饲料用酶的研究进展 姚斌
体外酶法研究进展
体外酶法研究进展摘要：消化能值是评定饲料能量生物学效的主要指标之一。
客观精准地评定饲料的消化能值是确定动物营养需要量及优化饲料配方的主要决策依据。
本文主要介绍了体外酶法的研究进展，影响评定准确性的因素以及体外酶法评定饲料消化能中存在的一些难题。
关键词：猪;消化能;体外酶法引言能量是饲料营养物质的第一要素。
代谢能值是评定饲料能量生物学效的主要指标之一，因此，客观精准地评定饲料的代谢能值是确定动物营养需要量及优化饲料配方的主要决策依据。
目前评定饲料营养价值的方法主要有体内法、半体内法(运动尼龙袋法)和体外法(酶法)。
体内法和半体内法评定饲料营养物质在小肠消化率虽然较为客观实际，但都需要依赖于试验动物，半体内法还需要借助于必要的瘘管手术和试验设备，试验较麻烦且费用昂贵，不适于生产实际，而酶法是利用一种或多种酶或动物小肠液模拟动物体内的环境，在体外对营养物质进行消化，以评定营养物质的消化率，是一种快速且相对准确的试验方法。
酶法最早产生于50年代，最初只是用单一胃蛋白酶法评定饲料蛋白质的消化率，虽然这一方法快速简便，但与体内法所测数据相差较大(Grand 和Carroll,1958; Campbell,1961)。
Akeson和Stahmann(1964)进一步发展了酶法，在胃蛋白酶的基础上又加入了胰蛋白酶，测得真蛋白消化率与体内法所测数据强烈相关(r=0.995)，使得胃蛋白酶加胰蛋白酶法成为评定单胃动物饲料蛋白质消化率的常规方法, 但这种方法是在假定蛋白消化率不受其他养分消化影响的基础上建立的，而消化道酶谱是一个复杂多变的多酶系统，由于各种酶元所需要的激活条件不同以及酶作用于底物的反馈抑制作用。
所以胃蛋白酶加胰蛋白酶法并不能真正反映体内消化过程。
日本Furuya(1974)提出了胃蛋白酶加小肠液测定离体消化试验方法，通过离体法和全收粪二者比较,两法干物质和能量消化率间均为强相关，且测值相当一致。
国内张子仪等(1981-1988)对此法做了进一步研究，已形成一套完整的实验室测定猪饲料营养物质消化率的体外方法。
饲料酶制剂市场状况及进展
饲料酶制剂市场状况及进展饲料酶制剂通过作用于饲料原料中的抗营养因子，使动物更充分利用饲料中的营养物质，从而提高饲料转化率和肉、蛋的生产效率。
此外，饲料酶制剂可减少动物排泄量，在控制畜牧生产中环境污染方面发挥了关键作用。
一、为什么在动物饲料中使用酶制剂？以猪和禽为例，占采食量15%～25%的饲料在体内不能被消化，因为饲料中包含抗营养因子，或是体内缺乏某种可特异性降解饲料中某种成分的酶。
抗营养因子可干扰正常消化，导致产蛋量或产肉量降低，同时也降低了饲料转化率，并会引发消化不良。
酶制剂可提高饲料组分的营养价值和消化效率，帮助降解许多饲料原料中普遍存在的抗营养因子，如粗纤维和植酸；还可用于提高饲料中淀粉、蛋白质、氨基酸及矿物质（钙、磷）的利用率。
此外，酶制剂还可用于补充幼龄动物内源酶的不足。
由于酶本身是蛋白质，最终可被动物消化或排出体外，在蛋或肉中没有任何残留。
二、应用于动物饲料的酶制剂有哪些？1.糖酶可降解复杂的碳水化合物，包括以非淀粉多糖（纤维）或淀粉为底物的酶类。
2.纤维降解酶所有植物性饲料原料都含有纤维，其由一系列复杂的碳水化合物（非淀粉多糖）组成，主要存在于植物的细胞壁中，分为可溶性纤维和不可溶性纤维。
纤维以多种方式产生抗营养作用。
在动物饲料中使用的纤维降解酶主要是木聚糖酶和β－葡聚糖酶。
木聚糖酶降解阿拉伯木聚糖，阿拉伯木聚糖在谷物饲料及其副产物中含量较多。
β－葡聚糖酶可降解β－葡聚糖，β－葡聚糖在大麦和燕麦中含量丰富。
其他应用于动物饲料的纤维降解酶还有β－甘露聚糖酶、果胶酶和α－半乳糖苷酶。
3.淀粉降解酶植物性饲料原料中淀粉的消化率可因淀粉颗粒大小、淀粉组成和淀粉的包裹情况而变化。
植物的遗传特性、生长条件、收获条件、加工处理、干燥、储藏和饲料生产过程都会影响淀粉的消化率。
淀粉降解酶可降解谷物、谷物副产品以及一些植物性蛋白中的淀粉。
通过提高淀粉的消化率，淀粉降解酶可使动物从饲料中获取更多的能量，并有效地转化为肉和蛋。
饲料用非淀粉多糖酶研究获突破
其他 商业 活 动 中 ． 将 按修 改后 的新商 标 法处 理 ， 处
１ ０万 元 罚 款 。 同 时 工 商 总 局 明 确 ： “ 驰名 商 标 ” 用 于 商 品 、商 品 包 装 容 器 上 并 于 ５月 １日 以 前 已 经 进 入 流 通 领 域 的 除 外 。也 就 是 说 ， ５月 １日以 前 就 已进 入 市场 的 印有 “ 驰名商标 ” 的商 品 ， ５月 １ 日 后 仍 可继 续销 售 ， 直 至售 完 。此外 ， 工 商 总 局 还 确
（ 上 海 ） 有 限 公 司 对 外 发 布 。 已 研 发 突 破 饲 料 行
业 金 属 及 重 金 属 污 染 技 术 难 关 ，成 功 生 产 小 肽 螯 合微 量 元素 并发 明了饲料 “ 减 排 ” 方 案 。 该 创 新 技 术 １吨 饲 料 只 需 添 加 １ 公 斤 微 量 元 素 ，能 显 著
饲 料 用 非 淀 粉 多糖 酶 研 究 饲 料 研 究 所 姚 斌 研 究 团 队 通 过近 １ ０年 潜 心 研 究 ， 圆满 完 成 了 “ 新 型 饲 料 用 非 淀粉 多糖 酶制 剂 产 品的创 制 ” 项 目。 科研 人员 从 酶 的分 子 生 物 学 基 础研 究 入手 ． 解 决 了木 聚 糖 酶 等 多 种 非 淀 粉 多 糖 水 解 酶 的 基 因
地， 形成 以核心 育 种场 为 主 体 的商 业 化育 种 模 式 ，
满 足 市 场 对 优 质 商 品鸡 的需 要 。 该 计 划 的 出 台 对 于 目前 低 迷 的 禽 业 是 莫 大 的 利好 ， 政 府将 加 大资 金 和政 策 支 持力 度 。 扶持 国内
肉鸡产 业 发展 ， 加 速 提 升 产 业 集 中度 ， 规 模 企 业 尤
木聚糖酶在猪饲料中的研究进展与应用
木聚糖酶在猪饲料中的研究进展与应用
小麦中的主要抗营养因子是阿拉伯木聚糖，其作用主要表现为增加动物消化道食糜粘度。
日粮中添加以木聚糖酶为主的复合酶，可有效消除其抗营养作用，提高猪的生产性能。
本文就近几年来，国内外学者对木聚糖酶在猪饲料中的研究与应用作一综述。
在传统饲料的玉米－豆粕型日粮中，玉米作为主要的能量饲料，常占到日粮配方组成的６０％左右。
目前养猪生产中出现了玉米等能量饲料的短缺，因而必须充分地开发和利用我国资源丰富的麦类谷物和糠麸。
另外，中国已加入世贸组织，国外低价格小麦、大麦产品即将涌入中国市场，将进一步刺激木聚糖酶的市场需求。
同时，随着我国饲料安全工程的启动和实施，抗生素等产生残留，抗药性和污染环境的饲用添加剂的使用将受到限制，被逐步禁用或淘汰，而饲用酶制剂作为无残留，无抗药性又不污染环境的促生长添加剂，将会得到大力推广使用。
１木聚糖酶的作用机理谷物籽实中都会含有一定量的抗营养因子非淀粉多糖（ＮＳＰ），ＮＳＰ分为可溶性ＮＳＰ（ＳＮＳＰ）和不可溶性ＮＳＰ（ＩＮＳＰ），影响动物对养分消化率的ＮＳＰ主要是ＳＮＳＰ。
小麦、麦麸、米糠中的ＳＮＳＰ主要是木聚糖。
众多研究表明，酶制剂能消除ＮＳＰ的抗营养作用，主要是ＮＳＰ酶将ＮＳＰ降解为小分子，从而改变ＮＳＰ的抗营养特性。
木聚糖酶是专一降解木聚糖的复合酶，主要是由β－１，４－Ｄ－内切木聚糖酶和β－１，４－Ｄ－外切木
糖甘酶组成，此外，还有一些脱支链酶。
木聚糖酶破坏木聚糖分子中的共价交联（阿拉伯糖残基取代区）及通过氢键形成的连接区（主链上的非取代区），使木聚糖的水溶性及粘性大大下降，从而降低对肠道的负作用。
１．１降低胃肠道食糜的粘性ＤｅＳｉｌｖａ。
我国饲料植酸酶技术取得突破
外省市有科研组采用传统 的灭活病毒疫苗 ， 但几 经 实验发现 ， 相较于其他流感病毒 ， Ｈ ７型流感病毒 在 接触到灭活 的化学试剂后蛋 白结构会变形 ， 从 而导
致免疫反应不灵 。
实上 ， 在２ ０ ０ ３年 的 Ｓ Ａ Ｒ Ｓ暴 发期 间 ， 也 曾有医疗 机 构小范 围尝试抗体治疗法 ， 并成功治愈 了病人 。
段。
大胆创新 ， 尝试把 Ｈ ７ Ｎ ９的主要 致病基 因植入 到成
熟的疫苗载体上 ， 相 当于存进保险柜里再放 到人 体 细胞 中， 由于病 毒 的蛋 白结 构 没有 被 灭 活过 程 破 坏， 就有效激 发人体 产生免 疫应 答。徐建 青表 示 ， 未来 ， Ｈ ７ Ｎ ９禽流感疫 苗将在 活禽 和养殖 场工作 人
９ ０ ％ 以上 ， 国外产 品基 本退 出 中国市 场 。此外 ， 植 酸酶 应用可减 少饲料 添加 的磷 酸氢钙 ５～ ７公斤／
剂不仅可以减少饲 料 中抗 生素及 其他 化学 添加剂 的使用 ， 提供更为安全 、 优质的动物产品 ， 而且能 大 幅度减少 动物排 泄物 中的氮 、 磷 等有机物 含量 ， 减
“ 在感染病毒 的前 ８天使 用达菲 效果 比较 显著 ， 因 为个体免疫 系统启动前有一个 空窗期 ， 这个时候用 药最有效 。 ” 徐 教授表示 ， 随着感 染 时间延 长 ， 达 菲很 快就
失效 ， 体内耐药性也 快速上升。研 究人员从 中获得 灵感—— 这个 空窗期 使用外源性免疫抗体 ， 即对新 感染者直接注入抗体血清 ， 效果明显好于达 菲。事
我 国饲 料 植 酸 酶技 术 取 得 突 破
中国农业科 学 院饲 料研 究所姚 斌研 究员及 其 研究 团 队， 以饲料用 酶的分 子生物学 、 基 因工 程研 善的饲料用酶基础研究和产 品开发技术平 台 ， 取 得 了多项科研成果 。以植酸酶为例 ， 目前植酸酶 的 国 内市场价格较 国外公 司进入 中国的 １ ９ ９ ５年下 降 了
饲用酶应用进展(精)
摘要饲料中添加酶可帮助动物对饲料养分的消化吸收，大幅提高饲料效率，促进动物生长。
综述了木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶和植酸酶在饲料工业中的应用。
关键词饲用酶；饲料；应用 Application Advancement of Feed Enzyme ABSTRACT adding enzyme to the feed can help animal to digest nutrient of the feed and increase efficiency of the feed and promote animal to grow up. Application of xylanase, p-glucanase, cellulase and phytase in the feed industry were summarized,KEYWORDS feed enzyme: feed: application 1 前言饲用酶的研究开发和推广应用已成为生物技术在饲料工业中应用的重要领域。
酶作为一种新型高效饲料添加剂，可以提高畜禽生产性能和减少排泄物的污染，同时也为开辟新的饲料资源提供了可能性。
从而使饲料工业高效、环保和可持续发展成为可能。
饲用酶可大致分为两大类：内源性酶，如与消化道分泌的消化酶相似的酶(淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等)可直接消化水解饲料的营养成分：外源性酶，消化道不能分泌的酶，如纤维素酶，β-葡聚糖酶和植酸酶等。
外源性酶不直接消化水解大分子的营养物质，而是分解或水解饲料中的抗营养因子，间接促进了营养物质的消化利用，提高营养消化率。
大部分的科研报告显示，在正常的畜禽日粮中，使用外源性酶才有实际意义。
目前已得到充分肯定的饲用酶主要是木聚糖酶，β-葡聚糖酶，纤维素酶和植酸酶。
随着饲用酶研究工作的系统化、研究范围的扩大化，饲用酶生产：技术的不断进步使得其应用取得了较大的进展。
2 木聚糖酶在饲料工业上的应用 2.1 木聚糖酶的种类及作用β-木聚糖酶属于水解酶类，包括内切β-木聚糖酶、外切β-木聚糖酶和β-木二糖苷酶。
复合酶制剂的研究进展
发和利用一度停滞不前。到了８０年代后期，随着改革开放
用于其他动物的日粮配合，如果其实际应用价值得到证明，
和我国饲料工业的发展．国外饲用酶制剂先后进入中国市
大量的工作是去不断试验。
场，刺激了我国酶制剂的研究，国家“八五”攻关和部分省市 也相继立项研究．并陆续生产出了酶制剂产品。进入９０年
随着酶和底物以及肠道环境之间作用机理的研究日臻 成熟，酶技术的应用前景也变得越来越宽广。正是基于我们
Ｅｏ．３ｃ∞＠ｘＥ×Ｄｃ．Ｉ一母Ｅ．山
可以将日粮中的多酶制品看作是一种９ｂＪＪｔｌ的能量源。
对一种多酶制品赋予一定的表观能量值就可通过计算机以
肉蛋奶以满足市场需求。 ５．２饲用酶制剂是动物科技发展过程中出现的一种新
型饲料添加剂．经过多年的实践证明。在畜禽养殖中应用饲
及应用多种多样的原料而设计出多种新颖的日粮配方。这
代，国产饲料酶制剂开始发展，为我国养殖业和饲料工业全
对何种组分对酶处理敏感。添加多少酶量才能产生最佳经
面应用国产酶，节约外汇和降低成本创造了成熟的条件。 ３．４提高饲用酶制剂添加效果的关键，并不在于如何维
济效益等问题的理解，推动了饲用酶工业的发展。 ５复合酶制剂的应用研究目的及其意义
持酶制剂的活性，而是在于如何满足饲用酶制剂发挥作用
用肉鸡做的．但这种赋予酶以表观能量值的方法可能也适
着十分广阔的应用前景。Ｑ
２００５－＊１７－Ｊ１分２１卷第６期
ｏ ４１
万方数据
复合酶制剂的研究进展
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
李晓东， 董文成 李晓东(廊坊市畜牧水产局,河北,廊坊,065000;中国农业大学农业推广专业,北京,100094) ， 董文成(廊坊市畜牧水产局,河北,廊坊,065000)
酶制剂在动物营养和饲料中的应用
酶制剂在动物营养和饲料中的应用发布时间：2021-11-16T07:42:01.870Z 来源：《中国科技人才》2021年第22期作者：朱海峰[导读] 酶是目前较晚的饲料添加剂。
1975年，美国首次在配合饲料中使用酶制剂，取得了显著的效果。
此后，饲料酶商品化技术应运而生，并越来越受到世界水产界的重视。
我国饲料酶制剂的研究和应用始于20世纪90年代，产品数量不断增加，质量不断提高。
短短十几年间，已经有数百种酶产品被逐渐应用于猪、禽、水产品和反刍动物的养殖。
饵料是水产养殖业发展的关键。
酶广泛应用于饲料中，以提高饲料质量。
酶制剂可以克服饲料中抗营养因子的不利影响，提高饲料地消化率，为动物提供充足的营养，促进动物健康生长。
本文综述了酶制剂在动物营养和饲料中的应用。
济南市海倍得生物技术有限公司山东济南 271133摘要：酶是目前较晚的饲料添加剂。
1975年，美国首次在配合饲料中使用酶制剂，取得了显著的效果。
此后，饲料酶商品化技术应运而生，并越来越受到世界水产界的重视。
我国饲料酶制剂的研究和应用始于20世纪90年代，产品数量不断增加，质量不断提高。
短短十几年间，已经有数百种酶产品被逐渐应用于猪、禽、水产品和反刍动物的养殖。
饵料是水产养殖业发展的关键。
酶广泛应用于饲料中，以提高饲料质量。
酶制剂可以克服饲料中抗营养因子的不利影响，提高饲料地消化率，为动物提供充足的营养，促进动物健康生长。
本文综述了酶制剂在动物营养和饲料中的应用。
关键词：酶制剂；动物营养；饲料1 酶对动物的益处 1.1 酶的作用机制因为动物不能分泌水解非淀粉多糖的酶，所以谷物细胞壁中的非淀粉多糖只处于非水解状态。
非淀粉多糖是一种大分子碳水化合物，在组成和结构上与淀粉不同，分子间有化学交联，因此不能被动物完全消化利用。
一些非淀粉多糖易溶于水，在动物肠道内形成黏性凝胶，降低肠道功能，因此臭名昭著。
木聚糖是戊聚糖，具有很强的水溶性和黏性，这是造成这种情况的主要原因。
从植酸酶玉米说起（上）
从植酸酶玉米说起（上）提要：植酸酶玉米减少使用无机磷，将延缓磷矿资源的枯竭，显著节省了成本，还可以增进牲畜对铁、锌、钙、镁、铜、铬、锰等矿物质元素的吸收；更重要的是，它能有效减少牲畜粪便对环境造成的污染。
许多环保主义者总喜欢以各种手段不厌其烦地表达对于现代工业的憎恨，认为它是破坏环境的根源所在，却不了解（或其实了解但不愿承认）一个环境学领域最基本的事实：对生态与环境破坏最严重的不是工业，而是农业，尤其是原始农业。
——农业不仅要侵占大量森林和草地，还要向环境施放大量农药和化肥，以及“农家肥”；原始农业生产方式（即今天所谓的“有机农业”）由于效率低下，养活同样多的人口就需要用更多的土地，这意味着更多的森林和草地将被开垦为耕地。
“农家肥”的污染则是一个由来已久的话题。
随着农村劳动力大量外出，当前越来越多的“农家肥”未经田地吸收而直接通过溪流进入江河湖泊，中国几乎所有河流湖泊都或多或少遭遇到农家肥污染。
“农家肥”带来的主要污染物有两种：氮和磷，正是这两种物质导致水体的富营养化。
尤其是磷污染，当前，中国每年通过畜禽粪便流失到环境中的磷元素达363万吨，相当于通过化肥流失量的1.2倍。
磷污染的处理难度及成本均远远高于氮污染，环保部门每处理水体中的一吨磷，平均大约要花费人民币11万元。
磷是生物体必需的元素，作为牲畜饲料主要原料的玉米中富含磷元素，但这些磷却不能被鸡、猪和鱼等动物很好地吸收。
原来，玉米中丰富的磷绝大部分以植酸的形式存在。
植酸又叫肌醇六磷酸，不仅是玉米，包括水稻、小麦在内的其他禾本科植物也以植酸作为磷在种子中的储存形式。
正常情况下，植酸大部分不能被人、鸡、猪、鱼等单胃动物的消化系统分解，这些动物因而不能充分利用其中的磷。
植酸不仅不让动物吸收磷，它还会与蛋白质及钙、镁、铁、锌、铜、锰、铬等人体必需元素结合，影响动物对这些微量元素的吸收。
所以亚洲以大米为主食的人们很容易缺钙，以及因缺铁而贫血，各种微量元素的缺乏还造成隐性饥饿。
酶制剂在饲料工业中的应用
促进饲料资源开发 利用：酶制剂能够 提高饲料的营养价 值，使一些原本无 法利用的资源得到 有效利用，降低饲 料成本。
提高饲料转化率： 酶制剂可以促进 饲料中营养物质 的消化吸收，提 高饲料的利用率， 减少浪费。
改善动物生产性 能：酶制剂能够 促进动物生长， 提高生产效率， 缩短养殖周期。
减少环境污染： 酶制剂可以降通过基因工程技术改良酶制剂的活性、稳定性和产量。 发酵工艺优化：优化发酵工艺条件，提高酶制剂的生产效率和产品质量。 酶的固定化技术：研究酶的固定化技术，提高酶制剂的重复使用性和稳定性。 新型酶制剂的开发：开发新型酶制剂，满足饲料工业中对酶制剂的多样化需求。
酶制剂市场需求增长：随着养殖业的发展，酶制剂作为饲料添加剂的需求不断增长。
了不确定性。
酶制剂的作用效果 还受到饲料原料质 量、动物种类和生 长阶段等多种因素 的影响，使得其在 实际应用中存在一 定的风险和不确定
性。
酶制剂的活性：如何保持酶的活性，使其在饲料加工和储存过程中保持稳定是一个挑战。
酶制剂的定向进化：通过定向进化技术提高酶制剂的催化效率和特异性是研发的关键。
酶制剂的生产成本：降低生产成本，提高产量是实现酶制剂广泛应用的重要因素。 酶制剂的安全性：确保酶制剂的安全性和无毒副作用是饲料工业应用的重要前提。
酶制剂的发现： 酶制剂的起源
和早期研究
酶制剂的研发 阶段：各个阶 段的研发成果
和突破
酶制剂的应用 领域：酶制剂 在饲料工业、 食品工业等领 域的应用情况
酶制剂的未来 发展：未来酶 制剂的研究方 向和潜在应用
领域
酶制剂的提取和分离技术
酶制剂的固定化技术
酶制剂的复配技术
酶制剂的生产工艺流程
液体酶制剂：易于运输和储存，但稳定性较差 粉状酶制剂：便于添加到饲料中，稳定性较好 颗粒酶制剂：适合规模化养殖，方便使用 微胶囊酶制剂：能够提高酶的稳定性，延长保存期
植酸酶的研究进展及其在饲料中的应用(精)
5黑龙江畜牧兽医6科技版2010年8月(上)37植酸酶的研究进展及其在饲料中的应用蒋治国(广西职业技术学院动物技术系,广西南宁530226)中图分类号:S816.7文献标识码:A文章编号:10047034(2010)08-0037-03关键词:植酸酶;植酸;酶活;饲料摘要:磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一。
家畜必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动。
本文主要对植酸的性质、化学结构、在植物中的分布等进行解释,同时综述了产植酸酶的菌种来源、植酸酶的适宜催化条件及植酸酶在饲料中的添加对动物消化代谢的影响,并阐明了植酸酶发挥作用的影响因素及未来植酸酶的发展方向。
磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一。
家畜必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动,因此在现代畜牧生产中,饲养者必须考虑磷的添加问题。
单胃动物(猪、鸡)饲料中植物性饲料所占比例很大,虽然饲料中总磷含量较高,但可被单胃动物利用的有效磷不足。
植酸(Phyticacid)和植酸盐是谷物饲料中磷的主要存在形式,绝大多数单胃动物不能充分消化、利用植酸和植酸盐中的磷,必须在饲料中添加无机磷酸盐,这不仅增加了饲养成本,不能被动物消化吸收的磷还会对环境造成污染。
此外,植酸盐能络合某些营养物质,降低其在动物体内的消化吸收率,植酸还可抑制消化酶的作用效果。
最近的研究表明,日粮中添加植酸酶可释放出谷物饲料中的磷,使磷能为单胃动物所利用,因此可减少饲料中无机磷的添加量。
1 植酸1.1 植酸的性质植酸的化学名称是环己六醇六磷酸酯,分子式为C6H18O24P6,结构式为C6H6[OPO(OH)2]6,它是一种淡黄色或黄褐色的黏稠液体,易溶于水、乙醇、丙酮,几乎不溶于苯、氯仿、醚和己烷。
植酸分子带负电荷,本身毒性很小,但却有很强的螯合能力,因此具有抗营养特性。
1.2 植酸磷在植物中的分布植酸广泛存在于各种植物中,在植物性饲料中的磷主要以植酸及其盐形式存在,因此有机磷酸化合物被称之为植酸磷。
国内外农产品变温干燥研究进展_姚斌
· 94 ·干燥是以供热的方式从物料中脱去水分的过程，是一个复杂的传热传质过程[1]。
在农产品加工中，干燥是一种极其古老的操作，现在已成为一种普遍的单元操作[2]。
由于缺少合适和及时的干燥工艺，全球每年将近有1/3的农产品损失[3]。
这些收稿日期：2014-12-03基金项目：国家自然科学基金项目(51168038)。
作者简介：姚斌(1991—)，男，江西萍乡人，硕士研究生，主要从事机电一体化技术和设备研究的工作。
损失在发展中国家更大，比如南非国家，每年有47%的蔬菜和水果因处理不当浪费[4]。
在农产品加工和保存中，干燥是保存农产品最古老、简单和广泛使用的方法[2]。
干燥是能源高度密集的操作，在发达国家的国民工业能源消耗姚 斌，张绪坤，温祥东，邹加富(南昌航空大学机电设备研究所，南昌 330063)摘要：由于不同的干燥阶段，农产品中物料与水分结合能存在巨大差异，造成了干燥能耗大、干燥产品品质低等问题。
变温干燥便是解决这一问题的最佳方法，它不仅能够节省能耗、提高干燥产品色泽和营养、改善产品的物理特性，还不会增加干燥设备成本。
文章介绍了变温干燥的原理和特点；从干燥过程的能耗和产品品质的角度出发，讨论、分析和评估了变温干燥技术的优势；最后指出了在变温干燥中，温度变化方式缺少合理选择和干燥过程建模不足等缺点，提出了进一步研究的方向。
关键词：农产品；变温干燥；能耗；品质中图分类号：TS 205.1 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2015)07-0094-05Developments of variable temperature drying technology for agriculturalproducts at home and abroadYAO Bin, ZHANG Xu-kun, WEN Xiang-dong, ZOU Jia-fu(Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063)Abstract: Due to the great difference in material and moisture binding energy of agricultural products in different drying stage, there is a lot of problems, such as large energy consumption and poor quality of drying product. The variable temperature drying technology is considered to be one of the most effective ways to solve this problem. It can not only save energy, improve color, nutrition and the physical properties of drying product, but also would not increase the cost of drying equipment. The de fi nition and technological characteristics of variable temperature drying are formulated in this article. Meanwhile, this study discusses, analyzes and evaluates the recent advances in variable temperature drying research with energy ef fi ciency and product quality as standpoint. Finally, the way of temperature changing is lack of rational selection and the modeling of drying process is insufficient pointed out during the variable temperature drying and the direction of further research is suggested.Key words: agricultural products; variable temperature drying; energy consumption; product quality国内外农产品变温干燥研究进展DOI:10.13684/ki.spkj.2015.07.022· 95 ·2015年 第40卷 第07期中占显著份额。
饲料用酶
Specific activity (IU/mg) 6000.68 5886.07 712.88
Relative activity (%) 100 98.09 11.88
39
抗多种蛋白酶的Lipase lipS221
120
100
80
60
40
C4 20
0
relative activity (%)
proleather alkaline protease savinase
16
产酶菌株定向筛选 菌株纯化 产酶验证 菌株鉴定 基因克隆
特定分析 目标酶基因PCR引物组合设计
酶基因片段获得 基因多样性分析及新颖性评估 特异PCR引物或特异探针 菌落PCR或菌落杂交筛选
全长基因获得 基因高效表达
酶蛋白纯化 性质鉴定与评价
类,决定了其添加成本必须十分低廉。
7
国内外差距
❖ 研究与应用起步较晚，差距较大。除少数产 品外, 普遍存在生产技术水平低、品种少、 应用技术不完善等问题。国外已有十余种酶 制剂实现了产业化, 并在包括中国的市场上 销售和应用。
❖ 生产成本高。国外80%以上的饲料酶制剂 是利用基因工程菌株高效生产, 而我国仅有 植酸酶等少数几种是利用基因工程菌株高效 生产, 而大部分酶制剂是采用天然和诱变菌 株发酵生产, 成本高。
25
综合性质优良的植酸酶 Y4
Optimum pH
Optimum T
Specific activity (U/mg) Thermostability at 80℃for 30min Pancreas pepsin (2h) Stomach pepsin (2h)
A. niger 2.5/5.5 55 ℃
酶制剂在畜禽生产中的应用研究进展
中国畜牧兽医２００７年第３４卷第１０期动物营养与饲料科学·奥特奇协办·１９·酶制剂在畜禽生产中的应用研究进展王前光ｋ２。
高惠林１。
贺建华２（１．湖南常德职业技术学院，常德４１５０００｝２．湖南农业大学动物科技学院，长抄４１０１２８）摘要：酶制剂作为３大绿色饲料添加剂（益生素、中草药、酶制剂）之一，能够部分解决饲料资源不足的难题，它的研究，开发与应用已成为动物营养界关注的一个热点Ｉ作者综述了酶制剂在畜牧生产应用中的最新研究进展，并初步提出酶制剂开发利用的研究重点。
关键词：酶制剂；畜禽；生产中图分类号：Ｓ８１６．７９文献标识码：Ａ文章箱号：１６７１—７２３６（２００７）１０—００１９—０４酶制剂能部分解决饲料资源不足的难题。
我国畜禽业蓬勃发展，但面临饲料资源短缺的局面，有专家预测，２０００～２０２０年能量饲料缺口将达０．２４～０。
８３亿ｔ（韩正康，１９９６），这将成为制约我国饲辩工业和畜牧业可持续发展的首要因素。
酶制剂能够提高饲料原料的利用率，为解决饲料资源不足的难题提供了有效途径。
因此，饲用酶制剂的研究、开发与应用已成为动物营养界关注的一个热点。
在２０世纪６０年代，国外就对酶制剂进行了研究，自从１９７５年美国饲料工业首次把微生物酶作为添加荆应用于配合饲料中，在饲养方面取得显著效果后，酶作为饲料添加剂正式登上历史舞台。
到２０世纪８０年代，国外配合饲料中已普遍使用酶制剂。
饲用酶制剂２０世纪９０年代初才进入中国，在短短的１０多年时间里．已从探索性研究发展到广大养殖者较广泛的认同和使用，发展异常迅速．１酶制剂在家禽生产中的应用１．１在肉鸡日粮申的应用目前，关于饲用酶制剂在家禽日粮中的应用研究国内外有许多报道。
国外大多在高粘度日粮（以大麦、小麦等为基础日粮）中，添加复合酶制剂（含ＮＳＰ酶），可显著降低肉鸡肠道食糜粘度，改善肉鸡生产性能和提高营养物质利用率（Ｂｅｄｆｏｒｄ等，１９９６，１９９９；Ｃｈｏｔ等，１９９５）。
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抗多种蛋白酶的木聚糖酶
Proteases
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A
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1h 2h
高温强酸性木聚糖酶
Optimum temperature at 93C and high stability at 90C
Optimum pH 4.0 with high activity at acidic condition
多个pH峰的木聚糖酶和葡聚糖酶
Glucanase
Xylanase
对多种底物有高活性的b-glucanase Bg1
Substrate Main linkage (monomer) Barley β-glucan Lichenan Laminarin 1,3-1,4-β-glucose 1,3-1,4-β-glucose 1,3-β-glucose Specific activity (IU/mg) 6000.68 5886.07 712.88 Relative activity (%) 100 98.09 11.88
•F10
结构具有特点的植酸酶基因
• 类似于操纵子的Erwinia herbicola E3植酸酶 基因结构
• IMP基因和HAP基因，这两个基因共用一个启动子，IMP基因的终止密码 子TAA后，紧接着是HAP基因的起始密码子ATG， 在E. herbicola E5也存 在类似的结构 • 活性研究表明：IMP和HAP都能水解植酸，最适pH都为4.5左右。并且两 个酶一起作用时，比两个酶各自单独作用的效果之和更好
Pedobacter nyackensis 中性植酸酶
在pH7.0、20 ℃ 时，r-PhyMJ11 水解豆粕的能力 是A.niger和 E.coli植酸酶水 解能力的10倍以 上以上
综合性质优良的木聚糖酶
Relative activity (%)
120 110 100 90 80 70 60 50 40
低温磷脂酶LIPA
A. niger Y. rohdei
Y. pestis E. coli
Y. intermedia
10
20
30 Time (min)
40
50
60
具有低温活性的E. carotovora植酸酶
• 具有低温酶典型特性 –低温时高的活性 –差的热稳定性 –在零度时具有5%的活性
• 最适活性温度，与动物体 温相近 • 首次报道的低温植酸酶
饲料用酶的研究进展
中国农业科学院饲料研究所
杨培龙 姚斌 2009年10月18日
饲料用酶制剂
一种新型的饲料添加剂，可提高动 物的生产性能、降低饲料成本、减轻 环境污染及开发新型的饲料资源。
植酸酶、淀粉酶、木聚糖酶、b-甘露 聚糖酶、 b-葡聚糖酶、 a-半乳糖苷 酶、脂肪酶、角蛋白酶、葡萄糖氧化 酶、霉菌毒素降解酶、溶菌酶等
55 ℃ 200 42% 39% 49%
4.5
60 ℃ 3100 15% 32.8% 117%
4.5
55 ℃ 3960 54% 82% 87%
在低pH值和强胃蛋白酶下高效水解植酸 的Y. rohdei 植酸酶(猪专用植酸酶)
• 具备三个必要条件 –在强酸性条件下有高 活性 –强酸稳定性 –高浓度胃蛋白酶抗性 • 该酶同样具有高比活， 高的表达量 • 是猪用植酸酶最好的候 选者
国内外差距
酶的有效性差，应用效果不稳定。酶的性质 不够理想；非单酶生产，各种酶的相对比例 难以控制, 质量标准难以控制, 造成使用时 效果不稳定、重复性差。 酶的配套应用技术体系不完善。缺乏针对我 国饲料日粮和动物特征的应用技术。
研发趋势
注重资源挖掘, 尤其是微生物资源。利用 现代分子生物学和生物技术手段, 高通量 筛选饲料用酶微生物及相关基因资源, 近 来特殊环境微生物成为重点目标。 利用基因工程、代谢工程技术, 构建高效 生物反应器技术平台, 使饲料酶的单位产 量成百上千倍的提高, 以期规模化廉价生 产, 以解决饲料添加剂添加成本空间有限 的问题。
结构具有特点的植酸酶基因
• 多个磷代谢相关结构域的N. punctiforme 植酸酶基因
Nuclease/phospha tase domain Phytase domain Alkaline phosphatase domain Calcium binding
• 磷酸酶结构域，植酸酶结构域，碱性磷酸酶结构域，和钙离子结合域 • 完整的蛋白和单独的植酸酶结构域都能有效的水解植酸 • 完整蛋白的比活性高于单个植酸酶结构域。作用机制还需要进一步的 研究。
● HSL家族 脂肪酶作为参 考序列
进化树显示为五个独立分开的进化簇，说明冰川土壤中的脂肪 酶基因序列呈现出多样性的特点
Diversity of BPP gene fragments from grass carp digestive tracts
冰川土样中第10族木 聚糖酶多样性分析
•F37
•0.02
综合性质优良的植酸酶 Y4
A. niger
Optimum pH
Optimum T Specific activity (U/mg) Thermostability at 80℃for 30min Pancreas pepsin (2h) Stomach pepsin (2h)
E.coli
Y4
2.5/5.5
中国农业科学院饲料研究所微 生物工程研究室简介
• 成立于1994年 • 国内饲料科学研究中第一个分子生物学和基因 工程实验室。 • 研究内容:
饲料和工业用酶及其它生物活性物质的研发 动物胃肠道微生物及基因的分子生态
鱼的分子免疫与基因工程疫苗
饲料用酶的研究平台
技术平台的建立
• 新酶及基因的高通量筛选平台技术
国内外差距
研究与应用起步较晚，差距较大。除少数产 品外, 普遍存在生产技术水平低、品种少、 应用技术不完善等问题。国外已有十余种酶 制剂实现了产业化, 并在包括中国的市场上 销售和应用。 生产成本高。国外80%以上的饲料酶制剂是 利用基因工程菌株高效生产, 而我国仅有植 酸酶等少数几种是利用基因工程菌株高效生 产, 而大部分酶制剂是采用天然和诱变菌株 发酵生产, 成本高。
最适pH比较
Relative Phytase Activity (%)
120 100 80 60 40 20 0 1
A. niger Y. rohdei
Y. pestis E. coli
Y. intermedia
2
3
4
pH
5
6
7
8
pH稳定性比较
Residual Phytase Activity (%)
结构具有特点的植酸酶基因
• 来源于Pseudomonas fluorescens 206串联 的植酸酶结构
• phytase1全长1284 bp，编码了427个氨基酸，phytase2全长1287 bp，编码了428个氨基酸 • 序列之间具有较低的一致性（蛋白序列 52.1%）
• 两个基因在大肠杆菌中都得到活性表达，最适合pH分别为 5.0 和4.5
• 是研究植酸酶结构的优良 材料
来源于藻类的中性植酸酶
• 最适钙离子浓度1.5 mM
• 最适pH 6.5 • 最适温度50º C • 具有典型BPP植酸酶的特性 –钙离子对该植酸酶的热 稳定性和酶活性是必须 的
瘤胃中性植酸酶CP53
• 首次从宏基因组中通过改 进的TAIL的方法克隆到一 致性低的新基因 • 与报道的CP基因有不同的 pH特性（6.5 VS 4.5）, 增加了对的CP植酸酶认识 • 在中性条件下具有高活性 为CP植酸酶的应用研究提 供更多的拓展空间
原
因
一、酶的性质不能满足要求 饲料用酶需同时具备以下优良性质: 热稳定性好而同时在常温下又具有高 活性 最适pH在酸性同时在整个酸性和中性 的pH范围内又能维持较高活性 对动物胃、胰蛋白酶和别的蛋白酶具 有较好的抗性等综合性质
原
因
二、饲料用酶的生产成本
饲料用酶仅是众多饲料添加剂中的一 类,决定了其添加成本必须十分低廉。
• 有效的分子改良平台技术
• 高效表达平台技术 • 发酵技术和规模化生产技术
基因资源
–新酶、新基因的高通量筛选
特殊环境
冰川土样 雪莲根部土样 地方羊品种瘤胃 草鱼胃肠道 天牛胃肠道 深海鱼胃肠道 棉桨废水 金属矿废水 热泉 火焰山土样
特定环境样品 生物信息学分析 产酶菌株定向筛选 菌株纯化 产酶验证 菌株鉴CR引物组合设计 酶基因片段获得 基因多样性分析及新颖性评估 特异PCR引物或特异探针 菌落PCR或菌落杂交筛选
全长基因获得 基因高效表达 酶蛋白纯化 性质鉴定与评价
基因筛选 克隆技术 路线
主要结果
• 基本建立了从特殊环境中快速筛选新酶编码基 因的有效方法体系 • 构建了一种无需建库和分离微生物而直接从环 境基因组中克隆全长基因的方法 • 研究了10余种特殊环境的微生物多样性 • 分离到300株以上的产目标酶酶微生物，其中 有5个新种，10余个潜在的新种 • 研究了8种目标酶在多个特殊环境中的基因多 样性 • 克隆到了超过2000个的目标酶基因片段 • 克隆到了300个以上的全长新基因
饲料用酶种类
对动物内源酶进行补充的饲料用酶 , 如蛋
白酶、淀粉酶、脂肪酶等 消除饲料中的抗营养因子的饲料用酶 , 如 b-葡聚糖酶、植酸酶、木聚糖酶、甘露聚 糖酶、b-半乳糖苷酶等 使某些营养物质得到更有效的吸收利用、 提高低劣质饲料成份的营养价值的饲料用 酶 , 如纤维素酶、木质素酶、植酸酶、果 胶酶、角蛋白酶等 毒素、有害微生物去除的饲料用酶， 如霉 菌毒素降解酶、有机磷农药降解酶、溶菌 酶等