肉鸡酵母水解物代谢能及氨基酸可利用率评定

2019-11-07张巍戴晋军杨雪海魏金涛陈明新胡骏鹏黄少文

中国农业科学 2019年20期

张巍，戴晋军，杨雪海，魏金涛，陈明新，胡骏鹏，黄少文

张巍1，戴晋军2,3，杨雪海1，魏金涛1，陈明新1，胡骏鹏2，3，黄少文1

（1湖北省农业科学院畜牧兽医研究所/农业农村部畜禽细菌病防治剂创制重点实验室/动物胚胎工程及分子育种湖北省重点实验室，武汉 430064；2安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌 443000 ；3安琪酵母（崇左）有限公司，广西崇左 532200）

【】评定肉鸡对酵母水解物的表观代谢能、氮校正表观代谢能、回肠表观氨基酸消化率、标准回肠氨基酸消化率、全肠道表观氨基酸消化率，拟为酵母水解物在肉鸡饲粮中的广泛应用提供基础参数。选择18 d、体重无差异的科宝白羽肉仔鸡160只，随机分成对照组和试验组，每组8个重复，每个重复10只试验鸡，公母各半。对照组饲喂以玉米淀粉、葡萄糖、纤维、大豆油配制的无氮日粮，试验组饲喂以酵母水解物为唯一粗蛋白质来源的半纯合日粮，对照组和试验组均添加0.5%的二氧化钛作为外源指示剂。试验期间自由采食，全收粪法收集试验鸡22—24 d粪便，并统计该期间肉鸡采食量，通过检测日粮以及粪便中总能、含氮量来计算酵母水解物表观代谢能值和氮校正表观代谢能值。粪便收集完后自由采食，26日龄麻醉剖解收集回肠后半段食靡，分别检测日粮、回肠食糜中氨基酸及二氧化钛含量，计算酵母水解物回肠表观氨基酸消化率、标准回肠氨基酸消化率、全肠道表观氨基酸消化率。（1）酵母水解物总能值为18.19 MJ·kg-1，表观代谢能值为11.22 MJ·kg-1，氮校正表观代谢能为10.17 MJ·kg-1，其有效能值与普通豆粕相当。（2）酵母水解物粗蛋白质含量为41.7%，总氨基为36.97%，必需氨基酸与非必需氨基酸之比为44﹕56，与普通豆粕接近；酵母水解物肉鸡限制性氨基酸依次为Met、Met+Cys、Arg、Leu、Ile、Phe+Tyr、Val、His、Lys、Thr、Trp，与豆粕差异较大。（3）酵母水解物回肠表观氨基酸消化率、标准回肠氨基酸消化率、全肠道表观氨基酸消化率均大于70%，肉鸡可利用限制性氨基酸依次为Met、Met+Cys、Arg、Leu、Ile、Thr、Phe+Tyr、His、lys、Val、Trp，蛋氨酸、精氨酸为第一、第二限制性可利用氨基酸，亮氨酸、异亮氨酸为第三、第四限制性可利用氨基酸，苏氨酸可利用较差，为第五限制性可利用氨酸，酵母水解物限制性氨基酸与豆粕差异较大。酵母水解物是一种蛋白饲料原料，其蛋白质含量、有效能值与豆粕相当，但其氨基酸组成及氨基酸可利用率与豆粕存在较大差异。因此，酵母水解物在肉鸡日粮中应用，需要考虑补充不同氨基酸或者搭配不同蛋白质饲料来平衡氨基酸的需要。

酵母水解物；肉鸡；代谢能；氨基酸消化率

0 引言

【研究意义】2008年，农业部1126号公告将酿酒酵母培养物、酿酒酵母提取物、酿酒酵母细胞壁列入《饲料添加剂品种目录》，2013年转增至《饲料原料目录》（公告1773号），且增补了食用酵母粉、酵母水解物两类酵母源饲料原料。其中，《目录》对酵母水解物定义为以酿酒酵母为菌种、经液体发酵得到的菌体，再经自溶或外源酶催化水解后浓缩或干燥获得的产品，酵母可溶物未经提取，粗蛋白含量不低于35%。酵母水解物在水产饲料、母猪饲料、仔猪饲料以及肉鸡饲料中均有广泛的应用，具有增强免疫力、提高抗氧化能力、改善肠道健康等功能[1-15]。近期研究发现，酵母β-葡聚糖和牛奶水解物的组合物可替代氧化锌减轻断奶后仔猪腹泻[16]，能部分替代仔猪和肉鸡日粮中抗生素[17-19]。因此，酵母水解物不仅能提供动物蛋白质营养，还具有减少环境污染、配制“无抗饲粮”的应用前景。【前人研究进展】研究报道，酵母水解物中赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸比例接近于仔猪理想蛋白质氨基酸模型，除苏氨酸外的必需氨基酸回肠真消化率均超过80%，与血浆蛋白粉氨基酸消化率接近[20]，可等量替代断奶仔猪饲粮中血浆蛋白粉[21-22]，还可替代水产饲料30%—80%的鱼粉使用量[23-24]。【本研究切入点】与血浆蛋白粉、鱼粉等高蛋白饲料原料相比，酵母水解物不仅品质稳定，而且还无生物安全隐患，但目前关于不同种类家畜酵母水解物营养价值参数较少，不能满足企业饲料生产配方的需要。肉鸡养殖为我国畜牧养殖中规模化、标准化、集约化最高的养殖板块，鱼粉、豆粕为肉鸡日粮的常用原料，酵母水解物可促进肉鸡生长且提高饲料效率[12-15]，但关于肉鸡酵母水解物营养价值的研究未见报道。【拟解决的关键问题】蛋白质饲料品质主要由可利用氨基酸含量和比例衡量，回肠末端法是目前测定可利用氨基酸消化率最可靠的方法[25]。而蛋白质饲料不仅仅提供机体蛋白质，同时也是机体能量的主要来源。因此，本研究拟以套算法为基础，采用全收粪法、回肠末端食糜法、指示剂法，检测分析酵母水解物肉鸡能量可利用率和氨基酸可利用率，为酵母水解物在肉鸡饲粮中的应用提供基础参数。

1 材料与方法

1.1 试验设计

选择18d、体重无差异、科宝500白羽肉仔鸡160只，随机分成2组，每组8重复，每重复10只鸡，公母各半。分别饲喂无氮日粮和半纯合日粮，酵母水解物为半纯合日粮唯一蛋白源，并添加0.5%的二氧化钛作为试验外源指示剂。酵母水解物营养成分如表1。无氮日粮、半纯合日粮组成及营养水平见表2、3，两组日粮除氨基酸以外，其他营养成分一致。预饲3d后开始正式试验，饲养试验于2017年在湖北省农业科学院畜牧兽医研究所试验基地进行。

1.2 试验材料

酵母水解物由安琪酵母股份有限公司提供，其他原料购置于市场。

1.3 样品采集

1.3.1 饲料样采集分别采集200克酵母水解物、对照组和试验组的饲料样，置于4 ℃冰箱中保存备测。

1.3.2 粪便收集肉鸡第21日龄禁食15 h，第22天安装收粪盘后，第22—23天继续饲喂试验日粮并且记录2d的采食量，收粪期从22—24d，其中24d禁食15 h也需要收集期间粪便，每天收集的粪便混匀称重后放入-30 ℃冰箱保存，收集完所有粪便后解冻，再次混匀后用大培养皿取一定量冷冻干燥，粉碎过40目筛，待测。

1.3.3 回肠食糜收集粪便收集完后自由采食，26日龄采集食糜，每个处理8个重复，每个重复10只鸡。食糜采集前饥饿4 h，再采食1 h、3 h后翅静脉戊巴比妥钠麻醉，立即剖腹找出整段回肠，取后半段（弃去最后2 cm），将回肠食糜收于置于冰上的铝盒中。两种食糜均先于-20 ℃冰箱保存，之后采用冷冻干燥机冻干，待测。

表1 酵母水解物营养水平及氨基酸组成（风干基础）

以上值均为实测值The above values are all measured values

表2 无氮日粮组成及营养水平（风干基础）

总能为实测值 GE was the measured value

表3 半纯合日粮组成及营养水平（风干基础）

以上营养水平值均为实测值 The above values are all measured values

1.4 测定指标与测定方法

样品中干物质含量的测定按GB/T 6435规定进行。

样品中粗蛋白含量的测定按GB/T 6432规定进行。

样品中粗脂肪含量的测定按GB/T 6433规定进行。

样品中粗灰分含量的测定按GB/T 6438规定进行。

样品中钙含量的测定按GB/T 6436规定进行。

样品中总磷含量的测定按GB/T 6437规定进行。

样品中总能量的测定采用GR-3500型氧弹式热量计。

样品中氨基酸含量按照GB/T 18246-2000。

样品二氧化钛含量测定参照文献[26]方法测定。

1.5 计算公式

1.5.1 表观代谢能（AME） AME半纯合日粮(MJ·kg-1) = [(FI×FE) – (Excreta output×EE)] / FI

由AME 半纯合日粮(MJ·kg-1) = AME酵母水解物(MJ·kg-1)×f1+AME葡萄糖(MJ·kg-1)×f2

可知：AME酵母水解物(MJ·kg-1)= [AME半纯合日粮(MJ·kg-1)- AME葡萄糖(MJ·kg-1)×f2]/f1

其中：FE = 半纯合日粮总能(MJ·kg-1)，EE = 其粪便总能 (MJ·kg-1)，FI = 半纯合日粮采食量（g），Excreta output=其粪便排出量(g)。f1表示酵母水解物在半纯合日粮中所占比重，f2表示葡萄糖在半纯合日粮中所占比重，ME葡萄糖等于12.89 MJ·kg-1，可通过查中国饲料营养价值表获得。

1.5.2 氮表观代谢率

氮表观代谢率（%） =（食入氮—粪尿氮）/食入氮

其中：食入氮（粪尿氮）含量=采食量（粪尿重）×日粮（粪尿）中粗蛋白含量×0.16。

1.5.3 氮校正代谢能（AMEn）

AMEn半纯合日粮(kcal·g-1)= [(FI×FE)－(Excreta output×EE)－（FIN-EN）×34.39]/FI

由AMEn半纯合日粮(kcal·g-1) = AMEn酵母水解物(kcal·g-1)×f1+AMEn葡萄糖(kcal/g)×f2

可知：AMEn酵母水解物(kcal·g-1)= [AMEn半纯合日粮(kcal·g-1) - AME葡萄糖(kcal/g)×f2]/f1

其中：FIN表示半纯合日粮采食量中的含氮量（g），EN表示排泄物中的含氮量（g）。f1表示酵母水解物在日粮中所占比重，f2表示葡萄糖在日粮中所占比重。

1.5.4 回肠表观氨基酸消化率

AIDAA = 1-IAA×DTiO2/(DAA×ITiO2)

其中：AIDAA表示回肠表观氨基酸消化率，IAA表示回肠食糜氨基酸含量，DTiO2表示日粮二氧化钛含量，DAA表示日粮氨基酸含量，ITiO2表示回肠食糜二氧化钛含量。

1.5.5 无氮日粮回肠末端内源氨基酸损失量

IAAend = IAA×(DTiO2/ ITiO2)

其中：IAAend表示无氮日粮组回肠末端内源氨基酸损失量，IAA表示无氮日粮回肠食糜氨基酸含量，DTiO2、ITiO2分别表示无氮日粮二氧化钛含量、回肠食糜二氧化钛含量。

1.5.6 酵母水解物标准回肠氨基酸消化率

SIDAA = AIDAA + (IAAend/DAA)

其中：SIDAA表示回肠标准氨基酸消化率，DAA表示日粮氨基酸含量。

1.5.7 酵母水解物全肠道表观氨基酸消化率

TEDAA=1-EAA×DTiO2/(DAA×ETiO2)

其中：TEDAA表示全肠道表观氨基酸消化率，EAA表示粪便中氨基酸含量，ETiO2表示粪便中二氧化钛含量。

1.6 数据统计分析

试验数据采用SPSS18.0中描述性统计进行分析。

2 结果

2.1 酵母水解物营养成分分析

酵母水解物营养成分如表1，粗蛋白质含量为41.27%，氨基酸总量为36.97%。必需氨基酸与非必需氨基酸之比为44﹕56（16.24%和20.73%）。

2.2 酵母水解物的肉鸡代谢能和氮表观代谢率分析

试验日粮总能、粗蛋白质含量，日均采食量、粪能、粪中粗蛋白质如表4，由表4计算出酵母水解物的代谢能和氮表观代谢率如表5。酵母水解物表观代谢能及氮校正表观代谢能分别为11.22 MJ·kg-1和10.17 MJ·kg-1，氮表观代谢率为35.05%。可计算出酵母水解物的表观能量利用率为61.68%，氮矫正后能量利用率为55.91%。

2.3 酵母水解物的氨基酸消化率分析

通过外源指示剂（二氧化钛）法，测定的酵母水解物回肠氨基酸消化率，结果如表6所示。酵母水解物中氨基酸消化率均大于70%。苏氨酸消化率低于70%，且低于其他必需氨基酸消化率。

表4 肉仔鸡无氮日粮和半纯合日粮的采食与排泄（风干基础）

以上数值用“数值±标准误”表示。The above value is expressed by "numerical + standard deviation"

表5 酵母水解物的代谢能和氮表观代谢率(风干基础)

以上数值用“数值±标准误”表示。The above value is expressed by "numerical + standard deviation"

表6 酵母水解物的氨基酸消化率

以上数值用“数值±标准差”表示。The above value is expressed by "numerical + standard deviation"

3 讨论

3.1 酵母水解物常规营养成分分析

肉鸡养殖具有饲养周期短、饲料回报率高的特点，美国NRC推荐的肉鸡饲养标准以玉米-豆粕型日粮为基础，玉米-豆粕型日粮是肉鸡典型基础日粮，豆粕使用比例占20%—40%。本试验化学检测酵母水解物总能值为18.19 MJ·kg-1，与贺淼检测的18.97 MJ·kg-1相符[27]，与常规豆粕的18.64 MJ·kg-1相当[28]，低于能量之王玉米的19.16 MJ·kg-1 [29]。其粗蛋白质含量为41.7%，与常规豆粕的41.98%[30]相当。

3.2 酵母水解物表观代谢能及氮校正表观代谢能分析

能量是畜禽体内物质代谢的动力，对为能而食的肉鸡而言，肉鸡饲料中能量饲料占70%以上，因此准确测定家禽对饲料能量的利用率不仅具有营养价值，还具有一定的经济价值[31]。目前，公认评定家禽饲料营养价值的体系主要有表观代谢能（AME）、氮校正表观代谢能（AMEn）、真代谢能（TME）和氮校正真代谢能（TMEn），虽然TMEn被认为是最理想指标[32]，但AME发展历史悠久，积累数据较多，在实际应用中原料之间对比性强，因此AME和AMEn值仍为主要参数。套算法和排空强饲法[33-34]是评定家禽代谢能的常用方法，但强饲法对试验鸡应激较大，测得的有效能值显著低于套算法[35]。此外，因被吸收的营养物质进一步参与机体代谢，其中饲料蛋白质和机体代谢蛋白质不能充分被氧化的部分将以氮化合物的形式排出，而这些排出物中仍含有能量，因此，大多数人建议将AME校正到零氮平衡，使用AMEn来衡量饲料的代谢能。而排泄物中的能量损失受饲粮结构的影响，特别是饲粮蛋白质水平、氨基酸组成。比较以套算法为基础的全收粪法、指示剂法和回肠末端食糜法发现，所测得的玉米有效能值无显著差异[35]，但小麦有效能值差异显著[36]，可能与玉米、小麦蛋白水平以及氨基酸组成有关。

本研究以套算法为基础，采用全收粪法测得酵母水解物表观代谢能值为11.22 MJ·kg-1，表观利用率为61.68%，略高于普通豆粕的56.76%（普通豆粕表观代谢能值为10.58 MJ·kg-1[37]）。氮校正表观代谢能为10.17 MJ·kg-1，利用率为55.91%，略低于普通豆粕的56.49%（豆粕氮校正表观代谢能为10.53 MJ·kg-1 [38]）。此结果说明酵母水解物具有与普通豆粕相当的有效能值。

3.3 酵母水解物的氨基酸含量及肉鸡回肠氨基酸消化率

蛋白质营养实际就是氨基酸营养，蛋白质品质主要取决于氨基酸，特别是必需氨基酸的含量和比例，而可利用氨基酸的含量和比例更能准确体现蛋白质品质。可利用氨基酸主要通过消化代谢试验测得，鉴于家禽粪尿无法分离、后段肠道微生物蛋白的干扰，强饲法容易引发动物应激等，回肠末端食糜法是目前最可靠的估测氨基酸消化率的方法[10]。根据是否考虑内源氨基酸基础损失，又分为表观回肠氨基酸消化率和标准回肠氨基酸消化率，通过内源氨基酸基础损失校正的表观回肠氨基酸消化率为标准回肠氨基酸消化率，因此理论上标准回肠氨基酸消化率略大于表观回肠氨基酸消化率。而内源氨基酸基础损失也会因饲粮结构、特别是饲粮氨基酸组成而受到影响，加上肠道后端微生物的干扰作用，最终影响排泄物中氨基酸含量，从而影响全肠道氨基酸消化率，因此理论上全肠道氨基酸消化率略小于表观回肠氨基酸消化率。

本次试验测得的酵母水解物部分氨基酸全肠道消化率略小于表观回肠氨基酸消化率，标准回肠氨基酸消化率略大于表观回肠氨基酸消化率，可能由于酵母水解物通过改变肠道菌群结构影响了肠道后端微生物蛋白，从而影响排泄物中不同氨基酸的含量。

本试验测得酵母水解物总氨基为36.97%，必需氨基酸与非必需氨基酸之比为44﹕56，均与豆粕总氨基以及必需氨基酸与非必需氨基酸比值相近，分别为37.16%和47﹕53。根据本试验所测得的酵母水解物必需氨基酸含量以及由表观回肠氨基酸消化率、标准回肠氨基酸消化率以及全肠道氨基酸消化率计算的可利用氨基酸含量，与NRC（1994）3—6周龄肉鸡氨基酸平衡模式[39]对比，按百分数大小顺序，酵母水解物限制性氨基酸依次为Met、Met+Cys、Arg、Leu、Ile、Phe+Tyr、Val、His、Lys、Thr、Trp，而可利用限制性氨基酸依次为Met、Met+Cys、Arg、Leu、Ile、Thr、Phe+Tyr、His、Lys、Val、Trp，蛋氨酸、精氨酸为第一、第二限制性氨基酸，苏氨酸由于可利用性较差，位于第五限制可利用氨酸。而豆粕限制性氨基酸依次为Met+Cys、Met、Val、Thr、Ile、Lys、Arg、Leu、Phe+Tyr、His，可利用限制性氨基酸依次为Met+Cys、Met、Val、Thr、Ile、Lys、Leu、Arg、Phe+Tyr、His，豆粕第一、第二限制性氨基酸为蛋氨酸和缬氨酸，而且豆粕氨基酸可利用性优于酵母水解物，这可能与物料结构有关。因此，在酵母水解物替代肉鸡饲粮中豆粕时，需要考虑补充不同氨基酸或者搭配不同蛋白质饲料平衡氨基酸的需要。

4 结论

酵母水解物是一种蛋白饲料原料，其蛋白质含量、有效能值与豆粕相当，但其氨基酸组成及氨基酸可利用率与豆粕存在差异。蛋氨酸、精氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸为酵母水解物限制性氨基酸，其中苏氨酸可利用率低于其他氨基酸。在酵母水解物替代肉鸡饲粮中豆粕时，需要考虑补充不同氨基酸或者搭配不同蛋白质饲料平衡氨基酸的需要。

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Evaluation of Apparent Metabolic Energy, Nitrogen Corrected Metabolic Energy, Biological Value of Protein and Ileal Digestibility of Amino Acid of Yeast Hydrolysate for Broilers

ZHANG Wei1, DAI JinJun2,3, YANG XueHai1, WEI JinTao1, Chen MingXin1, HU JunPeng2,3, HUANG ShaoWen1

(1Animal Husbandry and Veterinary Research Institute, Hubei Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Prevention and Control Agents for Animal Bacteriosis (Ministry of Agriculture)/Hubei Key Laboratory of Animal Embryo Engineering and Molecular Breeding, Wuhan 430064;2Angel Yeast Co., Ltd, Yichang 443000, Hubei;3Angel Yeast (Chongzuo) Co., Ltd., Chongzuo 532200, Guangxi)

【】 The purpose of this study was to evaluate the apparent metabolic energy, nitrogen-corrected apparent metabolic energy, ileal apparent amino acid digestibility, standard ileal amino acid digestibility and total intestinal apparent amino acid digestibility of yeast hydrolysate in broilers, so as to provide the reference for the wide application of yeast hydrolysate in broiler diets. 【】A total of 160 Cobb white-feathered broilers at 18 days old with no difference in body weight were randomly divided into the control group and experimental group. There were 8 replicates in each group, and 10 chickens with half male and half female were in each replicate. The control group was fed a nitrogen-free diet consisting of corn starch, glucose, fiber and soybean oil, and the experimental group was fed a semi-homozygous diet using yeast hydrolysate as the sole crude protein source. Furthermore, the control group and the experimental group were fed with 0.5% titanium dioxide, respectively, as an exogenous indicator. During the whole experiment, free feeding was available for broilers, feces were collected on 22-24 days using total fecal collection method, and the feed intake of broilers was counted. Further, the apparent metabolic energy of yeast hydrolysate and nitrogen-corrected apparent metabolic energy were calculated by measuring the total energy and nitrogen content in both diets and feces of broilers. After26 days of experiment, the latter half of ileum was dissected under anesthesia, the chime was taken out, and the contents of amino acids and titanium dioxide in both diet and ileal chyme were measured to calculate the apparent amino acid digestibility, standard ileal amino acid digestibility and total intestinal apparent amino acid digestibility of yeast hydrolysate. 【】(1) The total energy value of yeast hydrolysate was 18.19 MJ·kg-1, the apparent metabolic energy value was 11.22 MJ·kg-1, and the nitrogen-corrected apparent metabolic energy was 10.17 MJ·kg-1. Effective energy was equivalent to that of common soybean meal. (2) Crude protein content of yeast hydrolysate was 41.7%, and total amino acid was 36.97%. The ratio of essential amino acid to dispensable amino acid was 44:56, which was close to that of common soybean meal. The limiting amino acids of yeast hydrolysate were Met, Met+Cys, Arg, Leu, Ile, Phe+Tyr, Val, His, lys, Thr and Trp, which were different from soybean meal. (3) The ileal apparent amino acid digestibility, standard ileal amino acid digestibility and total intestinal apparent amino acid digestibility of yeast hydrolysate were all higher than 70%. The available limiting amino acids were Met, Met+Cys, Arg, Leu, Ile, Thr, Phe+Tyr, His, Lys, Val, and Trp. Methionine and arginine were the first and the second limiting amino acids, and leucine and isoleucine were the third and the fourth limiting amino acids, respectively. Threonine was poorly available, and was regarded as the fifth restrictive available amino acid. In addition, the limiting amino acids of yeast hydrolysate were quite different to soybean meal. 【】 Yeast hydrolysate was a kind of protein feed material. Its protein content and effective energy value were similar to soybean meal, but its amino acid composition and availability were quite different to soybean meal. Therefore, in the application of yeast hydrolysate in broiler diet, it was necessary to consider the need of supplementing different amino acids or mixing different protein feeds to balance amino acids.

hydrolyzed yeast; broiler; metabolizable energy; amino acid digestibility

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.20.018