不同酶制剂的特点及在饲料生产中的应用

不同酶制剂的特点及在饲料生产中的应用

饲用酶制剂的应用效果现已毋庸置经，它既能提高饲料的消化率和利用率，提高畜禽及鱼类的生产性能，又能减少畜禽摄泄物中的氮、磷的摄泄量，保护水体和土壤免受污染，因而饲用酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保型的“绿色”饲料添加剂，在21 世纪将有着十分广阔的应用前景。

根据国内外多年研究和应用实践，我们认为在饲料中使用酶制剂有以下几点原因：

1、改变肠道内的物理化学性质，如降低食糜粘度

2、破坏细胞壁，使营养物质更易被动物消化酶消化

3、去除抗营养因子

4、补充内源酶的不足，如幼龄动物及应激状态下

5、更利于特定营养在动物在小肠内的吸收

6、提高谷物加工副产品的营养价值

7、降低排泄物的水分含量

8、减少营养物质的浪费，提高消化率

9、影响胃肠道内微生物的构成，平衡肠道菌群

尽管酶制剂的作用已经为人们所认识，但是由于酶制剂生产的特殊性，比如使用不同的菌种，不同的生产方式（固体发酵或者液体发酵），同一种发酵方式中的不同生产条件和对生产条件控制的能力的差异以及最终产品的测定条件的巨大差异都给广大酶制剂的用户带来了一定的难度，很难从表观上去简单判别哪种酶制剂产品是适合自己的。那么，抛开产品的差异，我们在决定饲料中使用酶制剂种类时至少应考虑以下的因素：

1、首先要考虑到是饲料的组成，主要考虑以下因素：

•谷物及蛋白饲料原料的种类

•谷物及蛋白饲料原料的配比

•谷物及蛋白饲料原料中抗营养因子的水平（根据来源、天气和土壤情况而不同）

2、考虑到因素是动物本身的因素，特别是日龄因素和品种。

一般来说，可推荐下面的组合

•使用木聚糖酶在阿拉伯木聚糖丰富的饲料中

•使用β- 葡聚糖酶在β- 葡聚糖丰富的饲料中

•使用淀粉酶在淀粉含量高的饲料中

尽管原则上应该是这样，但在实际操作中，我们发现营养师仍然会有很大的疑虑，究竟该选择什么样的酶制剂和酶制剂的组合，才能最好的发挥酶制剂的功能，降低饲料企业的成本压力，提高饲料的品质，是现在大家比较困惑的问题。

一、不同酶制剂及其底物特点

酶作用的一个主要就是特点是底物专一性，所以在介绍酶制剂之前应该对其所作用的底物有一个初步的认识。目前国内饲料酶制剂主要包括消化非淀粉多糖的外源酶、淀粉酶、蛋白酶等内源酶。在本节中将分别阐述以上酶制剂的作用和特点和其相应底物的特点，主要有：

•非淀粉多糖酶

•淀粉酶

•蛋白酶

１．非淀粉多糖酶

小麦、玉米、豆粕、杂粕等是目前饲料行业中常用到的饲料原料，但在考虑谷物饲料和蛋白饲料的营养价值时应注意到他们之间存在的差别，主要包括蛋白及碳水化合物在数量和质量上的差异以及内源性酶活上的差异。谷物的组成受到很多因素的影响，如种类、气候条件、土壤环境等。要适当地评价谷物饲料的品质，需要对碳水化合物有一个深入的了解。

碳水化合物含有很多易消化的营养物质，如淀粉和糖，但同时也有一些不能被消化的成份，甚至有些是具有抗营养作用。图 1 是碳水化合物的不同组分的示意图

1.1 非淀粉多糖（NSP ）

植物性原料的主要组成是纤维素、半纤维素、果胶、蛋白质和木质素。非淀粉多糖（None Starch polysaccharides NSP ）是目前常用的原料中数量非常大的组分，并且其半纤维组分的存在（木聚糖、阿拉伯聚糖、葡聚糖、乳糖和甘露聚糖）是NSP 具有很多抗营养作用的主要原因。

这些抗营养作用严重地影响了这些原料的使用，在小麦、裸麦、大麦和所用的加工副产品以及中，阿拉伯木聚（Arabinoxylans AX ）是最主要的抗营养因子。在大麦和燕麦中，抗营养因子主要由β－葡聚糖和阿拉伯木聚糖组成。表 1 显示了几种谷物饲料及蛋白原料中的NSP 的组成。

来源：Choct ， 1997

从表1 ，我们知道 NSP 是麸质类原料的最重要组分(占小麦麸的 35.3% ，米麸的 21.8%)。阿拉伯木聚糖在小麦和裸麦中含量也非常丰富(8.1% 和 10.8%)，其他谷物如大麦，燕麦和玉米中也有相当数量的阿拉伯木聚糖(7.9% ， 8.9% ， 5.2%)。其面提到过大麦中也含有相当多的β－葡聚糖(4.3%)。为了更好的了解木聚糖酶和葡聚糖酶的应用，我们将着重讲述阿拉伯木聚糖和β－葡聚糖的结构以及其抗营养的作用。

1.1阿拉伯木聚糖

阿拉伯木聚糖是NSP中最主要的成份。图2 以平面的形式体现了阿拉伯木聚糖的空间结构。

阿拉伯木聚糖是由木糖分子由β－（ 1,4 ）键连接而成的骨架结构。这一木糖分子的线性长链结构是它的基础骨架。由于来源不同，其直链上还可能连接着不同的组分形成的线性支链。

A ：由阿拉伯糖分子形成的支链是最常见到支链结构

化学键：与木糖的 3 号碳原子形成糖苷键，最长见的化学键，也可能与 2 号碳原子形成糖苷键

单体（常见） / 二聚体，或三聚体（少见）

B ：由葡糖醛酸形成的支链（和他们的甲基酯）

化学键：与木糖的 2 号碳原子

C: 由乙酰基团形成的支链

化学键：与木糖的 2 和 3 号碳原子

D ：由酚酸形成的支链

例如：阿魏酸和香豆酸

化学键：与阿拉伯木聚糖的阿拉伯糖残基形成酯键，不与木糖分子直接相连

从上述情况我们知道，阿拉伯木聚糖的结构复杂性包括其简单的线性木糖骨架以及其他支链结构的附着。形成这些结构特点的原因包括天气、品种等多种因素。支链的数量和特点决定了木聚糖酶是否可以发挥其作用。因此，在考虑使用木聚糖酶的时候要充分考虑到阿拉伯木聚糖的复杂性。

1.2 阿拉伯木聚糖抗营养作用

1）增加粘度

在配方中高含量的吸附阿拉伯木聚糖最为人知的就是它提高了食糜的粘性。主要是因为它强大的吸水能力，一般说来它可吸附10倍于其重量的水份。

粘性的增加使得饲料与消化酶以及胆盐的混合非常困难，另外营养物质的吸收效率也受到很大影响，同时还通常伴随着微生物活动的增加，并且有理由相信，这也是导致高含量阿拉伯木聚糖日粮饲喂动物其生长性能变差的一个重要原因。一个可能的解释是这些微生物和其宿主之间会竞争营养物质。肠道微生物还可以转运对脂肪消化起重要作用的胆盐。另外引起肠道形态的变化也是 AX 重要的抗营养作用，这会降低肠道的吸收能力。最后，AX 的吸水能力还会导致排泄物的粘性和水分增加。

2）屏蔽营养物质

AX 第二个重要的抗营养作用是其作为细胞壁成份形成一层包被，将大量可被很好利用的营养物质如淀粉和蛋白质包裹起来，或者是支链结构与营养物质形成化学键（例如，阿魏酸的凝胶功能）。这些被包裹的营养将不能被动物肠道充分利用。

1.3 木聚糖酶

木聚糖酶是目前使用的最多的一种饲料用酶，从来源上讲有真菌性的木聚糖酶和细菌性的木聚糖酶，从作用方式来看，又包括外切性木聚糖酶和内切性木聚糖酶。

就目前市场出现的木聚糖酶而言，绝大部分都是通过真菌发酵而产生的木聚糖酶，发酵菌种包括木霉属、黑曲霉和米曲霉等。到目前为止还只有比利时 Nutrex 公司是利用枯草芽孢杆菌（细菌）为发酵菌种生产木聚糖酶（ Nutrase ）。

从酶的生产方式来说，又可分为固体发酵和液体发酵，这两种发酵方法在很多方面也存在着巨大的差异。