植酸酶体外降解米糠粕中植酸的研究结果表明可提高消化率提升饲料利用率等

2022-06-15 12:46:38 点击：

摘要：

为研究米糠粕中植酸体外降解的最适酶解条件，本试验以植酸降解率为考察指标，在单因素试验的基础上，采用四因素三水平的正交试验，研究了植酸酶对米糠粕中植酸降解的工艺条件。结果表明：3 种植酸酶中，植酸酶3 对米糠粕中植酸的降解效果最好，酶解pH、酶解温度、酶解时间均是影响植酸降解率的极显著因素，酶添加量是影响植酸降解率的显著因素。植酸酶3 体外降解米糠粕中植酸的最适条件为：酶解pH 4.7、酶解温度50 ℃、植酸酶添加量1.8%、酶解时间3.5 h。在此条件下，米糠粕中植酸降解率为94.2%，肌醇生成量为1.9%。

引言：

为适应大宗饲料原料供需趋紧的形势，提升原料利用效率，立足国情构建新型日粮配方结构，加快推进玉米、豆粕减量替代，开发非常规性饲料资源已成为当前研究的热点。米糠粕是大米加工的副产品，资源丰富，价格低廉，含有较高的营养成分，可以作为玉米豆粕减量替代的原料之一。但是由于米糠粕中非淀粉多糖和植酸等抗营养因子含量较高，用量过高往往会影响饲粮整体养分消化，导致畜禽生产性能下降，在应用时比例受到限制。

植酸是米糠粕中重要的抗营养因子，比例高达8%。由于植酸化学性质比较稳定，难以通过加热等物理处理方法破坏，在动物体内也没有相应的酶系能消化降解。目前主要是通过在饲料中添加植酸酶，在动物体内对植酸进行降解，而且得到了极广泛的应用。然而，酶制剂在体内的作用效果只能通过饲养试验生产性能的表现来反向评估。研究表明，随着植酸酶的添加，虽然在猪的粪便中，植酸的回收率很低，但猪的平均磷消化率稳定在65%，并且在高水平添加植酸酶的情况下，猪全肠道磷消化率也不超过60%。因此，有必要寻求获得更高磷消化率的处理技术。

饲料预消化技术是为了提高饲料原料的消化吸收率，在动物体外，根据不同原料的具体特性，模拟动物的消化过程，进行的特定化处理的生物饲料加工技术。酶解预消化是将原料、酶制剂、水混合，在一定的作用条件下，对目的物进行处理的一种饲料预消化手段，过程可控制，结果更明确，在原料预处理方面受到普遍关注。本试验采用酶解的手段，用植酸酶体外酶解米糠粕，通过单因素和正交试验观察植酸的降解程度，以期为后续的研究提供参考。

1、材料与方法：

1.1 试验材料与试剂

供试材料：米糠粕，含粗蛋白质16.9%、粗脂肪1.38%、粗灰分11.9%、总磷1.55%、粗纤维8.0%、中性洗涤纤维33.3%、酸性洗涤纤维10.4%、酸性洗涤木质素3.3%。植酸酶1、植酸酶2、植酸酶3（活力均为1.0×104U/g）。

供试试剂：浓盐酸、硫酸钠、磺基水杨酸、三氯化铁、氢氧化钠；植酸钠标准品，纯度98%。

1.2 主要仪器

UV-1700 型紫外可见分光光度计；HJ-M6 型水循环磁力搅拌水浴锅；STARTER 3100 型pH 计、CP 214 型电子天平；SHA-B 型水浴恒温振荡器；FW177 型中草药粉碎机；SC-3614 型低速离心机；101FA-0型电热鼓风干燥箱。

1.3 植酸的测定

称取1 g 米糠粕、酶解米糠粕样品，精确至0.0001g，置于100 mL 具塞三角瓶中，加入40 mL 的1.2% HCl·10%Na2SO4溶液，于室温下振荡2h，4000 r/min 离心20 min，上清液于4 ℃冰箱中备用待测。

标准曲线的制作：精确吸取0.1 mg/mL 植酸标准溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL 于6 支25 mL具塞试管中，用蒸馏水补足至5 mL，混匀后，加入4mL0.3%磺基水杨酸、0.03%FeCl3·6H2O溶液，摇匀，放置15min 后，于500 nm 处测定吸光度，以吸光度为纵坐标，植酸含量为横坐标，绘制标准曲线并计算回归方程及相关系数。

取稀释到一定浓度的植酸提取液5 mL 于25 mL 具塞试管中，其余步骤同标准曲线的制作，测其吸光度，并从回归方程计算出试液中植酸含量。

植酸降解率/%=（m1-m0）/m1×100；

式中：m1 为酶解前米糠粕中植酸的百分含量；m0为酶解后米糠粕中植酸的百分含量。

1.4 试验设计

能够准确测定米糠粕酶解pH的最低加水量为：料水比1：3（g/mL），本试验固定酶解反应的料水比为1：3，首先研究不同pH条件下3 个植酸酶的酶解效果，在此基础上探究不同酶解温度、酶添加量、酶解时间对米糠粕中植酸的降解效果。在单因素试验基础上，采用正交试验优化酶解条件，从而确定植酸酶体外酶解的工艺条件。

1.5 单因素试验

1.5.1 植酸酶在不同pH 条件对米糠粕中植酸降解率的影响

称取30.00 g 米糠粕若干份于250 mL烧杯中，加蒸馏水90 mL，用1 mol/L 的HCl 调pH为3.9、4.3、4.7、5.1、5.5，植酸酶1、2、3添加量均为1.2%（酶质量/米糠粕质量），50 ℃酶解2.0 h。反应结束后，沸水浴灭酶，样品85 ℃烘干，粉碎后提取植酸，测定植酸含量并计算植酸降解率。

1.5.2 酶解温度对米糠粕中植酸降解率的影响

料水比1：3，酶解pH 4.7，植酸酶3 添加量1.2%，酶解时间2.0 h，酶解温度40、45、50、55、60 ℃，其余操作同1.5.1。

1.5.3 酶添加量对米糠粕中植酸降解率的影响

料水比1：3，酶解pH 4.7，酶解温度50 ℃，酶解时间2.0 h，植酸酶3 添加量0.3%、0.6%、0.9% 、1.2%、1.5%、1.8%、2.1%、2.4%，其余操作同1.5.1。

1.5.4 酶解时间对米糠粕中植酸降解率的影响

料水比1：3，酶解pH 4.7，酶解温度50 ℃，植酸酶3 添加量1.8%，酶解时间0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 h，其余操作同1.5.1。

1.6 正交试验

在单因素试验的基础上，以植酸降解率为指标，对植酸酶3 酶解pH、酶解温度、酶添加量以及酶解时间设计四因素三水平L9（34）正交优化试验，以确定植酸酶3 体外酶解米糠粕的工艺条件。

1.7 植酸降解验证试验

对正交试验获得的最佳酶解条件进行验证试验，并参照食品安全国家标准-食品中肌醇的测定GB 5009.270-2016 检测肌醇含量。

1.8 数据统计分析

试验数据经Excel 2010 进行整理后，采用SPSS 22.0 软件进行单因素方差分析方法（one-way ANOVA），并利用Duncan’s 法进行多重比较，P< 0.05 为差异显著。

2 结果与讨论

2.1 植酸标准曲线绘制以吸光度为纵坐标，植酸含量为横坐标，绘制标准曲线见图1。

2.2 单因素试验

2.2.1 植酸酶在不同pH 条件对米糠粕中植酸降解率的影响

本试验首先研究了不同pH 条件下3 种植酸酶的酶解效果，结果如图2 所示。植酸酶1、植酸酶2、植酸酶3 对米糠粕中植酸的降解率均是随着pH 的增加呈现先升高后降低的趋势，在pH 为4.7 时，米糠粕中植酸的降解率最高，分别为86.9%、89.4%、92.8%。pH 3.9 时的植酸降解率均高于pH 5.5，表明只有当酶解体系酸性降低到一定程度时，植酸酶对米糠粕中植酸的降解效果才更优。植酸酶3 不仅酶解效果最好，且对酸性环境的耐受力也最强，因此选择该酶进行后续试验。

2.2.2 酶解温度对米糠粕中植酸降解率的影响

由图3可知，随着酶解温度的升高，植酸降解率呈现先升高后降低的趋势，在50 ℃时，植酸降解率最高，低于50 ℃时的酶解效果优于高于50 ℃的酶解效果，结合多重比较分析结果，选取40、45、50 ℃三个水平进行正交试验。

2.2.3 酶添加量对米糠粕中植酸降解率的影响

由图4可知，当植酸酶3添加量从0.3%增加到1.2%时，植酸降解率差异显著，随着酶量继续增加到1.8%，植酸降解率没有继续升高，当酶量增加到2.1%时，植酸降解率开始出现下降趋势，为了进一步考察最适酶添加量，选取1.2%、1.5%、1.8%三个水平进行正交试验。

2.2.4 酶解时间对米糠粕中植酸降解率的影响

由图5 可知，当酶解时间从0.5 h 增加到1.5 h时，植酸降解率差异显著，随着酶解时间继续延长，植酸降解率开始有下降趋势，当酶解时间增加到3.5 h 时，植酸降解率达到最大值，之后又出现下降趋势，为了进一步考察最适酶解时间，选取1.5、2.0、3.5 h 三个水平进行正交试验。

2.3 正交试验结果分析

在单因素试验的基础上，进行正交试验，试验设计和结果见表1，方差分析结果见表2。由表1、表2 数据可知，酶解pH（P＜ 0.001）、酶解温度（P＜ 0.001）、酶解时间（P＜0.001）均是影响植酸降解率的极显著因素，酶添加量（P＜ 0.05）是影响植酸降解率的显著因素。植酸酶3 体外降解米糠粕中植酸的最适条件是A2B3C3D3，即酶解pH 4.7、酶解温度50 ℃、植酸酶添加量1.8%、酶解时间3.5 h。

2.4 酶解验证试验结果

将米糠粕与水按照1：3（g/mL）的比例混合，用1 mol/L 的HCl 调pH为4.7，加入1.8%（酶的质量/米糠粕质量）的植酸酶3，50 ℃酶解3.5 h，反应结束后，沸水浴灭酶，样品85 ℃烘干，测定植酸降解率为94.2%，肌醇含量为1.9%。表明米糠粕中85%以上的植酸均转化为肌醇，本研究确定的酶解工艺在显著降解米糠粕中植酸抗营养因子的同时，提高了米糠粕的营养价值。

3、结论:

本研究通过单因素和正交试验，确定了米糠粕中植酸体外降解的最优酶解条件为：植酸酶3添加量1.8%、酶解pH 4.7、酶解温度50 ℃、酶解时间3.5 h。该条件下，米糠粕中植酸降解率为94.2%，肌醇生成量为1.9%。

实战操作技术——棉菜籽饼脱毒变身优质饲料替代豆粕操作新技术

当前豆粕价格很高有些地方货源紧缺，而棉菜籽饼（棉籽粕、菜籽粕）价格相对便宜，棉菜籽饼是棉子、油菜籽榨油后剩下的饼状残渣，蛋白质含量较高，含有各种氨基酸成分。但由于棉菜籽饼中含有植酸、芥子碱等物质，这些物质含有一定的毒性，还会影响动物的消化吸收，不能大量使用，因此不建议直接饲喂给动物！

现在通过微生物饲料发酵剂的除毒脱毒技术，可以成功将菜籽饼变为优质添加饲料，直接按照1公斤发酵的棉菜籽饼（发酵前的重量）代替约0.85公斤豆粕进行使用。饲料发酵剂中的有益微生物，在发酵过程中分泌的代谢产物，可将棉菜籽饼中的毒性物质等有效分解。

豆粕、菜粕、棉粕成分对比

1.豆粕是一种高蛋白原料，无需脱毒即可用作饲料。其中蛋白质含量为40%-48%，赖氨酸含量为2.5%-3.0%，色氨酸含量为0.6%-0.7%，蛋氨酸含量为0.5%-0.7%。2020年11月12日报价每吨在3500元左右。

2.菜粕的粗蛋白含量在34%-38%之间，特点是蛋氨酸含量高（仅次于芝麻饼、粕），赖氨酸含量亦高。而精氨酸含量低，是饼、粕饲料中含量最低的。菜籽粕的有效能值偏低（淀粉含量低、菜籽壳难以消化利用）。矿物质中，钙和磷的含量均高，硒和锰的含量亦高。特别是硒的含量是常用植物饲料中最高的。2020年11月12日报价每吨在2900元左右。

3.棉粕蛋白质含量一般为44.32%，仅次于豆粕的蛋白质含量48%，而高于菜籽粕的蛋白质含量36.04%。精氨酸含量高达3.6%-3.8%，而赖氨酸含量仅有1.3%-l.5%，只有豆粕的一半。2020年11月12日报价每吨在3000元左右。

是否需要脱毒处理

1.豆粕无需经过脱毒即可用作饲料。而且豆粕中富含蛋白质和多种氨基酸，在不需要额外加入动物性蛋白的情况下，仅豆粕中含有的蛋白质和氨基酸足以平衡家禽和猪的食谱，促进它们的营养吸收。只有当其他粕类单位蛋白成本远低于豆粕时，豆粕才有可能被替代。

2.菜粕菜籽中含有硫葡萄糖苷、芥酸、单宁、皂角苷等不良成分，其中主要是硫葡萄糖苷。硫葡萄糖苷本身无毒，但在一定温度和水分条件下，经过菜籽本身含有的芥子酶的酶解作用而产生异硫氰酸酯、唑烷硫酮和腈类等有害物质。这些物质可引起甲状腺肿大，从而造成动物生长速度下降，繁殖力减退。单宁则妨碍蛋白质的消化，降低适口性。而芥酸阻挠脂肪代谢，造成心脏脂肪蓄积及生长受到抑制。。使用前需进行一定的脱毒处理，并且使用时要加以限制，具体喂量应根据菜粕中有害成分含量而定。经过脱毒处理的菜籽粕喂量可以加大，而“双低”油菜籽生产的菜粕喂量要受限制。同时，应结合菜粕的氨基酸组成特点，适当搭配其它饼粕。

3.棉籽中含有对动物有害的棉酚及环丙烯脂肪酸，尤其是棉酚的危害很大。在制油过程中，由于蒸炒，压榨等热作用，大部分棉酚与蛋白质、氨基酸结合而变成结合棉酚，结合棉酚在动物消化道内不被动物吸收，故毒性很小。另一部分棉酚则以游离形式存在于饼、粕及油品中，这部分游离棉酚对动物毒性较大，尤其单胃动物过量摄取或摄取时间较长，可导致生长迟缓、繁殖性能及生产性能下降，甚至导致死亡。幼小动物对棉酚的耐受能力更低。由于棉籽饼、粕中游离棉酚对动物有害，因此，在使用棉饼、粕时，要根据饲喂对象及饼粕中游离棉酚的含量加以限量。反刍家畜在有优质粗料及多汁青料的情况下，棉籽饼、粕的用量不受限制，不会造成中毒。对单胃动物要限制喂量，最好使用经过脱毒处理的棉籽饼粕。同时，使用棉籽饼、粕配制饲粮要注意氨基酸平衡，尤其是棉籽饼、粕的赖氨酸含量低，且利用率差，应注意添加赖氨酸。

发酵操作技术

发酵棉菜籽饼其实也是一个脱毒技术，具体操作如下：

1.仔细检查棉菜籽饼，剔除棉菜籽饼中严重变质发霉的部分，轻度发霉的原料可以忽略，因为微生物发酵能够脱霉。

2.将棉菜籽饼粉碎并添加适量的玉米粉淀粉类的能量饲料等，调节饲料营养比例。

3.每吨棉菜籽饼加入2公斤食盐、玉米粉（其它淀粉、面粉次粉等也可以，或者粉碎的生红薯300公斤也可以）100公斤、“99多功能饲料发酵剂”1包（500g/包，市场售价约25元，以高浓度乳酸菌、酵母菌、复合酶制剂的专业发酵剂）。

4.在混合物料中添加适量水分，使混合物料含水量保持在55%左右，以“手抓一把并紧握，无水滴落，松手后轻触即散”为宜，一般上述配方中需要加入清水约500-600公斤。

5.发酵方式根据实际环境条件各异，在桶、缸、塑料袋等容器中发酵均可。

6.发酵时要尽可能排尽空气进行密封发酵。如果使用的发酵容器有密封不严实的隐患，要在一开始就在其外层包裹一层塑料袋并扎紧。发酵过程中不能启封。

7.发酵时间受环境温度影响，通常夏季发酵2-3天，冬季发酵5-7天即可完成。发酵完成后，有较为强烈的酸香味，ph值在3-4。

规模运用混合发酵现场

塑料缸、饲料袋（有内膜）均可做发酵饲料

采用池子发酵

发酵完成的棉菜粕饲喂动物技术

需要注意的是，发酵后的饲料酸度较低，不可以取代禽畜全部日粮。其他类发酵饲料同理。饲喂时根据不同情况，将发酵饲料按照一定比例添加到日粮中，发酵完成的棉菜粕为湿料，具体使用量每大概1.5-2公斤发酵棉菜粕（湿料）代替动物日粮配方中1公斤豆粕的使用量进行代替使用，与其它饲料混合后直接饲喂，由于棉菜籽粕蛋白较高，最高使用量不要超过禽畜日粮饲喂量的40%（湿料重量）。如果发现发酵饲料过酸适口性变差，可在饲喂前在阳光下晒1-2小时，或添加适量的碳酸氢钠（小苏打）即可改善。

发酵过程中与发酵后使用过程中，发酵的容器要一直保持密封状态，可以长时间保存（一年左右）。

当前养殖业成本高居不下，而饲料成本是其中最高的，利用廉价原料发酵饲料（包括一些轻度发霉的粕类低价收回）是极佳解决办法。通过微生物饲料发酵剂的发酵作用，可以将轻度霉变饲料变成优质饲料，将不易消化的物质分解为可被畜禽吸收的小分子糖类、氨基酸等。同时发酵饲料中富含有益微生物、酶制剂、酸化剂等，可调节畜禽肠胃微生态环境并进一步提高饲料利用率。发酵饲料气味清香，提高了饲料的适口性，加上发酵饲料中有大约4℃的酒度，能够促进动物新陈代谢促进健康抵御疾病，是当前养殖业发展中重要的一环。

本技术也可以同样发酵菜籽粕（饼）、棕榈粕等，方法同上。

【视频】部分发酵饲料养猪鸡鸭带给你无臭味健康无抗养殖效果

广西助农畜牧科技有限公司有7个专业现代生态养殖技术实战型团队，为全国养殖场进行非洲猪瘟防控技术、现代循环生态养殖场的规划、设计、建设、整改等服务；养殖场环保问题低成本解决方案（养殖场恶臭、氨气，苍蝇、污水、粪污资源化、病死动物无害化处理）与专业配套产品。帮助政府部门完成现代生态养殖、粪污资源化、病死动物无害化处理、粮改饲、秸秆综合利用、牧草产业等达标工作、培训工作（免费且有专业资料等），针对您当地制定专业方案，做出示范样板后确定效果再进行推广。

广西助农畜牧科技有限公司提供全方位支撑

广西助农公司有着20余年的生物发酵饲料经验，能够针对你的养殖场做出最适合的模式，我们的发酵技术不仅设施投资简单（仅需塑料袋或塑料容器等即可），且发酵成功率很高。最关键是制作出来的发酵饲料品质比一般更好（得益于先进的酶菌结合发酵剂与经验总结），能够为你生产出低成本、养殖环保无抗优质的动物产品出来，大量成功案例可以验证。提供上门服务（快速解决家禽养殖上的疾病、环保、肉品质等问题）。

微信公众号：gxzn-99

微信号：gxzn07713815862

电话：0771-2204816，3800156,3815862

网站：www.fjc001.com， www.zn99.com

淘宝店：gxzn99.taobao.com

微店：weidian.com/?userid=1353707843

产品购买微信转账请添加18076549930或15578100088为好友（还可以咨询技术与业务问题）

上一篇：【视频】污水处理前后对比，不到十天时间泼洒两次污水处理剂，水已经变清 [2022-06-15]
下一篇：羔羊软瘫综合征的治疗案例分享 [2022-06-15]