饲料中常用酶制剂及生产过程(ɑ——淀粉酶为例)

饲料中常用酶制剂及生产过程（ɑ——淀粉酶为例）
摘要：随着生活水平的提高，人们对肉类食品的需求大大提高，畜禽养殖业大力发展。

养殖动物的品种，饲料的种类，疾病的预防等在养殖业中起着重要作用。

在饲料处理中，酶制剂的应用不仅提高了饲料的应用率还有利于畜禽的生长。

常用于饲料的酶制剂包括植酸酶、果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶、蛋白质酶。

酶制剂在饲料生产中作用巨大，有广阔的应用前景。

ɑ——淀粉酶是酶制剂中经常使用的一种，其市场需求量大，具有成熟的生产工艺。

关键词：酶制剂种类作用ɑ—淀粉酶生产工艺前景
一、酶制剂的种类及作用
植酸酶:是催化植酸及其盐类水解为肌醇与磷酸（盐）的一类酶的总称，属磷酸单酯水解酶。

自然界的微生物(霉菌、细菌和酵母菌)能产生植酸酶，特别是曲霉菌属(微生物,如黑曲霉、无花果曲霉、米曲霉等能产生活性较高的植酸酶。

植酸酶能水解植酸而释放出无机磷。

植酸酶一般只适于在单胃动物中使用。

反刍动物由于瘤胃微生物能合成植酸酶，因此在饲料中一般不需要使用植酸酶。

纤维素酶：是一种重要的酶产品，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶活力。

纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。

细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。

一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，比较典型的有木霉属、曲霉属和青霉属。

纤维素酶种类繁多，来源很广。

不同来源的纤维素酶其结构和功能相差很大。

由于真菌纤维素酶产量高、活性大，故在畜牧业和饲料工业中应用的纤维素酶主要是真菌纤维素酶。

常见的畜禽饲料如谷物、豆类、麦类及加工副产品等都含有大量的纤维素。

除了反刍动物借助瘤胃微生物可以利用一部分外，其它动物如猪、鸡等单胃动物则不能利用纤维素。

果胶酶：是分解果胶类物质的多种酶的总称,包括原果胶酶、解聚酶和果胶酯酶(PE)等。

普遍存在于细菌、真菌和植物中,一般果胶酶由黑曲霉、根霉、盾壳酶经发酵精制而得。

果胶酶在果蔬加工、饲料、纺织和造纸工业中应用非常广泛。

果胶酶用于果蔬汁饮料及果酒的榨汁及澄清，对分解果胶具有良好的作用。

果胶酶本质上是聚半乳糖醛酸水解酶,果胶酶水解果胶主要生成β-半乳糖醛酸,可用次碘酸钠法进行半乳醛酸的定量,从而测定果胶酶活力。

果胶酶是从根霉中提取的,使细胞间的果胶质降解,把细胞从组织内分离出来。

木聚糖酶：木聚糖酶是指可将木聚糖降解成低聚糖和木糖的一组酶的总称，主要包括外切β-1,4- 木聚糖酶内切β-1,4- 木聚糖酶和 - 木聚糖酶.木聚糖酶广泛存在于细菌，真菌，霉菌。

一般用于生产的菌类有黑曲霉、米曲霉、粘细菌纤维堆囊菌。

它可以将饲料的非淀粉多糖（NSPS）分解成较小聚合度的低聚木糖，从而改善饲料性能，消除或降低非淀粉多糖在动物肠胃中因粘度较大而引起的抗营养作用同时它可以破坏植物细胞壁的结构，提高内源性消化酶的活性，提高饲料养分的利用另外，木聚糖酶在造纸食品和纺织等行业中的应用也较为广
泛。

木聚糖酶是采用液体深层发酵、超滤及喷雾干燥等工艺制得。

木聚糖酶可以应用在酿造、饲料工业中。

木聚糖酶可以分解酿造或饲料工业中的原料细胞壁以及β-葡聚糖，降低酿造中物料的粘度，促进有效物质的释放，以及降低饲料用粮中的非淀粉多糖，促进营养物质的吸收利用，并因而更易取可溶性脂类成分。

半纤维素酶:半纤维素酶是一种复合酶，能有效降解半纤维素在处理废弃物方面，可将木质纤维材料生物转化为单细胞蛋白、乙醇或者其他有用物质。

一般由黑曲菌培养生产。

此外，枯草杆菌、青霉菌、米曲霉等亦能产生半纤维素酶。

主要用于谷类和蔬菜加工，与果胶酶合用可使柑橘类果汁澄清；用以处理咖啡豆，可使咖啡的抽提率增加；处理大豆，可提高其可消化性。

蛋白酶：水解蛋白质肽键的一类酶的总称。

广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。

微生物蛋白酶，主要由霉菌、细菌，其次由酵母、放线菌生产。

按其水解多肽的方式，可以将其分为内肽酶和外肽酶两类。

内肽酶将蛋白质分子内部切断，形成分子量较小的月示和胨。

外肽酶从蛋白质分子的游离氨基或羧基的末端逐个将肽键水解，而游离出氨基酸，前者为氨基肽酶后者为羧基肽酶。

催化蛋白质水解的酶类。

种类很多，重要的有胃蛋白酶、胰蛋白酶、组织蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶等。

工业上生产蛋白酶制剂主要利用枯草杆菌、栖土曲霉等微生物发酵制备。

蛋白酶已广泛应用在皮革、毛皮、丝绸、医药、食品、酿造等方面。

葡聚糖酶：β-葡聚糖酶（β- 1,3 - 1,4 葡聚糖酶）。

它是采用地衣形芽孢杆菌菌株经过液态深层发酵制得该酶是一种内切酶，专一作用于β-葡聚糖的 1,3 及 1,4 糖苷键，产生 3 - 5 个葡萄糖单位的低聚糖及葡萄糖。

该产品可以有效分解麦类和谷类植物胚乳细胞壁中的β-葡聚糖，在饲料中可用于降低非淀粉多糖（ NSP ）及其抗营养因子的含量，改善畜禽对营养物质的吸收，提高畜禽的生长速度和饲料转化效率；在啤酒酿造上用于降低麦汁黏度，改善过滤性能，提高麦芽溶出率，防止啤酒浑浊，稳定啤酒质量。

脂肪酶：即三酰基甘油酰基水解酶，它催化天然底物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。

脂肪酶基本组成单位仅为氨基酸，通常只有一条多肽链。

它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。

脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。

植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子，如蓖麻籽、油菜籽，当油料种子发芽时，脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类，提供种子生根发芽所必需的养料和能量；动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织，在肠液中含有少量的脂肪酶，用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足，在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。

在动物体内，各类脂肪酶控制着消化、吸收、脂肪重建和脂蛋白代谢等过程；细菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更为丰富（Pandey等）。

由于微生物种类多、繁殖快、易发生遗传变异，具有比动植物更广的作用p H、作用温度范围以及底物专一性，且微生物来源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶，主要的发酵微生物有黑曲霉，假丝酵母等等。

适合于
工业化大生产和获得高纯度样品，因此微生物脂肪酶是工业用脂肪酶的重要来源，一般不同来源的脂肪酶特性也不一样并且在理论研究方面也具有重要的意义。

广泛用于食品行业，造纸行业，皮革行业，饲料行业，医药催化合成，油脂奶酪加工等。

二、生产过程（ɑ——淀粉酶为例）
1、种子培养：将保存的枯草杆菌BF-7658的试管斜面种子接种到马铃薯茄子瓶斜面（20%马铃薯煎出汁加MgSO4.9H2O 5mg/L,琼脂2%，PH6.7-7.0），37摄氏度培养3天（使之形成芽孢提高种子稳定性），然后接种到500L种子罐，37摄氏度搅拌（300r/min），通风培养12-14小时（进入对数期），在接种到发酵罐。

2、培养条件：温度37摄氏度左右，搅拌速度200r/min时，0—12h通气量为1:0.67,12h至结束通气量为1：（1——1.33），发酵周期为40——48h。

3、中间补料：补料从10h开始，一般前期后期少，中期多，根据菌体生长情况调节。

补料体积相当于基础料的1/3。

4、发酵完毕：停止补料后6——8h，温度不再升高，酶活性不再升高，菌体进入衰老期，即可结束发酵。

向发酵液中加入2%CaCl2，0.8%Na2HPO4，并加热至50——55摄氏度，维持30min。

（破坏蛋白酶），冷却至40摄氏度提炼。

5、提取：常用提取方法有以下三种。

1）盐析法：发酵液经热处理，冷却到40摄氏度，加入硅藻土为助滤剂过滤。

滤饼加2.5倍水洗涤，洗液与滤液合并后，在45摄氏度真空瓶浓缩数倍后，加（NH4）2SO4至40%饱和度。

盐析，沉淀物加硅藻土后过滤，滤饼于40
摄氏度烘干后磨粉即为粗酶成品，回收率70%左右。

2）乙醇淀粉吸附法：在发酵液中加入Na2HPO4、CaCl2和NaCl，使其浓度分别达到1%、1%和0.5%。

在PH6.3——6.5之间，65摄氏度维持15——30min以促进凝絮，同时钝化蛋白酶。

然后迅速冷却到30摄氏度，压滤除渣。

酶液在低温下经刮板薄膜蒸发器浓缩至汉固形物35——40%,加入与其干物等量的淀粉，然后在搅拌的同时缓缓加入2倍量的10——15摄氏度的乙醇，使其终浓度达到60%左右，继续搅拌数分钟，静止数小时，待沉淀完全离心分离。

沉淀物于50摄氏度热风干燥后磨粉，酶收率60%左右。

3）喷雾干燥法：将发酵液粗滤后直接采用喷雾干燥法干燥，收率可达90%左右。

但制品中含杂质多，有臭味，妨碍应用，同时蒸汽消耗量大，易吸湿。

6、生产中其他事项
枯草杆菌培养一般在35到37摄氏度，且液体深层培养与固体培养敏感度不同。

固体培养枯草杆菌在37摄氏度下达到产酶高峰的时间比35摄氏度缩短12h。

产酶期间培养基pH可以通过补充碳源氮源实现，适宜的PH为5.5——6.5，多次补充将PH保持在6.3——6.6能促进产酶。

三、我国酶制剂的发展现状与前景
我国酶制剂工业发展很快，酶制剂品种越来越多，应用技术也越来越精，但是品种还比较单调，与国外相比还有一定的差距，随着国外酶制剂的进入，酶制剂的品种逐渐丰富了，应用领域扩大了，带动了中国酶制剂向"高档次、高活力、多品种"的方向进展，使中国酶制剂形成了一个独立行业，在国民经济地位中占了重要一席。

近十年来，我国酶制剂工业直面世界先进水平，在激烈的市场竞争中逐渐成长和壮大，并形成了以下特点：
1、酶制剂品种和质量达到或接近国际先进水平随着空气绝对过滤技术、发酵自动化控制技术、超滤膜后处理技术、无菌技术、保存技术等先进生产技术在酶制剂工业中的应用普及，我国酶制剂生产逐渐摒弃传统工艺，产品品种和规格多样化，液体酶、复合酶替代固体酶和单一酶，占据了市场主流。

酶制剂产品执行国家行业标准，优质产品在理化指标、卫生指标等方面均采用了联合国粮农组织，世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会和美国食品化学药典对食品级酶制剂推荐的规定和标准。

2、酶制剂的应用有力促进了我国现代食品工业的发展我国酶制剂的主要应用领域是食品工业，全世界食品工业用酶约占总量的60％，我国更高达85％以上。

酶制剂对我国食品工业的技术进步做出过突出贡献：在啤酒生产中，采用淀粉酶的新型辅料液化工艺以及复合酶制剂的应用对提高我国啤酒的产量和质量有重要意义；在玉米深加工领域，采用耐高温淀粉酶和糖化酶的“淀粉喷射液化”技术以及“双酶法”糖化技术全面带动了我国淀粉糖、味精、柠檬酸等生产工艺的改革。

近年来，蛋白酶、果胶酶、纤维素酶等在果酒、果汁、调味品、烘焙、肉制品、中药有效成分提取以及多肽保健品生产中的应用也都取得较大的进展。

目前我国正处在经济高速发展的历史时期，伴随着中国经济的持续增长和中
国生物技术产业的发展，不断增强的经济基础必然会对酶制剂的市场需求产生有力的拉动作用，并对酶制剂工业的技术创新创造有利条件。

酶制剂的应用领域大都与国计民生息息相关，如食品加工、洗涤剂、纺织、饲料等领域的应用都有着广阔的市场开拓空间。

目前，我国的酒类产品，果汁类产品，肉类产品，发酵类产品等在世界上都位居前列，这些传统产业的技术改造都涉及酶的应用。

同时酶制剂的消费量与人口数量和生活质量成正比。

我国作为世界人口第一大国，目前酶制剂的市场份额仅占世界市场的5％，可以预计，其发展前景是十分广阔的。

21世纪将着眼于生物技术的发展，引导化学工业绿色革命，改造传统产业，降低能耗，治理环境。

"十一五"规划的目标，我国能源消耗比"十五"期间降20%, 发展燃料乙醇、生物柴油等生物能源、生物环保、生物制造等领域。

加强酶工程技术的研究开发，在酶制剂的应用领域中，关注在国民经济中占重要地位但原料和能源消耗大、环境污染严重的造纸、纺织、制革、饲料等行业。

目前中国酶制剂生产企业有数十家。

原有的酶制剂生产要继续提高酶活性、产品档次，加快开发和生产特种复合酶制剂，满足各个行业的广泛需要。

随着酶制剂的发展，其影响力更为提高，将对很多相关企业起到循环经济综合利用的作用。

在"十一五"期间，有酶制剂将继续提高酶活性，创国际名牌，加快开发和生产特种复合酶制剂，应用到造纸、饲料、环保、食品、纺织等新领域中去。

酶制剂工厂自身必须进一步降低成本、优质低耗、安全清洁生产、达标排放，使我国酶制剂在发展中更健全、更优越、更安全，使我国酶制剂站在世界酶制剂之前列，为人类作出更大贡献。