一種提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的方法，根據常規玉米飼料原料中所含抗營養因子的種類和含量情況，通過在其原料中添加相應抗營養因子酶處理混合均勻，然后再進行飼料配合及飼喂動物，可在一定程度上消除抗營養因子對Cu元素釋放的阻礙，從而提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率。本發明為微量元素的科學應用和深入研究奠定基礎。同時，對于畜牧生產而言，可以減少動物養殖過程中Cu等元素的排放，進而保護生態環境，具有很好的推廣價值。
【專利說明】
一種提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及飼料技術領域，具體而言，涉及一種提高玉米飼料原料中Cu元素釋放 效率的酶處理方法。
【背景技術】
[0002] Cu元素是動物生長所必需的重要營養物質，目前動物飼養補充Cu元素的主要途徑 是在飼料中額外添加所需的無機銅元素。無機銅元素吸收利用率較低，有95%以上隨動物 糞尿排出體外。而飼料原料中均含有一定量的本體Cu元素，但動物對其利用率比較低，主要 由于原料中植酸、非淀粉多糖等抗營養因子降低了原料中Cu元素的有效利用。因此，在進行 飼料配置時并沒有考慮飼料本體中的Cu元素含量，而添加了過量的Cu元素，進而致使飼料 中Cu元素的實際含量超出了動物的生長所需，即所謂高銅日糧。過量的Cu元素并不能被動 物體吸收，將會隨動物糞尿排出體外，不僅造成資源的浪費，同時，大量Cu元素蓄積于土壤， 對農作物、人和動物帶來潛在威脅。Cu等微量元素的排放已逐漸成為困擾農業可持續發展 的瓶頸之一，如何降低微量元素排放是當前畜牧科技工作者亟待解決的問題。
[0003] 目前酶制劑技術如植酸酶、非淀粉多糖酶等在飼料工業中已得到廣泛應用，可以 消除一些抗營養因子從而改善養分消化吸收率，如植酸酶可提高P、Ca等元素利用率。但酶 在提高養分消化的同時，是否會使微量元素獲得釋放，目前這方面的研究甚少。而在我們常 見的飼料原料中，玉米飼料原料目前的使用量最多，但玉米含有較多的植酸等其他抗營養 因子，其都可能是阻礙Cu等微量元素釋放的因素。本發明以常規玉米飼料原料為對象，通過 體外模擬動物消化道內環境，并結合大量體外消化試驗，用不同類型的酶制劑進行處理，得 到一種提高玉米飼料原料中Cu元素釋放效率的酶處理方法。這為微量元素的科學應用和深 入研究奠定基礎。同時，對于畜牧生產而言，可以減少動物養殖過程中C u等元素的排放，進 而保護生態環境，具有很好的推廣價值。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的問題是提供一種可以提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的 酶處理方法。
[0005] 本發明根據常規玉米飼料原料中所含抗營養因子的種類和含量情況，通過在其原 料中添加相應抗營養因子酶處理混合均勻，然后再進行飼料配合及飼喂動物，可在一定程 度上消除抗營養因子對Cu元素釋放的阻礙，從而提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率。
[0006] 本發明所要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現的：
[0007] -種提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的方法，包括以下步驟：
[0008] 1)將玉米飼料原料磨碎至80~100目；
[0009] 2)向步驟1)得到的粉碎物中加入各種抗營養因子酶，所述的各種抗營養因子酶包 括植酸酶、木聚糖酶和β-葡聚糖酶
[0010] 3)將磨碎的玉米飼料原料和抗營養因子酶一起倒入攪拌機中，攪拌均勻即可得到 飼料中間體。
[0011] 進一步的，步驟2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分別為步驟1) 得到的粉碎物質量的0.005%~0.02%、0·002%~0.010%、0·005%~0.02%。
[0012] 進一步的，步驟2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分別為步驟1) 得到的粉碎物質量的0.007%~0.015%、0·003%~0.008%、0·007%~0.015%。
[0013] 進一步的，步驟2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分別為步驟1) 得到的粉碎物質量的〇. 01 %、〇. 005%、0.01 %。
[0014] 進一步的，所述的步驟3)中的攪拌混勻時間為6~lOmin，混勻度CV值彡5%。
[0015] 進一步的，所述的各抗營養因子酶活性為:植酸酶5 000U/g，木聚糖酶40 000U/g， 葡聚糖酶5 000U/g。
[0016] 本發明還公開了所述方法制備得到的飼料中間體及所述飼料中間體用于制備動 物飼料的應用，具體的，所述的飼料中間體根據常規飼料配方，加入其它飼料成分進行混 勻，即可制成飼料并飼喂動物。
[0017] 由于以上技術方案的實施，本發明與現有技術相比具有如下優點：
[0018] 本發明方法設計科學合理，充分考慮了抗營養因子對于飼料原料中本體Cu元素利 用的影響，通過在玉米飼料原料中添加特定抗營養因子酶(包括植酸酶、木聚糖酶、葡聚 糖酶)來消除抗營養因子對于玉米中本體Cu元素利用的阻礙作用，進而可以顯著提高原料 中本體Cu元素的利用效率。在本方法的發明過程中，進行了大量的體外模擬消化試驗和動 物飼養試驗，都證明了本方法對于提高玉米原料中本體Cu元素利用效率的顯著效果。其中， 三種酶的添加劑量及其比例也十分具有科學性。在該添加劑量條件下，三種酶的協同作用 效果最佳，并且飼料的成本最低，性價比最高。由于本方法可提高玉米原料中本體Cu元素的 利用效率，也意味著配合飼料時可降低無機Cu元素的添加劑量，從而可減少因豬排泄物中 Cu元素過高給環境帶來的污染。因此，本發明方法具有很好的推廣價值。
【具體實施方式】
[0019] 下面進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。下面結 合具體實施例，對本發明作進一步詳細的闡述，但本發明的實施方式并不局限于實施例表 示的范圍。這些實施例僅用于說明本發明，而非用于限制本發明的范圍。此外，在閱讀本發 明的內容后，本領域的技術人員可以對本發明作各種修改，這些等價變化同樣落于本發明 所附權利要求書所限定的范圍。
[0020] 實施案例1在體外消化模型條件下，抗營養因子酶(植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖 酶)處理對玉米飼料原料中Cu元素釋放效率的影響。
[0021] 1材料與方法
[0022] 1.1試驗材料
[0023]玉米飼料原料，產自吉林，該玉米原料中Cu元素的總含量為3.08mg/kg。
[0024]胃蛋白酶（3 000U/mg，購于ameresco公司），胃蛋白酶溶液：稱取5g胃蛋白酶于 IOOmL容量瓶中，以pH6.8磷酸鹽緩沖液定容，4°C保存備用。
[0025] 胰酶(活力彡4 OOOU/mg，購于sigma公司），胰酶溶液:稱取0 · 5g胰酶于IOOmL容量 瓶中，以pH 6.0磷酸鹽緩沖液定容，4°C保存備用。
[0026] 植酸酶(5 OOOU/g)由巴斯夫中國有限公司提供，木聚糖酶(40 OOOU/g)和β-葡聚 糖酶(5 000U/g)由武漢新華揚生物股份有限公司提供。
[0027] 銅元素標準儲備液:按GB/T 602-2002規定配置。硝酸、高氯酸、鹽酸、氫氧化鈉、磷 酸二氫鈉、磷酸氫二鈉等試劑為優級純，所用水為二次蒸餾水。
[0028] 1 ·2試驗儀器Thermo Scientific iCE 3300原子吸收光譜儀，CyberScan ph510臺 式酸度計，腿!'11^1?-1'01^1'0乂3-204型電子天平，3耵46數顯恒溫水浴磁力攪拌器，08-1￥〇 數顯不銹鋼電熱板等。
[0029] 1.3基于體外消化模型的飼料原料可溶態微量元素含量測定
[0030] 1.3.1基于體外模型的飼料原料消化參考S.Boisen的方法，將體外消化分為胃內 模擬消化、小腸內模擬消化、上清液濕法消解和微量元素的測定4個過程。
[0031] (1)胃內模擬消化原料粉碎后過40目篩。準確稱取30.0000±0.0 OlOg樣品于IOOmL 具塞三角燒瓶中，向樣品中加入〇.Oig抗營養因子酶(植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等比例 混合），并設置空白對照組（即不添加酶組）。首先加入25mL磷酸鹽緩沖液(0.1mol · LApH 6.0)，磁力攪拌片亥丨」，然后加入IOmL 0.2mol · L-1的HCL，并用Imol · L-1HCL將pH調至2.0,再 加入ImL胃蛋白酶溶液。最后加入0.5mL氯霉素乙醇溶液(0.5mg/mL乙醇），39°C水浴消化5h 并不斷緩慢攪拌，模擬飼料在胃內的消化過程。
[0032] (2)小腸內模擬消化胃內消化過程結束后，首先加入IOmL磷酸鹽緩沖液(0.2mol · L-'pH 6.8)和5mL· 0.6mol · L·-1NaOH溶液，再用Imol · L-1 的NaOH將pHi周至6.8,最后加入ImL 胰酶溶液，39 °C水浴繼續消化8h，磁力攪拌器不斷緩慢攪拌，模擬飼料在小腸內的消化過 程。消化結束后，將消化產物進行抽濾，過0.45um濾膜，收集抽濾后的上清液。
[0033] (3)上清液濕法消解將上清液置于250mL具塞三角燒瓶中，加入25mL混合酸(硝酸： 高氯酸= 4:1，體積比），浸泡過夜后，加熱消解至消解液呈無色透明或略顯黃色為止，冷卻， 用1 %稀硝酸溶液定容到50mL，同時制作空白（即不加樣品的混合酸濕法消化后定容到 50mL)〇
[0034] (4)微量元素的測定參考國標GB/T 13885-2003。分別將各元素的標準使用液、試 劑空白液和測定用試樣液導入原子吸收光譜儀進行測定，根據標準曲線查得試樣中元素的 濃度。每個樣品測3次，取平均值。
[0035] 1.3.2數據統計分析試驗數據采用SPSS 20.0統計分析軟件處理數據，采用單因素 方差分析One Way ANOVA進行顯著性檢驗，并米用Duncan氏法經行多重比較，以P〈0.05作為 差異顯著判斷標準，試驗結果以"平均數土標準差"表示。
[0036] 2結果與分析
[0037]玉米中可溶態微量元素含量變化玉米中Cu元素含量變化如表1所示。
[0038] 表1酶制劑樸理后玉米中可溶杰Cu元素含量l(n = 4)(單份:me/ke)
[0040]注：1:同行數據肩標不同字母這表示差異顯著（P〈0.05)，相同字母這表示差異不 顯著(PX). 05)，下同。
[00411 抗營養因子酶添加組中可溶態Cu含量較對照組提高了 22.05% (P〈0.05)。
[0042] 3試驗結論
[0043] 本試驗說明，添加抗營養因子酶處理可以顯著提高玉米飼料中Cu元素釋放效率， 從而可在理論上證明本發明的有效性。
[0044] 實施案例2通過豬飼養實驗，證明本發明方法對動物生長性能及Cu元素利用效率 的影響
[0045] 1試驗動物
[0046]試驗動物：選取體重約20Kg的"杜X長X大"三元雜交豬120頭，按照遺傳背景相 同、體重相近、窩別相同的原則隨機分為3組，每組4重復，每個重復10頭。
[0047] 2試驗材料
[0048] 2.1抗營養因子酶
[0049] 植酸酶由巴斯夫中國有限公司提供，植酸酶活性為5 000U/g。木聚糖酶和β-葡聚 糖酶由武漢新華揚生物股份有限公司提供，活性分別為40 OOOU/g和5 000U/g。
[0050] 2.2試驗日糧
[0051 ] 2.2.1試驗組日糧
[0052] 預先按照本發明方法對玉米原料進行處理，先將玉米原料磨碎至80~100目；向得 到的粉碎物中加入各種抗營養因子酶(包括植酸酶、木聚糖酶、葡聚糖酶)質量分數分別 為0.01%、0.005%、0.01%;將磨碎的玉米飼料原料和抗營養因子酶一起倒入攪拌機中，攪 拌均勻；然后再根據常規飼料配方，加入其它飼料成分進行混勻，制成飼料并飼喂動物即 可。
[0053]其飼料配方具體為：玉米50.40 % ;大麥5 % ;小麥5 % ;膨化大豆5.75 % ;脫皮豆柏 19.10% ;二級次粉5% ;棉柏5% ;豆油0.50% ;食鹽0.25% ;預混料4% ;其中，無機Cu元素添 加量控制為4mg/kg。
[0054] 2.2.2對照組日糧
[0055]對照組日糧按照常規飼料配方進行配制，其飼料配方具體為：玉米50.40 % ;大麥 5 % ;小麥5 % ;膨化大豆5.75 % ;脫皮豆柏19.10 % ;二級次粉5 % ;棉柏5 % ;豆油0.50 % ;食 鹽0.25% ;預混料4% ;其中，無機Cu元素按常規實際量添加(大于100mg/kg)。
[0056] 3試驗方法
[0057] 3.1動物飼養試驗
[0058] 選取體重約20Kg的"杜X長X大"三元雜交豬120頭，隨機分為3組，每組4重復，每 個重復10頭。對照組飼喂常規日糧，試驗組按本配方配制日糧飼喂。試驗按照豬的生長階段 分為前期(20~35kg)、中期(35~70kg)和后期(70~110kg)3個階段。
[0059] 在實驗開始、第26天（20~35kg)、第72天（35~70kg)及實驗結束（70~110kg)前1 天20 :00斷料供水，次日08:00以重復為單位對所有試驗豬進行空腹稱體重，結算相應試驗 期的耗料情況，計算平均日增重(ADG)、日采食量(ADFI)和飼料利用率(F/G)。
[0060]試驗期內提供適宜的溫度濕度，地面飼養，通風，自由采食，飲水。免疫消毒程序按 照豬場常規方法進行。
[0061 ] 3.2屠宰試驗
[0062] 3.2.1組織中微量元素含量
[0063]屠宰后，取左肝內葉、左腎皮質、左心室心肌、左側脾臟及背最長肌同一位置各約 60g分裝于樣品袋中，-80°C保存。測定時準確稱取0.5g左右組織樣品，置于聚四氟乙烯消化 罐中，加入5ml硝酸和2ml H2O2,于微波消解儀中消解，消解結束后趕酸冷卻，用超純水定容 至50ml，同時做試劑空白測定。
[0064] 3.2.2微量元素利用率
[0065] 從試驗開始，每隔10天，以重復為單位，均勻收集糞便，將其烘干(65°C)、回潮、制 成風干樣。同時對飼料進行取樣，所采集的飼料和糞便都需粉碎、過孔徑40目篩(0.45mm)， 密封保存。用Agilient ICP-MS 7500a電感耦合等離子體光譜儀測定礦物元素含量。
[0066] 3.3數據統計分析
[0067]試驗數據采用SPSS 20.0統計分析軟件處理數據，采用單因素方差分析One Way ANOVA進行顯著性檢驗，并采用Duncan氏法經行多重比較，以P〈0.05作為差異顯著判斷標 準，試驗結果以"平均數土標準差"表示。
[0068] 4結果與分析
[0069] 4.1本發明方法對生長肥育豬生長性能的影響
[0070] 本發明方法對生長肥育豬生長性能的影響如表2和3所示，試驗各組間體重、日增 重、日采食量和料重比均無顯著差異(P>〇.05)。相比較而言，試驗組其日采食量和料重比均 優于對照組。說明本發明方法對育肥豬生長性能無影響，且還有一定促生長作用。
[0071] 表2本發明方法對生長肥育豬體重的影響(n = 4)(kg)
[0075] 4.2本發明方法對生長肥育豬組織Cu元素沉積的影響
[0076] 本發明方法對生長肥育豬血清、組織Cu元素含量的影響如表4所示，血清及組織中 Cu元素含量基本趨于一致，其中對照組組織中微量元素含量略高于試驗組，但兩者無顯著 差異(P>0.05)。
[0077] 表4本發明配方對生長肥育豬血清、組織Cu元素含量的影響(η = 3)
L〇〇79」4.3本發明方法對生長肥育豬Cu元素排泄的影響
[0080] 本發明方法對生長肥育豬微量元素排泄的影響如表5所示。除70~IlOkg階段，Cu 排泄量組間差異不顯著(P>〇.05)，其它各階段Cu元素排泄量組間差異顯著(P〈0.05)，試驗 組(加酶處理)糞便中Cu元素排泄量均顯著低于對照組(常規日糧）。這說明本發明方法可顯 著降低了生長肥育豬的Cu元素排泄量。
[0081] 表5本發明方法對生長肥育豬Cu元素排泄的影響(n = 4)
[0083] 5.結論
[0084] 本發明方法對生長肥育豬生長性能及組織中Cu元素沉積沒有影響，且可以顯著降 低生長肥育豬Cu元素排泄量，進而從實際效果上證明該處理方法對于提高玉米飼料原料中 Cu元素的有效性。
[0085] 實施案例3
[0086] 按照重量單位計，用本發明方法處理1000 kg玉米原料的實施案例。根據本方法中 對于抗營養因子酶(植酸酶、木聚糖酶、葡聚糖酶)添加量及比例的敘述，1000 kg玉米原料 中需要添加三種抗營養因子酶（植酸酶、木聚糖酶、葡聚糖酶）的量分別為0.10kg、 〇.〇51^、〇.1〇1^。所添加的抗營養因子酶活性為 :植酸酶5〇〇〇1]/^，木聚糖酶4〇〇〇〇1]/^，0-葡聚糖酶5 000U/g。
[0087] 具體實施方法包括以下步驟：
[0088] (1)、先將1000 kg玉米原料磨碎至80~100目；
[0089] (2)、向步驟(1)得到的玉米粉碎物中加入三種抗營養因子酶(包括植酸酶、木聚糖 酶、β-葡聚糖酶)分別為0.10kg、0.05kg、0.10kg;
[0090] (3)、將磨碎的玉米飼料原料和抗營養因子酶一起倒入攪拌機中，攪拌均勾，混勾 時間為6~lOmin，混勻度CV值<5%;然后再根據飼料配方，加入其它飼料成分進行混勻，制 成飼料并飼喂動物即可。
[0091] 以上對本發明做了詳盡的描述，但本發明不限于上述的實施例。凡根據本發明的 精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的方法，包括以下步驟： 1) 將玉米飼料原料磨碎至80~100目； 2) 向步驟1)得到的粉碎物中加入各種抗營養因子酶，所述的各種抗營養因子酶包括植 酸酶、木聚糖酶和葡聚糖酶 3) 將磨碎的玉米飼料原料和抗營養因子酶一起倒入攪拌機中，攪拌均勻即可得到飼料 中間體。2. 根據權利要求1所述的一種提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的方法，其特征在 于步驟2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分別為步驟1)得到的粉碎物質 量的0.005%~0.02%、0·002%~0.010%、0·005%~0.02%。3. 根據權利要求1或2所述的一種提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的方法，其特征 在于步驟2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分別為步驟1)得到的粉碎物 質量的0.007%~0.015%、0·003%~0.008%、0·007%~0.015%。4. 根據權利要求3所述的一種提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的方法，其特征在 于步驟2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分別為步驟1)得到的粉碎物質 量的 0·01%、0·005%、0·01%。5. 根據權利要求3所述的一種提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的方法，其特征在 于所述的步驟3)中的攪拌混勻時間為6~IOmin，混勻度CV值彡5 %。6. 根據權利要求1所述的一種提高玉米飼料原料中Cu元素利用效率的方法，其特征在 于所述的各抗營養因子酶活性為：植酸酶5 000U/g，木聚糖酶40 000U/g，i3-葡聚糖酶5 OOOlVg07. 權利要求1-6任一項所述方法制備得到的飼料中間體。8. 權利要求7所述飼料中間體用于制備動物飼料的應用。
【文檔編號】A23K20/189GK105941845SQ201610338620
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】馮杰, 丁成, 張藝偉
【申請人】浙江大學