1、动物营养与饲料科学系动物营养与饲料科学系20102010届博士学位论文答辩届博士学位论文答辩 李李 勇勇玉米淀粉结构影响仔猪日粮消化研究玉米淀粉结构影响仔猪日粮消化研究 动物营养与饲料科学系动物营养与饲料科学系20102010届博士学位论文答辩届博士学位论文答辩李勇，张遨然，汝应俊，黄飞若，彭李勇，张遨然，汝应俊，黄飞若，彭 健健*华中农业大学动物营养与饲料科学系华中农业大学动物营养与饲料科学系湖北，湖北，武汉，武汉，430070玉米淀粉结构影响仔猪日粮消化研究玉米淀粉结构影响仔猪日粮消化研究 Huazhong Agricultural University博士学位论文答辩博士学位论文答辩31
2、 玉米化学成分与饲用价值玉米化学成分与饲用价值玉米是世界范围内畜禽饲料中最主要的能量原料，约玉米是世界范围内畜禽饲料中最主要的能量原料，约占饲料含量的占饲料含量的60%-70%。3过去通常认为玉米是一种饲用价值比较稳定的谷过去通常认为玉米是一种饲用价值比较稳定的谷 物，但这种观点已经在猪（物，但这种观点已经在猪（Leigh,1994）和禽（）和禽（Dale,1994）的试验中证实是不正确的。）的试验中证实是不正确的。Data from anisco Anim Nutrition,220 corn samples20.030.040.050.060.070.080.056%25%72%62.8%
3、淀粉淀粉%淀粉消化率淀粉消化率%日粮中约日粮中约60-70%的能量由玉米提供。的能量由玉米提供。玉米能量约玉米能量约60%来源于淀粉。来源于淀粉。博士学位论文答辩博士学位论文答辩5 1.1 玉米淀粉结构、含量与性质玉米淀粉结构、含量与性质不同品种玉米的淀粉结构（直不同品种玉米的淀粉结构（直/支比）不同，普通玉支比）不同，普通玉米的直链淀粉含量一般占总淀粉的米的直链淀粉含量一般占总淀粉的16%-35%之间。之间。蜡质玉米的直链淀粉含量低于蜡质玉米的直链淀粉含量低于16%（Carre,2004），），而糯玉米不含直链淀粉。而糯玉米不含直链淀粉。5表表1-1 不同品种玉米淀粉的差异不同品种玉米淀粉的
4、差异淀粉来源淀粉来源直链淀粉含量直链淀粉含量（%）对细菌对细菌-淀粉酶淀粉酶相对敏感性相对敏感性淀粉颗粒直径范围淀粉颗粒直径范围（m）玉米玉米 261002-26蜡质玉米蜡质玉米 01173-26直链淀粉玉米直链淀粉玉米70282-24资料来源：资料来源：Rooney 等（等（1986），），Sievert and Pomeranz（1989）；Hoover 等（等（1991）博士学位论文答辩博士学位论文答辩7抗性淀粉的形成抗性淀粉的形成淀粉糊化能够增加淀粉与酶接触的机会，加速淀粉淀粉糊化能够增加淀粉与酶接触的机会，加速淀粉分子键的断裂，并使淀粉变成更易吸收的疏松多孔分子键的断裂，并使淀粉变成
5、更易吸收的疏松多孔结构，从而提高淀粉消化率。结构，从而提高淀粉消化率。但是糊化淀粉在缓慢冷却的过程中由但是糊化淀粉在缓慢冷却的过程中由-淀粉转化为淀粉转化为-淀粉（淀粉的老化），形成抗性淀粉。淀粉（淀粉的老化），形成抗性淀粉。7博士学位论文答辩博士学位论文答辩8由于结晶结构不同，支链淀粉的较直链淀粉更容易被由于结晶结构不同，支链淀粉的较直链淀粉更容易被淀粉酶分解（淀粉酶分解（Biliaderis,1989;Ratnayaka et al.,2002）直链淀粉脂肪体的形成抑制淀粉对酶的敏感性直链淀粉脂肪体的形成抑制淀粉对酶的敏感性(Berry,1987)。直链淀粉含量还与抗性淀粉形成有关直链淀粉
6、含量还与抗性淀粉形成有关(Berry,1986;Sievert&Pomeranz,1990)，而抗性淀粉不易被淀粉，而抗性淀粉不易被淀粉酶分解，消化率明显降低。酶分解，消化率明显降低。8淀粉直淀粉直/支比、抗性淀粉与淀粉消化率支比、抗性淀粉与淀粉消化率博士学位论文答辩博士学位论文答辩9研究发现高抗性淀粉和直链淀粉（研究发现高抗性淀粉和直链淀粉（RS）、玉米及）、玉米及糙米三种日粮中，糙米三种日粮中，RS日粮淀粉回肠末端淀粉消化日粮淀粉回肠末端淀粉消化率仅为率仅为83%，明显低于玉米（，明显低于玉米（98%）和糙米日粮）和糙米日粮（96%；戴求仲，；戴求仲，2004）。）。含有不同来源淀粉（玉米
7、、糙米、纯化高抗性淀含有不同来源淀粉（玉米、糙米、纯化高抗性淀粉和直链淀粉）的日粮饲喂仔猪，日粮高直粉和直链淀粉）的日粮饲喂仔猪，日粮高直/支比支比和抗性淀粉降低了淀粉的吸收速度（刘建高等，和抗性淀粉降低了淀粉的吸收速度（刘建高等，2007）。）。9博士学位论文答辩博士学位论文答辩10幼龄动物幼龄动物-淀粉酶缺乏或分泌不足（淀粉酶缺乏或分泌不足（Owsley et al.,1986）。）。由于断奶应激使消化酶活性增长出现倒退，仔猪因消由于断奶应激使消化酶活性增长出现倒退，仔猪因消化不良导致腹泻，影响生产性能（化不良导致腹泻，影响生产性能（Sambrook,1980）。）。博士学位论文答辩博士学
8、位论文答辩11Camp等（等（2003）通过研究饲喂蜡质玉米（淀粉全部）通过研究饲喂蜡质玉米（淀粉全部为支链淀粉）和非蜡质玉米（支链淀粉为支链淀粉）和非蜡质玉米（支链淀粉75%、直链淀、直链淀粉粉25%）日粮对猪（）日粮对猪（37.7 kg-100kg）生长性能的影响）生长性能的影响表明，饲喂蜡质玉米的猪生长性能有优于非蜡质玉米表明，饲喂蜡质玉米的猪生长性能有优于非蜡质玉米的趋势。的趋势。博士学位论文答辩博士学位论文答辩124.假设与问题提出假设与问题提出玉米的淀粉结构玉米的淀粉结构是影响玉米营养物质消化和饲用价值是影响玉米营养物质消化和饲用价值的重要因素。的重要因素。在实际生产中经常将玉米在
9、实际生产中经常将玉米大批量膨化储存大批量膨化储存，而玉米中，而玉米中淀粉直淀粉直/支比及储存条件可能影响膨化饲用玉米价值。支比及储存条件可能影响膨化饲用玉米价值。目前有关玉米直目前有关玉米直/支比对猪日粮消化利用率影响的研究支比对猪日粮消化利用率影响的研究较少而且结果并不一致。较少而且结果并不一致。博士学位论文答辩博士学位论文答辩13第一部分第一部分目目 的的 通过研究玉米直通过研究玉米直/支比和膨化后储藏时间对膨化玉支比和膨化后储藏时间对膨化玉米中抗性淀粉的形成以及对淀粉消化率的影响，旨在米中抗性淀粉的形成以及对淀粉消化率的影响，旨在为仔猪筛选优质膨化原料，提高膨化玉米的利用效率为仔猪筛选优
10、质膨化原料，提高膨化玉米的利用效率提供理论依据。提供理论依据。研究内容研究内容博士学位论文答辩博士学位论文答辩14材料方法材料方法1.选择淀粉直选择淀粉直/支比不同支比不同3种玉米：种玉米：LA（低）、（低）、MA（中）和（中）和HA（高）。（高）。2.玉米膨化：使用单螺杆挤压膨化机，工艺参数为：玉米膨化：使用单螺杆挤压膨化机，工艺参数为：膨化温度膨化温度:120，螺杆转速，螺杆转速:250r/min，喂料速度，喂料速度:250r/min，玉米水分，玉米水分:18%。3.膨化玉米样品并在温度膨化玉米样品并在温度15和相对湿度和相对湿度80%条件下储藏条件下储藏0w、1w、2w、3w和和4w。4
11、.数据处理数据处理采用采用ANOVA程序进行多因素方差分析；用程序进行多因素方差分析；用REG程序对直程序对直/支支比、储藏时间与抗性淀粉形成、淀粉消化率之间的相关性作比、储藏时间与抗性淀粉形成、淀粉消化率之间的相关性作出分析。出分析。表表 2-1 筛选的玉米样品化学成分筛选的玉米样品化学成分品种品种LAMAHA重复数重复数 333膨化前膨化前 干物质干物质，%87.450.000287.530.000187.030.0001 粗纤维粗纤维，%18.840.0919.410.13 19.430.02中性洗涤纤维中性洗涤纤维，%13.560.48 12.370.2313.870.69 直直/支比
12、，支比，%0.390.0030.440.002 0.600.004 总淀粉，总淀粉，%64.241.2162.061.0766.440.31总能，总能，MJ/kg18.840.0719.410.0319.430.05膨化后膨化后干物质，干物质，%93.870.0001 95.030.000294.390.0001 直直/支比，支比，%0.380.001 0.450.001 0.590.001 总淀粉，总淀粉，%67.280.6167.580.4566.290.77*重复重复=2；SEM=0.00033直直/支比支比 时间时间 直直/支比支比时间时间 0.00010.00010.0001*图图2
13、-1 玉米直玉米直/支比和储藏时间对膨化玉米支比和储藏时间对膨化玉米 抗性淀粉含量的影响抗性淀粉含量的影响(g/g)表表2-2 玉米直玉米直/支比和储藏时间对膨化玉米支比和储藏时间对膨化玉米 淀粉消化率的影响淀粉消化率的影响(g/g)储藏时间（储藏时间（d）07142128重复重复 2 2 2 2 2LA0.955a0.911bcd0.909bcd0.905bced0.904bcedMA0.921abcd0.892cdef0.891cdef0.885def0.884defHA0.921abcd0.929abc0.866ef0.857f0.854fSEM0.0134P值值 P-value直直/支
14、比支比 时间时间 直直/支比支比时间时间0.00050.01780.1142图图2-2 抗性淀粉含量与膨化玉米储藏时间的关系抗性淀粉含量与膨化玉米储藏时间的关系图图2-3 淀粉消化率与膨化玉米储藏时间的关系淀粉消化率与膨化玉米储藏时间的关系图图2-4 淀粉消化率与抗性淀粉含量的关系淀粉消化率与抗性淀粉含量的关系博士学位论文答辩博士学位论文答辩21讨讨 论论1.研究表明，来源于不同玉米的研究表明，来源于不同玉米的纯化淀粉纯化淀粉经高压蒸煮后在冷却过经高压蒸煮后在冷却过程中会形成抗性淀粉，且抗性淀粉的形成与直程中会形成抗性淀粉，且抗性淀粉的形成与直/支比高度相关（支比高度相关（Sievert an
15、d Pomeranz1996）。2.本试验研究膨化后玉米中的淀粉在储藏过程中的变化。结果表本试验研究膨化后玉米中的淀粉在储藏过程中的变化。结果表明：明：-直直/支比越高的玉米，膨化后其抗性淀粉的含量越高，与上述支比越高的玉米，膨化后其抗性淀粉的含量越高，与上述纯化淀粉的特点相似。纯化淀粉的特点相似。-膨化玉米储藏时间与淀粉的消化率存在强负相关。膨化玉米储藏时间与淀粉的消化率存在强负相关。博士学位论文答辩博士学位论文答辩22 研究内容研究内容 第二部分第二部分 目目 的的以仔猪为对象，进一步考察玉米淀粉直以仔猪为对象，进一步考察玉米淀粉直/支比对玉支比对玉米豆粕型日粮消化率的影响，为正确评估玉米
16、营养米豆粕型日粮消化率的影响，为正确评估玉米营养价值和选择适合用于仔猪日粮的玉米提供理论依据。价值和选择适合用于仔猪日粮的玉米提供理论依据。博士学位论文答辩博士学位论文答辩23材料与方法材料与方法1.酶制剂酶制剂 淀粉酶、蛋白酶、木聚糖酶和植酸酶同试验淀粉酶、蛋白酶、木聚糖酶和植酸酶同试验1。添加。添加量见表量见表6-1。2.玉米选择与膨化玉米选择与膨化 试验选用试验选用LA、HA两种玉米，将同一批次的两种玉米，将同一批次的LA、HA两种玉米均分为两份，其中一份直接粉碎，另两种玉米均分为两份，其中一份直接粉碎，另一份进行膨化粉碎。一份进行膨化粉碎。表表6-1 酶制剂水平酶制剂水平 酶酶高剂量酶
17、组合高剂量酶组合H（g/t）木聚糖酶木聚糖酶 500 蛋白酶蛋白酶 830 淀粉酶淀粉酶 500表表6-2 试验设计试验设计 试验处理试验处理 玉米玉米 酶制剂酶制剂 正对照正对照 A低直支比低直支比 不加不加负对照负对照 B高直支比高直支比 不加不加处理处理C 低直支比低直支比H-H-复合酶复合酶处理处理 D高直支比高直支比H-H-复合酶复合酶处理处理 E膨化膨化 A 不加不加 处理处理 F 膨化膨化 B 不加不加 博士学位论文答辩博士学位论文答辩26体内试验设计体内试验设计3.体内试验体内试验 选择选择6头体况较好的安装了回肠末端简单头体况较好的安装了回肠末端简单T-型瘘管的型瘘管的仔猪（
18、仔猪（13kg）进行）进行66拉丁方试验。拉丁方试验。试验总共分为试验总共分为6期进行，每期每头猪按表期进行，每期每头猪按表6-5分别饲喂分别饲喂6种日粮（表种日粮（表6-3，6-4）。）。4.饲养管理饲养管理 试验共试验共6期，每期期，每期7天。其它同第二部分试验天。其它同第二部分试验 3。表表 6-3 日粮配方日粮配方原料原料 处理（添加比例处理（添加比例%）ABC D E F LAHALA+酶酶HA+酶酶LA膨化膨化HA膨化膨化玉米玉米LA 63.763.7玉米玉米HA61.961.9酶制剂酶制剂 添加添加添加添加膨化玉米膨化玉米LA 60.4膨化玉米膨化玉米HA60.1豆粕豆粕（CP4
19、5%）32.634.432.634.435.936.2磷酸氢钙磷酸氢钙 1.21.21.21.21.21.2石粉石粉 0.90.90.90.90.90.9食盐食盐 0.30.30.30.30.30.3二氧化钛二氧化钛 0.30.30.30.30.30.3预混料预混料 111111合计合计 100100100100100100表表 6-4 日粮营养水平日粮营养水平 营养水平营养水平 处理（添加比例处理（添加比例%）ABC D E F LAHALA+酶酶HA+酶酶LA膨化膨化HA膨化膨化粗蛋白粗蛋白（%）19.7920.4519.7920.4520.9921.1消化能消化能（Mcal/kg）3.3
20、83.383.383.383.383.38总淀粉总淀粉（%）37.3037.3237.3437.3237.3037.33可消化赖氨酸可消化赖氨酸（%）1.161.201.161.201.171.17可消化含硫氨基酸可消化含硫氨基酸（%）0.660.670.660.670.690.69苏氨酸苏氨酸（%）0.760.780.760.780.800.81总钙总钙（%）0.690.700.690.690.700.70有效磷有效磷（%）0.280.290.280.280.290.28博士学位论文答辩博士学位论文答辩29材料与方法材料与方法5.样品采集同第二部分试验三样品采集同第二部分试验三6.测定指标：
21、淀粉和能量表观消化率。测定指标：淀粉和能量表观消化率。7.数据处理数据处理 体内试验数据统计采用体内试验数据统计采用SAS8.0中的中的ANOVA程序进行拉丁方分析，并对显著因子的各水程序进行拉丁方分析，并对显著因子的各水平进行平进行Duncan多重比较。多重比较。图图5-1 直直/支比、膨化和添加酶制剂对不同玉米豆粕支比、膨化和添加酶制剂对不同玉米豆粕 日粮回肠末端淀粉日粮回肠末端淀粉表观消化率的影响表观消化率的影响bcdbcdaa表表5-2 直直/支比、膨化和添加酶制剂对不同玉米豆粕支比、膨化和添加酶制剂对不同玉米豆粕 日粮回肠末端能量日粮回肠末端能量表观消化率的影响表观消化率的影响bdb
22、ccdaa表表5-3 直直/支比、膨化和添加酶制剂对不同玉米豆粕支比、膨化和添加酶制剂对不同玉米豆粕 日粮粪能量日粮粪能量表观消化率的影响表观消化率的影响abbbbab 博士学位论文答辩博士学位论文答辩33讨讨 论论1.玉米淀粉直玉米淀粉直/支比与消化率支比与消化率 本试验中低直本试验中低直/支比玉米豆粕日粮回肠末端淀粉和能支比玉米豆粕日粮回肠末端淀粉和能量消化率极显著高于高直量消化率极显著高于高直/支比玉米豆粕日粮。支比玉米豆粕日粮。这与这与Saito（2003）在大鼠，）在大鼠，Perez 和和 Aumaitre（1979）在猪上用蜡质玉米对比非蜡质玉米的结果一）在猪上用蜡质玉米对比非蜡质
23、玉米的结果一致。致。-但这些研究者采用了蜡质和非蜡质的原料做对比，但这些研究者采用了蜡质和非蜡质的原料做对比，而蜡质玉米的直链淀粉为零，因此两种日粮的直而蜡质玉米的直链淀粉为零，因此两种日粮的直/支比支比差别较大。本试验采用的两种普通饲用玉米其直差别较大。本试验采用的两种普通饲用玉米其直/支比支比分别为分别为0.39和和0.60，差别相对较小，但试验结果表明，差别相对较小，但试验结果表明淀粉的消化率差别仍然极显著，充分说明了直淀粉的消化率差别仍然极显著，充分说明了直/支比对支比对淀粉和能量消化率的影响。淀粉和能量消化率的影响。博士学位论文答辩博士学位论文答辩34讨论讨论1.玉米淀粉直玉米淀粉直
24、/支比与消化率支比与消化率 玉米直玉米直/支比对粪能量表观消化率影响不显著，说明支比对粪能量表观消化率影响不显著，说明淀粉在大肠得到更加充分的消化。淀粉在大肠得到更加充分的消化。博士学位论文答辩博士学位论文答辩352.直支比、膨化与消化率直支比、膨化与消化率 -目前为止尚未见到直目前为止尚未见到直/支比对膨化玉米在动物体内支比对膨化玉米在动物体内消化率的影响的报道。消化率的影响的报道。-在本试验中两种玉米膨化后的回肠末端淀粉和能量在本试验中两种玉米膨化后的回肠末端淀粉和能量表观消化率差异不显著。两种日粮的淀粉消化率都表观消化率差异不显著。两种日粮的淀粉消化率都接近接近100%。而高直。而高直/
25、支比玉米豆粕日粮粪能量消支比玉米豆粕日粮粪能量消化率较低。化率较低。讨讨 论论博士学位论文答辩博士学位论文答辩36五五 结结 论论 1.玉米中淀粉的结构（玉米淀粉直玉米中淀粉的结构（玉米淀粉直/支比）对仔猪回肠支比）对仔猪回肠淀粉消化率和消化能具有显著影响，因此，玉米淀淀粉消化率和消化能具有显著影响，因此，玉米淀粉直粉直/支比是影响玉米品质的重要因素。支比是影响玉米品质的重要因素。2.膨化加工可以显著提高玉米膨化加工可以显著提高玉米-豆粕日粮营养物质的消豆粕日粮营养物质的消化率；适宜的酶制剂种类和配比有利于提高仔猪玉化率；适宜的酶制剂种类和配比有利于提高仔猪玉米豆粕日粮回肠末端干物质、蛋白和大部分氨基米豆粕日粮回肠末端干物质、蛋白和大部分氨基酸的消化率，并且降低了回肠末端菌群的多样性。酸的消化率，并且降低了回肠末端菌群的多样性。博士学位论文答辩博士学位论文答辩37致致 谢谢彭健教授彭健教授华中农业大学动物科学学院和动物医学学院华中农业大学动物科学学院和动物医学学院 的老师和同学的老师和同学 山东六和集团同事山东六和集团同事
