酶制剂和微生态制剂的开发与应用前景

微生物的生产属于微生物发酵的范畴， 而应 用属于畜牧业的范畴， 由于专业间的差异， 给酶制 剂管理造成一定的困难， 因此要尽快建立简易、快 速、准确的饲料和养殖企业都能应用的体内或离 体酶活性测定方法。
对于饲料酶制剂生产国内大多数采用固体发 酵法， 由于固体发酵生产工艺存在的一些缺陷目 前无法克服， 造成产品质量不稳定， 在生产中有时 带有杂菌， 给应用带来一定的不利因素。
１９７５ 年 Ｋｅｍｉｎ 公司首先推出了世界上第 一 个商品饲用酶制剂。３１ 年来国外开发的饲用酶制 剂至少有 １０ 多种， 如植酸酶、蛋白酶、淀粉酶、β－ 葡聚糖酶等， 欧洲 ９５％以上饲料都添加酶制剂。 ２００３ 年世界工业酶制剂总产值已达 ２１ 亿美元。尽
管饲料酶制剂开发应用只有 ３１ 年的历史， 但现已 成为世界工业酶产业中增长最快的部分。统计资 料显示， 近 ５ 年饲用酶制剂产值年增长率 １１％， 预 计到 ２０１０ 年饲料用酶的世界市场产值将达到 ８ 亿美元， 这是决定饲料酶制剂研发与产业化动因 大小的一个关键数据。
微生态制剂能够抑制病原菌的生长繁殖和对 有害细菌的拮抗作用， 从而防治动物疾病。 ２．２．５ 改善环境条件的需要
减 少 亚 硝 氨 、氨 、吲 哚 、粪 臭 素 等 有 害 物 质 的 产生， 消除恶臭味， 减少了粪便对环境的污染， 净 化了舍内空气质量， 有利于养殖业的持续发展。 ２．３ 微生态制剂的作用
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添加剂
江西饲料
２００８ 年第 １ 期
单纯使用外源性消化酶如淀粉酶、蛋白酶和 脂肪酶对动物的生产性能几乎没有正效应， 但是 如果分解非淀粉多糖酶与蛋白酶或淀粉酶合用可 以提高饲用酶的利用率。从理论上讲， 对幼龄畜禽 由于消化酶分泌系统尚未完善， 对淀粉、蛋白质、 脂肪的消化力较弱， 或畜禽处于疾病或应急状态 时， 消化功能往往会发生紊乱， 消化酶的合成和分 泌受到影响， 因此有必要在饲料里添加外源性淀 粉酶、蛋白酶、脂肪酶、以补充内源酶分泌不足。但 从实际生产来讲， 上述情况很难把握。从现有的文 献资料来看， 只有复合酶才能提高日粮的消化率， 所以很难确定哪种酶使用效果较好。 １．４．２ 饲用酶制剂的发展方向
关于酶制剂作为饲料添加剂的研究， 多以家 禽为试验动物， 以猪（ 尤其是仔猪） 为试验动物表 明添加酶制剂是有益的。尽管酶制剂的使用可以 给畜禽业带来好处已经得到证实， 但酶制剂在动 物日粮中的使用仍处于初级阶段， 在全面使用酶 制剂之前， 还有很多的问题需要解决。第一， 应用 现代生物技术及酶制剂包被技术， 进一步提高现 有酶制剂酶活性及热稳定性。第二， 研制开发对各 种抗营养因子和饲料毒素具有降解作用的酶制 剂。第三， 进一步研究复合酶中主酶和次要酶， 内 源酶与外源酶之间的协同或拮抗关系， 提高复合 酶的协同效应。第四， 建立简易快速的饲料和养殖 企业都能应用的体内或离体酶活性测定方法。 ２ 微生态制剂 ２．１ 微生态制剂的种类
根据饲用制剂所含酶的多少可分为单一酶 （ 如植酸酶） 和复合酶制剂（ 如溢多酶、保胺生） 。根 据所含酶种大致分为二大类， 一类为消化性酶， 如
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２００８ 年第 １ 期
江西饲料
添加剂
淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等； 一类为非消化性酶， 如 纤维素酶、β－ 葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶、植酸酶
等。常用酶制剂的来源、作用及其添加日粮类型见 表 １。
中图分类号： Ｓ８１６．７９
文献标识码： Ａ
文章编号： １００８－ ６１３７（ ２００８） ０１－ ００１５－ ０４
酶是活细胞产生的具有生物活性的一类特殊 的蛋白质。生物体内营养物质的消化吸收、组成成 分及动植物的合成与分解， 以及能量的释放和利 用等各种物质代谢的化学变化， 几乎都在酶的作 用下进行的， 因而通常将酶也称为生物催化剂。应 用物理或化学方法将生物体产生的酶提取出来， 并制成产品即为酶制剂。随着现代畜牧业和生物 工程技术的发展， 利用饲料酶制剂不仅提高了饲 料的消化利用率、节约了粮食、降低了饲料中抗营 养因子的不利作用， 减少了粪便中氮、磷、硫等排 泄量给环境造成的污染和对资源的浪费， 有利于 绿色养殖业的发展。
表 １ 常用酶制剂的来源、作用及其添加日粮类型
１．３ 酶制剂的应用 饲用酶制剂最早应用于仔猪， 补充消化酶分
泌的不足， 提高断奶仔猪消化饲料能力， 减少下 泻。国内关于复合酶制剂提高仔猪生产性能的试 验报告很多， 大都结果表明： 饲料中添加复合酶制 剂 可 提 高 增 重 ５％－ １５％， 料 肉 比 下 降 ３％－ ８％ 。 Ｔａｖｅｍｅｒ 和 Ｃａｍｐｅｂｅｌｌ（ １９９８） 发现， 在生长猪的大 麦型日粮中添加含 β－ 葡聚糖酶复合剂， 可使饲料 能 量 利 用 率 提 高 １３％， 日 粮 蛋 白 质 吸 收 率 提 高 ２１％。汪儆等（ １９９７） 报道， ２０－ ５０ ｋｇ 的生长育肥猪 在含 ４０％次粉日粮中添加木聚糖制剂， 日增重提 高 ８．１％， 饲料转化率提高 ４．３％， 腹泻减少率 ９０％。 对肥育猪而言， 其消化道结构已经发育完善， 添加 酶制剂改善其消化性能的作用不大。因此研究肥 育猪阶段添加酶的消化性能报道较少。张永刚 （ ２００６） 报道在肥育猪日粮中添加植酸酶对猪的生 产性能无差异。唐铁军（ ２００５） 研究表明， 在生长肥 育猪日粮中添加复合酶 （ 含木聚糖酶、β－ 葡聚糖 酶、蛋白酶、α－ 淀粉酶和纤维素酶） ， 生长期的平均 日增重显著高于对照组， 而肥育期差异不显著。 Ｇｒａｈａｍ（ １９８９） 报道， ８０ ｋｇ 肥育猪 β－ 葡聚糖在回 肠末端表观消化率高达 ９５．６％， 饲用酶制剂后虽能 提高其表观消化率， 但效果作用不明显。Ｊｅｎｓｅｎ （ １９９８） 试验表明仔猪断奶后对不同品种大麦 β－ 葡聚糖和在回肠末端表观消化率分别为 ５８．８％和 ４８．６％。刘永刚（ １９９６） 报道了猪年龄与酶效应之间 的关系， 猪在 ８－ ２０ ｋｇ 体重时， 酶制剂促进饲料转 化率的效果为 １０％， ２０－ ４０ ｋｇ 体重时， 转化率的效 果为 ５．５％。４０－ ６０ ｋｇ 时， 转化率的效果为 ３．５％。
随着畜禽集约化饲养的进一步发展和畜禽饲 养密度的增加， 畜禽各种疾病的发生越来越频繁， 饲料添加各种药物已经相当普遍， 且用量有越来 越大的趋势， 虽然抗生素对动物疾病防治发挥重 要作用， 但也给畜牧生产和人类带来一定的负效 应。抗生素在消灭病菌的同时， 也消灭了对动物机 体有益生理性细菌， 破坏肠道微生态平衡， 使动物 机体产生了抗药性细菌。为此， 各国学者开展了无 毒、无害、无残留的抗生素替代品的研制， 其中选 用动物体内有益微生物及其特殊营养物质加工而 成的微生态制剂是有前途的一类。 １ 酶制剂 １．１ 国内外饲料酶制剂概况
参与淀粉酶、蛋白酶的生成及 Ｂ 族维生素等 养分的合成。
微生态制剂包括益生菌、益生元及含有益生 菌和益生元的合生素三种类型。目前常用的益生 菌 制 剂 有 芽 孢 杆 菌 、乳 酸 杆 菌 、粪 链 球 菌 、酵 母 培 养物、双歧杆菌等。除单一菌种制剂外， 还有多菌 种复合制剂。 ２．２ 微生态制剂应用的必要性 ２．２．１ 克服药物残留和应用抗生素弊端的需要 ２．２．１．１ 病原菌产生抗药性 滥用抗生素是导致
微生态制剂主要以固体形态如粉状、糊状添 加到饲料中， 主要有以下几个方面的作用：
帮助寄主肠道菌群尽快达到或维持其生态平 衡， 与有害菌争夺氧， 附着点和营养素， 能竞争性 地抑制有害菌的生长。
微生物代谢产生有机酸， 降低动物肠道内ｐＨ 值， 杀灭不耐酸的有害菌， 产生溶菌酶、过氧化氢 等物质， 可杀灭潜在的病原菌。
因此， 各种酶制剂在幼龄动物的应用效果要好于 成年动物。 １．４ 饲用酶制剂应用存在的问题和发展方向 １．４．１ 饲用酶制剂应用中出现的问题
饲料加工过程（ 主要是制粒） 中的高温、配合 饲料中的重金属离子、动物体内环境等导致酶制 剂失活， 因此酶的稳定性是酶应用中的一个重大 问题。应用中应注意对酶制剂进行稳定化处理。此 外， 筛选优良菌种或通过基因工程技术对菌种进 行改造， 使之生产的酶能耐高温、有较宽的 ｐＨ 作 用范围等适应不良外界条件的性能。
迄今为止， 饲用酶制剂对畜禽业生产产生了 很大的影响。日粮中添加酶制剂可以改变肠道微 生物发酵， 进一步影响营养成分的可利用性以及 动物的健康状况， 减少粪便和污染物的排放， 改善 环境质量。相比较而言， 酶制剂对表观能低的谷物 饲料的改善作用大于表观代谢能高的谷物饲料。 在规模化饲养的情况下， 酶制剂可以降低动物种 群之间的个体差异。
在某些新的饲用酶制剂产品开发过程中， 对 酶的最适活性单位或酶制剂添加量缺乏足够的试 验基础， 复合酶的单项酶种及活性比例具有一定 的盲目性。有些酶种是漫无目的地添加， 造成浪费 和成本的提高。今后， 饲用酶制剂应向高效、专一 方向发展， 开发特种动物专用酶以满足特殊需要。 例如某一特定日粮类型的饲用酶， 某一特定的动 物某一阶段的饲用酶， 或单一用途的饲用酶（ 如消 除某一中抗营养因子） 。

抗药菌株增加的主要原因， 严重影响畜禽疾病的 防治工作， 给畜牧业带来重大影响。 ２．２．１．２ 抗生素破坏正常菌群的生态平衡 抗生 素作用于病原菌的同时也将有益微生物杀死， 造 成机体内菌群失调， 使消化道微生态平衡遭到破 坏， 从而导致功能紊乱， 引起多种消化道疾病， 如 慢性腹泻、急性肠炎等。 ２．２．１．３ 对动物机体免疫力产生不良影响 抗生 素进入动物机体内可以同多种蛋白质合成复合 物， 分布于体内各部分， 使动物机体产生明显的免 疫形态学变化， 并伴随形成特异性抗体， 动物免疫 力下降。 ２．２．１．４ 滥用抗生素， 破坏生态环境， 威胁人类健 康 饲料中使用抗生素， 导致畜产品中有药物残 留， 直接威胁人类健康。由于消化不良， 动物粪便 中的不良气味严重， 有些药物通过粪便排泄出来， 造成环境污染。 ２．２．２ 生产绿色食品的需要
由于微生态制剂天然、无毒、无残留、无公害、 不污染环境， 与其他添加剂相比更广泛用于生产 绿色食品的养殖业。 ２．２．３ 提高生产性能的需要