影響飼用酶制劑應用效果的一些探討

來自鄉(xiāng)下的狼

        摘要：飼用酶制劑作為一種新型綠色環(huán)保型飼料添加劑，在當今畜產(chǎn)品安全要求越來越高的今天發(fā)揮著越來越重要的作用。但是有關(guān)飼用酶制劑應用效果的報道很不一致，受諸多因素的影響。本文就影響酶制劑應用效果的各種因素作一綜述。
　　1975年美國飼料工業(yè)首次將微生物酶作為添加劑應用于配合飼料中，20世紀80年代國外配合飼料中已普遍使用酶制劑，90年代初開始引入我國。酶制劑是由微生物產(chǎn)生的生物制品，使用酶制劑的基本目的在于提高日糧消化率，改善動物生產(chǎn)性能。隨著抗菌素在飼料中的限制使用，抗菌素的促生長將有可能由酶制劑取代。2001年全國飼用酶制劑的銷售量估計約為9000t，配合飼料產(chǎn)量約為6200萬t，如果在全部配合飼料中按0.1%添加飼用酶制劑，則需要 6.2萬t的飼用酶制劑。由此計算，我國尚有85%的飼用酶制劑市場有待開發(fā)。酶制劑作為微生態(tài)制劑，其使用效果受到動物種類、年齡、生理狀態(tài)、日糧原料組成及其配比、酶制劑的酶譜及其活性和添加水平、飼料加工儲藏條件等諸多因素的影響，所以有關(guān)酶制劑使用效果的報道常常不一致。本文著重就目前影響酶制劑應用效果的因素作一些探討。
　　1．酶制劑
　　1.1種類和活性
　　飼用酶制劑包括單一酶制劑和復合酶制劑，現(xiàn)在使用的多為復合酶制劑。一般來說，復合酶制劑比單一酶制劑效果好，但并不意味著復合酶制劑中酶種愈多愈好。復合酶制劑有兩種，多數(shù)由幾種單一酶混合調(diào)制而成，還有一種是由一種微生物產(chǎn)生含多種酶系的復合酶制劑，后者具有很好的發(fā)展前途，是飼用酶制劑發(fā)展的方向 (謝占玲等，1998)。一般情況下，添加以內(nèi)源性消化酶為主的復合酶作用不太明顯，添加以外源性酶為主的復合酶才有實際意義(萬明春，2001)。外源性酶主要用于補充幼畜禽內(nèi)源酶的不足，同時還能激活內(nèi)源酶的分泌，有利于幼畜禽對淀粉和蛋白質(zhì)的吸收和利用(汪儆，2001)。
　　目前，飼用酶制劑的品質(zhì)都用酶的活性指標來衡量。不同酶制劑公司所使用的酶活單位可能不一致。酶活力并非愈高愈好，大量試驗證明，酶活力過高不僅會造成產(chǎn)品的浪費，而且會引起飼養(yǎng)效果的下降，這可能與酶作用產(chǎn)物的反饋抑制有關(guān)(張力等，2000)。
　　1.2菌種
　　飼用酶制劑是由微生物如細菌、酵母和真菌通過發(fā)酵生產(chǎn)的生物制品(Guus等，2001)，不同菌種發(fā)酵生產(chǎn)的酶耐熱性能不同(汪儆，2001)。目前用于飼料工業(yè)的大多數(shù)酶菌種來自真菌類，很少來自細菌類。據(jù)報道，細菌類酶制劑比真菌類酶制劑具有更多的優(yōu)點。如細菌木聚糖酶，來源于枯草桿菌，近中性 pH值，熱穩(wěn)定性好于真菌類木聚糖酶(見表1)，對木聚糖酶抑制劑不敏感，對不溶性木聚糖有較高活性(Belfeed公司，2002)。同時飼用酶可分為外切酶和內(nèi)切酶，據(jù)Belfeed公司(2002)報道，內(nèi)切酶分解能力大于外切酶。
　　1.3水分活度
　　在一定溫度下，飼用復合酶添加劑及配合飼料中水分含量與水分活度的關(guān)系由水的吸附等溫線表示。雖然這種關(guān)系不是一個直線關(guān)系，但總的趨勢是，樣品水分含量越高，水分活度越大。在較高的水分活度下，酶蛋白的變性會顯著地增強。例如，當樣品水分含量降為10%時，直至溫度提高到60℃，脂酶才開始失活；而水分含量提高到23%時，在常溫下便出現(xiàn)明顯的失活現(xiàn)象。對于大多數(shù)酶制劑，在接近中性的pH和較低溫度下將水分活度降到0.3以下，能防止因酶蛋白變性和微生物生長引起的變質(zhì)，從而保持較高的酶活力。
　　1.4添加水平

　　據(jù)報道，同一日糧隨酶制劑添加量的增加，改善作用也更趨明顯，但單位酶的改善作用效果下降。趙京楊等(2000)研究認為，酶制劑不同添加水平可不同程度地提高生長豬的日增重，降低生長豬的料肉比(見表2)。　
　　從表2可見，隨著酶制劑添加水平的提高，生長豬的日增重和料肉比呈現(xiàn)較大幅度的變化，但是酶制劑添加水平由0.10%增加到0.15%時，日增重和料肉比改善的幅度大大減緩(料肉比反而下降)，0.10%酶制劑添加水平經(jīng)濟效益最高。因此，無論何種飼料原料，超量添加何種酶制劑經(jīng)濟上都是不合算的，在配制日糧時應將酶制劑納入配方成本計算。
　　1.5載體
　　酶制劑的不同載體可能對酶的耐熱性能有影響(汪儆，2001)。理想的載體應有助于酶與飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)合，降低營養(yǎng)小分子或內(nèi)源性酶的抑制作用，能將表現(xiàn)最適pH值改變到理想值，不利于微生物生長，不產(chǎn)生免疫反應和凝血反應等。至于選擇哪一種載體，要綜合考慮酶活和成本等各方面的因素。
　　1.6劑型
　　為了提高酶制劑的熱穩(wěn)定性，對顆粒酶制劑進行包被處理是減少飼料加工過程中酶制劑活性損失的一種非常有效地方法，但是采用包被處理來防止酶制劑被破壞會對其生物利用率產(chǎn)生很大的負面影響(Guss，2000)。Guss(2000)測試了飼喂肉用仔雞缺磷的玉米—豆粕型日糧中三組不同配方形式(粉末狀、顆粒狀和包被型)、不同添加水平(0、100、200、300FTU/kg，F(xiàn)TU為植酸酶單位)來源相似植酸酶的生物利用率(如圖1)。由圖1可知，包被型植酸酶組日增重低于其它兩組。顆粒狀植酸酶和包被型植酸酶生物利用率不同的原因是包被型植酸酶在動物胃腸道中釋放的速度更慢。飼料消化后，酶因盡可能在胃腸道中變成生物活性物質(zhì)，因此時間是一個限制性因素。
　　
　　2．飼料原料和日糧類型
　　飼料中存在不易被動物消化吸收的物質(zhì)和抗營養(yǎng)因子，是應用酶制劑的基本前提。不同的酶制劑對底物的作用有明顯的對應關(guān)系，日糧類型可分為小麥型、大麥型和玉米—豆粕型日糧。為了使飼料中添加酶制劑取得最大利益，必須根據(jù)飼料的具體組成成分選擇相應的酶制劑。一般玉米—豆粕型日糧相對容易消化利用，而其它谷物及其副產(chǎn)品或其它非常規(guī)飼料原料一般都含有某些抗營養(yǎng)因子，不易被單胃動物利用。小麥、稻谷、米糠含有較多的戊聚糖，而大麥、黑麥等含有較多的β-葡聚糖。據(jù)報道，β-葡聚糖酶和戊聚糖酶添加在玉米—豆粕型含抗營養(yǎng)因子較少的日糧中，對動物的生產(chǎn)性能改善作用不明顯；添加在黑麥、大麥、小麥為主的日糧中或含非常規(guī)飼料原料較多的日糧中，對動物的生產(chǎn)性能改善作用較大(許梓榮等，2001)。豆類籽實為基礎的日糧中使用果膠酶效果較好。同一添加量隨日糧中非常規(guī)飼料原料含量的增加，改善作用更趨明顯。Willingham等(1959)研究表明，α-淀粉酶對改善大麥型日糧的利用是無效的。另外，在含有大量動物性蛋白(如進口魚粉、乳清粉、代乳粉)的仔豬料中，添加酶制劑就不如含有植物性蛋白的仔豬日糧效果明顯。目前，應用效果最好的例子是在大麥為基礎家禽日糧中使用β-葡聚糖酶。
　　3．動物
　　3.1動物種類和年齡
　　酶制劑對動物生產(chǎn)性能的影響受動物種、品種、年齡以及生理階段等諸多因素的不同差異很大。一般來說，消化功能愈簡單的動物，酶制劑的應用效果愈明顯，經(jīng)濟效益的潛力也就愈大。家禽的消化道較短，腸道后段的微生物較少，飼料中添加酶制劑的效果較好。許多研究認為，在飼料中添加淀粉酶、β-葡聚糖酶和戊聚糖酶，可使幼小的畜禽獲得效益，而且對雞的效果最為明顯，但對于其它酶系，支持這一論點的科學依據(jù)不足(Campbell和Bedford，1992)。但也有研究認為，添加β-葡聚糖酶和戊聚糖酶未必能改善豬的生產(chǎn)性能(Thacker，1993)，各種效應表明，在幼豬日糧中添加淀粉酶和蛋白酶有助于改善養(yǎng)分消化率(Lewis等，1995；Combs等，1995)。成年反芻動物由于其瘤胃微生物作用，添加酶制劑效果不明顯，但在幼年反芻動物和以青貯料為主的日糧中添加纖維素酶和少量淀粉酶可獲得滿意的效果。