體內法和體外法評估遼東櫟籽實在生長豬飼糧中的營養價值

丁亞南 趙月香* 劉啟文 張云露 賀 喜 范志勇 宋澤和**

(1.湖南農業大學動物科學技術學院，長沙 410128；2.晉中市宏藝生物科技有限公司，晉中 030600)

隨著我國養殖產業的迅速發展，飼料需求逐漸增加，飼料原料短缺問題日益突出，用量較大的常規飼料原料價格逐漸攀升，尋求廉價的飼料原料來替代常規原料成為現今的研究熱點。因此，尋求合理的常規原料的替代物已成為當今動物營養工作者的研究重點。中國櫟樹的分布非常廣泛，總計有橡樹林1.33×107～1.67×107hm2，年產籽實60億～70億kg[1]。其中，遼東櫟(Quercusliaotungensis)是北方最著名的橡樹之一，每棵成樹可年產鮮果30～50 kg。遼東櫟籽實(Quercusliaotungensisseeds，QLS)中含較高的淀粉含量，可達50%以上，若能作為能量飼料應用于動物生產，將會對提高我國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，并可能導致蛋白質和糖類等養分的消化率下降，且在高水平添加時過量單寧攝入可能對中樞神經和肝臟產生毒性，引起頭暈、惡心、腹脹、便秘及厭食等癥狀[3]。因此，改善QLS的抗營養性對其應用也具有重要意義。

鑒于目前對QLS的營養價值評定仍未見報道，本試驗分別以體內法和體外法測定了QLS對豬飼糧養分消化率的影響，并評估了添加外源酶制劑對QLS營養價值的改善作用，同時評定了QLS作為生長豬能量飼料的營養價值，為動物生產中QLS的合理應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗中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。仿生消化試驗所用豬復合酶由某生物技術有限公司生產，其每千克產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)購自湖南省某生物科技有限公司。

表1 QLS的化學組成(風干基礎)

1.2 試驗設計和飼養管理

試驗1于湖南農業大學耘園試驗基地進行，選用12頭體重(30 kg)和健康狀況相近的“杜×長×大”三元雜交豬，隨機分為3個組，每組4個重復，每個重復1頭豬。3組分別飼喂基礎飼糧(對照組)及添加10%和20%QLS的飼糧(試驗組)。采用交叉試驗設計，共分為3期，每期試驗分為4 d預試期和3 d收樣期。

試驗2于湖南農業大學動科樓仿生消化實驗室進行，采用單因素完全隨機設計，共分為4個組，包括對照組(基礎飼糧)和分別含2%、6%、10%QLS的3個試驗組，每組設置5個重復，每個重復1根消化管。試驗模擬豬的胃-小腸-大腸3步消化。相應的單胃動物仿生消化試驗操作參照趙峰等[4]標準并均嚴格按儀器使用說明完成。

試驗3選用24頭體重為60 kg左右的“杜×長×大”三元雜交豬，隨機分為4個組，每組6個重復，每個重復1頭豬。對照組飼喂不添加酶制劑的飼糧(含6%QLS)，試驗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。試驗分為4 d預試期和3 d收樣期。

1.3 試驗飼糧

本試驗所用全部飼糧組成及營養水平如表2所示，基礎飼糧參照NRC(2012)標準進行配制。試驗飼糧由2%、6%、10%和20%QLS等量替代基礎飼糧中的玉米和豆粕組成。其中，試驗1試驗組飼糧為10%和20%QLS添加組；試驗2試驗組飼糧為2%、6%和10%QLS添加組；試驗組3對照組飼糧為6%QLS添加組，各試驗組分別飼喂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 飼糧組成及營養水平(風干基礎)

1.4 測定指標及方法

1.4.1 常規養分分析

飼糧、粉碎后的QLS、全收糞法收取的糞樣及仿生消化試驗的飼糧殘渣均測定其干物質(DM)、粗蛋白質(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定，CP含量采用凱氏定氮法測定，CF、NDF和ADF含量均采用ANKOM-200纖維分析儀測定，GE采用PARR 6200氧彈量熱儀測定。所有樣品取2個平行，各指標測定的具體操作方法按照相應國標進行。此外，采用酶水解法(GB/T 5009—2003)測定QLS中的淀粉含量。

1.4.2 養分消化率及原料消化能計算

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

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

原料消化能以套算法計算，參照劉德穩[6]的公式：

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

式中：X為待測原料替代基礎飼糧比例(%)。

1.5 數據統計與分析

數據采用Excel 2007軟件建立數據庫，采用SPSS 21.0軟件中的單因素方差分析(one-way ANOVA)及Duncan氏法多重比較進行數據分析，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，所有數據用“平均值±標準差”的形式表示。

2 結 果

2.1 QLS對生長豬飼糧養分消化率的影響及其消化能測定

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，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)。本試驗測得添加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。根據套算法公式計算得到以下結果：當替代比例為10%和20%時，QLS在生長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對生長豬飼糧養分ATTD的影響

2.2 仿生消化試驗中QLS對生長豬飼糧養分消化率的影響

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 仿生消化試驗中QLS對生長豬飼糧養分ATTD的影響

2.3 外源酶制劑對生長豬含QLS飼糧養分消化率的影響

由表5可知，與對照組(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(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 外源酶制劑對生長豬含QLS飼糧養分ATTD的影響

3 討 論

3.1 QLS在生長豬飼糧中的營養特性及其消化能

作為橡樹籽實的一種，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。本試驗中測得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，國內外關于橡實淀粉在理化特性和提取工藝方面的研究報道較多，結果表明橡樹籽實中淀粉含量與淀粉品質都處于較優水平[7]。黃澤東[8]研究指出，QLS中單寧與淀粉含量均受生長時期的影響，淀粉積累的關鍵時期是7月份和8月份，在此期間淀粉的增長速度最快，9月份QLS淀粉含量可達到71.12%。而本試驗中QLS的淀粉含量所測值相對偏低，可能是由于所采集籽實并未到達成熟期所致。然而，本試驗以套算法計算在QLS添加水平為10%和20%時，得到的消化能僅為6.71和6.01 MJ/kg，遠低于預期水平，這意味著試驗中QLS未在生長豬腸道中得到良好的消化。偏低的消化能可能由于過高的單寧含量所致，單寧可以結合腸道內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對生長豬養分消化率的影響

本研究表明，無論動物試驗還是仿生消化試驗，飼糧養分包括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中過高的單寧含量有關。單寧不僅可抑制消化酶的活性，還可直接與蛋白質、淀粉及纖維素等大分子以及金屬離子結合，進而抑制其消化過程[11]。同時，高含量的單寧還可對胃腸道形態及其吸收能力產生影響，這可能是10%QLS在動物試驗較仿生消化試驗更多地抑制了養分消化率的原因[11]。此外，本試驗中測得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。鑒于前人研究報道的NSP對飼糧養分消化率的負面作用，NSP含量高也可能是QLS降低飼糧養分消化率的原因[12]。因此，單寧和NSP的去除對QLS在豬飼糧中的應用可能具有獨特意義。

3.3 外源酶制劑對生長豬含QLS飼糧養分消化率的影響

鑒于上述試驗結果，本試驗選取NSP酶和單寧酶添加到飼糧中，考察2種外源制劑對6%QLS飼糧養分消化率的影響。前人研究表明，NSP酶可通過打破植物細胞壁的結構促進蛋白質和礦物質等養分的釋放，或降解長鏈NSP而降低其抗營養性，進而達到促進養分消化吸收的目的[13-14]。本試驗中，TP的ATTP在單一添加NSP酶時顯著提高，這與前人報道接近。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。Rebolé等[15]研究報道，當NSP酶添加量不足時，細胞壁降解不完全，難以釋放出養分與消化酶接觸，從而導致效果不顯著。

本試驗中，單寧酶的添加顯著提高了QLS飼糧中TP的ATTP，但對GE、CP、CF和Ca的ATTP影響不顯著。前人研究證明，單寧酶對鞣酸具有水解作用，因而具備降低飼糧單寧抗營養性的應用潛力[16]。然而，單寧酶的反應條件及穩定性條件較為苛刻，來源于真菌和植物的單寧酶的最適pH一般為4.0～6.0，pH穩定性范圍一般是3.0～7.0，細菌單寧酶的最適pH一般偏中性[17]。以上pH范圍與豬腸腔pH具備一定偏差，因此可能導致單寧酶的活性未得到完全發揮。同時，金屬離子對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，這可能也是本試驗中單寧酶未得到預期添加效果的原因[18]。此外，NSP酶與單寧酶的復合添加時，GE、Ca和TP的消化率數值上略高于單獨添加，這表明2種酶的復合可能具備一定的組合效應。

4 結 論

本研究結果表明，QLS表現出對飼糧養分消化率的抑制作用，這可能與其含有較高的單寧和NSP等抗營養因子有關。外源酶制劑不能顯著改善QLS飼糧的能量和蛋白質消化率。