一种提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的方法，根据常规玉米饲料原料中所含抗营养因子的种类和含量情况，通过在其原料中添加相应抗营养因子酶处理混合均匀，然后再进行饲料配合及饲喂动物，可在一定程度上消除抗营养因子对Cu元素释放的阻碍，从而提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率。本发明为微量元素的科学应用和深入研究奠定基础。同时，对于畜牧生产而言，可以减少动物养殖过程中Cu等元素的排放，进而保护生态环境，具有很好的推广价值。
【专利说明】
一种提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及饲料技术领域，具体而言，涉及一种提高玉米饲料原料中Cu元素释放 效率的酶处理方法。
【背景技术】
[0002] Cu元素是动物生长所必需的重要营养物质，目前动物饲养补充Cu元素的主要途径 是在饲料中额外添加所需的无机铜元素。无机铜元素吸收利用率较低，有95%以上随动物 粪尿排出体外。而饲料原料中均含有一定量的本体Cu元素，但动物对其利用率比较低，主要 由于原料中植酸、非淀粉多糖等抗营养因子降低了原料中Cu元素的有效利用。因此，在进行 饲料配置时并没有考虑饲料本体中的Cu元素含量，而添加了过量的Cu元素，进而致使饲料 中Cu元素的实际含量超出了动物的生长所需，即所谓高铜日粮。过量的Cu元素并不能被动 物体吸收，将会随动物粪尿排出体外，不仅造成资源的浪费，同时，大量Cu元素蓄积于土壤， 对农作物、人和动物带来潜在威胁。Cu等微量元素的排放已逐渐成为困扰农业可持续发展 的瓶颈之一，如何降低微量元素排放是当前畜牧科技工作者亟待解决的问题。
[0003] 目前酶制剂技术如植酸酶、非淀粉多糖酶等在饲料工业中已得到广泛应用，可以 消除一些抗营养因子从而改善养分消化吸收率，如植酸酶可提高P、Ca等元素利用率。但酶 在提高养分消化的同时，是否会使微量元素获得释放，目前这方面的研究甚少。而在我们常 见的饲料原料中，玉米饲料原料目前的使用量最多，但玉米含有较多的植酸等其他抗营养 因子，其都可能是阻碍Cu等微量元素释放的因素。本发明以常规玉米饲料原料为对象，通过 体外模拟动物消化道内环境，并结合大量体外消化试验，用不同类型的酶制剂进行处理，得 到一种提高玉米饲料原料中Cu元素释放效率的酶处理方法。这为微量元素的科学应用和深 入研究奠定基础。同时，对于畜牧生产而言，可以减少动物养殖过程中C u等元素的排放，进 而保护生态环境，具有很好的推广价值。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的问题是提供一种可以提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的 酶处理方法。
[0005] 本发明根据常规玉米饲料原料中所含抗营养因子的种类和含量情况，通过在其原 料中添加相应抗营养因子酶处理混合均匀，然后再进行饲料配合及饲喂动物，可在一定程 度上消除抗营养因子对Cu元素释放的阻碍，从而提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率。
[0006] 本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
[0007] -种提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的方法，包括以下步骤：
[0008] 1)将玉米饲料原料磨碎至80~100目；
[0009] 2)向步骤1)得到的粉碎物中加入各种抗营养因子酶，所述的各种抗营养因子酶包 括植酸酶、木聚糖酶和β-葡聚糖酶
[0010] 3)将磨碎的玉米饲料原料和抗营养因子酶一起倒入搅拌机中，搅拌均匀即可得到 饲料中间体。
[0011] 进一步的，步骤2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分别为步骤1) 得到的粉碎物质量的0.005%~0.02%、0·002%~0.010%、0·005%~0.02%。
[0012] 进一步的，步骤2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分别为步骤1) 得到的粉碎物质量的0.007%~0.015%、0·003%~0.008%、0·007%~0.015%。
[0013] 进一步的，步骤2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分别为步骤1) 得到的粉碎物质量的〇. 01 %、〇. 005%、0.01 %。
[0014] 进一步的，所述的步骤3)中的搅拌混匀时间为6~lOmin，混匀度CV值彡5%。
[0015] 进一步的，所述的各抗营养因子酶活性为:植酸酶5 000U/g，木聚糖酶40 000U/g， 葡聚糖酶5 000U/g。
[0016] 本发明还公开了所述方法制备得到的饲料中间体及所述饲料中间体用于制备动 物饲料的应用，具体的，所述的饲料中间体根据常规饲料配方，加入其它饲料成分进行混 匀，即可制成饲料并饲喂动物。
[0017] 由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0018] 本发明方法设计科学合理，充分考虑了抗营养因子对于饲料原料中本体Cu元素利 用的影响，通过在玉米饲料原料中添加特定抗营养因子酶(包括植酸酶、木聚糖酶、葡聚 糖酶)来消除抗营养因子对于玉米中本体Cu元素利用的阻碍作用，进而可以显著提高原料 中本体Cu元素的利用效率。在本方法的发明过程中，进行了大量的体外模拟消化试验和动 物饲养试验，都证明了本方法对于提高玉米原料中本体Cu元素利用效率的显著效果。其中， 三种酶的添加剂量及其比例也十分具有科学性。在该添加剂量条件下，三种酶的协同作用 效果最佳，并且饲料的成本最低，性价比最高。由于本方法可提高玉米原料中本体Cu元素的 利用效率，也意味着配合饲料时可降低无机Cu元素的添加剂量，从而可减少因猪排泄物中 Cu元素过高给环境带来的污染。因此，本发明方法具有很好的推广价值。
【具体实施方式】
[0019] 下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。下面结 合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表 示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。此外，在阅读本发 明的内容后，本领域的技术人员可以对本发明作各种修改，这些等价变化同样落于本发明 所附权利要求书所限定的范围。
[0020] 实施案例1在体外消化模型条件下，抗营养因子酶(植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖 酶)处理对玉米饲料原料中Cu元素释放效率的影响。
[0021] 1材料与方法
[0022] 1.1试验材料
[0023]玉米饲料原料，产自吉林，该玉米原料中Cu元素的总含量为3.08mg/kg。
[0024]胃蛋白酶（3 000U/mg，购于ameresco公司），胃蛋白酶溶液：称取5g胃蛋白酶于 IOOmL容量瓶中，以pH6.8磷酸盐缓冲液定容，4°C保存备用。
[0025] 胰酶(活力彡4 OOOU/mg，购于sigma公司），胰酶溶液:称取0 · 5g胰酶于IOOmL容量 瓶中，以pH 6.0磷酸盐缓冲液定容，4°C保存备用。
[0026] 植酸酶(5 OOOU/g)由巴斯夫中国有限公司提供，木聚糖酶(40 OOOU/g)和β-葡聚 糖酶(5 000U/g)由武汉新华扬生物股份有限公司提供。
[0027] 铜元素标准储备液:按GB/T 602-2002规定配置。硝酸、高氯酸、盐酸、氢氧化钠、磷 酸二氢钠、磷酸氢二钠等试剂为优级纯，所用水为二次蒸馏水。
[0028] 1 ·2试验仪器Thermo Scientific iCE 3300原子吸收光谱仪，CyberScan ph510台 式酸度计，腿!'11^1?-1'01^1'0乂3-204型电子天平，3耵46数显恒温水浴磁力搅拌器，08-1￥〇 数显不锈钢电热板等。
[0029] 1.3基于体外消化模型的饲料原料可溶态微量元素含量测定
[0030] 1.3.1基于体外模型的饲料原料消化参考S.Boisen的方法，将体外消化分为胃内 模拟消化、小肠内模拟消化、上清液湿法消解和微量元素的测定4个过程。
[0031] (1)胃内模拟消化原料粉碎后过40目筛。准确称取30.0000±0.0 OlOg样品于IOOmL 具塞三角烧瓶中，向样品中加入〇.Oig抗营养因子酶(植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等比例 混合），并设置空白对照组（即不添加酶组）。首先加入25mL磷酸盐缓冲液(0.1mol · LApH 6.0)，磁力搅拌片亥丨」，然后加入IOmL 0.2mol · L-1的HCL，并用Imol · L-1HCL将pH调至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 并不断缓慢搅拌，模拟饲料在胃内的消化过程。
[0032] (2)小肠内模拟消化胃内消化过程结束后，首先加入IOmL磷酸盐缓冲液(0.2mol · L-'pH 6.8)和5mL· 0.6mol · L·-1NaOH溶液，再用Imol · L-1 的NaOH将pHi周至6.8,最后加入ImL 胰酶溶液，39 °C水浴继续消化8h，磁力搅拌器不断缓慢搅拌，模拟饲料在小肠内的消化过 程。消化结束后，将消化产物进行抽滤，过0.45um滤膜，收集抽滤后的上清液。
[0033] (3)上清液湿法消解将上清液置于250mL具塞三角烧瓶中，加入25mL混合酸(硝酸： 高氯酸= 4:1，体积比），浸泡过夜后，加热消解至消解液呈无色透明或略显黄色为止，冷却， 用1 %稀硝酸溶液定容到50mL，同时制作空白（即不加样品的混合酸湿法消化后定容到 50mL)〇
[0034] (4)微量元素的测定参考国标GB/T 13885-2003。分别将各元素的标准使用液、试 剂空白液和测定用试样液导入原子吸收光谱仪进行测定，根据标准曲线查得试样中元素的 浓度。每个样品测3次，取平均值。
[0035] 1.3.2数据统计分析试验数据采用SPSS 20.0统计分析软件处理数据，采用单因素 方差分析One Way ANOVA进行显著性检验，并米用Duncan氏法经行多重比较，以P〈0.05作为 差异显著判断标准，试验结果以"平均数土标准差"表示。
[0036] 2结果与分析
[0037]玉米中可溶态微量元素含量变化玉米中Cu元素含量变化如表1所示。
[0038] 表1酶制剂朴理后玉米中可溶杰Cu元素含量l(n = 4)(单份:me/ke)
[0040]注：1:同行数据肩标不同字母这表示差异显著（P〈0.05)，相同字母这表示差异不 显著(PX). 05)，下同。
[00411 抗营养因子酶添加组中可溶态Cu含量较对照组提高了 22.05% (P〈0.05)。
[0042] 3试验结论
[0043] 本试验说明，添加抗营养因子酶处理可以显著提高玉米饲料中Cu元素释放效率， 从而可在理论上证明本发明的有效性。
[0044] 实施案例2通过猪饲养实验，证明本发明方法对动物生长性能及Cu元素利用效率 的影响
[0045] 1试验动物
[0046]试验动物：选取体重约20Kg的"杜X长X大"三元杂交猪120头，按照遗传背景相 同、体重相近、窝别相同的原则随机分为3组，每组4重复，每个重复10头。
[0047] 2试验材料
[0048] 2.1抗营养因子酶
[0049] 植酸酶由巴斯夫中国有限公司提供，植酸酶活性为5 000U/g。木聚糖酶和β-葡聚 糖酶由武汉新华扬生物股份有限公司提供，活性分别为40 OOOU/g和5 000U/g。
[0050] 2.2试验日粮
[0051 ] 2.2.1试验组日粮
[0052] 预先按照本发明方法对玉米原料进行处理，先将玉米原料磨碎至80~100目；向得 到的粉碎物中加入各种抗营养因子酶(包括植酸酶、木聚糖酶、葡聚糖酶)质量分数分别 为0.01%、0.005%、0.01%;将磨碎的玉米饲料原料和抗营养因子酶一起倒入搅拌机中，搅 拌均匀；然后再根据常规饲料配方，加入其它饲料成分进行混匀，制成饲料并饲喂动物即 可。
[0053]其饲料配方具体为：玉米50.40 % ;大麦5 % ;小麦5 % ;膨化大豆5.75 % ;脱皮豆柏 19.10% ;二级次粉5% ;棉柏5% ;豆油0.50% ;食盐0.25% ;预混料4% ;其中，无机Cu元素添 加量控制为4mg/kg。
[0054] 2.2.2对照组日粮
[0055]对照组日粮按照常规饲料配方进行配制，其饲料配方具体为：玉米50.40 % ;大麦 5 % ;小麦5 % ;膨化大豆5.75 % ;脱皮豆柏19.10 % ;二级次粉5 % ;棉柏5 % ;豆油0.50 % ;食 盐0.25% ;预混料4% ;其中，无机Cu元素按常规实际量添加(大于100mg/kg)。
[0056] 3试验方法
[0057] 3.1动物饲养试验
[0058] 选取体重约20Kg的"杜X长X大"三元杂交猪120头，随机分为3组，每组4重复，每 个重复10头。对照组饲喂常规日粮，试验组按本配方配制日粮饲喂。试验按照猪的生长阶段 分为前期(20~35kg)、中期(35~70kg)和后期(70~110kg)3个阶段。
[0059] 在实验开始、第26天（20~35kg)、第72天（35~70kg)及实验结束（70~110kg)前1 天20 :00断料供水，次日08:00以重复为单位对所有试验猪进行空腹称体重，结算相应试验 期的耗料情况，计算平均日增重(ADG)、日采食量(ADFI)和饲料利用率(F/G)。
[0060]试验期内提供适宜的温度湿度，地面饲养，通风，自由采食，饮水。免疫消毒程序按 照猪场常规方法进行。
[0061 ] 3.2屠宰试验
[0062] 3.2.1组织中微量元素含量
[0063]屠宰后，取左肝内叶、左肾皮质、左心室心肌、左侧脾脏及背最长肌同一位置各约 60g分装于样品袋中，-80°C保存。测定时准确称取0.5g左右组织样品，置于聚四氟乙烯消化 罐中，加入5ml硝酸和2ml H2O2,于微波消解仪中消解，消解结束后赶酸冷却，用超纯水定容 至50ml，同时做试剂空白测定。
[0064] 3.2.2微量元素利用率
[0065] 从试验开始，每隔10天，以重复为单位，均匀收集粪便，将其烘干(65°C)、回潮、制 成风干样。同时对饲料进行取样，所采集的饲料和粪便都需粉碎、过孔径40目筛(0.45mm)， 密封保存。用Agilient ICP-MS 7500a电感耦合等离子体光谱仪测定矿物元素含量。
[0066] 3.3数据统计分析
[0067]试验数据采用SPSS 20.0统计分析软件处理数据，采用单因素方差分析One Way ANOVA进行显著性检验，并采用Duncan氏法经行多重比较，以P〈0.05作为差异显著判断标 准，试验结果以"平均数土标准差"表示。
[0068] 4结果与分析
[0069] 4.1本发明方法对生长肥育猪生长性能的影响
[0070] 本发明方法对生长肥育猪生长性能的影响如表2和3所示，试验各组间体重、日增 重、日采食量和料重比均无显著差异(P>〇.05)。相比较而言，试验组其日采食量和料重比均 优于对照组。说明本发明方法对育肥猪生长性能无影响，且还有一定促生长作用。
[0071] 表2本发明方法对生长肥育猪体重的影响(n = 4)(kg)
[0075] 4.2本发明方法对生长肥育猪组织Cu元素沉积的影响
[0076] 本发明方法对生长肥育猪血清、组织Cu元素含量的影响如表4所示，血清及组织中 Cu元素含量基本趋于一致，其中对照组组织中微量元素含量略高于试验组，但两者无显著 差异(P>0.05)。
[0077] 表4本发明配方对生长肥育猪血清、组织Cu元素含量的影响(η = 3)
L〇〇79」4.3本发明方法对生长肥育猪Cu元素排泄的影响
[0080] 本发明方法对生长肥育猪微量元素排泄的影响如表5所示。除70~IlOkg阶段，Cu 排泄量组间差异不显著(P>〇.05)，其它各阶段Cu元素排泄量组间差异显著(P〈0.05)，试验 组(加酶处理)粪便中Cu元素排泄量均显著低于对照组(常规日粮）。这说明本发明方法可显 著降低了生长肥育猪的Cu元素排泄量。
[0081] 表5本发明方法对生长肥育猪Cu元素排泄的影响(n = 4)
[0083] 5.结论
[0084] 本发明方法对生长肥育猪生长性能及组织中Cu元素沉积没有影响，且可以显著降 低生长肥育猪Cu元素排泄量，进而从实际效果上证明该处理方法对于提高玉米饲料原料中 Cu元素的有效性。
[0085] 实施案例3
[0086] 按照重量单位计，用本发明方法处理1000 kg玉米原料的实施案例。根据本方法中 对于抗营养因子酶(植酸酶、木聚糖酶、葡聚糖酶)添加量及比例的叙述，1000 kg玉米原料 中需要添加三种抗营养因子酶（植酸酶、木聚糖酶、葡聚糖酶）的量分别为0.10kg、 〇.〇51^、〇.1〇1^。所添加的抗营养因子酶活性为 :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] 具体实施方法包括以下步骤：
[0088] (1)、先将1000 kg玉米原料磨碎至80~100目；
[0089] (2)、向步骤(1)得到的玉米粉碎物中加入三种抗营养因子酶(包括植酸酶、木聚糖 酶、β-葡聚糖酶)分别为0.10kg、0.05kg、0.10kg;
[0090] (3)、将磨碎的玉米饲料原料和抗营养因子酶一起倒入搅拌机中，搅拌均勾，混勾 时间为6~lOmin，混匀度CV值<5%;然后再根据饲料配方，加入其它饲料成分进行混匀，制 成饲料并饲喂动物即可。
[0091] 以上对本发明做了详尽的描述，但本发明不限于上述的实施例。凡根据本发明的 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的方法，包括以下步骤： 1) 将玉米饲料原料磨碎至80~100目； 2) 向步骤1)得到的粉碎物中加入各种抗营养因子酶，所述的各种抗营养因子酶包括植 酸酶、木聚糖酶和葡聚糖酶 3) 将磨碎的玉米饲料原料和抗营养因子酶一起倒入搅拌机中，搅拌均匀即可得到饲料 中间体。2. 根据权利要求1所述的一种提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的方法，其特征在 于步骤2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分别为步骤1)得到的粉碎物质 量的0.005%~0.02%、0·002%~0.010%、0·005%~0.02%。3. 根据权利要求1或2所述的一种提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的方法，其特征 在于步骤2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分别为步骤1)得到的粉碎物 质量的0.007%~0.015%、0·003%~0.008%、0·007%~0.015%。4. 根据权利要求3所述的一种提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的方法，其特征在 于步骤2)中所述的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶的添加量分别为步骤1)得到的粉碎物质 量的 0·01%、0·005%、0·01%。5. 根据权利要求3所述的一种提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的方法，其特征在 于所述的步骤3)中的搅拌混匀时间为6~IOmin，混匀度CV值彡5 %。6. 根据权利要求1所述的一种提高玉米饲料原料中Cu元素利用效率的方法，其特征在 于所述的各抗营养因子酶活性为：植酸酶5 000U/g，木聚糖酶40 000U/g，i3-葡聚糖酶5 OOOlVg07. 权利要求1-6任一项所述方法制备得到的饲料中间体。8. 权利要求7所述饲料中间体用于制备动物饲料的应用。
【文档编号】A23K20/189GK105941845SQ201610338620
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】冯杰, 丁成, 张艺伟
【申请人】浙江大学