適當(dāng)選擇酶制劑

007畜牧

　　

作者：咼于明　… 文章來源：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)系
　　一、酶及其作用
　　酶是一種由活細(xì)胞產(chǎn)生的生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)催化劑，在動物體內(nèi)消化與新陳代謝過程中起著非常重要的作用。生物體內(nèi)生化代謝途徑中的酶可分為氧化還原酶類、轉(zhuǎn)移酶類、水解酶類、裂合酶類、異構(gòu)酶類和合成酶類共6類。工業(yè)上應(yīng)用的酶制劑大多數(shù)為水解酶，按作用底物的不同，可分為淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、果膠酶、木聚糖酶、β－葡聚糖酶、纖維素酶、植酸酶、核糖核酸酶等。動物能分泌到消化道內(nèi)的酶主要屬于蛋白酶、脂肪酶類和碳水化合物酶類。在消化酶的作用下，底物大分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、脂肪、多糖等）降解為易被吸收的小分子物質(zhì)，如寡肽、氨基酸、脂肪酸、葡萄糖等。
　　飼用酶制劑大致可分為消化酶和非消化酶兩大類。非消化酶是指動物自身不能分泌到消化道內(nèi)的酶，這類酶能消化動物自身不能消化的物質(zhì)或降解一些抗?fàn)I養(yǎng)因子，主要有纖維素酶、木聚糖酶、β－葡聚糖酶、植酸酶、果膠酶等。消化酶是指動物自身能夠分泌的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶類等。
　　酶作用特點：1高效性。酶促反應(yīng)可在常溫常壓和適宜的酸堿度下高效地進行，酶的催化能力比一般催化劑高千萬倍甚至上億倍；2底物特異性。酶對底物具有高度的專一性，僅能作用于特定化合物、特定化學(xué)鍵或特定化學(xué)反應(yīng)。例如，α－淀粉酶只能水解淀粉中的α－1，4糖苷鍵，植酸只能由植酸酶降解。
　　二、使用酶制劑的必要性
　　1.仔豬、雛雞體內(nèi)消化酶分泌不足
　　仔豬胃腸道消化酶除乳糖酶在2周齡左右開始下降外，其它酶的分泌在出生后隨日齡增大而增加，大多數(shù)在5周齡左右才能達到高峰，只有糜蛋白酶在3周齡左右可以達到最大。為了縮短母豬繁殖周期和使仔豬盡早適應(yīng)植物蛋白日糧，早期斷奶甚至超早期斷奶在養(yǎng)豬生產(chǎn)中普遍實施，但早期斷奶產(chǎn)生明顯應(yīng)激，對消化系統(tǒng)發(fā)育和消化酶分泌產(chǎn)生不良影響，消化酶分泌急劇減少，斷奶2周后才又逐漸恢復(fù)與上升。斷奶后兩周內(nèi)消化酶分泌不足是斷奶仔豬生長阻滯的主要因素之一。在斷奶仔豬日糧中添加酶制劑是減輕斷奶應(yīng)激，避免生長阻滯，提高仔豬生長性能的必要和有效的措施之一。
　　雛雞大多數(shù)消化酶在2周齡左右才發(fā)育到高峰，個別的（如脂肪酶）還要到21日齡左右。Noy等（1995）發(fā)現(xiàn)雛雞21日齡十二指腸分泌的胰蛋白酶是4日齡的50倍。從4日齡到21日齡，小腸氮消化率從78％提高到92％。21日齡淀粉酶活性是4日齡的100倍，淀粉的消化率從4日齡的82％上升到21日齡的89％。因此，消化酶分泌不足是雛雞對飼料利用的主要限制因素之一。
　　2.飼料成分被動物消化吸收的局限性
　　飼料中蛋白需要經(jīng)蛋白酶和肽酶降解成肽和氨基酸后才能被畜禽利用。有些抗?fàn)I養(yǎng)因子可妨礙蛋白質(zhì)的消化，如植酸與蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物、生大豆及其餅粕中含有的胰蛋白酶抑制因子和植物凝集素能降低胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶的活性并引起胰腺的肥大，導(dǎo)致飼料蛋白質(zhì)和能量的利用率降低。
　　飼料原料中的脂肪和添加到飼料中的植物油或動物脂肪在腸道經(jīng)過乳化后才能與胰脂酶充分接觸從而得以消化吸收。不飽和脂肪酸有利于乳糜微粒的形成。不飽和脂肪酸含量高的植物油消化吸收率高于動物油，動物油中豬油消化吸收率高于牛油。幼齡動物對飽和脂肪酸的消化吸收能力較差，隨周齡增大而提高。
　　飼料中多糖又可分為營養(yǎng)性多糖和結(jié)構(gòu)多糖。營養(yǎng)性多糖主要是淀粉和糖原，結(jié)構(gòu)多糖在植物性飼料也指非淀粉多糖，主要是植物細(xì)胞壁組成成分，包括纖維素、半纖維素、果膠。半纖維素又包括β－葡聚糖、阿拉伯木聚糖、甘露寡糖等。禾谷籽實（如玉米、高粱、小麥和大麥等）是畜禽飼料中碳水化合物的主要來源，其主要成分是淀粉，非淀粉多糖含量也較高。豆類飼料原料中的非淀粉多糖主要是果膠和纖維素。非淀粉多糖在目前可以說是影響飼料有機物質(zhì)消化利用的最主要因素，其中可溶性非淀粉多糖在動物消化道增加食糜粘稠度，妨礙能量、氨基酸等養(yǎng)分的利用，對單胃動物產(chǎn)生抗?fàn)I養(yǎng)作用。非反芻動物體內(nèi)不能分泌纖維素酶、β－葡聚糖酶、木聚糖酶、果膠酶等，纖維素、果膠和大部分半纖維素只能被微生物有限地利用。利用微生物生產(chǎn)的外源多糖酶添加到飼料中可以幫助畜禽消化利用這些非淀粉多糖，如β－葡聚糖酶可水解β－葡聚糖，木聚糖酶可水解阿拉伯木聚糖，從而降低其抗?fàn)I養(yǎng)作用，提高動物生產(chǎn)性能。
　　植酸（肌醇－6－磷酸）存在于所有植物性飼料中。植酸狀態(tài)磷的含量一般占總磷量的60％～80％。植酸還可和礦物元素、蛋白質(zhì)及一些消化酶等結(jié)合，降低這些養(yǎng)分的利用率或酶的活性。非反芻動物僅消化道上皮細(xì)胞分泌極少量植酸酶，后腸道中的微生物可產(chǎn)生少量。非反芻動物對飼料中植酸磷的利用率很低,小于10％。
　　三、飼用酶制劑的應(yīng)用效果
　　酶的工業(yè)化制劑稱為酶制劑，比純酶更容易獲得且應(yīng)用方便?，F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的酶制劑有20種左右。
　　1.改善飼料利用，提高畜禽生產(chǎn)性能
　　幼齡動物消化酶發(fā)育不完善；動物年老時消化酶分泌能力降低；動物在受到應(yīng)激或疾病感染后引起消化酶分泌紊亂。在這些情況下，外源消化酶可補充內(nèi)源酶的不足，增強動物對飼料養(yǎng)分的消化吸收能力，提高畜禽生產(chǎn)力和飼料轉(zhuǎn)化效率。
　　麥類谷物（小麥、大麥、黑麥和黑小麥）胚乳細(xì)胞壁含可溶性非淀粉多糖，這些可溶性非淀粉多糖使食糜黏度增大，食糜的流通及消化速度降低，因此這些谷物也被稱為粘性谷物；流通緩慢和粘性食糜也有利于微生物增殖，微生物消耗營養(yǎng)，尤其在年齡較大和消化道發(fā)育成熟的畜禽后腸道。在日糧中添加非淀粉多糖酶，一方面可打破細(xì)胞壁中纖維素、半纖維素和果膠等對養(yǎng)分的束縛，讓消化酶迅速充分的接觸飼料養(yǎng)分，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)更好地被利用；另一方面，加快飼料養(yǎng)分消化吸收，減少后腸道食糜中可供微生物利用的有效養(yǎng)分含量，腸道微生物增殖受到控制，有利于畜禽健康，尤其在使用抗生素減少或不使用抗生素的情況下效果更加明顯。玉米和高粱屬于非粘性谷物或低粘性谷物，其中非淀粉多糖含量低。這些谷物為主的日糧中添加非淀粉多糖酶可以減小其營養(yǎng)價值的變異，提高飼養(yǎng)效果和畜禽群體的整齊度，增加經(jīng)濟效益。
　　2.改善飼料利用，減輕環(huán)境污染
　　在日糧中添加酶制劑可提高養(yǎng)分利用率，減少糞中有機物、氮和磷的排泄量，減輕環(huán)境污染。在含粘性谷物的日糧中添加非淀粉多糖酶，可降低食糜和排泄物的黏度，在家禽可以改善蛋殼清潔度、避免墊料含水率過高和有害菌大量增殖，改善禽舍環(huán)境。添加植酸酶可降低排泄物中磷含量20％～50％，也可提高氮的利用率。
　　非淀粉多糖酶的效果在由品質(zhì)較低的原料組成的日糧條件下會更明顯。針對性強的復(fù)合酶的使用效果要優(yōu)于單一酶。
　　四、酶制劑的適當(dāng)選擇和高效使用
　　1.針對畜禽內(nèi)源酶分泌不足，選擇使用消化酶
　　對于豬和家禽，在一些特殊的生長發(fā)育階段和飼養(yǎng)管理條件下會出現(xiàn)內(nèi)源消化酶分泌不足（如前述）。選用適當(dāng)?shù)南钢苿浹a內(nèi)源酶的不足，可以提高畜禽生產(chǎn)力和改善飼料利用效率。肉仔雞的采食量遠(yuǎn)大于蛋用雛雞，但兩者胰腺消化酶的分泌近似。肉仔雞在同樣的消化酶水平下要處理更多的食糜，日糧中補加外源性消化酶可能更有效。
　　溫度和酸堿度是影響酶作用效果的兩大環(huán)境因素，各種酶都具有各自最適宜（具有最大活性）的，甚至是維持其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)穩(wěn)定性的環(huán)境溫度和酸堿度。家禽和豬腸道酸堿度和溫度相差較大，適用于豬的酶制劑品種或酶活數(shù)量不一定適用于家禽。同一類酶（如蛋白酶）可有不同的來源和性質(zhì)，如有植物、細(xì)菌和真菌來源，不同來源的同一類酶也可能有不同的環(huán)境適應(yīng)性。例如，就酸堿度而言，地衣芽孢桿菌分泌的蛋白酶的穩(wěn)定范圍是8～11，最適值是10.5，這對于家禽就毫無意義；枯草桿菌分泌的蛋白酶的穩(wěn)定范圍是6～9，最適值是7.5；木瓜蛋白酶的穩(wěn)定范圍是3.5～8，最適值是5～7。
　　有的研究表明，在豬和家禽日糧中添加外源酶對內(nèi)源消化酶的分泌還有一定的促進作用。
　　2.針對目標(biāo)底物（日糧類型）選用酶制劑種類
　　由于酶作用的底物特異性， 要使飼用酶制劑發(fā)揮優(yōu)良的效果，在應(yīng)用時必須考慮飼料原料特性。不同飼料原料的組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)都有特殊性。在小麥和黑麥中主要的非淀粉多糖是阿拉伯木聚糖；而在大麥和燕麥中除了阿拉伯木聚糖外主要是β－葡聚糖；豆科種子中主要是果膠。可見，用于小麥豆粕型飼糧的酶應(yīng)主要是木聚糖酶、果膠酶和纖維素酶，而用于大麥豆粕型飼糧的則主要是β－葡聚糖酶、果膠酶、木聚糖酶和纖維素酶。
　　植物飼料原料中的植酸相對上述碳水化合物而言比較簡單，它具有固定的化學(xué)結(jié)構(gòu)和特性，在植酸酶的使用方面要考慮的因素也就簡單的多。
　　3.根據(jù)目標(biāo)底物含量確定酶制劑的適宜用量
　　在日糧中使用非消化酶類的目的在于提高飼料中畜禽依靠內(nèi)源酶不能消化物質(zhì)的利用率或消除其抗?fàn)I養(yǎng)作用。若底物過少，加酶就不會產(chǎn)生出明顯的改進效果；若底物量過多，添加的酶量或酶活性不充足，則所能降解的底物數(shù)量有限，效果也不佳。這就要求底物與酶制劑用量之間應(yīng)有適宜的比例關(guān)系，根據(jù)目標(biāo)底物含量，確定添加酶制劑的用量。例如，Ravindran等（1999）研究不同植酸水平（10.4g/kg，13.2 g/kg，15.7 g/kg）的小麥－高粱－豆粕型日糧中添加不同水平植酸酶（400 FTU/kg，800 FTU/kg）的結(jié)果表明，植酸水平低時添加400
　　FTU/kg植酸酶就可充分提高日糧AME，在植酸水平較高的日糧中則需添加較高水平（800 FTU/kg）植酸酶。
　　對飼用酶制劑中絕大多數(shù)酶的活力大小的度量還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。由于測定所選用的酸堿度、溫度和底物對酶活測定結(jié)果影響很大，表現(xiàn)出從酶活指標(biāo)難以判斷酶制劑的質(zhì)量優(yōu)劣，具有相同酶活力的產(chǎn)品的使用效果差異較大。
　　4.確定酶制劑的營養(yǎng)改進值（INV）或營養(yǎng)當(dāng)量（NE）對日糧配方進行優(yōu)化
　　使用酶制劑的方式有兩種，一是直接在根據(jù)經(jīng)典的飼料營養(yǎng)參數(shù)設(shè)計的日糧中添加酶制劑，該方式簡單易行，會提高畜禽生產(chǎn)性能，但將增加飼料成本；二是根據(jù)酶制劑提高畜禽生產(chǎn)性能和改善飼料利用的程度，適當(dāng)降低根據(jù)經(jīng)典飼料營養(yǎng)參數(shù)設(shè)計的日糧營養(yǎng)水平或利用廉價飼料原料配制日糧，這樣可以做到在保持動物生產(chǎn)性能不下降的情況下降低飼料成本。第二種方式所能達到的完美程度依賴于配方技術(shù)人員對酶制劑和飼料原料信息的了解程度，如果酶制劑供應(yīng)商能夠在充分科學(xué)實驗基礎(chǔ)上提出某種酶制劑所能改進的飼料養(yǎng)分消化率的大小或相當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)價值（可以稱作“營養(yǎng)改進值（INV）”或“營養(yǎng)當(dāng)量（NE）”），在制作配方時應(yīng)用這些INV或NE對經(jīng)典的飼料營養(yǎng)參數(shù)進行調(diào)整后再進行計算就可以達到較高的精準(zhǔn)度，實現(xiàn)真正的優(yōu)化。上述技術(shù)信息也應(yīng)是用戶考察和選擇酶制劑供應(yīng)商的重要參考指標(biāo)。
　　5.全面考慮日糧的營養(yǎng)平衡、商品屬性和經(jīng)濟成本
　　酶制劑使用前后所能產(chǎn)生的飼喂效果的顯著差異常見于一些非常規(guī)日糧類型，譬如非淀粉多糖酶制劑應(yīng)用于以麥類作為主要能量飼料的畜禽日糧中。在日糧類型發(fā)生較大變化時，只考慮酶制劑的INV或NE而力求降低日糧成本是不夠的或說是偏頗的，還應(yīng)該全面考慮日糧的營養(yǎng)平衡，對因為日糧類型改變可能導(dǎo)致的某些營養(yǎng)虧缺應(yīng)進行彌補。例如，以小麥作為主要能量飼料的日糧與玉米型日糧比較就更易出現(xiàn)生物素缺乏。商品屬性也賦予商品飼料重要的價值，飼料原料類型的改變有時也會有損用戶已習(xí)慣和喜好的商品特點，如色澤等。彌補營養(yǎng)虧缺和商品屬性都會有成本增加。
　　6.適當(dāng)?shù)娘暳霞庸すに嚤Ｕ厦钢苿┑膽?yīng)用效果
　　酶是蛋白質(zhì)，除了極個別酶可以在90℃左右高溫保持結(jié)構(gòu)和功效的穩(wěn)定，極大多數(shù)不具有耐受70℃以上高熱的性質(zhì)。沒有經(jīng)過特殊穩(wěn)定性處理的酶制劑很難經(jīng)受住制粒工藝而仍維持較高的活力，更不能適應(yīng)膨化工藝。對于必需制粒或膨化的飼料，宜采用后噴涂工藝技術(shù)將飼用酶（液態(tài)）均勻添加到配合飼料中。


該貼已經(jīng)同步到 007畜牧的微博

與風(fēng)同塵