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饲料中补充植酸酶的新策略

2004年06月12日 09:30 来源:中国牧业网

本文从多方面介绍了在猪和家禽日粮中添加植酸酶,包括植酸酶对其他矿物质、氨基酸、动物饮水量及饲料稳定性的影响。同时也讨论了在现代饲料中添加磷酸盐的注意事项。 1 植酸酶对其他饲料成分的作用  1.1 提高植酸磷和钙的消化率众所周知,植酸酶可以提高动物对磷和钙的消化吸收,Jongbloed于1993年建立了一个关于植酸酶活力与饲料中磷酸盐的当量关系式。在含磷酸盐的饲料中添加500IU植酸酶相当于1g来自于磷酸一钙的磷或1.1g来自于二水磷酸氢钙的磷(对猪料)。但随着植酸酶添加量的增加,植酸酶的转化当量随即下降。这个关系式已被绝大多数植酸酶生产者接受,并被纳入到推荐的动物日粮配方中。其确定的基础是磷酸钙中磷的消化吸收率为80%。但Eeckout (1997)报道,磷酸一钙中磷的消化率为93%,并认为当量关系值与使用的原料无关。很有可能的原因是,植酸磷的数量和种类以及原料中是否含有植物来源的植酸酶对微生物植酸酶的表现活力产生影响。原料中植酸磷越多,作用效果越显著。添加微生物植酸酶,谷物中磷的消化率从18%提高到56%,小麦中植酸磷的消化率从62%提高到74%,黑小麦中植酸磷的消化率从52%提高到67%。在谷物中植酸磷消化率增加值较高。原因可能是在pH4~7之间谷物植酸盐的溶解度比小麦中植酸盐的溶解度高。荷兰的研究结果主要来自于植物植酸酶含量较低的原料,所以获得的结果并非广泛适用。 很明显,在一些国家,许多谷物(内含植物植酸酶)被用作饲料原料,上述当量关系式就不能成立了,应该修正为700IU植酸酶相当于1g来自于磷酸一钙的磷。因此在没有制粒且谷物含量丰富的饲料中,使用微生物植酸酶是很不经济的。 Kemme报道(1997),上述植酸酶的当量值对不同的猪有不同的值,而且随着猪龄的变化不断变化。事实上对于小猪,500IU的植酸酶只能降解释放约 0.66g可消化磷。Kemme还分别测定了母猪在怀孕前期和后期植酸酶的作用效果,发现在怀孕前期500IU的植酸酶可以降解释放约0.32g可消化磷,而在后期可降解释放约0.74g可消化磷。这些变化也是在日粮中使用植酸酶时使配方变得复杂的一个原因。  1.2 提高氨基酸的消化率 Ofier等(1992)、Mroz等(1994)报道,植酸酶提高猪禽对氨基酸和氮的回肠消化率。Yi等发现,在火鸡料中植酸酶可提高某些氨基酸的回肠消化率,但是不能提高半胱氨酸和蛋氨酸的回肠消化率。对肉鸡(包括雌鸡和雄鸡)的氨基酸消化率有部分影响,但是对粗蛋白质的消化率没有显著影响。尽管可能存在着植酸酶提高氨基酸消化率的效应,但却很少发现对饲料转化率有明显的正效应(Simons等,1990)。植酸酶对某些生长参数指标可能产生的影响也有待进一步证实。在现阶段运用植酸酶的蛋白质效应可能会导致与预期相反的结果,所以对引起各种变化的原因进行分析是有益的。  1.3 植酸酶的活性依赖于钙磷比钙和植酸盐结合会形成不溶性的复合物,所以日粮中钙过量,会对磷的利用产生负影响(Nelson等,1987)。植酸酶能释放钙,提高饲料中钙的利用率。植酸酶和钙含量的互作关系必须进行监测,钙含量过高可能会引起pH升高,使植酸酶不能充分发挥作用。Liu等(1997)发现在猪日粮中把钙磷比从 1.5:1降到1:1,除了骨骼强度之外,其余绝大多数检测参数都有所提高。Lantzsch等(1995)报道磷的最大存积最发生在钙磷比为1.5:1 时,Quian等(1997)报道1.25:1是最佳比值。对于禽类,Sebastian(1996)、Schoner(1993)等报道在较低磷水平时生长较快,矿物质利用率较高。Huyghebaert (1996)发现在一个较狭窄的钙磷比区间内禽有较高的胫骨软骨发育不良症。由此可见在饲料中运用植酸酶时,钙在日粮中的推荐量也有必要重新调整。  1.4 提高饮水量使粪便含水量上升对于肉仔鸡已经证明,饲料中用500IU/t的微生物植酸酶替代5kg磷酸一钙,可以明显地提高鸡的饮水量,水与饲料的比率提高4%~5%。有迹象表明这是由可利用钙的增加引起的,另外可能还有钠和钾的作用。所有这些矿物质都能极大地提高水的代谢,使粪便含水量上升。因此在某些情况下,如垫草需要保持干燥或鸡粪含水量不能过高时,在鸡日粮中使用微生物植酸酶就需要考虑这个间接的不利因素。  1.5 不利于矿物质在骨骼中的沉积尽管被植酸酶释放的无机磷与二水磷酸氢钙中的无机磷一样可以有效地沉积在骨骼中,但是对于家禽的矿物质骨化,与对照组(含总磷0.73%,有效磷 0.45%)相比,即使在每公斤配合料中添加1000IU大剂量的微生物植酸酶(Saverur,1993;Simons,1993;Cormwell, 1995;Cantor,1996;liu等,1997)也难以保证获得最大的骨骼强度和灰分含量。这是因为每个试验动物可利用的磷不能总是达到对照组中纯粹由外加可利用矿物磷的量(Simons,1993;Huyghebaert,1992)。  1.6 预混料的组份影响植酸酶活力预混料中的某些组份与微生物植酸酶之间存在互作。在预混料的存放过程中,液体胆碱和七水硫酸亚铁会使植酸酶活力造成重大损失。这主要是由于水份的存在使酶和各种组份发生相互作用。在使用糖蜜时,糖蜜中含有的大多数矿物质也很可能与微生物植酸酶发生作用,引起酶活损失。这使植酸酶不能很好地应用在矿物质饲料中。 2 植酸酶的热不稳定性 Eeckout(1998)对植酸酶在蒸汽制粒和各种贮藏温度下的酶活进行了深入研究。在第1个试验中,测定了模孔直径、环模厚度和饲料组成对植酸酶活力的影响。试验结果(图1,2,3略)表明,所有加强磨擦的因素都对植酸酶的稳定性产生不利影响。 有数据显示直径为2mm的模孔造成的酶活损失要比4mm的模孔大得多。在较低的调质温度下,模孔的长度越长,酶活损失越大,这是由于磨擦引起模孔内物料温度上升,造成植酸酶活损失加大。另外饲料组份对植酸酶的稳定性也有重要影响,脂肪含量高的饲料,如肉仔鸡料,在通过模孔时由于磨擦少,温度上升小,酶活的保留率要比富含粗纤维的猪饲料中酶活的保留率高得多。 在第2个试验测定了保存温度对酶活的影响,图4(略)和图5(略)显示,植酸酶分别在40℃和50℃保存2b,酶活的损失为20%~40%。在第3个试验中添加液态植酸酶。液态植酸酶的应用是有困难的,有时在使用液态植酸酶时会导致酶在颗粒中分布不均。酶活损失的另一个重要原因是气流喷涂液态酶。事实上在液态酶喷洒过程中有相当一部分植酸酶结合在颗粒料的表面,最终导致许多植酸酶集中在粉化的小颗粒料中,而这些小颗粒粉料通常被回收重新制粒。在这种情况下,喷洒的植酸酶就被破坏了。另外在饲料厂以外的农场有时也会发生饲料的粉化。 在贮存过程中,液态植酸酶的酶活损失要大于固态植酸酶的酶活损失,这可能是由于液态喷洒的植酸酶绝大部分都分布在颗粒的表面。表明在生产和贮存过程中应对酶活的损失给以高度重视。在制粒和贮存温度都很高的情况下,植酸酶活力彻底丧失不是不可能的(图6),简单地说制粒造成的酶活损失达 30%是不确切的。 影响酶活损失的原因除了饲料原料和调质温度等主要因素外,模孔的直径和环模的厚度也有影响。在第4个试验中,对一种经保护处理的植酸酶进行试验,这种植酸酶是在早期的植酸酶和液态植酸酶出现几年后上市的。分别用2×40mm和4×50mm两种规格的模孔,在常规条件下,制备肉仔鸡料和乳猪料,并把制备的颗粒在不同温度下存放2周。在71℃调质,肉仔鸡料中的植酸酶活力明显下降。在82℃酶活保留率为40%,而对乳猪料在82℃调质酶活保留率为60%,这意味着颗粒越大,酶活的保留率越高(图7、图8略)。 另外,在某些极端条件下,由于料仓外部温度上升也可能导致酶活的大量损失。图9(略)和图10(略)表明了保存试验的结果,在30℃保存,酶活的保留率为80%~85%,在40℃保存,酶活损失达30%,而在50℃保存,酶活损失达60%。 与传统的植酸酶相比,颗粒化的植酸酶有较好的稳定性和较高的酶活保留率。但是在80℃条件下,颗粒化植酸酶的活力损失也很严重。 3 猪和禽的消化试验 尽管各批次消化试验获得的绝对值有差别,但试验值与相应对照值之间的差值是相等的(表1)。产生上述差别的原因可能是由于采用的数据统计分析方法不同。在进行消化试验时,基础日粮中植物磷的含量应尽可能低。这很重要,否则,使试验结果偏低。 由于上述原因,Eeckout等(1997)精心设计,采用一种半合成日粮,磷含量仅为0.037%,分2组,磷酸盐的添加浓度分别为 1g/kg、2g/kg无机磷,钙的添加量为5g/kg,试验动物的体重控制在35~40kg。为了消除上述试验难点和磷消化率的高度可变性,收集连续10d的动物粪便排泄物进行分析。为了能确保精确计算磷和钙的摄入量,对每次饲喂和每头猪使用的磷酸盐和碳酸钙仔细称量,每个食槽都用人工搅拌混合。试验结果显示,在早期的试验中,具有最高利用率的磷酸盐其利用率还是被低估了。因此建议在今后的消化试验中采用Eeckout步骤。 禽和猪的消化道,有明显差别,因此它们对饲料磷酸盐的消化方式很不同。表2所示的试验结果也是采用人工合成的不含植物磷的基础日粮进行试验获得的。特别需要指出的是,禽对二水磷酸氢钙的利用率大大高于猪。禽能很好地利用二水磷酸氢钙,而脱氟磷酸盐和无水磷酸氢钙不适用于禽。

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