0 引言
【研究意义】中国粗饲料中最常见的就是农作物秸秆,其资源丰富,富含粗纤维,在反刍动物营养中具有不可忽视的作用。秸秆作为饲料具有粗纤维含量高、粗蛋白粗脂肪含量低、容积大、适口性差和消化率低等营养特性[1-2]。秸秆细胞壁较厚,富含纤维素、半纤维素和木质素等物质,是影响动物对秸秆利用的主要因素[3-4]。反刍动物主要依赖于其瘤胃中大量的细菌、纤毛虫、真菌等微生物消化粗纤维[5],需要微生物所分泌的酶来水解植物细胞壁,然而,在理想的饲喂条件下,植物细胞壁的消化道降解率仍低于65%,且粗饲料干物质中通常含有40%—70%的细胞壁成分[6]。因此,添加外源酶制剂,能够补充动物内源酶,提高内源酶的活性,促进饲料营养物质消化吸收,进而提高动物对粗饲料的利用率,并可消除抗营养因子,还能减少肠道微生物的数量,减少疾病,有利于家畜健康。【前人研究进展】迄今为止,国内外很多****对应用外源酶来提高反刍动物秸秆消化利用方面进行了大量的研究,在反刍动物饲粮中添加外源酶可提高动物增重[7-8],提高产奶量[9-10],这些动物生产性能的提高主要归因于饲料消化率的提高[7,11]。很多研究表明,不仅在体外[12-13],半体内[14],还是在体内[7,15-16],外源酶处理均能够提高饲料的干物质和纤维降解率。然而,也有研究认为,添加外源酶并不影响动物生产性能[17]。由于酶产品及其作用条件的差异性,外源酶在反刍动物生产中的作用效果也存在差异。酶的作用效果很大程度上取决于酶制剂的性质（包括来源、种类和活性）[18]、添加水平[19]、添加方式[20]、饲粮营养水平[21]和动物生长性能[9,22]等因素。随着非常规饲料原料的开发和非常规饲粮的使用,非淀粉多糖（non-starch polysaccharides, NSP）酶制剂的应用越来越普遍,在基础研究和生产应用中都取得了可喜的进展。【本研究切入点】目前,有关采用NSP酶制剂来提高农作物秸秆可利用率在反刍动物生产中的应用研究主要集中于肉牛和奶牛上,肉羊上的研究较少,尤其是NSP酶与木质素降解酶的结合使用在肉羊饲喂上的效果研究还尚未报到。【拟解决的关键问题】本研究通过纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、果胶酶和漆酶的不同配比处理以玉米秸秆为粗饲料的TMR进行肉羊饲喂试验,并测定分析肉羊采食量,增重,饲料转化率及营养物质消化率,并筛选饲喂效果最佳的酶制剂组合。旨在探索更方便、经济和实用的秸秆生物转化技术,充分利用这一丰富饲料资源,对发展节粮型畜牧业具有重要意义。1 材料与方法
1.1 试验时间和地点
试验于2014年7月16日至9月30日在内蒙古巴彦淖尔市草原宏宝狼山肉羊养殖场进行,历时76 d,预试期10 d,正试期66 d。1.2 试验材料
1.2.1 实验动物 选择400只体重为（26.95±0.91）kg、月龄（3月龄,已断奶）相近,体况良好的杜泊×小尾寒羊杂交F1代公羔羊（未去势）为实验动物。1.2.2 试验饲粮 试验饲粮自行配制,预混料由北京精准动物营养研究中心提供。依据 NRC（2007）中肉羊营养需要,配制精粗比4﹕6和5﹕5的TMR饲粮。
预试期饲粮组成为精料补充料加玉米秸秆,从第1天精粗比2﹕8逐步缓慢过渡到正式试验期精粗比4﹕6的饲粮组成。正式试验期为66 d,分为2等期,过渡期为4d,第一期（31d）精粗比为4﹕6,第二期（31d）精粗比为5﹕5,具体饲粮组成及营养水平见表1,表中日粮常规营养成分的测定方法均按照文献[23]描述进行。
1.2.3 试验复合酶制剂配伍 试验各处理组复合酶制剂由酶制剂和载体组成,具体配伍及添加水平见表2,同种酶制剂在不同组别中添加量相同。将复合酶制剂干粉用清水稀释成4%的溶液,喷洒于秸秆（切成2—3cm的长度）表面与精料补充料用TMR机混匀后进行直接饲喂,复合酶制剂添加量为1kg·t-1TMR（风干基础）。酶活（实测值）：纤维素酶≥10 000 U·g-1,木聚糖酶≥120 000 U·g-1,β-葡聚糖酶≥40 000 U·g-1,果胶酶≥10 000 U·g-1,漆酶≥10 000 U·g-1。试验所用酶制剂均由上海白银赛诺生物科技有限公司提供。
1.3 试验设计
1.3.1 饲养管理 采用单因素完全随机试验设计,将400只羊随机分为4组,每组5个重复,每个重复（每圈）20只羊。Ⅰ为对照组,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为试验组。试验羊圈每圈面积为36 m×13m,其中1/4为户内,3/4为户外。预试前打好耳号,免疫注射三联四防疫苗并进行驱虫处理。饲养期羊圈户外最高温度30℃,最低13℃,平均温度20.5℃。试验羊每日分别在5:00和17:00饲喂,自由饮水。饲喂量根据前一天羊只的进食量进行调整,确保饲槽内有10%左右的剩料。每天准确称取并详细记录每圈投料量和剩料量。每隔7 d采集1次饲粮和剩料样品,测定其常规营养成分。预试期开始、正试期开始和正试期结束时分别进行单只过秤,均为晨饲前空腹体重（称重时间为5:00—6:00）。Table 1
表1
表1试验饲粮组成及营养水平（干物质基础）
Table 1Compositions and nutrient levels of basal diets (DM basis)（%）
| 项目 Item | 含量 Content | |
|---|---|---|
| 第一期 （精粗比4:6） 1st phase (C/R4:6) | 第二期 （精粗比5:5） 2ed phase (C/R 5:5) | |
| 原料 Ingredients | ||
| 玉米秸秆 Corn stalk | 60.0 | 50.0 |
| 玉米 Corn | 23.2 | 29.4 |
| 豆粕 Soybean meal | 7.5 | 10.0 |
| 玉米酒槽 Distillers dried grains with solubles | 5.4 | 6.5 |
| 棉粕 Cottonseed meal | 2.0 | 2.2 |
| 磷酸氢钙 CaHPO4 | 0.4 | 0.4 |
| 食盐 NaCl | 0.5 | 0.5 |
| 预混料 Premix1) | 1.0 | 1.0 |
| 合计 Total | 100.0 | 100.0 |
| 营养水平 Nutrient levels2) | ||
| 干物质 DM | 90.94 | 91.85 |
| 总能 GE (MJ·kg-1) | 16.91 | 17.75 |
| 粗蛋白质 CP | 12.04 | 12.31 |
| 粗脂肪 EE | 1.76 | 1.89 |
| 中性洗涤纤维 NDF | 71.94 | 69.24 |
| 酸性洗涤纤维 ADF | 29.97 | 29.05 |
| 粗灰分 Ash | 7.17 | 8.59 |
| 钙 Ca | 0.63 | 0.64 |
| 总磷 TP | 0.28 | 0.30 |
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1.3.2 试验复合酶制剂配伍 试验各处理组复合酶制剂由酶制剂和载体组成,具体配伍及添加水平见表2,同种酶制剂在不同组别中添加量相同。将复合酶制剂干粉用清水稀释成4%的溶液,喷洒于秸秆（切成2—3cm的长度）表面与精料补充料用TMR机混匀后进行直接饲喂,复合酶制剂添加量为1kg·t-1TMR（风干基础）。酶活（实测值）：纤维素酶≥10 000 U·g-1,木聚糖酶≥120 000 U·g-1,β-葡聚糖酶≥40 000 U·g-1,果胶酶≥10 000 U·g-1,漆酶≥10 000 U·g-1。试验所用酶制剂均由上海白银赛诺生物科技有限公司提供。
Table 2
表2
表2复合酶制剂配伍及添加水平
Table 2Compatibility and addition level of compound enzymes (g)
| 项目 Item | 对照组 Control | 处理组 Treatment groups | |||
|---|---|---|---|---|---|
| TGⅠ | TGⅡ | TGⅢ | |||
| 酶制剂 Enzyme preparation | 纤维素酶 Cellulase | - | 80 | 80 | 80 |
| 木聚糖酶 Xylanase | - | 70 | 70 | 70 | |
| β-葡聚糖酶 β-glucanase | - | 60 | 60 | 60 | |
| 果胶酶 Pectase | - | - | 70 | 70 | |
| 漆酶 Laccase | - | - | - | 120 | |
| 载体 Carrier | - | 790 | 720 | 600 | |
| 合计 Total | 0 | 1000 | 1000 | 1000 | |
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消化试验分为2期,分别在正试期的第20天和第55天开始进行,每组选体重一致的10只羊,套收粪袋,开始消化试验（试验期为7 d）,预试期为3 d,正试期为4 d,每天记录每只羊的采食量,并采用全收粪法收集粪。每天采集每只羊饲料和剩料样品,每天称取并记录每只羊排粪量,将每只羊4 d的粪样混合按10%取样并冷冻-20℃保存,以备分析测定其总能、DM、OM、CP、NDF、ADF。消化试验结束后称重。粪样品的处理和营养物质表观消化率计算方法参考文献[24]和[25]描述方法进行。
1.3.3 测定指标与方法 测定指标：初始体重,结束体重,日增重,投料量,剩料量,饲粮和剩料干物质,干物质采食量,饲粮和粪样总能、DM、OM、CP、NDF、ADF等。
营养物质表观消化率=（食入营养物质量 - 粪中营养物质排出量）/（食入营养物质量）×100%
初始体重和结束体重：预试期开始和正试期结束当天晨饲前称每只羊的空腹体重。根据正式期始末体重数值计算ADG。
常规营养成分总能、DM、OM、CP、NDF、ADF的测定方法均按照文献[23]描述方法进行。
营养物质消化率数据（表4）为正式试验两个期的平均值。
1.4 数据处理
试验数据采用Excel 2007进行初步整理,采用SAS 8.1统计软件ANOVA进行方差分析,差异显著则用Duncan氏法进行多重比较。P<0.05作为差异显著的判断标准。2 结果
2.1 对杜寒杂交羔羊生长性能及饲料转化率的影响
由表3可以看出,试验羊只初始体重差异不显著（P>0.05）,符合随机分组的原则。结束体重,平均日增重（ADG）和料重比组间差异显著（P<0.05）,而干物质采食量（DMI）组间差异不显著（P=0.107）。ADG变化规律为处理组Ⅲ>处理组Ⅱ>处理组Ⅰ>对照组,料重比对照组DMI最高,其次为处理组Ⅱ和处理组Ⅲ,处理组Ⅰ最低。对照组结束体重显著低于3个处理组（P<0.05）,而3个处理组间差异不显著（P>0.05）。处理组ⅢADG最高,显著高于处理组Ⅰ和对照组（P<0.05）,但其料重比最低,显著低于对照组和处理组Ⅰ（P<0.05）。处理组Ⅱ料重比显著低于对照组（P<0.05）,而其ADG显著高于处理组Ⅰ和对照组（P<0.05）。针对ADG和料重比等3个指标而言,对照组与处理组Ⅰ,处理组Ⅲ与处理组Ⅱ等2组间差异不显著（P>0.05）。Table 3
表3
表3不同配比酶制剂处理对杜寒杂交羔羊生长性能的影响
Table 3Effects of different proportions of enzyme preparation on growth performance of Dorper and thin-tailed Han crossbred lambs
| 项目 Item | 对照组 Control | 处理组 Treatment groups | SEM | P值 P-value | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| TGⅠ | TGⅡ | TGⅢ | ||||
| 初始体重 IBW(kg) | 26.72±0.73 | 27.19±1.26 | 27.08±1.16 | 26.79±0.54 | 0.20 | 0.849 |
| 结束体重 FBW(kg) | 37.41±0.22b | 39.70±1.78a | 39.93±0.85a | 39.18±1.07a | 0.32 | 0.011 |
| 平均日增重 ADG (g·d-1) | 140.08±14.52b | 142.69±15.59b | 160.05±9.35a | 173.01±11.05a | 4.06 | 0.003 |
| 干物质采食量 DMI (g·d-1) | 1080.24±74.14 | 998.43±26.98 | 1066.09±48.42 | 1059.08±48.58 | 12.90 | 0.107 |
| 料重比 F/G | 7.75±0.60a | 7.07b±0.81a | 6.68±0.46bc | 6.14±0.49c | 0.18 | 0.005 |
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2.2 对杜寒杂交羔羊饲粮营养物质消化率的影响
如表4所示,各试验组间各营养物质表观消化率均存在不同程度的差异,其中,粗蛋白消化率差异不显著（P>0.05）,其余指标差异均达到显著水平（P<0.05）。DM、OM、GE、NDF及ADF表观消化率表现出相同的变化规律,即处理组Ⅲ>处理组Ⅱ>处理组Ⅰ>对照组。处理组Ⅲ和处理组Ⅱ的DM、OM、GE和NDF消化率显著高于处理组Ⅰ和对照组（P<0.05）,但处理组Ⅲ和处理组Ⅱ或处理组Ⅰ和对照组之间没有显著差异（P>0.05）。处理组Ⅲ的ADF消化率显著高于对照组（P<0.05）,提高19.08%,而其余3个组间没有显著差异（P>0.05）。Table 4
表4
表4不同配比酶制剂处理对杜寒杂交羔羊营养成分表观消化率的影响
Table 4Effects of different proportions of enzyme preparation on nutrient digestibility of Dorper and thin-tailed Han crossbred lambs（%）
| 项目 Item | 对照组 Control | 处理组 Treatment groups | SEM | P值 P-value | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| TGⅠ | TGⅡ | TGⅢ | ||||
| 干物质 DM | 55.18±0.82b | 56.57±1.47b | 60.50±3.39a | 61.23±0.94a | 0.91 | 0.0132 |
| 有机物 OM | 58.11±0.40b | 59.50±1.79b | 63.15±2.87a | 64.11±1.01a | 0.88 | 0.0119 |
| 能量GE(MJ·kg-1 DM) | 55.82±0.84b | 56.38±1.49b | 60.54±3.24a | 61.09±0.65a | 0.84 | 0.0117 |
| 粗蛋白质CP | 57.32±0.30 | 57.82±2.00 | 62.60±6.19 | 62.51±1.73 | 1.12 | 0.1661 |
| 中性洗涤纤维NDF | 57.45±1.42b | 57.93±1.61b | 62.28±2.50a | 63.3±1.666a | 0.91 | 0.0088 |
| 酸性洗涤纤维ADF | 40.61±3.35b | 41.96±2.88ba | 46.48±4.89ba | 48.36±3.25a | 1.32 | 0.0458 |
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2.3 饲喂成本与经济效益分析
从表5可以看出,每组100只羊饲喂66d时所需饲粮总量范围在7.43—7.97 t之间,饲料成本为 11 654.80—12 503.89元,对照组的饲喂量最高。在整个试验期间,每组添加剂的成本分别为0.00元（对照组）、70.43元（处理组Ⅰ）、87.63元（处理组Ⅱ）和152.52元（处理组Ⅲ）。与对照组相比,处理组Ⅲ增重效果最好,平均总增重能达到12.70kg/只。各组每只羊每kg增重所需饲料消耗量均存在较大差异,即每组每只羊每kg增重时的饲料成本也不相同,其中,对照组最高（13.52元）,其次是处理组Ⅰ（12.26元）,处理组Ⅱ和处理组Ⅲ的较低,分别为11.78元和11.03元。饲料成本最低的为处理组Ⅲ,与对照相比,降低18.42%。也就是说,添加酶制剂能够提高增重,同时也能够降低饲料成本,具有较好的经济效益。Table 5
表5
表5饲料成本与经济效益比较分析
Table 5Comparison of feed cost and economic benefits
| 项目 Items | 对照组 Control | 处理组 Treatment groups | ||
|---|---|---|---|---|
| 处理组Ⅰ | 处理组Ⅱ | 处理组Ⅲ | ||
| 试验羊数 Lamb No. | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 育肥时间 Fattening time (d) | 66 | 66 | 66 | 66 |
| 精料消耗量Concentrate consumption (kg) | 3611.88 | 3367.59 | 3567.84 | 3539.15 |
| 粗料消耗量Roughage consumption (kg) | 4357.18 | 4057.78 | 4302.27 | 4268.43 |
| 饲粮总量 Total diet (t) | 7.97 | 7.43 | 7.87 | 7.81 |
| 饲粮成本 Diet cost (Yuan) | 12503.89 | 11654.80 | 12350.14 | 12251.37 |
| 酶制剂成本 Enzyme cost (Yuan) | 0.00 | 70.43 | 87.63 | 152.52 |
| 每只羊平均总增重 Average total weight gain of per lamb (kg) | 9.25 | 9.56 | 10.56 | 11.25 |
| 1kg增重精料消耗量 Concentrate consumption for 1kg weight gain (kg) | 3.71 | 3.35 | 3.21 | 2.99 |
| 1kg增重粗料消耗量 Roughage consumption for 1kg weight gain (kg) | 4.74 | 4.27 | 4.10 | 3.82 |
| 1kg增重饲料成本 Diet cost for 1kg weight gain (Yuan) | 13.52 | 12.26 | 11.78 | 11.03 |
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Unit price of diet ingredients (RMB/kg), corn straw: 0.7, corn: 2.2, soybean meal: 3.6, cottonseed meal and DDGS: 2.4, calcium bicarbonate: 2.17, salt: 1.15, premix: 7.5
3 讨论
3.1 营养物质利用率和饲料转化率
本试验所用纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、果胶酶和漆酶等5种酶制剂,分别起到了降解纤维素、半纤维素、果胶和木质素等植物细胞壁成分的作用,提高了饲料中可利用营养物质,从而提高了秸秆利用率。不同酶制剂配伍处理效果存在一定的差异,表现出随着酶制剂种类的增添而提高。处理组Ⅲ与处理组Ⅱ在增重和提高营养物质消化率方面效果均显著,虽然这两组间差异不显著,但处理组Ⅲ在数值上占了绝对优势,尤其是针对ADF消化率,处理组Ⅲ的效果最为显著。从添加酶制剂对肉羊饲粮营养物质消化率的影响来看,处理组Ⅲ的效果最佳,包括了5种酶制剂,比处理组Ⅱ多个漆酶,可以降解木质素;而处理组Ⅱ包括4种酶制剂,比处理组Ⅰ多个果胶酶,可以降果胶质;处理组Ⅰ包括3种酶制剂,在对照组基础上添加了纤维素酶,木聚糖酶,β-葡聚糖酶,可以降解纤维素和半纤维素。与对照相比,通过不同酶制剂配伍处理秸秆,破解其木质纤维素结构,提高了利用率,从而改善了肉羊的饲料转化率。本试验与相关研究结果比较既有相似点也有不同点。本试验结果表明,处理组Ⅲ和处理组Ⅱ复合酶制剂显著提高秸秆饲粮DM,OM,GE,NDF和ADF的消化率,以处理组Ⅲ为最高。能使DM和OM消化率分别提高约11%和10%,而干物质和有机物的消化率是动物对饲粮消化特性的综合反映[26]。TITI等[27]和GADO等[8]也曾报道,酶制剂能够提高DM消化率,特别是NDF。而NDF消化的不同与饲粮成分,NDF难以消化分数的大小,潜在可消化NDF的降解率以及瘤胃外流速有关[28]。外源酶可能是通过增加潜在可消化NDF含量而提高纤维利用率[29],然而,纤维消化率的提高,在某种程度上,也有可能是由于食糜粘度的减少[30],瘤胃发酵的变化[31],瘤胃微生物在植物细胞壁表面附着与繁殖力的提高[31-32],或外源酶与瘤胃液的协同作用[33]。MORGAVI等[33]报道,外源酶和瘤胃液的协同作用如瘤胃净复合水解作用远大于单独的酶制剂活性。COLOMBATTO等[34]和WANG等[32]研究表明,通过分批培养系统,添加酶制剂可增加非纤维分解菌和纤维分解菌的数量。通过外源酶的刺激作用增加瘤胃微生物数量,从而分泌更多的酶活性消化饲粮。
另外,本研究结果表明添加外源酶对饲粮CP表观消化率没有显著影响（P>0.05）。与TITI等[27]的研究报道一致,添加外源酶能够有效提高肉羊饲粮纤维降解,但对CP消化率没有影响。这可能是因为饲粮中的精料部分能够易被吸收消化,毕竟饲粮中的CP成分主要来源于精料。YANG等 [9]表明,添加外源纤维降解酶只有在饲粮降解不完全条件下才能起到促进降解作用,饲粮降解率高时酶作用效果不明显,因此将纤维降解酶添加于肉羊高粗料饲粮中才能够发挥其最佳作用效果。
3.2 杜寒杂交肉羊增重效果
羊只进食了相同的饲粮干物质,因为酶制剂的原因,营养素得到了改善,吸收了较多的营养物质。由于酶制剂的配伍特点,含有多种酶制剂的增重效果最好。本试验结果显示,肉羊平均日增重随着酶制剂种类的增加而提高,而干物质采食量没有差异（P=0.11）,这与大多数报道一致[7,35-37],表明秸秆的处理主要是增加秸秆饲粮可利用营养物质,提高营养物质的消化率,从而提高了动物生产性能。而与LEWIS等[38]报道的酶制剂提高干物质采食量不一致。这可能也与动物生理阶段或者饲粮组成以及酶的应用水平有关。本试验中,处理组Ⅲ的效果最佳,增重提高23.51%,料重比较对照组显著降低,说明酶制剂显著提高了对照组的能量利用率和饲料转化率。因此,在秸秆饲粮中添加非淀粉多糖酶和漆酶,可降解木质纤维素,进而破解碳链结构,打破植物细胞壁的屏障作用,有利于释放细胞内容物中的营养物质,可更好地被内源酶消化,从而提高秸秆饲粮的营养物质的消化率,减少羊粪中营养物质的排泄量,绵羊日增重提高,减少料重比。
4 结论
通过不同酶制剂配伍处理玉米秸秆饲粮对杜寒杂交羔羊的饲喂效果试验,筛选出了饲喂效果最佳组合,即为处理组Ⅲ（纤维素酶+木聚糖酶+β-葡聚糖酶+果胶酶+漆酶）：平均日增重达到173.01 g·d-1,提高增重23.51%,降低料重比20.77%;提高干物质,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维消化率约依次为11%,10%和19%;明显提高增重和饲料报酬,在相同的饲喂条件下可获得较高的产肉量,经济效益显著。（责任编辑 林鉴非）
The authors have declared that no competing interests exist.
