應(yīng)用靶向酶提高收益

付亞楠 譯自，Vol.26 (2019)，№ 7：41，43

唐彩琰 審

近年來，受各國政府政策和消費者需求的雙重影響，家禽生產(chǎn)者壓力倍增。這些壓力包括禁用抗生素生長促進劑以及對散養(yǎng)肉雞和蛋雞消費需求增加等。盡管采取上述措施是為了保障公共衛(wèi)生和動物福利，但它們同時增加了家禽生產(chǎn)者的盈利壓力。

生產(chǎn)者不得不尋求其他可持續(xù)方式維持動物的健康、福利和生產(chǎn)性能。飼用酶是近年來動物營養(yǎng)領(lǐng)域最大的突破之一，它能讓營養(yǎng)師配制出成本更低的飼料，在保持動物生產(chǎn)性能不變的同時降低生產(chǎn)成本和潛在的環(huán)境污染。

目前植酸酶和碳水化合物酶在家禽營養(yǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用已被廣泛接受，盡管如此飼用酶在日糧中的使用方式仍是保守的。這是因為過去人們對酶底物的水平和營養(yǎng)影響以及酶對動物新陳代謝和生理的作用理解有限。近年來，我們對這些領(lǐng)域的認(rèn)知有所進步，這為開發(fā)飼用酶的全部應(yīng)用潛力提供了新的機遇。本文將分別探討植酸酶和木聚糖酶在克服與植酸和纖維相關(guān)的抗?fàn)I養(yǎng)作用方面的應(yīng)用。

1 植酸的抗?fàn)I養(yǎng)作用和超量添加植酸酶

植酸是一種強力的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)，會損害礦物質(zhì)和其他營養(yǎng)物質(zhì)(如氨基酸和能量)的利用。過去7～8年，隨著利用高劑量或“超高劑量”植酸酶完全分解植酸(IP6)及其低酯形式(IP5～IP1)做法的引入，植酸酶的應(yīng)用有了長足的發(fā)展。

高劑量的植酸酶也可以通過植酸的完全脫磷酸作用原位產(chǎn)生肌醇，從而給動物的生產(chǎn)性能帶來益處。肌醇是植酸分子的主要成分，據(jù)報道其可以改善能量代謝，幫助動物更有效地利用日糧中的能量。

在一項肉雞試驗中，超量添加植酸酶后，估計其中三分之一的飼料轉(zhuǎn)化率(Feed Conversion Rate，F(xiàn)CR)由肌醇貢獻(圖1)。

超量添加植酸酶只需簡單地補足飼料中的植酸酶就能提高動物的生產(chǎn)性能，無需其他營養(yǎng)貢獻。

為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，家禽生產(chǎn)者設(shè)計了500 FTU/kg的植酸酶配方，且同時假設(shè)只需添加更多的酶就能使該酶的標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)貢獻達到1 500 FTU/kg～2 500 FTU/kg飼料活性的最終目標(biāo)。加速植酸分解可以改善家禽和豬的飼料利用率(通常飼料轉(zhuǎn)化率降低3～4個百分點)。但這種方法需要首先增加飼料成本，且假定分解植酸釋放的額外營養(yǎng)可以轉(zhuǎn)化為更多的肉或提高動物的生產(chǎn)效率。

為了構(gòu)建超量添加植酸酶的商業(yè)利益，AB Vista公司進行了廣泛的研究，以進一步理解使用更高劑量的植酸酶可以節(jié)約的氨基酸、礦物質(zhì)和能量的數(shù)量，以及日糧植酸水平如何影響動物和酶的反應(yīng)。人們通常用消化率分析法進行這項研究，但AB Vista公司決定采用另一種方法，這種方法不必用重要的營養(yǎng)氨基酸進行劑量反應(yīng)試驗，從而為植酸酶含量對營養(yǎng)需求影響的研究提供一個更加真實地圖像。

一系列(6個)測定肉雞對高水平添加植酸酶反應(yīng)的試驗表明高水平添加植酸酶后肉雞對蛋氨酸+胱氨酸、賴氨酸和蘇氨酸的利用率分別提高了14.70%、12.70%和5.40%(表1)。這說明使用較高劑量的植酸酶可以達到節(jié)約飼料成本的目的，也有助于解釋為何超劑量添加會給動物生產(chǎn)帶來好處。

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2 優(yōu)化纖維分解和發(fā)酵能力

纖維是日糧的主要組成部分，含量通常占正常日糧的10%～15%。由于目前使用的常規(guī)分析方法提供了誤導(dǎo)性信息，因此纖維的測定具有挑戰(zhàn)性。粗纖維測定法至今已有100多年的歷史，目前仍廣泛應(yīng)用于測定日糧中的纖維，但其最多可獲取總?cè)占Z纖維的20%～25%。

今天，關(guān)于功能性纖維及其對動物消化生理的潛在益處還有很多爭論。需要記住的重要一點是，纖維不能被動物直接消化，而是作為腸道微生物群發(fā)酵的基質(zhì)。

木聚糖酶可以增加纖維的溶解度，使其更易于發(fā)酵，因此對腸道生理和腸道微生物群的整體平衡有顯著的益處(圖2和圖3)。較高的纖維分解程度可以有助于減少流向后腸道的蛋白質(zhì)數(shù)量，從而減少生物胺和氨氣的產(chǎn)生以及潛在的腸道微生態(tài)失調(diào)問題。

3 最大矩陣營養(yǎng)

基于對植酸和纖維的抗?fàn)I養(yǎng)作用、潛在營養(yǎng)益處以及酶作用方式更好地理解，AB Vista公司開發(fā)了一種酶應(yīng)用策略，稱為“最大矩陣營養(yǎng)”。該策略充分利用了AB Vista公司開發(fā)的植酸酶(Quantum Blue)和木聚糖酶(Econase XT)的特性。Quantum Blue是一種強化的大腸桿菌植酸酶，對植酸具有高親和力，Econase XT是一種耐熱和抗抑制性的木聚糖酶。

這些酶的組合使用可使客戶在保持動物生產(chǎn)性能的同時獲得更高的日糧營養(yǎng)，從而節(jié)省大量成本并減少營養(yǎng)成分的流失。大量研究表明，添加組合酶可使每千克活禽的生產(chǎn)成本減少2美分，每噸飼料的成本減少15美元以上。

與傳統(tǒng)酶制劑相比，“最大矩陣營養(yǎng)”可以以較低的飼料成本創(chuàng)造出同等的生產(chǎn)性能。試驗證實，在日糧至少減少2.5 kg/t磷酸二氫鈣、10 kg/t豆粕和10 kg/t脂肪的情況下，肉雞的生產(chǎn)性能仍能維持不變。家禽在磷和賴氨酸消耗減少7.3%和2.8%的情況下仍能保持其生產(chǎn)性能。

AB Vista公司的最大矩陣營養(yǎng)直到最近幾年才被飼料生產(chǎn)商接受。這得益于分析方法的改進，讓我們對酶的作用模式和飼料底物含量的認(rèn)識有了更進一步的理解。

飼料生產(chǎn)商現(xiàn)在可以利用近紅外技術(shù)測定日糧中的植酸水平，并可以程式化地測定飼料中的酶活性，從而確保質(zhì)量保證程序到位，以能夠放心地從先進的酶應(yīng)用策略中獲取最大價值。