酶制劑在飼料工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展

劉研 楊君麗 黃菊 林琳

摘 要： 生物技術(shù)在21世紀(jì)得到快速發(fā)展，其中生物酶技術(shù)是一個(gè)重要分支。生物酶制劑作為綠色環(huán)保的添加劑，廣泛應(yīng)用于飼料工業(yè)，并取得長(zhǎng)足發(fā)展。筆者綜述了飼用酶制劑在營(yíng)養(yǎng)消化、無(wú)抗飼料、低蛋白日糧以及腸道免疫力的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：飼用酶；無(wú)抗飼料；低蛋白日糧；腸道免疫力；營(yíng)養(yǎng)消化

21世紀(jì)以來(lái)，隨著生物酶制劑研究的深入，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。通過(guò)利用酶制劑高效催化、綠色環(huán)保的特性，推動(dòng)了飼料工業(yè)的產(chǎn)品效率、提高了環(huán)保水平。

利用酶制劑提高水解效率的特點(diǎn)，八十年代末非淀粉多糖酶（NSP酶）被應(yīng)用于大麥、黑小麥等粘性日糧，解決腸道黏度高的消化問(wèn)題。九十年代中NSP酶用在玉米、豆粕型日糧，將飼料中NSP分解成單糖，增加飼料能量?jī)r(jià)值。然后發(fā)展到水解飼料中植物性蛋，從細(xì)胞壁釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

飼用酶主要作用于飼料蛋白質(zhì)和多糖。植物性飼料中多糖又分為營(yíng)養(yǎng)多糖（淀粉等）和結(jié)構(gòu)多糖（纖維素、半纖維素、果膠等）。結(jié)構(gòu)多糖是細(xì)胞壁組分，通常稱為NSP。外源NSP酶補(bǔ)充了內(nèi)源酶不足、摧毀細(xì)胞壁、降低動(dòng)物消化道食糜黏稠度、消除抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高養(yǎng)分利用率。蛋白酶也被廣泛用于提高飼料中蛋白的利用率。本文針對(duì)目前飼料工業(yè)中幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，概述了酶制劑在促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)消化、無(wú)抗養(yǎng)殖、低蛋白日糧及腸道免疫中的應(yīng)用。

1飼用酶在促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)消化中的應(yīng)用

1.1直接分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

添加飼用酶直接將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水解，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率。幼齡動(dòng)物消化酶發(fā)育不完善，除仔豬出生分泌脂肪酶外，出生時(shí)基本不分泌內(nèi)源消化酶。在斷奶仔豬日糧中添加外源消化酶和NSP酶，能使仔豬盡早適應(yīng)植物蛋白日糧，有效減輕斷奶應(yīng)激和提高仔豬生長(zhǎng)。同時(shí)，飼料蛋白質(zhì)利用率只有70至88%，蛋白質(zhì)浪費(fèi)嚴(yán)重，添加合適的蛋白酶可以提高蛋白質(zhì)利用率。王雄等（2018）發(fā)現(xiàn)添加100、200和400mg/kg蛋白酶，飼糧總能消化率提高。其中200mg/kg蛋白酶使肉雞的干物質(zhì)消化率顯著提高[1]。于書(shū)坤（2019）發(fā)現(xiàn)，堿性蛋白酶與胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和彈性蛋白酶等內(nèi)源酶能協(xié)同發(fā)揮消化作用[2]。此外，淀粉酶能改善淀粉消化，改善畜禽代謝能。Gracia等（2003）表明添加α-淀粉酶（1720u/g）處理玉米豆粕飼糧，7日肉雞增重提高9.4%，42日顯著提高淀粉表觀消化率和日糧表觀代謝能[3]。此外，添加淀粉酶使得微生物區(qū)系的集散程度集聚，改善消化道效果，對(duì)營(yíng)養(yǎng)吸收有益。

1.2去除抗?fàn)I養(yǎng)因子

飼用酶能去除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，間接促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)消化。麥類谷物飼料胚乳細(xì)胞壁含有可溶性NSP、果膠、植酸、纖維素聚合物；豆粕類飼料中含有胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和α-半乳糖苷等抗?fàn)I養(yǎng)因子[4]?？?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分消化率降低、食糜黏度增大、消化速率降低。添加NSP酶可以打破細(xì)胞壁，釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，減低食糜[4]。同時(shí)，NSP酶水解產(chǎn)生的阿拉伯木寡糖使有益菌更好的發(fā)酵，產(chǎn)生丁酸等揮發(fā)性脂肪酸，調(diào)節(jié)Ph值、降低有害菌。此外，植酸酶降低植酸與礦物質(zhì)螯合、與氨基酸、胃蛋白酶、胰蛋白酶絡(luò)合，增加無(wú)機(jī)鹽的釋放、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)的利用以及干物質(zhì)消化率。除NSP、植酸之外還有單寧之類的抗?fàn)I養(yǎng)因子，加入相應(yīng)的非NSP酶，提高營(yíng)養(yǎng)消化率的同時(shí)還生成阿魏酸之類的小分子酸，益于動(dòng)物機(jī)體健康。

1.3 激活內(nèi)源酶的分泌

飼用酶能夠激活動(dòng)物體消化酶分泌，間接加速營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化。外源酶對(duì)內(nèi)源酶分泌沒(méi)有反饋抑制，反而促進(jìn)其分泌。胡玲玲等（2012）發(fā)現(xiàn)外源0.1%復(fù)合酶（木聚糖酶、β-葡聚糖酶、α-淀粉酶和酸性蛋白酶）有效改善內(nèi)源酶分泌[5]。周芬（2008）研究表明中性蛋白酶能提高仔豬消化道內(nèi)消化酶的活性，加速營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收（P<0.05）[6]。

2 飼用酶在無(wú)抗飼料中的應(yīng)用

2.1 非淀粉多糖酶控制腸炎

對(duì)采食小麥日糧的畜禽，可溶性纖維是影響非特異大腸炎綜合征的關(guān)鍵因素。在日糧中添加NSP酶，一方面打破細(xì)胞壁、減少后腸道食糜中有害微生物利用養(yǎng)分發(fā)酵，替代抗生素控制腸道壞死性腸炎；另一方面生成木二糖、木三糖、甘露低聚糖和果膠低聚糖等低聚糖，在雙歧桿菌和乳酸菌這些有益菌利用后，改善動(dòng)物腸道健康，解決腹瀉問(wèn)題，達(dá)到減少使用抗生素的效果。

2.2飼用酶殺菌抑菌作用

一是葡萄糖氧化酶，作用機(jī)理是：利用生物抗氧化減少腸道損傷；利用葡萄糖酸降低胃腸道內(nèi)酸性殺菌；氧化淀粉消耗氧氣，營(yíng)造厭氧的環(huán)境抑制病原菌。二是過(guò)氧化氫酶，將過(guò)氧化氫分解成水和氧氣，與葡萄糖酸內(nèi)酯反應(yīng)產(chǎn)生葡萄糖酸，創(chuàng)造厭氧環(huán)境抑菌。三是溶菌酶，水解細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖，使得細(xì)菌瓦解死亡，有譜廣抗菌的特點(diǎn)。劉偉等（2018）研究表明，添加13 mg/kg溶菌酶比抗生素對(duì)照組提高了肉雞全期日增重 （P<0.05），對(duì)血清免疫球蛋白起到類似抗生素的促進(jìn)效果[7]。類似濃度的溶菌酶能強(qiáng)化肉雞免疫能力，提高血清和組織中的INF-γ濃度，且效果優(yōu)于抗生素那西肽。

3飼用酶在低蛋白日糧中應(yīng)用

低蛋白日糧也稱為低排放日糧，通過(guò)在日糧中添加合成氨基酸，使蛋白水平降低2-4個(gè)百分比。在低蛋白飼料中添加酶制劑，能增加飼料利用率、減少糞便中氮和磷的排泄量。肉雞飼喂粗蛋白日糧組的體增重降低，但在低蛋白日糧中補(bǔ)充200mg/kg及以上外源蛋白酶后，肉雞生產(chǎn)性能與普通日量組無(wú)明顯差異，且飼料轉(zhuǎn)化效率改善。竇勇等（2014）研究成梯度的低蛋白日糧中添加0.4%的專用復(fù)合酶，日增體質(zhì)量提高22.43%，料重降低7.30%，；粗蛋白表觀消化率提高30.61%，糞尿氮排放量降低62.88%[8]。復(fù)合酶提高產(chǎn)蛋率的同時(shí)，使得糞氮、磷排放量降低。

4飼用酶在提高腸道免疫力中的應(yīng)用

酶制劑還能提高腸道免疫力，減少免疫應(yīng)激反應(yīng)，起到‘節(jié)流的作用，利于畜禽將能量更多的用于生長(zhǎng)。酶制劑緩慢地提高了免疫功能，木聚糖酶的添加能產(chǎn)生益生元、合生元，這些有益菌加上這個(gè)寡糖，影響這個(gè)神經(jīng)內(nèi)分泌免疫系統(tǒng)的T細(xì)胞和NK細(xì)胞的調(diào)控。高峰（2001）發(fā)現(xiàn)，加了非淀粉多糖酶的小麥型日糧提高免疫器官的一些免疫的指標(biāo)，比如血清抗體的效價(jià)[9]。另一方面，大豆等植物原料中的免疫球蛋白和抗原蛋白可能引起腸道的免疫應(yīng)激反應(yīng)，添加蛋白酶和甘露聚糖酶能水解免疫球蛋白和半乳糖甘露聚糖，緩解免疫應(yīng)激。

5飼用酶發(fā)展存在的問(wèn)題

5.1飼用酶基礎(chǔ)科學(xué)研究有待完善

目前酶學(xué)理論較為陳舊，需要更新。在飼用酶的應(yīng)用中，所做研究難以清楚的進(jìn)行評(píng)估和闡述。研究結(jié)論相互不統(tǒng)一，有疑慮、有爭(zhēng)論。飼用酶學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展，需要學(xué)校與企業(yè)緊密聯(lián)合，更新酶在飼料工業(yè)應(yīng)用中的理論原理。

5.2飼料的底物成分尚未摸清

飼料中酶作用底物的理化成分復(fù)雜，當(dāng)原料有變動(dòng)時(shí)，很難應(yīng)對(duì)底物變化。需要建立底物大數(shù)據(jù)庫(kù)，比如非淀粉多糖等成分的數(shù)據(jù)庫(kù)等?；诙鄠€(gè)交叉多個(gè)維度，包含各種指標(biāo)，比如新糧、陳糧、新玉米上市等因素。同時(shí)要考慮不同的酶與益生元的協(xié)作效率、水平、結(jié)構(gòu)，對(duì)癥下藥。

5.3單酶、復(fù)合酶使用不合理

單酶與復(fù)合酶的使用沒(méi)有系統(tǒng)的指導(dǎo)。需要搜集最適酶制劑和添加量，利用體外消化的方法來(lái)驗(yàn)證復(fù)合酶組合，比如：①蛋白酶搭配淀粉酶，補(bǔ)充內(nèi)源性消化酶不足。②以木聚糖酶搭配果膠酶、甘露聚糖酶，消除玉米-豆粕、小麥-豆粕等類型口糧的黏性抗?fàn)I養(yǎng)因子。③以葡聚糖酶搭配木聚糖酶等，消除大麥、黑麥型日糧的黏性抗?fàn)I養(yǎng)因子。

5.4產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，檢測(cè)方法不統(tǒng)一

產(chǎn)品品質(zhì)，特別是特殊劑型（液體、顆粒等）、特殊要求產(chǎn)品品質(zhì)把控不佳。每家酶制劑公司的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，所用底物不一致，檢測(cè)結(jié)果偏差大，建立信任需要長(zhǎng)時(shí)間磨合。企業(yè)與學(xué)術(shù)界應(yīng)該統(tǒng)一酶活檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品要有足夠酶活。利用顯微技術(shù)、紅外技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，簡(jiǎn)化酶活檢測(cè)程序，提高檢測(cè)穩(wěn)定性。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，飼用酶在飼料工業(yè)中的應(yīng)用廣泛，既促進(jìn)了營(yíng)養(yǎng)的吸收，還可以促進(jìn)低蛋白飼料的使用，更能不同程度降低抗生素的使用。利用生物酶技術(shù)可以推進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展。展望末來(lái)，飼用酶產(chǎn)品將會(huì)在飼料工業(yè)中擁有更加廣泛的應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：

劉研，28歲，碩士研究生，研究方向：食品酶工程，食品酶應(yīng)用

黃菊（1982-）女，湖北荊州，漢族，碩士研究生，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)樯锩钢苿┭芯亢烷_(kāi)發(fā)。