飼用酶制劑應(yīng)用存在的問題和解決方法

飼料英才網(wǎng) · 發(fā)表于 2011-4-16 15:25:55

　　1飼用酶制劑的作用機(jī)理
　　1．1  玉米型日糧
　　隨著工業(yè)深加工和生物能源發(fā)展，飼料用玉米成本越來越高，充分提高現(xiàn)用玉米的能量利用率成為有效節(jié)約飼料成本的一個重要途徑?，F(xiàn)代動物營養(yǎng)學(xué)研究表明，采用真消化率指標(biāo)可以更真實(shí)地反映畜禽消化能力和飼料被利用的程度，玉米中能量真消化率不超過80％，如何進(jìn)一步提高玉米中能量消化率成為改善日糧能量節(jié)約成本的關(guān)鍵指標(biāo)。
　　改進(jìn)玉米中能量利用方法有很多，如膨化加工處理、粉碎易消化、酶化處理、改良玉米品種等，其中酶化處理具有針對性強(qiáng)、成本低、易于實(shí)施等特點(diǎn)。加酶可以提高玉米中能量利用率，從而提高日糧整體能量水平，節(jié)約能量飼料成本。玉米產(chǎn)地和品種差異會改變?nèi)占Z配方能量的預(yù)期，加酶可以降低這種差異帶來的生產(chǎn)性能影響，大大縮小配方營養(yǎng)水平和實(shí)際生產(chǎn)成績之間的差距。
　　1．2小麥型日糧
　　隨著飼料業(yè)使用玉米比例越來越低，小麥及其副產(chǎn)品(次粉、麥麩)在傳統(tǒng)玉米型日糧中的替代作用越來越明顯。小麥及其副產(chǎn)品(次粉、麥麩)中含有大量可溶性木聚糖，在胃腸道大量吸收水分產(chǎn)生黏性，并影響腸道的正常蠕動消化功能，另外未被消化的木聚糖進(jìn)入后腸道可以被寄居在那里的微生物作為能量來源加以利用，導(dǎo)致后腸道微生物過度繁殖，引起消化紊亂。
　　木聚糖可降低小麥及其副產(chǎn)品的能量利用，并影響畜禽對其它營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，在實(shí)際生產(chǎn)中表現(xiàn)為：生長速度變慢，料肉(蛋)比提高，糞便粘稠等。畜禽胃腸道不能分泌相應(yīng)酶對木聚糖進(jìn)行有效降解，必須通過外源添加木聚糖酶才能降解消除使用小麥及其副產(chǎn)品給生產(chǎn)帶來的負(fù)面影響。
　　1．3雜粕型日糧
　　菜籽粕、棉籽粕等雜粕消化率偏低的營養(yǎng)原因是由于其中存在大量纖維素類物質(zhì)，這些物質(zhì)構(gòu)成堅(jiān)固的植物細(xì)胞壁，蛋白質(zhì)和其它營養(yǎng)物質(zhì)被細(xì)胞壁緊緊包裹，不易釋放。畜禽單胃動物胃腸道不能分泌足夠的酶對纖維素類物質(zhì)進(jìn)行充分消化利用，這導(dǎo)致雜粕中的被包裹的蛋白質(zhì)和其它營養(yǎng)物質(zhì)不能被有效釋放和消化。外源添加可以有效降解植物細(xì)胞壁的酶系，破壞細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)從而有利于被植物細(xì)胞壁包裹的淀粉和蛋白質(zhì)等細(xì)胞內(nèi)容物的釋放。
　　1．4稻谷(大麥)型日糧
　　由于稻谷中20％成分為稻殼，其主要成分是木質(zhì)素，它與纖維素、半纖維素混雜在一起，作為粗纖維主要成分難以消化，因此稻谷的粗纖維消化率特別低。稻谷及其副產(chǎn)品(米糠)中含大量可溶性NSP，主要為β-葡聚糖、木聚糖和纖維素。它們在腸道中達(dá)到一定含量會提高內(nèi)容物黏度，從而直接影響?zhàn)B分的消化和吸收。單胃動物胃腸道不能夠分泌相應(yīng)的酶系對稻谷及其副產(chǎn)品中的抗?fàn)I養(yǎng)因子進(jìn)行降解，外源添加相應(yīng)酶一方面降解植物細(xì)胞壁，另一方面可使可溶性β-葡聚糖部分水解為低聚糖，從而降低內(nèi)容物的黏度，提高養(yǎng)分與消化酶的混合速率，最大限度地發(fā)揮其消化作用。大麥中的抗?fàn)I養(yǎng)因子類別與稻谷(及其糙米、米糠)相似。
　　1．5谷物中植酸鹽
　　植酸，即環(huán)己六醇六磷酸酯，其化學(xué)結(jié)構(gòu)是由六個碳原子構(gòu)成的正六邊形，每個碳原子上連有一個帶負(fù)電的磷酸根，具有很強(qiáng)螯合能力，可與多種礦物質(zhì)離子如鎂、鉀、鈣、錳、鐵、鋅和蛋白質(zhì)螯合，形成不溶性植酸鹽或植酸一金屬離子一蛋白質(zhì)復(fù)合物。植酸鹽廣泛存在于各種植物性飼料中，主要是植物籽實(shí)，其中以谷類籽粒和油料種子含量最為豐富，如餅粕、玉米、麥類、糠麩，其植酸磷含量約占飼料總磷量的60％~80％。在腸道中與鈣、鎂、鋅、鐵、錳離子結(jié)合形成不溶性復(fù)合鹽；與蛋白質(zhì)和消化酶結(jié)合形成不溶性復(fù)合物，氨基酸利用下降；阻礙了多種消化酶的活性，如蛋白酶、淀粉酶等。
　　2飼用酶制劑應(yīng)用存在問題
　　雖然酶制劑的市場非常廣闊，但飼料酶應(yīng)用過程中還有許多問題沒有解決，以致許多飼料廠反映酶制劑使用效果不明顯，其主要原因在于：
　　2．1酶制劑對熱敏感，耐熱性差
　　由于全價飼料在生產(chǎn)過程中，需要經(jīng)過蒸汽制粒工序，該工序溫度在75~85℃，而一般酶制劑只能耐受50~70℃，所以在制粒過程中，酶的活性會受到一定程度的損失。酶制劑受溫度影響而破壞是影響其效果的重要原因之一。
　　2．2  日糧類型影響使用效果
　　由于飼料酶復(fù)合酶應(yīng)用最早起源于歐洲，歐洲的典型日糧是麥類日糧，木聚糖酶和葡聚糖酶被成功應(yīng)用于上述日糧，歐洲使用酶制劑的成功經(jīng)驗(yàn)表明，木聚糖酶添加于小麥型日糧可以使小麥的營養(yǎng)價值達(dá)到和使用玉米一樣的效果，而葡聚糖酶添加于大麥類日糧可以使大麥的營養(yǎng)價值達(dá)到和使用小麥一樣的效果；但是，國內(nèi)典型日糧配方是玉米豆粕(雜粕)型日糧，國內(nèi)大部分酶制劑生產(chǎn)商受到歐洲使用酶的誤導(dǎo)而偏向于添加木聚糖酶于玉米型日糧(玉米中可溶性木聚糖含量僅為0．1％)，這不僅導(dǎo)致酶使用效果不明顯，反而增加了飼料成本。
　　2．3  實(shí)際應(yīng)用效果系統(tǒng)研究
　　國內(nèi)酶制劑生產(chǎn)企業(yè)普遍存在“重銷售，重發(fā)酵，忽略應(yīng)用性研發(fā)(酶制劑與飼料原料的關(guān)系研究)”現(xiàn)象，目前國內(nèi)知名酶制劑企業(yè)大都屬于銷售型企業(yè)，過度地把人力和財力投入到銷售，而忽略了飼料行業(yè)是應(yīng)用性行業(yè)的本質(zhì)，忽略了對酶制劑的應(yīng)用效果進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究，產(chǎn)品使用效果不明顯也是情理之中事情。
　　上述三大問題是阻礙飼料酶制劑行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，也是飼料企業(yè)使用酶制劑最為關(guān)心的問題。針對上述問題給出的解決方案是：①加強(qiáng)酶制劑劑型方面的開發(fā)，比如包衣技術(shù)的研究與開發(fā)，開發(fā)出可以耐高溫的包衣型復(fù)合酶，又如液體劑型酶制劑的開發(fā)，目前已經(jīng)有幾家酶制劑生產(chǎn)企業(yè)推出此產(chǎn)品；②加強(qiáng)酶制劑與飼料原料針對性的應(yīng)用研究，強(qiáng)化酶制劑的應(yīng)用效果，這是飼料酶制劑應(yīng)用的首要問題。
　　3不同廠家酶制劑質(zhì)量鑒別
　　由于不同酶制劑廠家生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不同，因而比較存在一定的難度。飼料廠在篩選酶制劑過程中，可以從以下幾方面來比較不同廠家酶制劑的質(zhì)量。
　　3．1從酶制劑的酶種和劑型來比較
　　允許在飼料上使用的酶制劑品種大約有10多種，但真正能夠發(fā)揮作用的酶制劑是要根據(jù)飼料原料的特點(diǎn)來設(shè)計的產(chǎn)品。從酶制劑應(yīng)用效果來看，植酸酶代替磷酸氫鈣、木聚糖酶添加于小麥、酸性蛋白酶添加于幼齡動物的效果基本得到肯定。而復(fù)合酶中并不是酶品種越多，效果越好，往往是品種越多的效果反而差，主要原因是這類酶制劑品種中沒有突出重點(diǎn)，受到添加成本影響，添加種類多了之后勢必含量不夠，從而影響了酶制劑的使用效果。好的酶制劑通常是酶品種專一性非常強(qiáng)，比如專門針對玉米中提高淀粉利用而設(shè)計的酶制劑?？傊?，從酶種來比較，主要依據(jù)是飼料廠為何要添加酶制劑這一根本目的，只有從此目的出發(fā)，才能篩選到適合自己使用的酶制劑產(chǎn)品。
　　目前酶制劑的劑型主要有3種：粉狀、顆粒(包被)和液體。飼料廠可以根據(jù)自身料型和制粒溫度來選擇不同劑型酶制劑。一般來說，粉劑主要適用于預(yù)混料和濃縮料使用，顆粒(包被)適合于顆粒飼料，而液體和包被劑型適合于制粒溫度90℃以上的飼料。
　　3．2從標(biāo)簽標(biāo)示值和實(shí)際測定值來比較
　　目前應(yīng)用于飼料上的酶制劑主要有植酸酶、木聚糖酶、纖維素酶、葡聚糖酶、果膠酶、淀粉酶、糖化酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶、甘露聚糖酶、半乳糖苷酶等品種。其中，植酸酶有國家標(biāo)準(zhǔn)(GB／T18634-2002)，纖維素酶(NY／T 912-2004)、葡聚糖酶(NY／T 911-2004)已經(jīng)有農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其它大部分酶種都具有輕工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或食品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，飼料行業(yè)可以借用這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量控制。因此，飼料廠家在選擇酶制劑供應(yīng)商時，可以以上述標(biāo)準(zhǔn)為參考，進(jìn)行檢測比較。另外，標(biāo)簽標(biāo)示值和實(shí)際測定值可能存在一定的差別，以實(shí)際測定值作為比較同一種酶活高低的方法是最科學(xué)的方法。
　　3．3  關(guān)于木聚糖酶和植酸酶
　　木聚糖酶的檢測目前還沒有相應(yīng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不過主要酶制劑廠家的木聚糖酶的檢測方法已經(jīng)逐漸趨于接近一致，尤其是采用國際單位表示的酶制劑廠家，下面就木聚糖酶酶活定義和檢測條件作一討論。由于同一個酶種(如木聚糖酶)可以由不同的微生物發(fā)酵生產(chǎn)，并且不同微生物發(fā)酵分泌的同一品種酶在酶活特性方面存在一定的差別，導(dǎo)致不同企業(yè)提供的測定條件亦不同，同時，酶活定義和表示方法就隨之產(chǎn)生差別，木聚糖酶就是這樣一個非常典型的例子，不同生產(chǎn)企業(yè)的木聚糖酶酶活定義大致有以下3種：
　　國際單位：在設(shè)定溫度(37-65℃)和pH(3．0-6．0)條件下，1 inln內(nèi)從底物燕麥木聚糖溶液中降解釋放1μmoL單分子還原產(chǎn)物(木糖)所需要的酶量為一個酶活量單位，稱為國際單位(Iu)。目前國內(nèi)部分主要酶制劑生產(chǎn)企業(yè)采用此單位。
　　芬蘭國際單位：在測定條件下，1 s內(nèi)從相應(yīng)底物燕麥木聚糖中產(chǎn)生1 nmoL產(chǎn)物木糖所需的酶量，為1個芬蘭國際單位(BXU)。采用國內(nèi)進(jìn)口原酶作為原料或進(jìn)口供應(yīng)商生產(chǎn)的產(chǎn)品大部分是使用這種單位表示。
　　國內(nèi)常用單位：在設(shè)定溫度和pH條件下，1 min內(nèi)從相應(yīng)底物中中產(chǎn)生1 P-g產(chǎn)物(木糖、葡萄糖和葡萄糖)所需的酶量，為1個酶活單位(都用u或u表示)。國內(nèi)二三線品牌的酶制劑企業(yè)使用這種單位，其特點(diǎn)是酶活標(biāo)示值都很高，有的有幾十萬，甚至是幾百萬，有故弄玄虛之嫌疑。
　　關(guān)于植酸酶，雖然國家在2002年制定了相應(yīng)飼料植酸酶的標(biāo)準(zhǔn)(GB／T 18634-2002)，但是隨著最近這幾年植酸酶生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，開發(fā)出了新的高效植酸酶菌株，酶活分泌水平大大提高，生產(chǎn)成本顯著下降，這導(dǎo)致該菌株生產(chǎn)的植酸酶在實(shí)際生產(chǎn)上得到了大規(guī)模推廣和應(yīng)用。由于現(xiàn)在普遍使用的植酸酶菌株與原來國標(biāo)制定過程中采用的菌株不同，兩者的植酸酶特性也不同，因此，目前國內(nèi)企業(yè)銷售的植酸酶的測定條件與國家標(biāo)準(zhǔn)存在較大的差別，主要是測定pH、溫度等。不同企業(yè)的植酸酶標(biāo)準(zhǔn)相差不大，可以采用專業(yè)化酶制劑生產(chǎn)企業(yè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來作為比較植酸酶酶活的標(biāo)準(zhǔn)。
　　3．4從酶制劑供應(yīng)穩(wěn)定性來比較
　　酶制劑產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定也是衡量酶制劑性能的重要指標(biāo)。優(yōu)先考慮專業(yè)化和規(guī)模化酶制劑的生產(chǎn)企業(yè)是選擇酶制劑的重要因素。一般來說，液體發(fā)酵生產(chǎn)的酶制劑的穩(wěn)定性相對于固體發(fā)酵品種要好些，主要是液體發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)品純度高，發(fā)酵條件控制相對精確，不同批次酶活相對穩(wěn)定性高。飼料企業(yè)應(yīng)定期抽檢酶制劑產(chǎn)品質(zhì)量。
　　4飼用酶制劑應(yīng)用發(fā)展趨勢
　　4．1酶制劑定制生產(chǎn)
　　酶制劑定制生產(chǎn)越來越被廣大飼料廠所接受，也正成為酶制劑應(yīng)用的發(fā)展方向之一。這是由于飼料中原料品種多，組成成分復(fù)雜，并且各個飼料廠產(chǎn)品存在相當(dāng)大的差異，同時酶制劑具有專一性的特征，因此非常有必要根據(jù)各個飼料廠所使用原料的特點(diǎn)定制相應(yīng)酶制劑產(chǎn)品，定制生產(chǎn)主要有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：滿足各個飼料廠使用原料的差異所帶來不同的需求；定制生產(chǎn)的酶制劑應(yīng)用效果得到明顯加強(qiáng)?？傊?，定制生產(chǎn)可以節(jié)約加酶成本，并加強(qiáng)酶制劑應(yīng)用的效果。
　　4．2酶制劑應(yīng)用研究
　　飼料行業(yè)是屬于應(yīng)用性行業(yè)，應(yīng)用行業(yè)的特征是可以借助上游行業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品為我所用，針對應(yīng)用行業(yè)的特點(diǎn)和需求來解決飼料行業(yè)面臨的問題。工業(yè)酶制劑是涵蓋許多行業(yè)的一類產(chǎn)品，包括食品行業(yè)、生物發(fā)酵行業(yè)、洗滌行業(yè)、紡織行業(yè)、造紙行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)等。飼料酶應(yīng)用能否應(yīng)用成功的核心問題是如何將酶制劑有效結(jié)合飼料原料的特點(diǎn)充分發(fā)揮其效果。因此，筆者認(rèn)為，酶制劑的應(yīng)用研究在今后發(fā)展過程中扮演越來越重要的角色。
　　4．3技術(shù)服務(wù)專業(yè)化
　　許多飼料企業(yè)把添加酶制劑比作是人買保險保平安，其實(shí)這是不會應(yīng)用有效使用酶制劑的表現(xiàn)。酶制劑是能夠?yàn)轱暳蠌S和養(yǎng)殖企業(yè)帶來效益的功能性添加劑。如何正確選擇和合理使用酶制劑是其應(yīng)用過程中碰到的主要問題。酶制劑的使用需要有專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)，否則選擇和使用不當(dāng)，不僅不能帶來經(jīng)濟(jì)效益，反而增加生產(chǎn)成本!
　　酶制劑的最根本作用在于具有提高動物的飼料消化利用率，未來飼料酶的發(fā)展前景廣闊!其原因在于：①隨著對抗生素使用的逐步取消或禁止，酶制劑被認(rèn)為是替代抗生素的功能性添加劑之一會越來越受到飼料行業(yè)的青睞；②國家對環(huán)境保護(hù)重視程度的提高和資源型礦產(chǎn)開發(fā)控制力度的加大，畜禽排泄物的控制將越來越嚴(yán)格，飼用酶在降低氮和磷的排泄方面將突顯其卓越的功能。③隨著玉米、豆粕等常規(guī)原料使用成本增加，非常規(guī)原料使用的比例和種類會越來越加大，添加酶制劑也成為一種必然的選擇。