轉化率，減免不必要的飼料成本至關重要。

大量研究和生產實踐證明飼料酶制劑可以有效改善玉米品質的變異。其核心是選擇正確的酶種和配比，能有效降解飼料中的抗營養成分。這些抗營養因子包括：木聚糖——存在于細胞壁，可阻止消化酶和細胞內成分接觸，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。理想的復合酶是能有效消除這些抗營養成分，如由木聚糖酶、蛋白酶和淀粉酶組成的優化配方。木聚糖酶主要是打破細胞壁，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，消除植物中其他抗營養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，并補充內源淀粉酶。3種酶共同作用的結果是提高日糧能量和蛋白質的消化率。

使用酶制劑時需要根據飼料的組成確定特定產品的科學添加量。為了精確確定復合酶在玉米-豆粕型肉雞日糧的添加量，丹尼斯克動物營養研發了獨特的服務工具-Avicheck Corn。通過在實驗室分析玉米樣品的干物質含量、淀粉含量、蛋白含量、油含量、淀粉消化率，建立數學模型，估測愛維生復合酶對玉米能量消化率的影響——玉米能量改進值(EIV）。EIV是在玉米-豆粕型肉雞日糧中添加愛維生復合酶后玉米能量的額外增加值。丹尼斯克動物營養測定了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CV 10%），如果肉雞飼料配方含50%的玉米，則通過添加愛維生復合酶，日糧配方能值可下調340.67 kJ/kg，保持肉雞生產性能不變。本軟件還包括經濟模型，用以估算添加愛維生復合酶后飼料成本降低，肉雞體重均勻度改善帶來的經濟價值。根據Avicheck Corn估測，中國玉米-豆粕型肉雞日糧中添加愛維生復合酶，在保持肉雞生產性能不變的前提下飼料成本可降低40～50元/t。根據丹尼斯克動物營養2011年全球玉米EIV值和Avicheck Corn估測，愛維生復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

玉米是最為重要的畜禽飼料原料，其潛在營養價值很大。玉米的品質和代謝能變異很大，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、淀粉結構、淀粉和蛋白質的消化率等。不同批次玉米的品質和能值差異很大，家禽飼喂同一飼料配方時會造成很大的生產性能變異，嚴重影響家禽的生產。

理論研究和實踐經驗都證實了添加酶制劑能有效消除玉米的抗營養因子，提高淀粉和蛋白質的消化率，提高家禽的生產性能和均勻度。使用酶制劑的關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、優化的復合酶，并科學確定添加量，通過重新調整飼料配方來降低飼料成本，提高養殖效益。成與飼料的脂肪組成密切相關，說明2#料中所添加的脂肪更有利于虹鱒魚的吸收利用，其品質優于1#料中添加的脂肪。因此從魚肉的營養價值的角度考慮，2#料的效果優于1#料。

水中的總氮、總磷、氨態氮、化學需氧量是衡量水質的重要指標，這些物質超標時，微生物大量繁殖，浮游生物生長旺盛，出現富營養化狀態。而亞硝酸鹽值過高容易造成魚體中毒。這些指標的測定有助于評價水體被污染和自凈狀況。在養殖用水中，一般要求總氮和總磷不超過0.5 mg/l，氨氮的含量應小于等于0.2 mg/l，亞硝酸鹽含量應低于0.1 mg/l，而在飲用水的標準中I類和Ⅱ類水化學需氧量(COD)≤15 mg/l，COD的數值越大表明水體的污染情況越嚴重。本實驗所檢測的各項指標均能滿足養殖用水要求，COD值也在Ⅰ類和Ⅱ類飲用水范圍內。另外，從水質檢測中可以發現28 d時各水質指標值均高于56 d時的，這可能是由于28 d時正是養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，水質指標變化比較明顯，但總體均在容許范圍內，因此本實驗用的兩種飼料對水質的影響差異不大。