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摘要：本文概述了優質飼用酶制劑生產過程中配方設計技術、酶源發酵法生產技術、后處理技術、復配技術等；并對飼用酶制劑的應用進行了綜述。
關鍵詞：飼用酶制劑；生產技術；應用
飼用酶制劑是動物科技發展到一定時期出現的一種新型飼料添加劑，九十年代初才進入我國， 短短的幾年時間已從探索性應用效果研究發展到廣大養殖業經營者較廣泛的認同和使用，發展異常迅速。
下面，結合我們的工作，就飼用酶制劑的生產技術及其應用作一闡述，以期對這一行業的進一步發展有所裨益。 一般來說，一個好的飼用酶制劑產品的生產過程大致需經過多酶系統的設計，酶配方的確定，酶源的發酵生產，后處理技術，復配技術等步驟方能形成產品；而其應用對象則有豬、禽、反芻動物、水產動物等之分。
1 飼用酶制劑多酶系統的設計技術 飼用酶制劑的生產技術，首先面臨的問題是多酶系統之設計問題，這可以從其功能談起。
飼用酶制劑的基本功能有二：補充動物內源性消化酶的不足和消除多種抗營養因子，然而不同種類、日齡、狀態下的畜禽之消化酶的分泌情況存在著明顯的差異性，日糧對消化的需求及其抗營養因子存在的狀態等也因日糧類型的區別而發生變化，據此，周玉言（1992），王放銀（1992），李平化（1992），趙先勉（1992）等在各自的文章或譯文中最早提出飼用酶制劑應有日糧和動物的針對性，這二個原則應為飼用酶制劑多酶系統設計的基本原則。
1.1 根據飼料的特異性設計酶配方的原則 日糧消化中主要存在的問題之一是抗營養因子問題，這里所指的抗營養因子是指大量存在的主要起物理性抗營養作用的因子，化學成份來說即非淀粉多糖（NSP）。非淀粉多糖主要分為水溶性非淀粉多糖（SNSP）（如：木聚糖、β—葡聚糖、甘露聚糖、果膠等）和非水溶性非淀粉多糖（NNSP）（如纖維素、木質素等）。因非淀粉多糖類抗營養因子的種類 、含量之不同而對日糧進行大致的分類如下：
1.1.1低粘度日糧： 指玉米—豆粕型日糧，為我國的常規日糧。主要抗營養因子有木聚糖（玉米：4.3%）、果膠（豆粕：14.0%），乙型甘露聚糖（豆粕：1.85%—2.3%）等，它們產生了消化道較低的粘度，乙型甘露聚糖還抑制小腸對葡萄糖的吸收；所以針對此類型日糧的主要酶種為木聚糖酶，果膠酶和甘露聚糖酶等。
1.1.2 高粘度日糧： 指小麥、大麥、米糖含量較高的日糧，它們會造成動物腸道極高的粘度，嚴重影響消化吸收，但粘度來源又不一樣。小麥粘度的主要來源為木聚糖（如木聚糖6.1%，β—葡聚糖含量很低：0.5%），故應以木聚糖酶為主要酶種；大麥粘度的主要來源為β—葡聚糖（3.3%）和木聚糖（7.6%），故應以β—葡聚糖酶和木聚糖酶兩者兼顧。 黏度問題在飼用酶制劑作用機理研究中，研究得較深入。White(1981)在研究大麥、燕麥，Choct(1992)在研究小麥時指出這二類能量飼料中的β-葡聚糖(β-glucan）和阿拉伯木聚糖（arabinoxylan）分別為主要抗營養因子，其抗營養作用是產生食靡的黏度，而相應酶種對黏度的消除能有效地提高動物的消化吸收率。
1.1.3 高纖維日糧： 指稻谷粉、糟渣、麩皮含量較高的日糧，其主要的抗營養因子是纖維素，自然纖維素酶應為其主要酶種。但天然纖維素結構致密，具有結晶區、非結晶區，尤其結晶區幾乎不可能酶解降解。所以纖維素酶不能定位于分解纖維素提供能量，而應定位于摧毀或部分摧毀植物性原料的細胞壁，有助于胞內營養物質的釋放及與消化酶的接觸；同時注意纖維素酶與其它酶種的配合。
1.1.4 雜餅、粕日糧： 指棉、菜籽餅粕，葵籽粕等含量較高的日糧。主要抗營養因子：粗纖維（如菜籽粕含纖維素7.0%）、果膠（如菜籽粕含果膠：11.5%）、乙型甘露聚糖（如芝麻粕5.6-7.0%，豆皮14.5%，葵籽粕1.14-1.55%，菜籽粕1.1%，棉籽粕0.72%等），相應的最主要酶種為纖維素酶、果膠酶、乙型甘露聚糖酶等。
總之，多酶系統設計時，日糧針對性是非常突出的；同時可見，適合目前我國常規日糧的消除抗營養因子之最適酶種為：木聚糖酶、果膠酶、乙型甘露聚糖酶，且主要是針對腸道粘度下降等，β—葡聚糖酶顯得并不重要。
1.2 根據畜禽的特異性來設計酶配方的原則： 目前的飼料酶絕大部分是加入飼料中在動物消化道內發揮作用的，所以酶配方的設計必須適應動物消化道的特點，并注意動物的種類、生長期的不同，消化生理的差別。
1.2.1 根據畜禽消化道生理條件來選擇飼料酶種： 南京農大（1980）主編的《家畜生理學》和斯托凱（1982）主編的《禽類生理學》中指出，豬與禽消化道通常溫度在38—40℃左右，胃pH 1.5-3.5，小腸pH 5-7，大腸接近中性；畜禽消化道各段的消化功能，胃主要消化蛋白質、淀粉，小腸則是蛋白、淀粉、脂肪的主要消化吸收集中地，大腸對粗纖維可以起酵解作用。所以胃和小腸應視為飼料酶主要發生作用的場所，也就是要以胃和小腸的條件來篩選飼料酶種。據此，飼料酶種其最適作用溫度應在38—40℃的為好，最適pH值在5-7的可讓它在小腸中發揮作用（但這類酶種需考慮pH保護即定點釋放的問題），等等。所以，按這樣條件來看，有些酶種雖有特長，但并不能認為是好的飼料酶種，例如耐高溫α—淀粉酶（高淀），95℃下能長時間發揮優良作用，105℃的瞬間高溫也能耐受，這對飼料制粒時耐高溫來說是極優良的特性，然而按腸道條件下，測其酶活，結果很不理想，因而它并不是一種很好的飼料酶種。
1.2.2 豬、禽、反芻動物、水產動物所用的復合酶配方應有差別： 一般來說，豬的消化道比禽的長、組成、結構、消化腺、食糜環境以及食糜的停留時間等都差別很大。例如豬進食后18-24hr開始排出糞便，約維持12小時才能排完；相比之下，禽則要快得多，禽飼喂含氧化鉻染料的飼料，2.5hr內即可在其糞中發現氧化鉻，24hr即可排凈。由此說明禽類消化時間短，消化得不徹底，所以禽類飼料酶活水平或添加的比例要大于豬。 反芻動物、魚蝦類消化道情況及適用的酶制劑就更有其特殊性了。
1.2.3 針對不同日齡動物設計酶配方： 通常情況下，幼年動物消化系統發育不完善，各類消化酶分泌不足，成年動物應激狀態可大大減少其消化酶的分泌量，老齡蛋雞消化腺退化，針對這些階段的動物復合酶，應以補充消化酶為主。而成年正常動物，消化酶充足，但日糧營養水平較低，抗營養因子含量較高，其適用的復合酶應以消除抗營養因子的非消化酶為主。等等。 綜上所述，飼料酶多酶系統的設計，既要考慮日糧的特異性和多樣性，又要考慮動物消化道的特點和特異性，只有這樣才能獲得針對性強，效果好的酶配方。
2 酶配方確定： 酶配方的確定一般是按照下列步驟來進行的：
2.1 充分了解，研究各單一酶種的功能、性質。
2.2 采用精密的化學分析方法與甲基化分析技術，了解飼料結構、化學特性及其組分降解所需的酶系統。
2.3 通過健康動物消化酶活性監測和模擬，摸清動物所需補充的酶系統。
2.4 確定酶種以后，再根據酶學特性及消化生理的一般數據，建立方程，推導出大致酶活范圍。
2.5 通過動物試驗和體外消化試驗，篩選最佳配方。
3 飼用酶制劑酶源的發酵法生產技術 飼用酶制劑酶源全面地講來自于動物、植物、微生物。動、植物來源的酶一般是通過提取工藝制備的，然而含酶組織來源有限，價格較高，多作藥用，大量用作飼料酶源有一定困難，因而飼用酶制劑的主要酶源是微生物發酵而獲得的。
3.1 常用產酶菌種： 一般用于微生物發酵的產酶高產菌種情況如下：α-淀粉酶：解淀粉芽孢桿菌BF-7658，地衣芽孢桿菌A.4041，米曲霉，黑曲霉，擬內孢霉等；糖化酶：黑曲霉UV?/FONT>11，根霉，臭曲霉，泡盛曲霉，紅曲霉等；蛋白酶：枯草桿菌1398，棲土曲霉3.942，米曲霉3342，黑曲霉3350，宇佐美曲霉537等；脂肪酶：解脂假絲酵母415等；纖維素酶：里斯木霉，康氏木霉，綠色木霉等；果膠酶：黑曲霉CP85211，黑曲霉3.396-20-30等；木聚糖酶：黑曲霉，木霉，枯草桿菌等；植酸酶：黑曲霉，無花果曲霉，工程菌（工程細菌、工程酵母菌）等。當然這些工業生產用菌株是否可用于飼用酶制劑的生產，仍需對其酶系特點、比例以及各酶種的酶學特性進行詳細分析，才能確定。溢多利系列產品的主要酶源均系微生物來源的酶，我們擁有多株世界級水平的菌株，為產品的優質高效提供了根本的保障。
3.2 生產工藝： 適合作飼料酶用產酶高產菌株的篩選發酵種子的擴大培養 發酵原料的配制 滅菌 接種 發酵罐發酵 后處理 精料酶源 復配工藝 產品。
3.3 生產過程中的產品質量控制： 微生物發酵法生產飼用酶制劑過程中產品的質量控制也是致關重要的一個環節，我們是從三個方面做的。第一，飼用復合酶是一種飼料添加劑，這就如同人的食品一樣不應存在任何有毒、副作用的物質，要做到這點，首要的一條是采用的微生物發酵菌株在追求高產的同時，還必須是絕對安全菌株。第二，生產過程的安全控制是我們注意的第二個方面，所有霉變的原料，非食品級的各種化學試劑等是絕對不允許進入生產過程的。第三，發酵質量的控制，酶活水平的表達是產品質量的根本保障。為了做到這點，我們在設備選型、人員培訓、防止污染、發酵工藝參數（溫、濕度，通氣，攪拌，pH等）的控制，以及科學而嚴格的管理等方面均下了很大的力氣，保證了各菌種酶活潛力得到最大程度的表達。
4 后處理技術 首先要解釋的一點，飼用酶制劑的后處理技術，有別于生化工程中以提純為目的后處理，是指以提高酶的穩定性（貯存穩定性，耐高溫穩定性等）以及具有定點釋放能力為目的后處理技術。飼用酶制劑的主要功能因子是酶，酶是蛋白質，遇到高溫、酸、堿、蛋白酶等因素會失活，而飼料制粒存在高溫，動物胃中有大量的鹽酸，所以有沒有后處理技術，后處理技術是否有效是衡量一個飼用酶制劑產品質量好壞的標準之一。下面以耐高溫穩定化為例來闡述后處理技術。 酶的穩定性的提高主要是借鑒極端環境微生物菌種篩選，蛋白質工程，酶工程等領域的一些技術和方法，其中又以提高熱穩定性在飼料酶行業里最具現實意義。從理論上說，酶蛋白受到過度的熱作用，會導致可逆、不可逆變性而失活，酶工程中提高酶熱穩定性的方法通常有化學修飾法（如雙功能基團對酶分子的共價交聯等），固定化法（如載體吸附法、大分子包埋法等），添加多元醇、酯類表面活性劑及中性鹽法，有機相的催化等等。 相比較而言，共價交聯等化學修飾法在執行過程中酶活損失嚴重，對飼料工業不夠實用，而非激活劑中性鹽等提高效果也不明顯，有的甚至有反作用，加之，這些方法中有害試劑的殘留，為飼料工業所不允許；極端環境菌種的篩選對提高酶的熱穩定性存在局限；蛋白質工程、有機相的催化等方法，在研究領域、其他工業領域很有效，但均不能應用于飼料添加劑領域；所以，飼料酶的熱穩定性提高應從食品級穩定劑的添加、載體吸附、包埋等方面入手。 有關酶的熱穩定性方面，我們做了大量的工作，取得了階段性成果，這種成果已貫徹到我們的產品之中，解決了大部分問題，還有一小部分問題是通過生產配方執行過程中，補加失活部分的酶活，使制粒后酶活水平達到動物試驗篩選的配方水平。我們溢多利公司的溢多酶系列產品由于采用了最新的成果，在耐高溫制粒方面，保持了國內的領先地位。
5 復配技術： 飼用酶制劑生產的最后一個環節是復配，所謂復配是指將酶源按配方配制成產品的過程。復配技術大致有四條思路可執行。
5.1 完全復配法：即生產或購買各種單一酶制劑，按配方復配，再加分散劑、稀釋劑而成。這種方法，只要酶制劑質量可靠，配方之主要酶種可執行得非常精確。但缺點很多，如次要酶種的兼顧性不足，商品酶制劑的使用增加了成本，缺乏其他的生長刺激因子等。這是早期的飼用酶制劑生產所普遍采用的方法。
5.2 單菌種發酵、補加酶法：通過遺傳育種途徑獲得主要方面已符合配方要求的優良高產菌株，發酵后，按配方進行補加和調整。
5.3 多個單株發酵、互補復合法：每種微生物各有其特色的酶系，單獨發酵以后，可獲得多種具特色酶系的酶源，然后互補復合生產符合配方要求的產品。
5.4 多菌株混合發酵，自然互補酶系法：即將各個菌株混合接種，一次發酵形成符合配方要求的產品。該法理論上行得通，實際大生產操作過程中，因微生物生長產酶條件需求各異，相互拮抗，故發酵波動大，質量不好控制。 幾種方法比較可見，唯5.2、5.3法在大規模生產操作中成本低，可操作性強，發酵較穩定，質量可靠，是行之有效的方法。
6 飼用酶制劑的應用： 隨著研究的深入，產品科技含量的增加，飼用酶制劑應用效果逐步提高，應用范圍也日益拓寬。
6.1 仔豬： 酶制劑最早用于早期斷奶仔豬。添加以消化酶為主的飼用酶制劑，補充了仔豬內源酶分泌量的不足，提高了淀粉、蛋白質等飼料養分消化利用率，促進消化道的發育，使腸壁吸收功能也大為加強；同時添加酶制劑可降低仔豬胃腸道中食糜的粘性，消除非淀粉多糖等抗營養因子對消化吸收的不良影響，大大降低了腹瀉等疾病的發生率，增強了機體的抵抗力。 如美國飼養者用895頭1—5周齡仔豬進行試驗，在以大豆為主要蛋白來源的日糧中，添加胃蛋白酶，提高增重10—40%，飼料利用率提高80—110%。國內關于飼用復合酶制劑提高仔豬生產性能的試驗報告很多，大多數試驗結果表明，飼料中添加復合酶可提高仔豬增重5—15%，飼料增重比下降3—8%；例如，陶勇（1997）報道，在仔豬日糧中，添加溢多酶818A，試驗組比對照組日增重提高10.89%，飼料增重比下降11.83%；蔣宗勇（1995）報道，仔豬飼料加入0.1%的溢多酶，平均日增重提高10.09%，飼料增重比下降9.3%。 6.2 生長肥育豬： 復合酶制劑對生長肥育豬同樣有良好的飼養效果。Taverner和Campebell（1988）發現，在生長豬的大麥型日糧中添加含有β—葡聚糖酶的復合酶制劑，可使飼料的能量利用率提高13%，日糧的蛋白質吸收率提高21%。鮑詠梅等（1998）在二元雜交豬日糧中添加溢多酶818B，日增重和飼料報酬分別提高17.8%和8.72%。目前應用于生長肥育豬日糧中各種單一酶和復合酶制劑作用效果報道很多，應用酶制劑降解碳水化合物尤其是富含纖維素的非常規型日糧中的效果很明顯。植物細胞壁中含有大量的纖維素，組成微纖維埋于木質素、半纖維素和果膠的連續相中，形成結構穩定且復雜的細胞壁結構。飼料加工粉碎時只能打碎部分細胞壁，還有相當多的植物細胞完好無損，營養物質包于其中，難以與內源消化酶接觸而被消化吸收，因而它們構成了非水溶屏障性抗營養因子。而在飼料中添加纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶為主的復合酶制劑可降解細胞壁木聚糖和細胞間質的果膠成份，并使纖維素部分水解，胞內營養物質更易與腸道消化酶接觸，提高消化及營養物質的利用率。
6.3 家禽： 國外70年代開始在家禽日糧中使用酶制劑。由于家禽消化道較短，腸道微生物菌群很少，對養分的消化吸收不徹底，腸道粘度的存在更加重了營養物質消化吸收的困難，因而飼用酶制劑的應用效果較為明顯。1—56日齡肉雞使用國產“溢多酶”，增重提高8.1%，全期飼料增重比下降9%。韓正康（1997）等與加拿大國際發展及研究中心（IDRC）合作，研究了復合酶制劑對家禽生理和機制的影響，結果表明酶制劑對改善機體代謝有良好作用；他們在大麥型日糧中添加0.1%復合酶，肉仔雞血液GH、T3、T3/T4及胰島素均提高（P<0.05），而胰高血糖素水平降低（P<0.05），增重和組織器官重均提高（P<0.05）。 芬蘭的M.Nasi在蛋雞日糧中加入纖維素酶, β—葡聚糖酶和蛋白酶，試驗表明，對產蛋前期的蛋白質利用率和產蛋后期飼料轉化率的改善具有促進作用。柳衛國等（1998年）在蛋雞玉米—豆粕型常規基礎日糧中添加0.1%溢多酶868B，試驗DE組較CK對照組，產蛋率提高8.7%（P<0.05），蛋重提高2—3%，料蛋比降低9.4%（P<0.05）。有文獻資料報道蛋雞日糧中添加酶制劑，發現血清的清蛋白含量顯著增加，γ—球蛋白含量明顯減少，A/G增加（P<0.05），而脾臟和法氏囊重與體重之比以及成熟淋巴細胞數（ANAE+）均比對照組高。
6.4 草食家畜： 幼齡草食家畜瘤胃發育不全，不能充分利用飼料資源，添加復合酶制劑有助于消化吸收。韓定忠等（1997）用溢多酶828A對犢牛進行飼喂試驗，結果表明，添加復合酶制劑能提高犢牛日增重10.8%，降低精料增重比9.9%，腹瀉發生率下降37.5%。成年草食家畜添加纖維素酶為主的酶制劑可補充瘤胃微生物產生的纖維素酶的不足，對生產性能的提高也有一定的作用。
6.5 水產動物： 在水產養殖上應用酶制劑的歷史不長，試驗報道較少，孫建友等（1990）在魚飼料中使用淀粉酶，顯著提高了鯉魚、鰱魚和草魚的增重。廣東金曼集團歸湖水產養殖場試驗報道，在1萬尾幼鰻飼料中添加1.2‰溢多酶898B，能加速幼鰻生長，飼料系數下降13.65%；劉維德等（1997）在鯉魚日糧中添加溢多酶898A，結果表明，8個試驗組的相對生長率均高于對照組，加酶組相對生長率比對照組提高19.33%（P<0.05），餌料系數降低28.33%（P<0.05），肥滿度差異顯著（P<0.05）。
6.6 其它方面： 飼用酶制劑，除在養殖業中提高各項生產性能以外，還在青貯飼料、防病治病、飼料去毒、飼料貯存等方面發揮明顯的作用。隨著行業的發展，研究的深入，其應用對象、應用領域還將進一步拓展。長期以來，作為中國第一家也是最大的飼用酶制劑生產企業棗棗珠海溢多利有限公司，通過自身高科技產品，為我國畜牧業、飼料工業作出了應有的貢獻，今后我們將一如既往，繼續努力，為我國畜牧業、飼料工業的發展作出更大的貢獻。 |
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發表于 2009-4-29 10:16:05
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