饲用酶制剂研究进展

饲用酶制剂研究进展中国农业科学院畜牧研究所汪儆[摘要] 本文从饲用酶制剂的分类、生产、作用机理和研究展望等方面对饲用酶制剂的最新进展进行了综述，添加饲用酶制剂不仅能有效地消除饲料抗营养因子和毒素的有害作用，而且能全面促进饲粮养分的分解消化和吸收利用，提高畜禽的生产性能和增进畜禽健康。

应用饲用酶制剂有利于开发非常规饲料资源，提高常规饲料的利用率，减少畜禽排泄中有机物、氮和磷的排出量，保护和改善生态环境，提高饲料和养殖企业的经济效益，因而饲用酶制剂在实现畜牧业的可持续发展中有着极为广阔的应用前景。

关键词：饲用酶制剂研究进展将“酶”添加到饲料中提高饲料营养价值和畜禽生产性能的设想和实践已有数十年的历史了，但只是近年来才受到饲料营养学术界和工业界的普遍重视和关注（Leshe.1996）。

国外一些著名的饲料营养学术刊物有关饲用酶制剂的文章频频出现，我国一些饲料营养刊物有关饲用酶制剂的研究报告也愈来愈多。

饲用酶制剂作为饲料添加剂的一个品种，为什么近年来受到人们如此的关注和青睐呢？原因有以下几个方面：首先，人们逐渐认识到添加饲用酶制剂不仅能有效地消除饲料抗营养因子和毒素的有害作用，而且能全面促进饲粮养分的分解消化和吸收作用，提高畜禽的生长速度、饲料转化效率和增进畜禽健康（Choct,1997）。

添加酶制剂的效果已从近年来国内外大量的饲养试验、消化代谢试验得到充分证实。

其次，由于世界人口迅速增加，对肉、蛋、奶的需求量也不断增加，而耕地面积日益减少，饲料资源呈现长期短缺的势态已成为人们的共识。

解决的办法，一是开发非常规饲料资源，二是提高现有常规饲料资源的利用率，而从当今饲料营养学的发展来看，饲用酶制剂对这两者均大有用武之地（Pluske,1997）。

第三，人们意识到应用酶制剂有利于保护和改善我们赖以生存的生态环境。

减少畜禽排泄物中有机物、氮和磷的排出量，从而减少排泄物中有机物、氮和磷对土壤和水体的污染（Choctet al,1995）。

一些发达国家由于日益增强的环保意识，对畜禽类粪便中氮和磷的排放量已从法律上予以严格的限制，因而在客观上促进了饲用酶制剂在饲料和养殖业中的应用。

第四，饲用酶制剂是使用最安全的一种饲料添加剂。

迄今为上，国内外尚无一例由于使用饲用酶制剂而引发毒副作用的报道。

酶作为蛋白质的一种，是微生物发酵的天然产物，迄今不能人工合成，因而不存在合成化学品的各种弊端，被称为“天然”或“绿色”的添加剂。

第五，由于生物技术、基因工程等高科技和相关工业技术的迅速发展，酶制剂的价格与10年前相比已不能同日而语，其价位已逐渐为当前饲料工业和养殖业所接受。

应用酶制剂可显著提高饲料和养殖业的投入产出比，给饲料和养殖企业带来可观的经济效益。

这就是当今饲用酶制剂引起企业界普遍重视的主要原因。

1 饲用酶的分类饲用酶一般都属于水解酶类，从属于水解糖苷酶、水解酯酶等亚类。

其中最具应用价值的酶有：1.1 聚糖酶（Glycanase）其中包括：纤维素酶(cellulase)，木聚糖酶(xylanase，又称戊聚糖酶)，β－葡聚糖酶(β－glucanase)，甘露聚糖酶(mannase)，β－半乳糖苷酶(β－galactosidase)，果胶酶(pectinase)等。

1.2 植酸酶（Phytase）1.3 淀粉酶（Amylase）其中包括：α－淀粉酶（α－amylase），支链淀粉酶（pullulanse）等。

1.4 蛋白酶（Protease）1.5 脂酶(Lipase)1.6 酯酶（E sterase）和环氧酶（Epoxidase）饲用酶制剂一般为复合酶制剂，由一种或几种酶为主体及少量其它而构成。

酶的降解作用具有高度的选择性和专一性。

不同的酶降解的底物不同，复合酶制剂可以同时降解饲粮中多种抗营养因子，从整体上提高饲料的营养价值。

2 饲用酶制剂的来源和生产工艺饲料酶制剂一般来源于微生物，由曲霉、黑曲霉枯草杆菌等微生物发酵培养而来。

目前饲用酶制剂通过微生物发酵法生产的工艺一般是⑴菌株选育；筛选取具有分泌所需要酶的微生物菌株，如木霉分泌纤维素酶、木聚糖酶、β－葡聚糖酶等；曲霉分泌α－淀粉酶、蛋白酶、植酸酶等。

并可通过诱变或基因重组技术选育高产菌株。

基因重组技术将编码特定酶的DNA(CDNA)分离，体外构成高效表达载体，然后转移到能以较低成本、大规模发酵生产的微生物内，从而表达出高水平的酶来。

近年来丝状真菌A s－pergillus的表达系统取得成功，通过此系统植酸酶等被表达出来，产酶水平超过1g/L(Ward et al.,1993)。

同时利用细胞杂交技术和原生体融合技术，生产杂交酶，对父母本中的特性进行扬长避短。

例如从B.macerans中可获得Bacillus 1，3－１，4－β－葡聚糖酶，具有热稳性，但不耐酸，而从B.amyloliquefaciens获得的1，3－１，4－β－葡聚糖酶性质相反。

因此将两种来源的基因切成不同长度的片断移入EcoRV转化区进行重组，即筛选出一种既具有抗热性的葡聚糖酶(Simon et al,1993)。

⑵发酵培养：通过培养基成分和培养条件的变化，可调整分泌酶的活性。

⑶酶的提取：包括发酵液过滤、酶液浓缩、盐析或有机溶剂沉淀、干燥、粉碎、载体吸附、稀释分装等。

发酵法生产的酶制剂产品本身含有多种酶活性，故为复合酶制剂。

在发酵法生产的酶制剂产品的基础上增加一些其它的有用酶成分，又形成一种新的复合酶制剂。

国外有人称复合酶制剂为酶的“鸡尾酒”(Leslie,1996)。

3 主要饲用酶制剂的作用和效果3.1 聚糖酶3.1.1 摧毁植物性饲料的细胞壁，提高各种类型饲粮的利用率任何一种饲粮均主要由谷物、饼粕类等植物性饲料原料组成，而这些植物性原料的细胞壁均由抗营养因子非淀粉多糖（NSP）所构成。

单胃动物不分泌聚糖酶，用添加的聚糖酶摧毁细胞壁，有利于细胞内容物淀粉、蛋白质和脂肪等养分从细胞中的释放，使之充分和消化道内源酶作用，从而提高这一部分能量和养分的消化率，进而提高畜禽生产性能。

3.1.2 切割可溶性NSP（SNSP）,降低其粘性某些SNSP含量较高的能量饲料，如次粉、麸皮、小麦、大麦等，粘度大，可吸收大量水份，导致这些饲料原料配制的日粮在消化道形成的食糜粘度大为增加。

食糜粘度的增加：⑴使养分从日粮中溶出的速度减缓，降低养分和内源酶的相互作用，养分的消化速度随之减缓（B edford,1996）；⑵使养分向肠粘膜扩散的速度减缓，因而吸收率降低；⑶使肠道机械混合内容物的能力减弱，脂肪乳化作用减缓；消化率下降（Danicke，1995）；⑷食糜水分增加，排空速度减慢，促进后肠道微生物发酵，养分利用率降低。

加入聚糖酶可把SNSP切割成较小的分子,使之粘度大为降低,食糜的粘度随之也大大降低,从而可提高次粉、麸皮、小麦、大麦日粮中养分的消化率和利用率,加酶后这些饲料原料在饲料配方中的配合比例可以大大得高,从而使这些廉价的饲料资源得到充分的开发和利用,添加聚糖酶拓宽了饲料原料的范围,给饲料和养殖企业配制最低成本平衡日粮提供了灵活性(Bedford,1996)。

3.1.3 减少畜禽肠道疾病某些聚糖酶如甘露聚糖酶，可将豆类饼粕中的甘露聚糖降解成甘露寡糖，甘露寡糖可和某些肠道致病性细菌结合，从而减少畜禽肠道疾病，如仔猪腹泻等（Inbort,1998）。

3.1.4 增进畜禽健康,提高畜禽的成活率添加聚糖酶使NSP水解,NSP降解产物在小肠被吸收，减少后肠道微生物增殖和泄殖腔污染；同时粘粪减少，降低空气中氨气和硫化氢的浓度，降低垫料温度，保持地面干燥，改善饲养环境卫生，增进畜禽健康，提高畜禽的成活率(C hoct,1996)。

3.1.5减少脏蛋添加聚糖酶，减少畜禽饮水量和粪便含水量，减少粘粪排出和脏蛋。

3.1.6 使畜禽体重均匀饲粮中NSP含量变化大,AME变异也大，添加聚糖酶可使之达到相同水平,故可使家禽体重均匀(Choct et al,1995)。

3.1.7 减少环境污染添加聚糖酶可减少畜禽粪便有机物和氮的排泄量，减少有机物和氮对环境的污染（D onham,1995）。

3.2 植酸酶所有植物饲料资源含有1%－5%的植酸盐。

这些植酸盐又含有占饲料总含量60%－80%的磷。

植酸盐非常稳定，由于单胃动物自身不分泌能分解植酸盐的植酸酶，故植酸盐中的磷基本上不能被单胃动物所利用（L eslie，1996）。

添加植酸酶可催化植酸盐的水解反应，使其中的磷以无机磷的形式游离出来，从而被单胃动物所吸收利用。

猪饲料添加植酸酶可提高总磷和钙的消化率(S imons et al,1990)、日增重和饲料转化率(Jongloed et al,1993)。

在蛋鸡饲粮中添加植酸酶(300u/kg－500u/kg)全部替代加入的无机磷盐,蛋鸡生产性能不变。

按照目前市场植酸酶的价格,蛋鸡饲粮中加入植酸酶的成本和加入无机磷盐的成本基本上持平。

在肉鸡和猪的饲粮中添加植酸酶也可替代部分无机磷盐(Cromwell et al,1993)。

随着今后技术进步和植酸酶价格进一步下调，饲粮中添加植酸酶可望比添加无机磷盐更便宜。

此外添加植酸酶还有以下好处：⑴充分利用饲料本身含有的磷资源，节约昂贵的无机磷盐资源；⑵减少粪便中含磷量约30%，减少磷对环境的污染（Leslie,1996）；⑶由于植酸盐作为抗营养因子螯合饲料中的一些Zn、Cu、Fe、Mn等微量元素及蛋白质，添加植酸酶后，植酸盐被螯合的微量元素及蛋白质被释放，因而可提高这些养分的利用率。

⑷避免饲料中由于添加过量氟或磷酸氢钙等伪劣产品造成的危害。

3.3 淀粉酶和蛋白酶单胃动物自身分泌淀粉酶和蛋白酶，但幼禽幼畜消化机能尚未健全，淀粉酶、蛋白酶分泌量不足（Lindemann,1986），在其日粮中添加外源淀粉酶、蛋白酶，不但能补充体内内源酶的不足，而且能激活内源酶的分泌，因而有利于畜禽这一阶段对淀粉和蛋白质的消化分解和吸收利用。

据最近研究，加入支链淀粉酶可降解在饲料加工中形成的结晶化淀粉，提高淀粉的消化率。

又据最近研究，枯草杆菌蛋白酶可降解豆类抗营养因子胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和抗原性蛋白质等，从而提高饲料蛋白质的消化率和存留率。

日粮中添加外源淀粉酶、蛋白酶，可加快十二指肠和回肠前部对淀粉、蛋白质的消化吸收，从而减少肠道微生物对营养物质的消耗。

3.4 脂酶脂酶可提高饲料中的脂肪消化率，特别可显著提高米糠中的脂肪消化率，因而可明显提高米糠的AME值（Lyons,1996；Moughan,1996）和饲料转化率（Leslie,1996）。

3.5 酯酶和环氧酶最新研究表明,某些酯酶和环氧酶,能降解饲料中的霉菌毒素,如玉米赤酶烯酮(zearalenone),所有的单端孢菌素(trichothecenes)，包括T－2毒素、呕吐毒素(deoxynivalenol)、瓜萎镰菌醇(nivalenol)等，而降解产物无毒无害。