畜牧人

標題: 植酸酶對豬豆粕和玉米豆粕型日糧中磷利用率改善的試驗(轉) [打印本頁]

作者: 嗷嗷乖乖    時間: 2007-9-8 21:12
標題: 植酸酶對豬豆粕和玉米豆粕型日糧中磷利用率改善的試驗(轉)
植酸酶對豬豆粕和玉米豆粕型日糧中磷利用率改善的試驗
植酸酶對豬豆粕和玉米豆粕型日糧中磷利用率改善的試驗


摘要:

采用225頭豬進行了四個試驗,以評估微生物來源的植酸酶對玉米豆粕型日糧和葡萄糖-玉米淀粉-豆粕日糧磷利用率改善的效果。

    前兩個試驗中,豬生長階段分別使用能滿足需要,含總磷0.5%的日糧和含總磷0.4%不能滿足需要的玉米豆粕型日糧,肥育階段分別使用總磷含量0.4%,能滿足需要的日糧和總磷0.3%不能滿足需要的玉米豆粕型日糧。日糧使用磷酸氫鈣補加無機磷。一半日糧中添加了500u/g植酸酶。結果表明,飼喂缺磷日糧時,豬的生長速度、料肉比和骨骼強度均呈減退趨勢。在低磷日糧中加入植酸酶,豬的生長速度和料肉比,尤其是骨骼強度恢復至對照組水平。在另兩個試驗中,基礎低磷日糧磷均源于豆粕或玉米-豆粕混合物。兩日糧均含0.05%有效磷。按不同水平在基礎日糧中加入磷酸二氫鈉,最高磷添加量為0.15%,以建立標準曲線。在日糧中分別加入250,5001000u/g的植酸酶。生長速度、骨骼強度隨磷酸二氫鈉的添加量和植酸酶的添加量呈線性關系?;诳偭缀陀行Я撞墒沉康挠嬎悖尤?/font>1000u/g植酸酶組將豆粕型日糧中的磷生物學利用率由25%提高到了57%,將玉米-豆粕型日糧中的磷生物學利用率由15%提高到了43%。用植酸磷利用率提高的數(shù)量來表示,添加該水平的植酸酶將約1/3不可利用的植酸磷的轉化為了可利用磷。結果表明,在豬日糧中添加植酸酶提高了植酸磷的生物學利用率。


前言

    在美國,玉米是主要的飼用谷物,豆粕是主要的飼用蛋白源。磷在玉米、豆粕和其他谷物、油料餅粕和其他副產(chǎn)物中主要以植酸磷的形式存在。單胃動物由于缺乏能將磷酸基團從植酸分子上水解下來的植酸酶,致使植酸磷的生物學利用率很低。比較而言,反芻動物由于瘤胃微生物能提供足夠的植酸酶,可以很好的利用植酸磷。



玉米和豆粕中分別只有10-15%25%的總磷可被豬利用。由于大量的磷難以消化,糞中排泄出大量的磷,造成的環(huán)境問題引起了人們的注意,尤其是在土地和水資源缺乏而牲畜飼養(yǎng)密度大的地區(qū)。

    假如大幅度提高飼料原料中磷的利用率,玉米和豆粕所提供的磷就足以滿足豬的營養(yǎng)需要。Nelson等人(1971)報導了在家禽中使用植酸酶可以改善磷的利用率,但在豬的方面研究有限。本研究的目的在于探討在日糧中使用植酸酶,以提高玉米豆粕型日糧中磷的利用率,減少豬日糧中外源磷的添加量。

試驗過程

    采用225頭豬進行了4個試驗,以評估植酸酶對玉米豆粕型日糧中磷生物學利用率的改善程度。本試驗中的植酸酶來源于黑曲霉的突變基因片斷。酶中同時含有酸性磷酸酶、蛋白酶、淀粉酶和果膠酶。植酸酶的pH峰值為5.037),酸性磷酸酶峰值為2.5,因而這兩個降解植酸的酶區(qū)間在2.05.5之間。試驗用酶于冰箱中保存,并在加入日糧前分析其酶活。同時,在試驗末期測定日糧中植酸酶活性。試驗樣品植酸酶酶活在190,000550,000之間。植酸酶酶活單位定義為:在標準條件下(37,pH5.0,15min ),從植酸鈉中釋放出1nmol無機磷的植酸酶的量。

    試驗12:兩試驗用于評估植酸酶在低磷生長-育肥豬日糧中的效果。采用約克夏豬,始重分別為26.4kg(試驗1)和33.6kg(試驗2),按性別和體重,完全打亂其來源隨機分組。每欄5頭豬,按公32或公23組成。水泥地面平養(yǎng)(1.2X6.6m)。每試驗中每處理3個重復。

豬只自由采食,防霜噴泉似飲水器飲水。每兩周或一周(100kg左右時)稱豬和結料1次。試驗1中豬終重100.8千克,試驗2中豬終重100千克。

表一、日糧組成(試驗1,2



Growing diet

Finishing diet


Basal P, %

0.30

0.30

0.30

0.30

0.30


Added P,%

0.20

0.10

0.00

0.10

0.00

Ingredient

Total P,%

0.50

0.40

0.30

0.40

0.30

Ground corn


83.16

83.37

83.59

83.87

84.09

Dehulled SBM


14.26

14.24

14.23

14.20

14.18

L-lysine-HCL


0.19

0.19

0.19

-

-

Mono-dicalcium phosphate


1.08

0.54

-

0.53

-

Ground limestone


0.76

1.11

1.44

0.85

1.18

Iodized salt


0.35

0.35

0.35

0.35

0.35

Vitamin-trace mineral mix


0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

Phytase supplement


±

±

±

±

±

Total


100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

2 日糧組成(試驗34


試驗三

試驗四


Basal P, %

0.20

0.20

0.20

0.20

0.32

0.32

0.32


Added P,%

0.00

0.05

0.10

0.15

0.00

0.075

0.15


Total P,%

0.20

0.25

0.30

0.35

0.32

0.395

0.47


Available P,%

0.05

0.10

0.15

0.20

0.05

0.125

0.20

Ground corn




77.67

77.33

77.00

Dehulled SBM
30.65

30.65

30.65

30.65

19.55

19.55

19.55

Dextrose
32.61

32.50

32.39

32.28




Cornstarch
32.62

32512

32.39

32.28




Monosodium phosphate

0.22

0.45

0.67


0.34

0.67

Ground limestone
1.60

1.60

1.60

1.60

1.79

1.79

1.79

Iodized salt
0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

Corn oil
1.00

1.00

1.00

1.00




Lysine-Hcl




0.19

0.19

0.19

DL-methionine
0.20

0.20

0.20

0.20




Choline mix
0.50

0.50

0.50

0.50




Vitamin-trace mineral mix
0.20

0.20

0.20

0.20

0.20

0.20

0.20

Additive mix
0.12

0.12

0.12

0.12

0.10

0.10

0.10

Phytase supplement
±

±

±

±

±



Total
100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

    玉米豆粕型日糧按照NRC1988)標準加入維生素和礦物元素(磷除外)。日糧設計生長階段含有 Lys0.8%,肥育階段0.65%。賴氨酸鹽酸鹽直接加入生長階段日糧中,以保證生長和肥育兩階段日糧大配方組成基本一致。低磷日糧中所有的磷(0.3%)均來自玉米和豆粕。按照玉米磷的利用率12%和豆粕磷利用率25%計算,基礎日糧有效磷含量約0.05%

    試驗1的三個處理組中,生長階段日糧磷的含量分別為0.5%,0.4%0.3%,肥育階段分別為0.4%,0.3%0.3%。另外三個處理組在相同日糧的基礎上分別加入500u/g的植酸酶。日糧中使用磷酸氫鈣作為磷源,使用石粉調(diào)節(jié)兩階段鈣含量分別為0.60.5%。高磷日糧組在兩階段中含有充足的磷(生長階段為0.5%,肥育階段為0.4%)NRC,1998)。

    試驗2的處理中,生長階段磷含量為0.5%0.3%,肥育階段為0.4%0.3%。另兩組日糧中除了含有500u/g的植酸酶外,其它與基礎日糧相同。第五組日糧兩階段都是低磷日糧(0.3/0.3%),含有1000u/g的植酸酶。

    在每個試驗末期,每欄中宰殺三頭豬(相同的公母比例),分別取前后肢的第三和第四趾骨測定骨骼強度。

試驗3和試驗4

    兩試驗用于估測植酸酶對磷生物學利用率改善的效果,以及豆粕(試驗3)和玉米豆粕型日糧(試驗4)中不可利用磷轉化為可利用磷的程度。試驗使用大約克X漢普夏二元雜交豬,始重分別為18.6千克(試驗3)和20.7千克(試驗4)。隨機分組如前所述。豬只高床飼養(yǎng)(0.6X1.2m) ,豬舍溫度可調(diào)。豬只采用不銹鋼自動喂料器飼喂,乳頭式飲水器飲水,自由采食。豬只每周稱重和結料。

    試驗3中,采用葡萄糖-玉米淀粉-豆粕型日糧,日糧中含賴氨酸0.95%,磷0.2%,鈣0.8%(見表2)。該日糧除磷外滿足20-50千克生長階段所需營養(yǎng)需要量(NRC1988)?;A日糧磷來自于豆粕,且AP計算含量為0.05%NRC1988;Cromwell,1992)。四個處理組基礎日糧相同,并使用磷酸二氫鈉調(diào)整其中三個組日糧的磷含量,分別向三個組加入0.05%0.10%,1.5%的無機磷量。四組日糧AP含量計算值分別為0.05,0.100.150.20%。另三個處理在基礎日糧的基礎上加入植酸酶(加入植酸酶在飼料中酶活分別為250,5001000u/g)。每種日糧飼喂5頭豬40天。

試驗4中,使用玉米豆粕型日糧,賴氨酸、總磷和鈣含量分別為0.95%、0.32%(有效磷含量0.05%)和0.75%(見表2)。除磷外,所有營養(yǎng)素皆滿足營養(yǎng)需要標準(NRC,1988)。一組日糧為基礎日糧,另外兩組分別使用磷酸二氫鈉添加0.0750.15%的磷含量。這三組日糧分別含AP 0.050.1250.2%。另外兩處理組在基礎日糧基礎上分別加入兩個水平的植酸酶(500u/g1000u/g飼料)。每組日糧飼喂5頭豬34天。

    在兩個試驗的末期,宰殺所有豬只,取第三和第四趾骨和股骨測定骨骼強度。

化學分析:

    采用凱氏定氮法測定玉米和豆粕CP含量(N x 6.25)(AOAC,1984)。賴氨酸使用酸水解后離子交換色譜法測定。磷的測定采用重量法(AOAC,1984),鈣采用原子吸收光譜法測定。

骨骼強度測定:

    采用Instron測試儀測定鮮骨骨骼強度,測試前按前方法處理(Cromwell,1972b)。骨骼強度定義為:在兩個相距3.5厘米的支撐點之間(股骨為8.5厘米),使骨骼折斷的力(kg)。按平均大小計算。

統(tǒng)計方法:

數(shù)據(jù)按隨機分組設計。以欄為試驗單位。

結果:

    玉米和豆粕含賴氨酸0.273.08%,磷0.260.68%,鈣0.010.32%。植酸酶的分析結果符合試驗設計值。

試驗1和試驗2

試驗1(表3)和試驗2(表4)中,生長速度、料肉比和骨骼強度均隨日糧磷含量的降低而減退。試驗結果與日糧磷含量呈線性關系。但加入植酸酶組的生產(chǎn)性能和骨骼強度的降低并不顯著。該模式中植酸酶與磷的互作可明顯由試驗1中的增重和骨骼強度,及試驗2中的增重觀察到。兩試驗中,添加植酸酶顯著改善了低磷日糧組的生長性能和骨骼強度。試驗2中,加入高含量(1000u/g)的植酸酶,似乎骨骼強度得到了進一步的增強,但與低植酸酶添加量組(500u/g)相比,未能影響到增重。試驗數(shù)據(jù)表明,在含磷量充足的組中加入植酸酶,有提高增重速度,改善料肉比的趨勢(試驗1),但該結果未能在試驗2中復現(xiàn)出來。

3:不同磷和植酸酶水平對生長肥育豬生產(chǎn)性能和骨骼強度的影響(試驗1

P in growing,%:

0.5

0.4

0.3

0.5

0.4

0.3


P in finishing,%:

0.4

0.3

0.3

0.4

0.3

0.3


Item
Phytase ,units/g:




500

500

500

CV

Daily gain

0.885

0.813

0.717

0.926

0.885

0.872

3.1

Daily feed intake,kg

3.27

3.07

2.86

3.23

3.22

3.23

4.3

Feed/gain

3.70

3.79

3.98

3.49

3.63

3.70

3.9

Metacarpal-metatarsal strength ,kg

145.0

102.0

97.7

149.7

135.7

117.7

8.0


4:不同磷和植酸酶水平對生長肥育豬生產(chǎn)性能和骨骼強度的影響(試驗2

P in growing,%:

0.5

0.3

0.5

0.3

0.3


P in finishing,%:

0.4

0.3

0.4

0.3

0.3


Item
Phytase ,units/g:



500

500

1000

CV

Daily gain

0.853

0.726

0.862

0.808

0.790

3.1

Daily feed intake,kg

2.76

2.60

2.79

2.71

2.71

4.8

Feed/gain

3.23

3.56

3.24

3.36

3.43

4.4

Metacarpal-metatarsal strength ,kg

155.7

107.7

162.0

126.0

143.0

7.5


試驗3和試驗4

在試驗3低磷豆粕日糧(表5)和在試驗4低磷玉米豆粕型日糧(表6)中加入磷酸二氫鈉,顯著提高了生長速度、采食量、料肉比、趾骨和股骨骨骼強度,且均呈線性關系。按不同劑量添加植酸酶,同樣提高了生長速度、采食量、趾骨和股骨骨骼強度(試驗3),但料肉比的改善只在試驗4中得到了體現(xiàn)。

5:豆粕日糧中植酸酶對生長豬的影響(試驗3

Added P,%:


0.05

0.10

0.15





Total P:

0.20

0.25

0.30

0.35

0.20

0.20
0.20

Available P,%:

0.05

0.10

0.15

0.20

0.05

0.05
0.05

Item
Phytase ,units/g:





250

500

1000

CV

Daily P intake









Total P ,g

2.73

3.73

4.94

6.45

2.99

3.18

3.43

-

Available P, g

0.68

1.49

2.47

3.69

0.75

0.79

0.86

-

Daily gain ,kg

0.458

0.579

0.635

0.747

0.474

0.529

0.564

11.3

Daily feed intake ,kg

1.37

1.49

1.65

1.84

1.49

1.59

1.72

13.9

Feed/gain

3.01

2.58

2.60

2.47

3.15

3.01

3.06

12.6

Bone strength









Metacarpal –metatarsal ,kg

26.0

29.1

40.8

51.5

29.5

31.2

36.0

14.9

Femur,kg

71.7

92.1

1339.3

190.6

73.7

86.7

115.8

22.9

    飼喂基礎日糧和添加磷酸二氫鈉日糧組豬的骨骼強度與采食的總磷和有效磷量呈線性關系(表7和表8)。兩基礎日糧的有效磷含量約0.05%。總磷和有效磷采食量按日糧采食量分別與總磷和有效磷含量相乘所得積計算。試驗3中,采食豆粕型日糧,豬趾骨折斷強度與有效磷含量緊密相關。股骨和趾骨強度與采食總磷和有效磷的量其呈線性回歸。同樣,試驗4中豬股骨、趾骨折斷強度與總磷和有效磷含量線性相關。

6:玉米豆粕日糧中植酸酶對生長豬的影響(試驗4

Added P,%:


0.075

0.15




Total P:

0.32

0.395

0.47

0.32

0.32


Available P,%:

0.05

0.125

0.20

0.05

0.05


Item
Phytase ,units/g:




500

1000

CV

Daily P intake







Total P ,g

4.78

6.13

7.77

5.08

5.42


Available P, g

0.72

1.91

3.27

0.76

0.81


Performance







Daily gain ,kg

0.536

0.662

0.726

0.600

0.648

6.6

Daily feed intake ,kg

1.49

1.55

1.65

1.59

1.69

8.4

Feed/gain

2.78

2.34

2.28

2.65

2.62

5.4

Bone strength







Metacarpal –metatarsal ,kg

31.8

42.8

60.2

42.8

49.4

12.4

Femur,kg

93.8

155.6

226.6

145.2

174.6

15.5

飼喂不同含量植酸酶低磷組豬的骨骼強度,與有效磷含量緊密相關。有效磷的攝入量按照標準曲線重新計算。例如試驗3中,添加1000u/g植酸酶組,采食總磷3.43g/d,如果未添加植酸酶,相當于采食了0.86g/d有效磷(表7)。但按豬的骨骼強度與標準曲線對照,相當于采食有效磷1.99g/d。因而,豆粕日糧中磷利用率由于添加植酸酶而從25%上升到了58%。依據(jù)趾骨和股骨骨骼強度平均值計算,添加三個水平的植酸酶(250,500,1000u/g),磷的生物學利用率分別提高了35,42,57%(7)。以另一種方法表述,添加三個水平的植酸酶,豆粕中不可利用磷利用率分別提高了14,2243%(表7)。

7:添加植酸酶對豆粕磷利用率的提高(試驗3



Assuming no phytase

Resulting from phytase

Bone and phytase


unit/g

Total P intake

,g/d

Avail P intake


g/d

Unavailable P intake

g/d

Availability of P,

%

Avail P intake


g/d

Unavailable P intake

g/d

Availability of P,

%

Unavailable P made available ,%

MM








250

2.99

0.75

2.24

25

1.27

1.72

42

23

500

3.18

0.79

2.39

25

1.47

1.71

46

28

1000

3.43

0.86

2.57

25

1.99

1.44


44

Femur









250

2.99

0.75

2.24

25

0.85

2.14

28

4

500

3.18

0.79

2.39

25

1.17

2.01

37

16

1000

3.43

0.86

2.57

25

1.91

1.52

56

41

Avg









250




25



35

14

500




25



42

22

1000




25



57

43

    試驗4中結果相同(表8)。500u/g組和1000u/g組將玉米豆粕型日糧磷利用率由15%分別提高到了3543%。同時,將原不可利用磷的2333%轉換成了可利用磷。



    8:兩階梯方式添加植酸酶對玉米豆粕型日糧磷利用率的提高(試驗4



Assuming no phytase

Resulting from phytase

Bone and phytase


unit/g

Total P intake

,g/d

Avail P intake


g/d

Unavailable P intake

g/d

Availability of P,

%

Avail P intake


g/d

Unavailable P intake

g/d

Availability of P,

%

Unavailable P made available ,%

MM








500

5.08

0.76

4.32

15

1.79

3.29

35

24

1000

5.42

0.81

4.61

15

2.33

3.09

43

33

Femur









500

5.08

0.76

4.32

15

1.71

3.37

34

22

1000

5.42

0.81

4.61

15

2.29

3.13

42

32

Avg









500




15



35

23

1000




15



43

33

討論:

植酸和植酸磷很早以前就作為種子的重要組成部分而為人知。植酸磷是幾乎所有種子磷的儲存方式,其它多存在于根和莖當中。種子在快成熟時,植酸磷的含量迅速上升,發(fā)芽時迅速水解釋放出磷供給種子利用。按照Nelson等(1968)的敘述,玉米、高粱、小麥、大麥和燕麥中總磷56-68%以植酸磷形式存在,豆粕和棉粕中61-70%以植酸磷形式存在。

    植酸酶作用于植酸產(chǎn)生肌醇和磷酸根,中間產(chǎn)物上連有1-12個磷酸基團。植酸酶除大量存在于植物外,還可由酵母、霉菌和細菌產(chǎn)生。黑曲霉基因片段似乎產(chǎn)植酸酶量較大。瘤胃微生物也分泌植酸酶,從而反芻動物能夠利用植酸磷。豬和其它許多單胃動物體內(nèi)植酸酶含量極少,無法有效的利用植酸磷。盡管一些報告報導了鼠、雞和人的腸道中存在植酸酶的活性,但其無論是從數(shù)量上還是腸道的條件上來說,對植酸磷的利用都很有限。

    本研究也清楚表明,無論是豆粕還是玉米和豆粕的混合物,豬都無法利用這部分磷。本試驗中,豬采食低磷日糧而生長緩慢,飼料轉換為增重的效率低下,同時骨骼礦物元素含量降低。從我們試驗站過去的試驗結果來看,玉米大約10-15%,去皮豆粕25%或者玉米豆粕型日糧中15%的磷對豬來說具有生物學利用率。這樣,玉米豆粕混合物0.3-0.32%的總磷含量,大約只能提供0.05%的有效磷(0.32*15%=0.048%),顯然低于20-50千克體重階段豬0.23%50-110千克階段0.15%有效磷的需要量(NRC,1988)。

    非反芻動物飼糧中使用自然來源的植酸酶以提高植酸磷的利用率,到目前為止還很少研究。小麥、黑麥和其它谷物副產(chǎn)品含植酸酶量較多。燕麥、玉米和豆粕中植酸酶含量較少或沒有。很多類植物的植酸酶存在于種子的外殼上;這樣,麥麩、次粉和其它小麥副產(chǎn)物中可能含有大量的植酸酶。最近,Bos等報道,小麥、黑麥含有大量的植酸酶,大麥含量中等。1972年,我們發(fā)現(xiàn),給豬飼喂以小麥和大麥為基礎的日糧,相比以玉米和高粱為基礎的日糧,達到最大的生長速度和骨骼礦物元素含量所需提供的磷量要少。使用折線法,我們估計小麥中磷的利用率大約在50%,比玉米將近高出10倍。同樣,我們研究發(fā)現(xiàn)黑麥、次粉和大麥中磷的生物學利用率都比玉米高(分別為46,4130%)。其它報告也報導了小麥和黑麥中磷利用率比玉米要高。


Nelson
等(1971)首次利用雞進行了微生物植酸酶提高磷利用率的試驗(源自無花果曲霉)。直到最近,由于酶成本的問題還只進行了極少的試驗。但隨著微生物基因工程的發(fā)展,植酸酶的大量生產(chǎn),也許成本不會再是問題。

    我們的研究清楚表明,通過黑曲霉突變基因生產(chǎn)的植酸酶,對于豬能夠有效地提高玉米和豆粕磷的利用率。在最高的添加量(1000u/g),約有1/3的不可利用磷變?yōu)榭衫昧住8M一步,玉米豆粕混合物中磷的利用率(15%)提高到了約45%,接近三倍的量。Simons等也報道,在豬和雞的低有效磷/高植酸磷日糧中添加植酸酶(源于黑曲霉)提高了磷的吸收和利用率。同樣,類似在日糧中添加植酸酶提高磷利用率的試驗,還有Lei等進行了報道。

    盡管本試驗未測定糞磷的含量,但添加植酸酶降低了日糧總磷的含量,應當減少了豬通過糞磷向外界排泄的磷量。最近Simons等在荷蘭進行了類似的試驗,我們試驗站也進行了相同的試驗。降低糞中磷的排放量對于環(huán)境非常的重要,因為磷是環(huán)境污染物之一,尤其在土地和水資源有限而養(yǎng)殖密集的地區(qū)。


結論:

研究結果表明,微生物來源的植酸酶能有效地提高生長豬玉米和豆粕磷的利用率。低磷添加植酸酶組豬的生長速度,料肉比與添加足夠無機磷組基本相同。低磷日糧中添加植酸酶,降低了向外界磷的排放量,對于土地和水資源有限而養(yǎng)殖密集的地區(qū)有著非常重要的作用。

作者: 西北牧羊人    時間: 2007-9-10 09:57
降低成本又環(huán)保的辦法,期待能有好的收獲!謝謝樓主:tiaotiao: :tiaotiao: :tiaotiao:
作者: laobawu    時間: 2007-9-21 22:18
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作者: 褚耀誠    時間: 2007-12-20 22:05
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作者: linzi08102000    時間: 2011-1-7 11:10
謝啦,正在找這方面的資料呢。。。




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