酶制劑在家禽日糧中的應(yīng)用

韓浩月 唐彩琰 韓浩月

摘? 要：本文旨在回顧目前酶制劑在家禽日糧中的作用及其來源的科學(xué)信息。飼料成本是家禽生產(chǎn)中最大的單筆支出，可占每羽家禽總生產(chǎn)成本的70%。家禽行業(yè)從業(yè)者已經(jīng)將酶制劑認(rèn)定為一種標(biāo)準(zhǔn)的日糧（尤其是小麥-大麥型基礎(chǔ)日糧）成分。酶是一種由氨基酸、維生素和礦物質(zhì)組成的生物催化劑。它們可引發(fā)生化反應(yīng)，而自身保持不變。家禽可自然生成酶來輔助消化飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)，但它們無法生成可以完全分解纖維素的酶，因此需要在飼料中添加外源性酶來幫助它們消化。根據(jù)應(yīng)用目的，飼用酶基本上分為可在數(shù)量上補充單胃動物內(nèi)源性消化酶（如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶）的酶和單胃動物自身無法分泌的酶（如β-葡聚糖酶、戊聚糖酶和植酸酶）。影響酶活性的因素包括底物分子中的特定降解位點、pH、溫度以及催化劑或抑制劑。細(xì)菌、真菌和酵母是家禽日糧中作為酶來源的微生物。在家禽飼料行業(yè)，過去幾年中已經(jīng)使用過或具有潛在使用價值的酶制劑包括纖維素酶（β-葡聚糖酶）、木聚糖酶及其相關(guān)酶制劑、植酸酶、蛋白酶、脂肪酶和半乳糖苷酶等。在家禽日糧中添加酶不僅能提高家禽的生產(chǎn)性能和飼料利用率，還能減少排泄物引起的環(huán)境問題，包括降低腸道食糜的黏度、提高宿主（或內(nèi)源性）酶的功效、改變飼料在消化道中的排空速度、影響排泄物的特性、改善墊料質(zhì)量、釋放養(yǎng)分、提供磷、增加可利用能量以及提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率等。在日糧中添加酶來改善動物的生產(chǎn)指標(biāo)取決于多種因素，包括飼料原料的類型和數(shù)量、谷物中抗?fàn)I養(yǎng)因子的水平——同一種谷物所含的抗?fàn)I養(yǎng)因子水平也可能不同（例如，低β-葡聚糖大麥對高β-葡聚糖大麥）、所使用酶的作用范圍和濃度、動物的類型（家禽比豬對酶制劑更加敏感）、動物的年齡（幼齡動物對酶的響應(yīng)比大齡動物更好）、腸道微生物菌群組成情況以及家禽的生理狀況。

關(guān)鍵詞：家禽日糧;酶;微生物

中圖分類號：S816 文獻標(biāo)志碼：C 文章編號：1001-0769（2020）03-0017-03

在任何形式的家禽生產(chǎn)系統(tǒng)中，飼料成本都是家禽生產(chǎn)的最大單筆支出，可占到每羽家禽總生產(chǎn)成本的70%。家禽可自然分泌酶來輔助消化飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)，然而它們無法分泌可以完全分解纖維素的酶，這需要在飼料中添加外源性酶來幫助消化。植物含有一些動物無法消化或會阻礙其消化系統(tǒng)消化的化合物，這通常是因為動物無法生成可以降解這些化合物所必需的酶。營養(yǎng)師可以幫助動物識別這些難以消化的成分，并給它們補充合適的酶來助其消化。這些酶由出于該目的而精心選擇并且在受控條件下培養(yǎng)的微生物分泌。家禽行業(yè)已經(jīng)將酶制劑作為標(biāo)準(zhǔn)日糧的一個組成部分，尤其在小麥-大麥型基礎(chǔ)日糧中。但是，許多問題仍待解決，例如：酶是如何在動物消化道中發(fā)揮作用的？動物的生長速度是否可以反映各種酶的功效？動物消化道中食糜的黏度、酶的功效和動物生長速度之間有什么聯(lián)系？所有家禽日糧是否都需要添加酶？小麥和黑麥中阿拉伯木聚糖或戊聚糖的含量相對較高（小麥為50 g/kg～80 g/kg，黑麥為100 g/kg），這可能還會影響肉雞的生產(chǎn)性能。單胃動物攝入非淀粉多糖會提高消化道中食糜的黏度，這會降低食糜在消化道中的排空速度，從而導(dǎo)致總采食量的減少、生產(chǎn)性能的下降、糞便黏稠以及所產(chǎn)蛋骯臟等問題。在日糧中添加酶可以降低非淀粉多糖的黏性，從而提高飼料的利用效率，改善糞便的質(zhì)量，也可增加低成本飼料原料的使用比例。

1? 酶

酶是由氨基酸、維生素和礦物質(zhì)組成的生物催化劑。它們可引發(fā)生化反應(yīng)，但能夠保持自身不改變。在日糧中添加酶制劑不僅可以提高家禽的生產(chǎn)性能和飼料利用率，還可減少它們的排便量，從而減少環(huán)境污染問題。另外，酶是研究動物的生理機制和代謝機制的一個非常有用的工具。

1.1 酶的特性

1.1.1 酶分子中的特定降解位點

酶的重要特性是酶的催化反應(yīng)速度會隨底物濃度的增加而加快，因為底物的濃度越大，可以與活性位點結(jié)合的底物分子就越多，從而會形成更多的酶-底物復(fù)合物，直至酶的活性位點處于飽和狀態(tài)。因此，我們需要根據(jù)底物的濃度計算所需的酶制劑的數(shù)量。

1.1.2 酸堿（pH）值

最適pH是指酶發(fā)揮最大催化能力時所需的pH。大多數(shù)酶的最適pH為7.0。具體來說，胃蛋白酶的最適pH為1.8，胰蛋白酶的最適pH為7.8。pH的高低會影響氨基酸活性位點上的電荷，因此該活性位點的特性會隨pH的改變而改變，而底物可能不再與酶結(jié)合。例如，羧酸R基團在低pH下不帶電荷（COOH），但在高pH下帶電荷（COO-）。

1.1.3 溫度

對于恒溫動物來說，35 ℃～40 ℃是理想溫度。溫度每升高10 ℃，酶的反應(yīng)速度就會加快2倍。酶和底物分子會擁有更多的動能，會更加頻繁地發(fā)生碰撞，從而使更多的分子具有足夠的能量來克服活化能。較高的溫度會使酶變性。但是，有些酶在極端的溫度下功效最佳，例如：北極積雪中的酶在-10 ℃下才能發(fā)揮功能，而嗜熱細(xì)菌中的酶在90 ℃下能進行酶解反應(yīng)。

1.1.4 催化劑/抑制劑的存在

抑制劑是指某些可以降低酶催化反應(yīng)速度的分子。抑制劑可能是動物機體正常的代謝產(chǎn)物或外來物（藥物和毒素）。抑制劑對酶的抑制過程可以是不可逆的，也可以是可逆的。能夠產(chǎn)生不可逆抑制過程的抑制劑會與酶的必需基團以共價鍵的方式結(jié)合，無法通過簡單的透析或過濾作用除去。這種結(jié)合可導(dǎo)致酶部分或完全喪失活性。能夠產(chǎn)生可逆抑制過程的抑制劑與酶以非共價的方式結(jié)合，其特征是自由酶和與抑制劑結(jié)合的酶之間保持平衡。動物營養(yǎng)需要這些酶，其通常在40 ℃時有活性，并且在70 ℃～80 ℃（制粒溫度）下耐受。

1.2 酶的來源

能夠產(chǎn)生酶的微生物通常有：細(xì)菌（枯草芽孢桿菌、遲緩芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和嗜熱脂肪芽孢桿菌）、真菌（長枝木霉、曲霉菌和曲霉）和酵母（釀酒酵母）（表1）。真菌可產(chǎn)生用于降解各種底物的酶。這些微生物有一個共同的特點，即可生成能夠降解以高分子碳水化合物形態(tài)存在的植物細(xì)胞壁的酶。

1.3? 酶的分類

根據(jù)應(yīng)用的目的，飼用酶制劑基本上可分為：

① 可以在數(shù)量上補充單胃動物內(nèi)源性消化酶的酶，如蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶。

② 單胃動物無法生成的酶，如β-葡聚糖酶、戊聚糖酶和植酸酶。

1.4? 酶的穩(wěn)定性

1.4.1 動物

為了維持酶的最佳活性，酶應(yīng)該在pH低至2的胃中和pH高至6.5的腸道中均具有活性。動物消化系統(tǒng)中的溫度顯著低于激活酶活性的溫度。

1.4.2 飼料

酶能夠在制粒所需的80 ℃～85℃下經(jīng)過1 min～2 min以及在飼料pH為5.5～6.5下保持活性。

（待續(xù)）

原題名：Review paper on enzyme supplementation in poultry ration（英文）

原作者：Mulisa Faji Dida