水產動物飼用酶制劑的研究現狀

howlet · 發表于 2007-11-11 18:00:09

水產動物飼用酶制劑的研究現狀

酶是活細胞產生的具有特殊催化能力的蛋白質，它廣泛存在于各種生物體內，參與機體和各種生化反應。
將生物體內產生的酶經過加工后的產品稱為酶制劑。目前，細菌、真菌等微生物是各種酶制劑的主要來源。最早記載科學描述外源性酶制劑在動物營養中的作用可追溯到20世紀20年代，在此后的30年里，科學家開始研究外源酶在家禽飼料中的應用，并達到了廣泛應用。但水產飼料中應用酶制劑的研究才剛剛起步，且大部分研究是關于酶制劑作用效果的研究。本文主要總結了飼用酶制劑在水產飼料中的應用研究現狀，并對將來酶制劑的在水產飼料中的應用進行了展望。
1  主要飼用酶的種類及其功能
  世界上已發現的酶的品種有1700多種，生產用酶已達300多種，飼用酶亦有20多種。這些酶主要為消化性酶，多為水解系列酶。主要有纖維素酶(C1酶、Cx酶、p—葡萄糖昔酶)、半纖維素酶、果膠酶、淀粉酶(淀粉酶、糖化酶)、蛋白酶(中性蛋白酶、酸性蛋白酶)、植酸酶。現把飼料中應用較多，起作用較大的幾類纖維素酶酶種酶系介紹如下。
2 酶制劑的作用效果機理（略）
3  酶制劑在水產飼料中應用現狀
3．1  纖維素酶
國外學者于二十世紀七十年代末開始了免疫調節劑在水產養殖業中的應用研究，發現p—葡聚糖、幾丁質、左旋瞇陛等對控制疾病促進動物生長具有重要意義。
進一步研究發現葡聚糖中僅p—(1，3)—葡聚糖具有免疫促進作用和抗腫瘤活性。酵母葡聚糖對魚類的免疫激活作用國外學者已有許多報道，酵母葡聚糖能使大西洋鮭、斑點叉尾蛔、虎紋蝦對病原菌的抵抗力增強。p—(1，3)—葡聚糖能提高虹蹲魚、大西洋鮭和舌鮑體內溶菌酶活性、補體活性和巨噬細胞殺菌活力，巨噬細胞和血細胞超氧化酶活力增強。膚聚糖是革蘭氏陽性細菌細胞壁的主要成分，Matsuo等的實驗表明長期服用膚聚糖能夠促進幼虹蹲的生長和抗病能力；Takahashi YMkinoll等的研究表明用膚聚糖等喂養魚類和甲殼類動物，能夠C1酶：作用于不溶性纖維素表面，使結晶纖維素鏈開裂、長鏈纖維素分子末端部分游離和暴露，從而使纖維素鏈易于水化。Cx酶：作用于經C1酶活化的纖維素、分解p—1，4鍵的纖維素酶。主要包括內切—1，4—p，葡聚糖酶，主要生成纖維二糖、纖維三穩等；外切—1，4—p—葡聚糖酶作用于低分子多糖，從非還原性末端游離出葡萄糖。 ·p—葡萄糖甘酶：將纖維二糖、纖維三糖及其他低分子纖維糊精分解為葡萄糖。主要是將植物細胞中的半纖維素酶解為各種五碳糖，并可降低半纖維素溶于水后的粘度果膠酶可裂解單糖之間的糖甘鏈，并脫去水分子，分解包裹在植物表皮的果肢，降低腸道內容物的粘度，并促使植物組織的分解。——淀粉酶為內切酶，將淀粉大分子水解成易溶解的中等和低分子物質。——將淀粉酶水解的一些低分子物質進一步水解成葡萄糖徽一M路一糖酶對白緝幼魚脂肪合成酶及肝組成的影響。飼料中D—葡萄糖含量的增加，導致稚緝的血糖、血漿三酰甘油脂以及4種主要肝脂肪合成酶活性的提高。肝體指數、肝重及肝糖元水平均隨飼料中D—葡萄糖含量的提高而逐漸增加。
許國煥等在實驗室條件發酵并提純了2種多聚糖——p—葡聚糖和肚聚糖，研究了其對我國主要淡水養殖品種彭澤腳生長的影響及免疫激活作用。研究表明，兩種多糖對彭澤腳的生長率及成活率與對照組無明顯差異，僅略有提高。飼料中添加酵母細胞壁、p—葡聚糖、肚聚糖后均提高了血清溶茵酶活性，尤以p—葡聚糖最為顯著；酵母細胞壁、肚聚糖均能提高受免彭澤腳凝集抗體效價，但2種多聚糖對抗體形成動態影響有一定時差。肚聚糖能在更短的時間內提高血清凝集抗體效價，增強特異性免疫功能。徐國武等在含大麥粉41．3％的飼料中添加p—葡聚糖酶飼喂鯉魚，結果表明，添加p—葡聚糖酶于含大麥(35％)的飼料中，能提高鯉魚的增重率和降低餌料系數。提高餌料粗蛋白、粗脂肪、干物質的消化率。分析認為：①大麥的胚乳細胞中含有大量的p—葡聚糖，這些p—葡聚糖可在腸道中部分溶解，使腸道食糜粘性增加，結果使腸粘膜表面不動水層增厚，營養物質的擴散受阻。鯉魚腸道中缺乏p—葡聚糖酶，從而影響營養物質的消化吸收；②p—葡聚糖是大麥細胞壁的主要成分之一，不能被消化酶水解。大分子消化酶也不能通過細胞壁進入細胞內，因而對細胞內容物形成一種包被結構。余年豐等(2001)在以豆餅、菜子餅為主的飼料中添加2400U／kg纖維素酶(由葡萄糖酶、葡萄糖內切酶以及p—葡聚糖酶共同組成)飼喂團頭妨，提高了魚體對飼料營養物的利用率。說明纖維素酶能促進動物腸道蠕動，刺激內源消化酶分泌。
3．2  木聚糖酶
木聚糖是植物細胞壁的主要成分之一，屬于非淀粉多糖，為一種廣泛存在于植物中的半纖維素，它是由p—1，4糖昔鍵連接而成的木糖聚合物。通常，木聚糖以異質多糖形式存在并與纖維素結合在一起。木聚糖酶是木聚糖的專一降解酶。屬于水解酶類，包括內切木聚糖酶、外切木聚糖酶和木糖昔酶三種。木聚糖酶耐熱性能較好，動物腸道內的溫度、PH值對其活性影響不大，而且能耐受制粒過程中的高溫，這使其在動物飼料中的運用具有獨特優勢(李蓮等，2003)。由于小麥、大麥、燕麥、黑麥等飼料原料中存在大量的非淀粉多糖，對動物消化吸收存在一定的抗營養作用。它在動物胃腸道中與營養物質的粘性結合降低了營養成分的吸收，與消化酶和膽汁酸結合而影響消化過程，會使糞便排出量因末消化物質的增多而增加，還會導致動物胃腸道中微生物繁殖的增多，并對畜禽產品品質造成不利影響。因而，在非淀粉多糖含量比較高的動物飼料中，添加多糖降解酶不僅可以將其轉化為營養性物質，還消除了其抗營養作用。對畜禽動物的研究證明，添加木聚糖酶后，可以降低腸道內容物的粘度，促進生長和提高飼料轉化效率；能夠提高內源性消化酶的活性，促進養分的消化吸收；能減少腸道微生物的數量，減少疾病，利于健康；能夠破壞植物細胞壁結構，減少糞便，降低污染。國內外學者關于木聚糖酶應用效果的研究都集中在畜禽動物上，尚未見水產動物方面的應用效果報道。
3．3  植駿酶
Ijnar(1998)、Storebakkon(1998)在鮭魚試驗，Jouni(1998)、I‘ana6(1998)、Ferster(1999)在虹蹲魚苗試驗，01iva—Teles(1998)在舌齒紗魚苗試驗中均證實，植酸酶對改善蛋白的營養價值和磷的利用率有明顯作用，大大降低了磷的排放量。
Jouni(2000)用植酸酶處理的大豆飼喂大鮭魚，發現加或不加植酸酶對體重由0．25kg生長至2kg的大鮭魚體增重沒有影響，且骨灰分的含量也無明顯增加。這一結論能否表明植酸酶的作用效果與魚的大小、消化道發育程度、消化道內源植酸酶含量的多少有關，還有待進一步的研究證實。目前，國內外對植酸酶的研究報道，在畜禽方面較多，也比較深入，生產的植酸酶多為適應畜禽消化道特點的、最適PH在酸性范圍的植酸酶。魚的消化道與其它動物有較大區別：消化道較短，食物在消化道停留的時間短，酶的作用不完全；另外，魚分為有胃魚和無胃魚，它們對植酸的消化率不同，消化道內的酸堿度差別也很大。無胃魚對植酸酶的利用率為8％；有胃魚如虹蹲為19％；有胃魚胃液中分泌鹽酸，PH較低，適用酸性植酸酶，無胃魚消化道pH為6．8—7．3，而曲霉菌植酸酶的最適pH為2．5—5．5，因此，對于無胃魚，與有胃魚使用相同的植酸酶不會使植酸有效降解(吉紅，1999)。
現階段對水產動物的研究，國外偏重于有胃魚，如虹蹲、鮭魚等，而對我國生產實踐中最常見的無胃魚如鯉魚及其它幾種家養魚則研究不夠充分。對于無胃魚，由于消化道PH值偏高，必需添加中性植酸酶，而適用于無胃魚的中性植酸酶，市場上雖已出現，但對其使用效果的研究遠不充分。在無胃魚中使用植酸酶的另一有效方法是預先用植酸酶處理餌料，既可以避免餌料加工過程中過高的溫度對酶活力的破壞，又可以防止魚消化道內過高的PH值對酶活力的破壞。余豐年等(2000)先在體外將豆粕用植酸酶進行處理，再加入到其余的飼料原料中，充分混合后進行分析，結果表明，在異育銀紉體外，植酸磷就已經在植酸酶的作用下發生了有效的降解，添加植酸酶促進了異育銀卿對飼料中營養物質的吸收，提高了增重率。
3．4  復合酶
目前，國內應用于水產動物的酶制劑大多以復合酶的形式出現。關于復合酶的應用效果報道也較多。
仲軍(1994)進行加酶飼料喂對蝦生產試驗和大水面養蝦生產試驗結果表明，添加1肋飼料酶，個體增重率提高12．13％，單產提高13．87％，飼料系數降低12．02％，經濟效益提高23．06％。劉文斌等(1999)在異育銀娜飼料中添加0．75g／kg酶制劑，異育銀娜的增重率提高26．98％，餌料系數降低了19．85％。閻有利等(1994)在鯉魚飼料中添加酶制劑，其試驗組增重率比對照組提高11．96％，餌料系數降低16．36％。說明酶制劑具有促進生長，提高飼料利用率等作用。
周小秋等(2001)在含豆粕、萊粕、棉仁粕為主的飼料中添加酶制劑，提高了飼料利用率，降低了鯉魚消化道的粘性，有利于營養物質吸收。對鯉魚的增重、餌料系數有權顯著和顯著的影響，而對攝餌量、養殖期間和運輸的成活率沒有影響。
張滿隆等的試驗結果表明，紉魚飼料中添加酶制劑(含纖維素酶王3000U／g，木聚糖酶王4300U／g，蛋白酶王2500U／g)能使魚的生長速度明顯加快，餌料系數降低。在草魚飼料中添加1％，試驗組的生長速度比對照組提高了6．6％，飼料系數降低了0．29。試驗組的魚體粗蛋白質比對照組略高；而粗脂肪略低。試驗組的每1kg魚飼料成本比對照組降低8．93％。該酶制劑使草魚對無機鹽轉化利用率提高，對各種營養物質的吸收均衡有效，表明該酶制劑能促進魚體內各種生化反應，增強魚體內蛋白質轉化率。
喬秀亭等研究了添加酶制劑后，對鯉魚消化酶活性的影響。添加復合酶制劑后各實驗組酶活性均比對照組有所提高，起到減少蛋白質作為能量消耗，間接節約蛋白質的作用。
4  酶制劑在水產飼料中應用存在的問題及建議
4．1  研究有待深入
酶制劑在水產動物中應用的研究不多，且大部分停留在定性方面研究，即添加酶制劑對水產動物有無促生長作用，能否提高飼料利用率，降低餌料系數，減少磷排出，而對酶制劑的定量研究較少，周小秋等(2001)在鯉魚，劉文斌等(1999)在異育銀娜，陳應華(2001)在彭澤娜對酶制劑添加量有所研究。而在酶制劑對水產動物生理影響方面的研究如胰島素、甲狀腺素等幾乎沒有涉及。
4．2  酶制劑的作用機制
酶制劑的作用機制及促生長機理不太清楚，消化生理等方面有待深入研究。
4．3  水產酶制劑種類及活性測定問題
在畜禽方面應用的酶制劑很多，主要有復合酶，也單獨使用某一種酶，如植酸酶、纖維素酶等，而在水產飼料中應用的專用水產酶制劑不多，大部分嘗試應用畜禽酶制劑，效果不是很好，畢竟水產動物不同于畜禽動物，這樣，開發水產飼料必須考慮水產動物的消化生理特點及對水產飼料的要求，不能完全照搬畜禽上那一套，而且作為一個水產大國，對商品酶制劑的需求很大，這樣必須加大對水產飼料酶制劑的研究，開發更多的商品酶制劑產品以滿足水產飼料的發展需要。酶制劑活性測定是評價酶作用的一個重要指標，但目前酶制劑活性測定方法各異，不統一，這樣不利于學術交流和開展科研，從而限制了酶制劑的開發與應用。而且在體外酶活性的測定不能完全反映動物體內源酶的真實活性，因為影響酶制劑活性因素很多，諸如溫度、PH值、飼糧類型等，因此，應規范酶制劑測定方法和統一酶制劑測定標準。