木聚糖酶对不同能量饲料的体外酶解效果研究

    谷物及其副产物中都含有一定量的木聚糖，其木聚糖含量受种类、品种、产地、气候、收割时间、储存、加工等因素的影响差异很大。研究表明，谷物饲料中的木聚糖含量尤其是水溶性木聚糖含量与家禽生产性能呈负相关。在肉鸡饲粮中添加木聚糖酶来消除木聚糖的不利效应和提高家禽的生产性能已成为生产上常用的方法。但酶的应用效果变异很大，可能与饲粮中总木聚糖和水溶性木聚糖含量变异有关。国内对不同来源的谷物及其副产物中总木聚糖、水溶性木聚糖含量的研究报道很少，未见木聚糖酶添加量与不同谷物饲料种类的定量关系报道。本试验比较测定不同来源的玉米、小麦、麦麸和米糠的总木聚糖和水溶性木聚糖含量;并通过体外酶解方法，考查木聚糖酶水平对玉米、小麦、麦麸和米糠的总木聚糖和水溶性木聚糖的降解效果，旨在建立木聚糖酶与不同能量饲料间的定量关系，为木聚糖酶的合理使用提供科学依据，为饲用酶制剂作用效果的快速评定提供新方法。

    1 材料与方法

    1.1 饲料样品玉米、小麦、麦麸各采集5种样品，米糠采集4种样品，大部分采自成都市饲料原料批发市场，准确记录样品产地；部分采自川农试验场。饲料样品于4℃保存备用，其中采自川农试验场的样品供酶解分析。

    1.2 酶制剂试验用酶制剂为单一的木聚糖酶，酶活为10000IU/g。酶活单位定义为：在50℃、pH5.0条件下,每分钟产生1μmol还原糖所需酶量定义为1个酶活单位。

    1.3 体外酶解试验每种饲料分别进行体外酶解试验，试验采用单因子设计，设6个木聚糖酶水平，每个水平设4个重复。在一定水分(料水比为1:10)、温度(40℃)和pH(5.0)条件下酶解2h。

    1.4 测定指标饲料原料的能量、粗蛋白质和干物质的含量。能值测定采用氧弹式测热法；蛋白质测定用凯氏定氮法；干物质测定采用100～105℃烘箱干燥法。

    饲料原料水解前后的总木聚糖和水溶性木聚糖含量的测定参照周素梅的地衣酚盐酸法。1.5 数据处理与分析使用Excel2003和SPSS11.5分析软件进行统计分析，并结合Duncan氏法做多重比较，结果用平均值±标准差表示。

    2 结果

    2.1 玉米

    2.1.1 不同来源玉米的总木聚糖和水溶性木聚糖含量不同来源玉米的总木聚糖和水溶性木聚糖含量见表1。

    表1 不同来源玉米总木聚糖和水溶性木聚糖含量(%,DM)

    同列肩注不同字母者表示差异显著(Ｐ<0.05)。下表同。

    不同来源玉米的总木聚糖含量差异显著，平均为3.87%(变化范围为3.12%～4.30%)，变异系数为13.46%；不同来源玉米的水溶性木聚糖含量差异显著,平均为0.11%(变化范围为0.05%～0.14%)，变异系数为34.09%。

    2.1.2木聚糖酶对玉米木聚糖的降解效果木聚糖酶对玉米木聚糖的降解效果见表2。

    表2　木聚糖酶对玉米木聚糖的降解率(%)

     随木聚糖酶水平增加，总木聚糖含量下降，木聚糖酶水平为1500IU/kg时，木聚糖降解程度达到23.09%，与未加酶处理差异显著(P<0.05)；再进一步添加木聚糖酶，总木聚糖未进一步降解。与玉米原料相比，体外酶解的所有处理组玉米的水溶性木聚糖均显著提高，表现为降解率为负值，但各组之间并无显著差异。

    2.2 小麦

    2.2.1 不同来源小麦的总木聚糖和水溶性木聚糖含量不同来源小麦的总木聚糖和水溶性木聚糖含量见表3。

    表3 不同来源小麦总木聚糖和水溶性木聚糖含量(%,DM)

     不同来源小麦的总木聚糖含量差异显著，平均为7.11%(变化范围为5.78%～8.81%)，变异系数为16.58%；水溶性木聚糖含量差异显著，平均为0.85%(变化范围为0.58%～1.16%)，变异系数为24.38%。

    2.2.2 木聚糖酶对小麦木聚糖的降解木聚糖酶对小麦木聚糖的降解见表4。

    表4 木聚糖酶对小麦木聚糖的降解效果(%)

    添加木聚糖酶可降低小麦的总木聚糖，并随酶水平增加降解程度提高，酶水平为1000IU/kg，降解达显著水平(P<0.05)，降解程度为23.94%；在酶水平为2000IU/kg时降解程度最大,达30.52%；再进一步提高酶水平对降解程度无进一步改善效应。与原料相比，体外酶解的各处理组小麦的水溶性木聚糖含量均显著提高(P<0.05)，表现为降解率为负值。但添加木聚糖酶的各组除酶500IU/kg组外，均显著低于未加酶组(P<0.05)，酶水平为1000IU/kg，水溶性木聚糖降解达程度最大，为74.11%。

    2.3 麦麸

    2.3.1 不同来源麦麸的总木聚糖和水溶性木聚糖含量不同来源麦麸的总木聚糖和水溶性木聚糖含量见表5。

    表5 不同来源麦麸总木聚糖和水溶性木聚糖含量

     不同来源麦麸的总木聚糖含量差异显著，平均为20.24%(变化范围为17.13%～21.38%)，变异系数为11.44%；水溶性木聚糖含量差异显著，平均为0.92%(变化范围为0.66%～1.23%)，变异系数为25.49%。

    2.3.2 木聚糖酶对麦麸木聚糖的降解效果木聚糖酶对麦麸木聚糖的降解见表6。

    表6 木聚糖酶对麦麸木聚糖的降解效果(%)

     木聚糖酶可显著降低麦麸总木聚糖含量(P<0.05)，在酶水平为4000IU/kg时，降解程度最大，为39.39%。与原料相比，体外酶解的各处理组麦麸的水溶性木聚糖略有提高，表现为降解率为负值。但添加木聚糖酶的各组均低于未加酶组，在酶水平为5000IU/kg时，达显著差异(P<0.05)，降解14.94%；酶水平为6000IU/kg时，降解程度最大，达到17.58%。

    2.4 米糠

    2.4.1 不同来源米糠的总木聚糖和水溶性木聚糖含量不同来源米糠的总木聚糖和水溶性木聚糖含量见表7。

    表7 不同来源米糠总木聚糖和水溶性木聚糖含量(%,DM)

     不同来源米糠的总木聚糖含量差异显著，平均为9.90%(变化范围为8.21%～11.13%)，变异系数为12.65%；水溶性木聚糖含量差异不显著，平均为0.15%(变化范围为0.15%～0.17%)，变异系数为3.87%。

    2.4.2 木聚糖酶对米糠木聚糖的降解效果木聚糖酶对米糠木聚糖的降解效果见表8。

    表8 木聚糖酶对米糠木聚糖的降解效果(%)

     木聚糖酶对米糠的总木聚糖含量无显著影响，使水溶性木聚糖含量有下降趋势，但未达显著水平。

    2.5 回归分析

    回归分析表明，木聚糖酶水平(KIU,1KIU=1000IU)与小麦总木聚糖(wheattotalpentosan,WTP)、小麦水溶性木聚糖(wheatsolublepentosan,WSP)、麦麸总木聚糖(wheatbrantotalpentosan,WBTP)、麦麸水溶性木聚糖(wheatbransolublepentosan,WBSP)、玉米总木聚糖(corntotalpentosan,CTP)含量呈显著或极显著的二次或三次回归关系(表9)；通过方程寻优得到各原料的适宜木聚糖酶水平最优解(表9)

    表9 木聚糖酶与木聚糖含量之间的回归方程

    回归方程中Y代表木聚糖含量，X代表木聚糖酶活性。

    由此可确定1kg原料的适宜木聚糖酶添加水平(表10)。

    表10 木聚糖酶的适宜添加水平(IU/kg)

    3 讨论

    3.1 不同来源能量饲料的总木聚糖和水溶性木聚糖含量

    木聚糖是细胞壁的构成成分之一，其含量受作物种类、品种、产地、环境、气候、收割时间、储存、加工、测定等因素的影响。不同种类的谷物及副产物木聚糖含量差异很大，不同品种或不同来源的同种类谷物其木聚糖含量也存在差异。本试验分别测定了不同来源的玉米、小麦、麦麸和米糠的总木聚糖和水溶性木聚糖含量，测定结果与国内外报道一致。从总木聚糖含量来看，麦麸最高,其次为米糠和小麦，玉米最低；从水溶性木聚糖含量看，麦麸最高，其次为小麦，米糠和玉米最低。从水溶性木聚糖占总木聚糖的比例来看，小麦最高，其次为麦麸和玉米，米糠最小。从饲料来源看，不同来源的玉米、小麦、麦麸和米糠的总木聚糖和水溶性木聚糖含量均存在显著或极显著差异，其中总木聚糖含量变异最大的饲料是麦麸和小麦,其次为米糠，玉米的变异最小；而水溶性木聚糖含量变异最大的饲料是玉米，其次为麦麸和小麦，米糠变异最小。以上说明总木聚糖和水溶性木聚糖含量应该作为评价饲料营养价值的重要指标。

    3.2　木聚糖酶对不同饲料中总木聚糖和水溶性木聚糖的降解效果

    木聚糖酶能水解木聚糖成小分子木聚糖或单糖，使木聚糖的黏性和持水性大大下降，从而消除木聚糖的抗营养作用。周素梅等从小麦面粉中提取水溶性和水不溶性阿拉伯木聚糖进行酶解试验,结果表明，在较高的木聚糖酶水平(1000IU/kg)下，水溶性和水不溶性木聚糖都显著降解；降低木聚糖酶水平(100IU/kg)，水溶性和水不溶性木聚糖降解程度下降。彭玉麟采用体外模拟肉仔鸡消化的方法来研究木聚糖酶对小麦日粮中戊聚糖的降解作用，结果表明，添加木聚糖酶可提高小麦日粮中戊聚糖的消化率约19%(Ｐ<0.01)。Annison报道，肉仔鸡小麦日粮中添加木聚糖酶后，戊聚糖表观消化率从26%上升到37%。本试验也证实了木聚糖酶对小麦木聚糖的降解作用，在酶水平为2000IU时，小麦总木聚糖降解程度最大，降解率为30.52%。谭支良等用戊聚糖酶处理混合米糠，使戊聚糖降解率平均达50%左右。而本试验发现木聚糖酶对米糠的总木聚糖无显著降解作用，这可能与酶制剂来源、米糠来源、检测方法的不同有关。

    从本试验结果的表2、表4、表6和表8可知，玉米、小麦、麦麸和米糠加缓冲液处理而未添加木聚糖酶时，总木聚糖含量分别下降0%、9.13%、11.96%和3.42%，水溶性木聚糖分别增加200%、106.55%、18.9%和-7.04%，表明缓冲液处理可能导致部分木聚糖溶解，增加水溶性木聚糖含量。降解率为负值，表明水溶性木聚糖含量升高,降解率为正值，表明水溶性木聚糖含量降低。因为与原料组相比，添加缓冲液或酶液可能使水不溶性木聚糖溶解，从而增加了水溶性木聚糖的含量。添加木聚糖酶可显著降低玉米、小麦和麦麸的总木聚糖含量，其中麦麸的降低程度最大，其次为小麦和玉米；木聚糖酶对米糠的总木聚糖含量有降低趋势，但不显著。添加木聚糖酶可显著降低小麦和麦麸的水溶性木聚糖含量，对玉米和米糠的水溶性木聚糖含量影响不大，表明木聚糖酶的作用对原料有选择性。

    体外试验快速、简单,且条件易控，可用于饲用酶制剂作用效果的快速评价。但由于动物体的消化代谢生理过程很复杂，且受许多因素的影响，因此，体外试验确定的木聚糖酶水平是否适宜，还需要用动物试验进一步验证。

    4 结论

    ①同来源的能量饲料的总木聚糖和水溶性木聚糖含量不同。玉米、小麦、麦麸和米糠的总木聚糖分别为3.87%、7.11%、20.24%和9.90%；玉米、小麦、麦麸和米糠的水溶性木聚糖分别为0.11%、0.85%、0.92%和0.15%。

    ②木聚糖酶对不同能量饲料的总木聚糖和水溶性木聚糖的降解程度不同；木聚糖酶对小麦、麦麸的总木聚糖的降解程度最大，对米糠的总木聚糖降解程度最小；木聚糖酶对小麦和麦麸的水溶性木聚糖的降解程度最大，对玉米和米糠的水溶性木聚糖降解程度小。

    ③以总木聚糖含量变化为指标，每千克玉米、小麦、麦麸和米糠的适宜木聚糖酶添加水平为1380、1987、2887和1000IU；以水溶性木聚糖含量变化为指标，每千克玉米、小麦、麦麸和米糠的适宜木聚糖酶添加水平为500、2108、6958和1000IU。