玉米淀粉組成和消化率的測(cè)定及其與玉米營(yíng)養(yǎng)的關(guān)系

玉米淀粉組成和消化率的測(cè)定及其與玉米營(yíng)養(yǎng)的關(guān)系

玉米是鳥(niǎo)類飼料中最重要的能量原料。許多農(nóng)民和養(yǎng)殖者認(rèn)為他們的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是穩(wěn)定的。但是，事實(shí)并不是這樣。玉米中的水分、淀粉、油脂、纖維素、蛋白質(zhì)以及氨基酸組成都因品種、產(chǎn)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(chǔ)日糧的營(yíng)養(yǎng)成分差異很大，飼料成本也因之產(chǎn)生高達(dá)15%的差異。實(shí)踐證明，飼料酶制劑可以有效降解玉米中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高玉米的能量和蛋白質(zhì)消化率，降低玉米品質(zhì)的變異，改善家禽生產(chǎn)性能。1玉米品質(zhì)測(cè)定玉米的質(zhì)量主要取決于玉米淀粉的含量和品質(zhì)。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(duì)它們的測(cè)定可對(duì)玉米“質(zhì)量”進(jìn)行有效評(píng)估。一般來(lái)講支鏈淀粉含量越高，玉米的消化率越好。丹尼斯克動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)曾對(duì)玉米的質(zhì)量進(jìn)行了一個(gè)大規(guī)模的測(cè)定，24個(gè)玉米樣品來(lái)自中國(guó)、菲律賓、臺(tái)灣和越南。測(cè)定指標(biāo)包括總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉、淀粉消化率(RSD)、蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)分散指數(shù)(PDI)?！暗矸巯省笔窃趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬禽類回腸內(nèi)消化過(guò)程的一種嘗試。通過(guò)測(cè)定2h培養(yǎng)過(guò)程中玉米淀粉的降解速度，估測(cè)禽類玉米淀粉的消化率?！暗鞍踪|(zhì)分散指數(shù)”是飼料工業(yè)廣泛用于估測(cè)大豆粕蛋白質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)室方法，在研究中用來(lái)估測(cè)禽類玉米蛋白質(zhì)消化率。測(cè)定結(jié)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(yíng)養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為的80%～85%。說(shuō)明玉米的質(zhì)量很不穩(wěn)定，變異很大。2玉米干物質(zhì)的用量玉米的代謝能也有很大的變異。Leeson等試驗(yàn)表明,在加拿大同一季節(jié)收獲的25個(gè)玉米樣品的平均代謝能是13.45MJ/kg，變化范圍是12.23～14.52MJ/kg。其他研究也報(bào)道不同批次玉米的代謝能差異可達(dá)2.09MJ/kg。丹尼斯克動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定了232個(gè)玉米樣品，其代謝能變異以干物質(zhì)計(jì)達(dá)2.04MJ/kg。分析其原因，主要是玉米營(yíng)養(yǎng)成分的變異所致（見(jiàn)表2）。玉米干物質(zhì)中淀粉占70.4%，此成分比較穩(wěn)定，變異系數(shù)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(yǎng)殖者和營(yíng)養(yǎng)學(xué)家都認(rèn)為玉米的可利用能量是穩(wěn)定一致的。但是，玉米代謝能的高低主要取決于肉雞對(duì)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(zhuǎn)快，大部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收在喂飼后的60～90min內(nèi)完成。對(duì)232個(gè)飼用玉米樣品進(jìn)行體外模擬肉雞消化淀粉試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)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(shuō)明肉雞腸道對(duì)不同批次玉米能量的利用率差異很大。3玉米飼料配方對(duì)日糧消化能的影響配制飼料時(shí)，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(shí)際上存在很大變異，這樣既引起很多營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題，同時(shí)也增加肉雞飼養(yǎng)成本。當(dāng)玉米的實(shí)際代謝能值高于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定值時(shí)，多提供的能量會(huì)造成生產(chǎn)成本的支出。而當(dāng)玉米的實(shí)際代謝能值低于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定值時(shí)，配制的日糧能量水平不能滿足肉雞的需要，造成肉雞生長(zhǎng)遲緩、飼料轉(zhuǎn)化率低、經(jīng)濟(jì)效益下降。Leeson等(1993)曾報(bào)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)12.23MJ/kg,另一種配方含表觀代謝能14.52MJ/kg，兩個(gè)配方的代謝能差異為2.29MJ/kg。結(jié)果表明，配方代謝能每變化418kJ，出欄肉雞的飼料轉(zhuǎn)化率(FCR)就變化4個(gè)百分點(diǎn)。因此，高質(zhì)量玉米日糧的料肉比為1.8，而低質(zhì)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(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的另一大型試驗(yàn)也說(shuō)明玉米品質(zhì)的變異會(huì)導(dǎo)致肉雞生產(chǎn)性能的極大差異。試驗(yàn)測(cè)試采集來(lái)自阿根廷、澳大利亞、加拿大、中國(guó)、法國(guó)、意大利、菲律賓、葡萄牙、南非、西班牙、泰國(guó)、美國(guó)和越南等59個(gè)國(guó)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(cè)定每種日糧的回腸末端消化能，59種日糧的平均消化能為12.4MJ/kg,CV10%，最大16.4MJ/kg，最小9.9MJ/kg，日糧消化能的變異主要來(lái)自于玉米的變異，因?yàn)橛衩椎矸圬暙I(xiàn)了配方60%～70%的能值。肉雞28日齡體增重平均962g,CV18%，最大1301g，最小747g（見(jiàn)圖2、圖3）。4玉米淀粉顆粒的大小和性質(zhì)變化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(lái)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(dòng)物營(yíng)養(yǎng)曾經(jīng)分析了世界各地的60個(gè)飼用玉米樣品淀粉成分差異對(duì)養(yǎng)雞場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的影響。分析發(fā)現(xiàn)，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%）。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?？剐缘矸鄣拇嬖谝彩窃斐捎衩灼焚|(zhì)變異的主要原因。主要是由于淀粉顆粒被蛋白質(zhì)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?yàn)樗潜患?xì)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(guò)程，蒸汽制粒時(shí)可產(chǎn)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(guò)程中，淀粉分子與其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)結(jié)合形成剛性晶體，限制了淀粉和脂肪的消化?；厣彩沟鞍踪|(zhì)、脂肪、淀粉形成結(jié)合物（Tester等，2004），增加淀粉和蛋白質(zhì)的抗消化性。大量未被小腸消化的淀粉和蛋白質(zhì)進(jìn)入大腸后，被大腸微生物所利用，對(duì)家禽的生長(zhǎng)和飼料轉(zhuǎn)化率造成負(fù)面影響，或造成家禽的慢性疾病。淀粉回生對(duì)雛雞的影響更為嚴(yán)重，因?yàn)殡r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(duì)飼料能量的利用率都受到影響（Sklan等，2003）。5復(fù)合酶在玉米-豆?jié){型雞肉日糧中的應(yīng)用玉米自身存在品質(zhì)和表觀代謝能的變異。營(yíng)養(yǎng)學(xué)家的最終目標(biāo)是最大程度地挖掘現(xiàn)有原料的價(jià)值，所以提高玉米的飼用價(jià)值，避免降低家禽的生長(zhǎng)速度和均勻度，提高飼料轉(zhuǎn)化率，減免不必要的飼料成本至關(guān)重要。大量研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明飼料酶制劑可以有效改善玉米品質(zhì)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?fàn)I養(yǎng)成分。這些抗?fàn)I養(yǎng)因子包括：木聚糖——存在于細(xì)胞壁，可阻止消化酶和細(xì)胞內(nèi)成分接觸，如淀粉顆粒；玉米儲(chǔ)存蛋白——它包裹著淀粉顆粒，限制其消化率。對(duì)玉米的加熱也可以增加蛋白對(duì)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(fù)合酶是能有效消除這些抗?fàn)I養(yǎng)成分，如由木聚糖酶、蛋白酶和淀粉酶組成的優(yōu)化配方。木聚糖酶主要是打破細(xì)胞壁，讓淀粉顆粒充分暴露；蛋白酶降解儲(chǔ)存蛋白，釋放被其包裹的淀粉顆粒，消除植物中其他抗?fàn)I養(yǎng)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(bǔ)充內(nèi)源淀粉酶。3種酶共同作用的結(jié)果是提高日糧能量和蛋白質(zhì)的消化率。使用酶制劑時(shí)需要根據(jù)飼料的組成確定特定產(chǎn)品的科學(xué)添加量。為了精確確定復(fù)合酶在玉米-豆粕型肉雞日糧的添加量，丹尼斯克動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研發(fā)了獨(dú)特的服務(wù)工具-AvicheckCorn。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室分析玉米樣品的干物質(zhì)含量、淀粉含量、蛋白含量、油含量、淀粉消化率，建立數(shù)學(xué)模型，估測(cè)愛(ài)維生復(fù)合酶對(duì)玉米能量消化率的影響——玉米能量改進(jìn)值(EIV）。EIV是在玉米-豆粕型肉雞日糧中添加愛(ài)維生復(fù)合酶后玉米能量的額外增加值。丹尼斯克動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定了2010～2011年收獲的34個(gè)中國(guó)玉米樣品，其平均EIV值是681.34kJ/kg（最大790.02kJ/kg，最小555.94kJ/kg，變異系數(shù)CV10%），如果肉雞飼料配方含50%的玉米，則通過(guò)添加愛(ài)維生復(fù)合酶，日糧配方能值可下調(diào)340.67kJ/kg，保持肉雞生產(chǎn)性能不變。本軟件還包括經(jīng)濟(jì)模型，用以估算添加愛(ài)維生復(fù)合酶后飼料成本降低，肉雞體重均勻度改善帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。根據(jù)AvicheckCorn估測(cè)，中國(guó)玉米-豆粕型肉雞日糧中添加愛(ài)維生復(fù)合酶，在保持肉雞生產(chǎn)性能不變的前提下飼料成本可降低40～50元/t。根據(jù)丹尼斯克動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)2011年全球玉米EIV值和AvicheckCorn估測(cè)，愛(ài)維生復(fù)合酶能使肉雞飼料成本降低10美元/t以上（表3）。6玉米飼料配方的篩選玉米是最為重要的畜禽飼料原料，其潛在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很大。玉米的品質(zhì)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(diǎn)、收獲時(shí)間、加工處理工藝、玉米淀粉的組成、淀粉結(jié)構(gòu)、淀粉和蛋白質(zhì)的