蛋白酶在動物飼料中的應(yīng)用

唐彩琰 譯自

王晶晶 審 羅靜如 制表

1 動物飼料中的蛋白酶

日糧蛋白質(zhì)的消化是動物營養(yǎng)上的一個重要的原動力，因為蛋白質(zhì)和氨基酸是最昂貴的營養(yǎng)物質(zhì)之一。除了內(nèi)源性蛋白酶在動物機體的所有代謝過程中發(fā)揮重要作用外，外源性蛋白酶在動物營養(yǎng)中也有兩個重要的用途：(1) 用于食品原料或飼料原料的加工，如蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物；(2) 外源性蛋白酶直接用作飼料添加劑或直接用于成品飼料的加工。

準(zhǔn)確了解飼料原料中氨基酸的消化率和動物的營養(yǎng)需求對配制添加了蛋白酶的日糧很重要。動物要獲得最佳的生產(chǎn)性能，至關(guān)重要的是要給其飼喂能夠滿足營養(yǎng)需求的日糧蛋白質(zhì)和氨基酸。然而，日糧含有過高水平的蛋白質(zhì)會影響動物的腸道健康和家禽舍墊料的質(zhì)量。另一個重要的問題是通過動物糞便大量排出的氮會造成環(huán)境污染。在飼料中添加外源性蛋白酶可以作為降低日糧蛋白質(zhì)水平以確保動物擁有較高水平生產(chǎn)性能的一個有效措施。

2 蛋白酶在動物飼料中蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物加工上的應(yīng)用

在動物營養(yǎng)上，蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的應(yīng)用已有悠久的歷史，這些物質(zhì)可能來自動物或植物。水產(chǎn)動物蛋白質(zhì)、動物副產(chǎn)品(如組織或血液)、乳汁中的乳清以及大豆和小麥等植物的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物可被用于不同的飼料，特別是幼齡動物和快速生長動物的飼料。

表1列出了可用于生產(chǎn)蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的蛋白酶。這些酶來自動物、植物或微生物，可以單獨使用，也可以與其他酶聯(lián)合使用。

蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物可以通過化學(xué)水解、微生物水解或酶促水解獲得。在對被用作飼料原料的動物副產(chǎn)品或植物原料進(jìn)行加工時通常會用酶水解蛋白質(zhì)。酶促水解通常比較溫和且具有特異性，所用的酶在水解結(jié)束后可以很方便地通過熱處理失去活性。然而，與化學(xué)水解相比，在對某些蛋白質(zhì)進(jìn)行水解加工上，酶促水解可能存在成本高以及水解效率會受蛋白質(zhì)底物中的酶抑制劑影響的問題。例如，每年生產(chǎn)出的魚類加工副產(chǎn)品雖然數(shù)量巨大，但需投入巨資處理由此產(chǎn)生的廢棄物。由于反應(yīng)條件溫和以及生成的產(chǎn)品質(zhì)量和功能上乘，酶促水解在實驗室顯示出良好的應(yīng)用優(yōu)勢，但由于成本高于化學(xué)水解，目前無法在工業(yè)化生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

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酶促水解在溫和的條件(例如，在pH 6～8和溫度30 ℃～60 ℃的環(huán)境中)下進(jìn)行，并能將副反應(yīng)降至最低。蛋白質(zhì)的肽鍵能被許多不同種類的蛋白酶(外肽酶和內(nèi)肽酶單獨或聯(lián)合使用)分解。選擇哪一類酶取決于蛋白質(zhì)的來源和期望達(dá)到的水解程度。蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的較小肽或較大肽都可用于飼喂動物。對動物而言，這些肽既具有營養(yǎng)功能，也具有生理功能或調(diào)節(jié)功能。由植物蛋白或動物蛋白產(chǎn)生的一些肽還具有抗菌、抗氧化、抗高血壓和免疫調(diào)節(jié)的功能。除了具有營養(yǎng)價值外，一些肽還具有生物學(xué)功能，它們常被稱為生物活性肽。人們可以選擇性地分餾蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物，以分離特定肽或去除不需要的肽。

植物蛋白質(zhì)和動物蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的肽可用于豬、家禽、水產(chǎn)和伴侶動物的日糧，能夠改善動物的腸道健康、生長速度和生產(chǎn)性能，且具有成本效益。植物蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物在動物飼料中越來越重要。

蛋白質(zhì)在幼齡動物的生長發(fā)育上起著至關(guān)重要的作用。用酶消化技術(shù)加工屠宰場副產(chǎn)品(如家禽的組織、豬血和酶促水解羽毛)可提高這些副產(chǎn)品在仔豬上的營養(yǎng)價值，使它們可與魚粉、噴霧干燥動物血細(xì)胞和噴霧干燥血漿蛋白質(zhì)等優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)成分媲美，從而可以為飼料配方提供一種新的選擇。

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，植物蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物可以部分甚至幾乎全部替代魚粉。由于世界范圍內(nèi)缺乏魚粉，植物蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物替代魚粉顯得極為重要。水解大豆蛋白質(zhì)產(chǎn)品可以替代犢牛生長中常用的脫脂奶粉。

一些蛋白質(zhì)(如大豆中的胰蛋白酶水解產(chǎn)物)水解后會產(chǎn)生苦味，并且可能需要進(jìn)行其他處理以減少苦味。

應(yīng)用美拉德反應(yīng)和通過使用酶促蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物生成特殊的風(fēng)味增強劑來改善飼料風(fēng)味的技術(shù)可以為寵物食品行業(yè)提供經(jīng)濟有效的解決方案。此外，蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物可提供800 Da～1 500 Da的肽，由于這些肽分子極小，因此能夠防止伴侶動物出現(xiàn)過敏反應(yīng)。

利用從屠宰場或魚類加工廠的副產(chǎn)品中獲得的以及從植物原料中提取的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物在有效循環(huán)利用營養(yǎng)物質(zhì)和可持續(xù)利用資源的環(huán)境方面非常重要，否則這些副產(chǎn)品和飼料原料不會被用于動物飼料。然而，有時出于不同的原因，所在地的政策法規(guī)不允許將某些動物副產(chǎn)品用于動物生產(chǎn)。

底物可能有很大差異，例如，對于各種魚類加工底物，業(yè)已證明其化學(xué)組成和適口性(對狗而言)會受底物組成的影響。

Pedersen等證明了四種不同的角蛋白酶在水解雞毛上的效果。

Nchienzia等證明了用不同品牌的商用蛋白酶水解家禽副產(chǎn)品的可行性。這些研究人員認(rèn)為，該研究結(jié)果對口味增強劑(palatants)的制作具有重要意義，其中相對便宜的水解禽肉粉可用于改善伴侶動物食品的風(fēng)味。

Coll等證明，用來自地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)的進(jìn)行了熒光標(biāo)記的蛋白酶處理肉粉和骨粉以提高溶解度并滅活朊病毒在技術(shù)上是可行的。然而，與骨骼相比，軟組織顆粒對酶輸注的抵抗力更強。

(未完待續(xù))