脂肪酶在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

匡偉等

摘 要：脂肪酶廣泛存在于動(dòng)植物以及微生物中，在生物脂肪代謝中發(fā)揮著重要作用；在飼糧中添加一定量的脂肪酶有利于補(bǔ)充特殊生理階段動(dòng)物內(nèi)源消化酶的不足，提高飼料脂肪的消化率，緩解營(yíng)養(yǎng)應(yīng)激，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，對(duì)家禽養(yǎng)殖企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：脂肪酶；酶制劑；家禽生產(chǎn)

隨著飼料工業(yè)的發(fā)展，脂類(lèi)作為高能量營(yíng)養(yǎng)素已廣泛添加到畜禽日糧中，發(fā)揮優(yōu)化飼料外觀、減少粉塵、提高飼糧能值、提供動(dòng)物必需脂肪酸含量及改善飼料適口性等作用。但在飼糧中添加過(guò)量脂類(lèi)則會(huì)導(dǎo)致飼料顆粒變軟，質(zhì)量下降，降低家禽對(duì)粗脂肪利用率[1-2]。幼齡家禽胰腺脂肪酶分泌不足也是限制禽類(lèi)利用飼糧中脂肪的重要原因之一[3]。目前在飼料中添加外源酶制劑是提高飼糧利用率的有效手段，但由于脂肪酶結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的多樣性、穩(wěn)定性較差、底物不溶于水、提純困難，以及生產(chǎn)成本較高等問(wèn)題，其在飼料中的應(yīng)用研究還處于起步階段。隨著國(guó)內(nèi)外飼料原料價(jià)格的上漲及生物技術(shù)的迅速發(fā)展，脂肪酶的研發(fā)和應(yīng)用也迎來(lái)了新的機(jī)遇。

1 概述

1.1 脂肪酶的來(lái)源及其工業(yè)化生產(chǎn) 脂肪酶（EC3.1.1.3）是廣泛存在于動(dòng)植物及微生物體內(nèi)的一種酶，尤其在微生物中有著廣泛的分布，目前已知有細(xì)菌28個(gè)屬、放線(xiàn)菌4個(gè)屬、酵母菌10個(gè)屬、其它真菌23個(gè)屬，共計(jì)達(dá)65個(gè)屬的微生物產(chǎn)生脂肪酶[4]。常見(jiàn)的脂肪酶主要由提取法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法這三種方法生產(chǎn)。由于微生物發(fā)酵法不受環(huán)境影響，資源豐富，產(chǎn)酶周期短，產(chǎn)物較單純且成本低，尤其是基因工程的引入后，大大提高了脂肪酶的產(chǎn)量，改善了脂肪酶的理化性質(zhì)，使得脂肪酶實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用，這也是目前商品化脂肪酶的主要生產(chǎn)手段。

1.2 脂肪酶的理化性質(zhì) 脂肪酶是一種糖蛋白，糖基部分約占總分子量的2%～15%，以甘露糖為主。酶分子由親水區(qū)和疏水區(qū)兩部分組成，活性中心靠近疏水端。微生物產(chǎn)生的脂肪酶一般易溶于水，不溶于乙醇，通常在pH值3.5～7.5之間水解能力較強(qiáng)，部分脂肪酶在pH值2.0時(shí)仍有穩(wěn)定的活性，最適酶解溫度在38～45℃之間，其耐熱性良好，85℃制粒后還具有85%的相對(duì)酶活[5]。在微水環(huán)境中，脂肪酶能夠催化酯化、醇解、氨解、轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)[6]。脂肪酶不同活性的發(fā)揮依賴(lài)于反應(yīng)體系的特點(diǎn)，在油水界面促進(jìn)酯水解，但對(duì)水溶性底物不起催化作用；在有機(jī)相中可酶促合成和酯交換[7]。

1.3 飼用脂肪酶的作用機(jī)理 自然界中的脂肪酶形態(tài)多樣，具有多種催化能力，可以催化三酰甘油酯及其他一些不溶性酯類(lèi)的水解、醇解、酯化、轉(zhuǎn)酯化及酯類(lèi)的逆向合成反應(yīng)。除此之外，還表現(xiàn)出其他一些酶的活性，如磷脂酶、溶血磷脂酶、膽固醇酯酶、酰肽水解酶活性等。Brenner在比較了21種脂肪酶的區(qū)域選擇性后發(fā)現(xiàn)，脂肪酶的活性中心是絲氨酸殘基[8]，該殘基受一個(gè)螺旋蓋的保護(hù)，當(dāng)脂肪酶與油-水界面接觸時(shí)，此蓋打開(kāi)，露出疏水殘基團(tuán)，隱藏親水殘基團(tuán)，在絲氨酸殘基周?chē)纬捎H電子域，引起脂肪酶的構(gòu)象改變，增加了酶與脂類(lèi)底物的親和性，并穩(wěn)定了催化過(guò)程中過(guò)渡態(tài)中間產(chǎn)物，從而使反應(yīng)順利進(jìn)行。

1.4 飼料中添加脂肪酶的意義 脂肪酶是脂肪代謝最基本的酶，能將脂肪水解成為游離的脂肪酸、甘油和甘油單酯，以供機(jī)體吸收利用，若缺乏將會(huì)危及機(jī)體健康。外源性脂肪酶能彌補(bǔ)幼禽幼畜內(nèi)源性脂肪酶分泌量不足的先天問(wèn)題，有效地提高飼料中的脂肪消化率， 特別是可顯著提高含脂量高的飼料，如全脂米糠、高油玉米、干苜蓿粉、血餅、餅粕等，提升能量飼料原料的表觀消化能5%～11%，豬、禽增重速度4%～10%，飼料利用率2%～7%，減少糞便排泄量，為畜禽后期的生長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)。飼料中添加脂肪酶還能促進(jìn)畜禽對(duì)脂溶性維生素和其他微量元素的吸收利用，改善肉蛋奶產(chǎn)品質(zhì)量和動(dòng)物的皮毛狀態(tài)，使毛皮看起來(lái)更有光澤度。有研究表明，在豬和家禽日糧中添加外源酶對(duì)內(nèi)源消化酶的分泌還有一定的促進(jìn)作用，因而有利于畜禽對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的消化分解和吸收利用。在種用畜禽飼料中添加外源性脂肪酶不僅可提高飼料中的脂肪消化率，增加飼料的風(fēng)味和香味，還能提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能和繁殖性能，并對(duì)局部炎癥有一定的治療功效[9]。

2 脂肪酶在家禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用效果

2.1 脂肪酶對(duì)家禽養(yǎng)分利用率的影響 脂肪是動(dòng)物生長(zhǎng)過(guò)程中重要的能量來(lái)源，但動(dòng)物體一般對(duì)常規(guī)能量飼料中的脂肪利用率較低，且對(duì)外源油脂不能完全利用，因此造成資源浪費(fèi)。在飼料中添加脂肪酶，可提高動(dòng)物對(duì)飼料中脂肪和油脂的利用率。有研究表明，在火雞玉米-豆粕型基礎(chǔ)詞糧中添加一定比例的外源脂肪酶可以降低幼齡雞只采食量，顯著提高飼料干物質(zhì)消化率[10]。Brenes等（2008）在玉米型日糧基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)水平上外源添加葵花籽油和脂肪酶飼喂科寶肉公雞，發(fā)現(xiàn)公雞0～21d體增重、釆食量及21d粗脂肪消化率顯著提高[11]。王潤(rùn)之等（2013）在不同能量黃羽肉雞日糧中添加脂肪酶，發(fā)現(xiàn)在較低能量水平條件下添加一定比例的飼用脂肪酶可以有效改善黃羽肉雞生長(zhǎng)性能，降低料重比，節(jié)約飼料成本[12]；何宗亮等發(fā)現(xiàn)，在鴨全價(jià)料中添加一定量的脂肪酶可以顯著提高優(yōu)質(zhì)肉鴨生長(zhǎng)速度，增加體重，降低料肉比[13]。

2.2 脂肪酶對(duì)雛禽生長(zhǎng)性能的影響 肉雛雞消化道內(nèi)各種酶（除脂肪酶）在孵出最初幾天下降 ，隨后上升，在10日齡左右消化酶活性最高，這一階段是雛雞對(duì)采食外源性飼料逐步適應(yīng)的重要過(guò)程，如果消化酶分泌不足可能限制其早期生長(zhǎng)。而外源性消化酶的添加可以有效補(bǔ)充內(nèi)源性消化酶分泌的不足，緩解幼齡家禽營(yíng)養(yǎng)應(yīng)激，促進(jìn)內(nèi)源性消化酶的分泌，提高雛禽生長(zhǎng)性能。有研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加一定比例的外源性脂肪酶顯著提高了黃羽肉雞1～30日齡的體增重，增加采食量[12]。

2.3 脂肪酶對(duì)家禽抗病力的影響 在肉雞日糧中適量添加脂肪酶，能夠部分釋放飼料脂肪中的中鏈脂肪酸，這些中鏈脂肪酸對(duì)一些消化道有害菌的生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用，并起到類(lèi)似抗生素的作用而飼料中添加的油脂可以延長(zhǎng)食糜在家禽腸道的停留時(shí)間，進(jìn)而提高飼料的養(yǎng)分利用率，促進(jìn)肉雞較快的生長(zhǎng)發(fā)育[14]。Lichovnikova等在21～72周齡的褐殼蛋雞小麥型飼糧中添加300U/kg的脂肪酶，發(fā)現(xiàn)其能增加試驗(yàn)雞血液中的紅細(xì)胞數(shù)量[15]，增強(qiáng)雞只免疫水平。

2.4 脂肪酶對(duì)家禽產(chǎn)品品質(zhì)的影響 禽肉和禽蛋中含有的脂類(lèi)種類(lèi)與數(shù)量是評(píng)價(jià)家禽產(chǎn)品品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)，也是家禽產(chǎn)品中必需脂肪酸的主要來(lái)源與載體，對(duì)禽肉的口感與風(fēng)味有重要影響。有研究發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)蛋雞的小麥型飼糧中添加脂肪酶，能夠顯著降低雞體內(nèi)腹脂的沉積[16]，降低雞蛋中單不飽和脂肪酸含量，提高多不飽和脂肪酸的含量[15]，有利于雞蛋中必需脂肪酸的沉積，改善雞蛋品質(zhì)。

3 展望

近年來(lái)，飼料用酶制劑一直是國(guó)內(nèi)外動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究的熱點(diǎn)之一，其開(kāi)發(fā)和應(yīng)用極大地緩解了飼料資源的不足，其在飼料工業(yè)中的有效應(yīng)用使得飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)安全、高效、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展成為可能。

脂肪酶是脂肪代謝最基本的酶，能將脂肪水解成為游離的脂肪酸、甘油和甘油單酯，以供動(dòng)物吸收利用。若缺乏將會(huì)危及機(jī)體健康。單胃動(dòng)物自身能夠分泌淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等內(nèi)源性消化酶。但幼禽幼畜消化機(jī)能尚未發(fā)育健全，內(nèi)源性消化酶分泌量不足。在飼糧中添加一定量的脂肪酶有利于補(bǔ)充特殊生理階段動(dòng)物內(nèi)源消化酶的不足，提高飼料脂肪的消化率，緩解營(yíng)養(yǎng)應(yīng)激，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。目前，外源脂肪酶已被人們廣泛使用到飼料中。與內(nèi)源脂肪酶相比其作用pH值范圍廣，穩(wěn)定性和活性更高，能克服動(dòng)物內(nèi)源脂肪酶pH值范圍適應(yīng)性不足的缺陷，在促進(jìn)畜禽健康生長(zhǎng)方面起到很大的作用。但脂肪酶來(lái)源不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的多樣性和不穩(wěn)定性；飼喂不同畜禽品種和日齡在不同營(yíng)養(yǎng)水平下的添加量也有不同。如何確定外源脂肪酶在飼料中的合理添加量，維持其在腸道中的穩(wěn)定性，以及其在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮作用的機(jī)理和作用效果還需要大量的研究證實(shí)。因此生產(chǎn)出化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、催化高效的脂肪酶在飼料中的應(yīng)用研究是十分必要的。在當(dāng)下飼料原料和養(yǎng)殖成本不斷攀升的情況下，合理開(kāi)發(fā)和利用新型飼用酶制劑將會(huì)有一個(gè)廣闊的發(fā)展前景。

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