酶制剂在饲料中的应用研究进展(精)

自从 1975年美国饲料工业首次把酶制剂作为添加剂应用于配合饲料中并取得显著效果后, 饲用酶制剂日益受到世界养殖业的重视。而抗生素、激素和药物类添加剂大量应用于饲料中, 造成的动物食品污染和有害物质残留日益加重, 饲料安全问题日益突出。目前, 许多国家都在努力加强对饲料添加剂的管理, 西欧、日本、美国等国家相继颁布了一系列法律, 在饲料中禁止或限制使用抗生素、激素和药物类添加剂。“ 天然、绿色、无污染、无残留” 成为 21世纪世界畜牧业发展的主题。酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保的“ 绿色” 饲料添加剂在畜禽养殖业中具有广阔的应用前景, 正在逐步替代常用药物类添加剂, 实现添加剂“ 绿色化” 。

1饲用酶制剂的分类

酶是一种由活细胞产生的具有生物催化反应能力的蛋白质, 在动物体内消化与新陈代谢过程中起着重要的作用。根据饲料中所含酶的种类, 饲料用酶制剂主要可分为两类消化性酶和非消化性酶。 (1 消化性酶:饲料中常用的消化性酶制剂有α-淀粉酶、糖化酶、酸性蛋白酶和中性蛋白酶, 主要辅助动物消化道酶系作用, 降解淀粉和蛋白质成为易被吸收的小分子物质。 (2 非消化性酶:主要包括木聚糖酶、果胶酶、甘露聚糖酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶等非淀粉多糖酶和植酸酶。非淀粉多糖酶通过破坏植物细胞壁, 分解纤维素、半纤维素和果胶等非淀粉多糖 (NSP , 既把这些不可利用的多糖分解成可被消化吸收的小分子糖类, 又可以暴露细胞壁保护的淀粉、蛋白等, 使其更充分吸收利用, 同时降低因可溶 NSP 造成的粘稠食糜的粘度。植酸酶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, 提高饲料中磷和其他养分的利用率。

1.1根据产品中所含酶的种类,饲用酶制剂一般分为饲用单一酶制剂和饲用复合酶制剂

目前市场上的商品饲用酶制剂大多数以复合酶制剂的形式销售, 如溢多酶、保安生等。一般来说, 复合酶制剂比单一酶制剂效果好, 但并不意味着复合酶制剂中酶种类愈多愈好。复合酶制剂有两种, 多数由几种单一酶混合调制而成, 还有一

种是由一种微生物产生含多种酶系的复合酶制剂, 后者具有很好的发展前途,是饲用酶制剂发展的方向。与饲用单一酶制剂相比, 复合酶制剂中存在多种酶活, 其中主要为非淀粉多糖酶, 某些产品还含有一些外源消化性酶, 如蛋白酶、淀粉酶等; 复合酶中各种酶发挥着互相补充、相辅相成的效果, 在各种酶共同作用下,动物饲料中一些抗营养因子被破坏, 因而可以促进动物的生长,提高动物的免疫力, 增进动物健康。大量试验表明, 将复合酶添加到不同动物种类的不同基础日粮中, 均有显著, 动物生产性能都有一定程度的提高。

1.2根据酶作用的日粮底物,饲用复合酶制剂大致又可分为以下几类

(1 低粘度日粮用酶制剂:适用于常规玉米—豆粕日粮的酶制剂, 其主要酶种是消化性酶种及木聚糖酶、果胶酶和甘露聚糖酶等; (2 高粘度日粮用酶制剂:适用于大麦、小麦等麦类作物及麸皮、米糠等谷物副产物用量较多的日粮。以木聚糖酶、β-葡聚糖酶等半纤维素酶为主, 主要是解决动物肠道粘度的问题; (3 高纤维日粮用酶制剂:指稻谷、糟渣、草粉等含量较高的日粮, 其主要酶种是纤维素酶、果胶酶及木聚糖酶等, 主要作用是消除纤维对营养物质的屏障作用。

1.3根据酶活含量的高低及在饲料中添加量, 饲用酶制剂可分为普通酶和浓缩酶两大类

普通酶添加量一般在 1-2kg/t 配合饲料,浓缩

酶制剂在饲料中的应用研究进展史宝军

(广东溢多利生物科技股份有限公司, 广东饲料添加剂生物工程技术研究开发中心, 广东珠海 519060 [中图分类号 ]S816.7[文献标识码 ]C[文章编号 ]1005-

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[收稿日期 ]2009-08-03

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酶添加量多在 100-500g/t 配合饲料。浓缩酶由于添加量小, 相对单位使用成本低, 占用饲料配方空间小等优点, 发展很快, 多数饲用酶制剂厂家均推出了相应产品,甚至有厂家推出了添加量在 5-25g/t 配合饲料的超浓缩饲用复合酶制剂。

2饲用酶制剂的生产

目前饲用酶制剂主要采用微生物技术生产, 具有产量高、生产成本低等特点, 且不受季节限制。生产酶制剂的微生物一般认为是安全的, 如美国食品药品管理局 (FDA 规定枯草杆菌 (Bacillus Sub-tilis , 米曲杆菌 (Asp.niger , 啤酒酵母 (Sacch lere-visiae 和脆壁酵母 (Sacch fnagilis 等微生物无需经鉴定可直接生产。

微生物发酵生产饲用酶制剂有两种方法:固体发酵和液体发酵,其中固体发酵又称表层发酵, 生产规模小、生产成本低, 所得到的酶活性高, 酶系完全, 但也存在缺点:生产工人劳动强度大, 产量不易扩大; 而液体发酵具有操作劳动强度小、可自动化、产量可大规模生产等优点,但生产投资规模大, 生产成本高, 产生废水易污染环境。因此, 国内不论细菌还是真菌、放线菌均采用固体发酵的方法来生产酶制剂。经固体发酵生产的酶, 酶系复杂, 酶无需浓缩; 将发酵产品烘干后, 粉碎, 再添加填充剂, 以达到企业产品标准, 包装成成品。这样的复合酶制剂比单一酶制剂更受到使用单位的欢迎。

近年来随着科学技术的进步, 基因工程技术已成为世界各国尤其是发达国家进行酶制剂研究与生产的主要手段, 其应用主要包括:(1 利用重组微生物反应器高效表达目的酶, 降低生产成本。如黄火清等 (2006 将来源于柠檬酸杆菌的高比活植酸酶基因 AppA 进行了密码子优化改造, 改造后的基因 AppA(m按正确的阅读框架融合到毕赤酵母表达载体 pPIC9的α-因子信号肽编码序列3′ 端, 通过电击转化得到重组转化子; 植酸酶得到了高效分泌表达, 在 5L 发酵罐中植酸酶蛋白表达量达到3.2mg/mL 发酵液 , 发酵效价达到每 mL 发酵液 1.4×107IU 以上, 高于目前报道的各种植酸酶基因工程菌株的发酵效价。 (2 利用基因工程技术改良饲用酶制剂, 提高酶的质量与效率。通过基因工程手段将酶蛋白的基本结构改变,强化酶在某方面的功能的这一做法已成为商业上成功的典范。然而这种做法也给酶制剂的应用