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酶营养当量模型在配方中的实现

艾景军 翟云峰  朱丽

无锡新金易软件工程有限公司

摘要：根据酶制剂对饲料原料中有效养分利用的提高程度，调整原料营养与饲料标准参数重新优化配方，在保持动物原有生产性能情况下降低饲料成本，是酶制剂营养当量模型的主要研究内容。本文首先介绍典型酶制剂营养当量模型与表示方法，建立了包含原料种类、动物种类、酶制剂种类、饲料加工工艺和酶添加工艺的5因素综合评估模型，针对常用日粮原料类型，论述酶制剂营养当量模型的实际使用方法与计算机实现。

关键词：酶制剂营养当量、饲料配方

1 酶营养当量的提出与沿革

酶制剂在饲料工业和养殖业生产实践中的重要作用已日益凸现出来，酶制剂通过很少的添加量提高蛋白质、能量、氨基酸、矿物元素等养分的利用率而发挥作用，具有“四两拨千斤”的作用。正因为酶制剂的这种显著的作用，能提高日粮的代谢能水平、粗蛋白等营养物质的利用率，研究者们想到将酶制剂应用于饲料配方时，将一定的酶活所相当的营养物质的当量关系在配方中体现出来，从而降低最低饲料配方的成本，应用更为廉价的饲料原料，提高养殖业的经济效益。饲用酶制剂将对传统的动物营养学说提出挑战，如饲料配方、原料选择和营养需要量等方面需要重新研究或修正。

酶制剂对饲料原料营养价值的全面提高将直接影响饲料原料的选择和营养成分的配比，为此，Adams（1992）提出了酶制剂的“AEV”（表现能值）的概念，这一概念并没有形成一套有效的可操作的系统。

呙于明和彭玉麟（2005）等提出了营养改进值(INV)或营养当量(NE)的概念，即在加酶日粮配方制作时，应用酶制剂特定的INV或NE值对饲料营养参数进行一定的修正，在制作配方时应用这些INV或NE对经典的饲养营养参数进行调整后再进行计算，就可以达到较高的精准度，实现真正的优化。

冯定远等（2004）初步提出了“消化改善因子”（Digestive Improvement Factor DIF ）的概念，并在实践应用中作了探讨，取得一定的效果，特别是设计配方时，在有效降低成本方面得到饲料生产企业的认可。经过一段时间的实践和探讨，DIF的概念并不完全准确，因为消化改进只是酶制剂作用的表观现象，更重要的是能提供额外的有效营养量（如代谢能）。 冯定远和沈水宝等（2005） 在原来概念和思路的基础上，提出“有效营养改进值”（Effective Nutrients Improvement Value，ENIV）的概念，并期望进一步完善而成为一种可应用、可操作的理论系统，实现方法是在充分研究的基础上建立ENIV值加酶饲料原料数据库。

然而，在实际应用中，饲料加工过程中的稳定性、贮存过程中的稳定性、动物年龄、动物消化道内环境、动物种类、动物生产类型、原料底物、饲料加工工艺、酶制剂的使用方法、酶制剂的添加剂量、酶制剂与其它饲料添加剂的相互作用等因素均会影响酶制剂的作用效果，因此无论是AEV、INV、NE、DIF还是 ENIV，都只是对酶制剂的潜在营养价值的概略估测。既然是概略估测，我们建议统一使用“当量”一词较容易被理解和接受，核当量（Nuclear Equivalent，NE）用于对核武器威力的概略评估，“营养当量”（Nutrients Equivalent，NE）用于对酶制剂作用效应的概略估测，二者英文缩写恰好都是NE。

2 酶制剂营养当量模型的建立

2.1 酶制剂营养当量回归模型确定方法

以酶制剂的代谢能当量值为例，添加一定量酶制剂所提高的代谢能值，如何在酶与能量值之间建立数学关系式，根据这一关系式可以确定特定条件下所需添加的酶量或可以取代的表观代谢能量，是建立酶制剂营养当量模型的核心内容。采取的方法是分别设计系列梯度的日粮营养水平和酶活水平，通过某一指标建立酶与能量之间一种相关关系，把日粮添加酶的作用效果及对表观代谢能(AME)的影响程度量化，确立一种酶与日粮代谢能之间的当量关系模型，通过回归方程得出日粮的AME应用到饲料配方中。

针对肉仔鸡小麦日粮中添加酶制剂后代谢能值的改进及其代谢能当量值，王金全和蔡辉益通过回归分析得到AME(Y)与小麦水平(X₁)和木聚糖酶添加量(X₂)之间的回归方程：

Y=14.142-2.76X_l+0.0478X₂ (R²=0.948，P<0.05)

通过此方程可以预测小麦日粮添加酶制剂的代谢能值，在该试验中添加木聚糖酶可使日粮代谢能提高0.29％~6.69％。

 刘伟通过回归分析得到日粮回肠表观代谢能(Y)与小麦水平(X₁)和木聚糖酶添加量(X₂)之间的回归方程：

Y=13.178-3.35X1+0.0544X₂  (R²=0.940)

从方程中可以看出小麦添加量产生负效应，木聚糖酶添加产生正效应。

类似的结论性成果还有很多，周钦良（2002）等报道，小麦的代谢能值因加酶而提高了5%~6%，大致提高到13.38MJ/kg。氨基酸的消化率提高了10%。 Nesen等(1992)在以大麦为基础日粮，加葡聚糖酶后，肉鸡增重可提高46％，表观代谢能(AME)提高了33％等等。

2.2酶制剂营养当量综合评估模型的建立

除植酸酶外，目前饲料厂使用的商业化酶制剂大部分都是复合酶，因此大量基于单一酶种建立起来的回归模型与实际就会有偏差，另外，酶制剂的添加不仅仅提高蛋白质、能量的利用率，还能够提高氨基酸、矿物元素等养分的利用率，酶制剂的营养当量还受到酶自身稳定性、动物种类、动物生产类型、原料底物、饲料加工工艺、酶制剂的使用方法、酶制剂的添加剂量、酶制剂与其它饲料添加剂的相互作用等因素的影响。考虑到目前的实际情况，在酶制剂厂商的技术支持下，我们假设饲料厂在使用酶制剂时能够做到相应底物的针对性和添加量的适宜性。我们建立了包含原料种类、动物种类、酶制剂种类、饲料加工工艺（含温度）和酶添加工艺的5因素综合评估模型。

其中:

NE（i）表示饲料原料的第i营养指标的营养当量；

A（i）表示饲料原料加酶前的第i营养指标值；

P(i) 表示针对特定底物第i种营养指标的基准改进度；

DIF(j) 表示第j种影响因素的消化改善因子。

   对于特定营养指标的基准改进度P(i)值的取值方法有很大的经验性和不确定性，对于不同动物、原料的种类、酶制剂种类、原料的不同品质和配方设计的差异化取值方法会有所不同，确定依据主要来自国内外有关酶制剂研究的出的基本结论性数据。

有了营养当量NE（i）模型，进而可以建立加酶饲料营养素综合评估模型：

A_E（i）= A（i）+ NE（i）                              （2）

A_E（i）表示饲料原料加酶后的第i营养指标值。

   将公式（1）和（2）合并可得：

利用公式（3）可以辅助建立加酶饲料原料数据库，用户可以借助评估模型的辅助，建立自己的加酶数据集合，评估模型给出参考值，用户可以根据自己的经验和阅读酶制剂研究文献的相关背景知识，修正营养指标参数。

3 酶营养当量模型的计算机实现

酶制剂当量模型的使用方法就是建立加酶饲料原料数据库，建立加酶饲料原料数据库需要借助于配方软件平台支撑，才能够在实际生产配方中实现。经过十几年的累积我们研制了新金易饲料配方优化系统，在该系统当中，我们建立了常用能量与蛋白原料（玉米、小麦、大麦、稻谷、豆粕、棉粕、菜粕、米糠、次粉、麸皮等）的加酶数据库。系统运行画面如图1所示：