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酶制劑在豬生產中的應用 酶制劑資料 2009-12-02 19:26:36 閱讀20 評論0 字號：大中小
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酶是生物催化劑，動物體內絕大多數化學反應都是在酶的催化作用下進行的。營養物質的消化、吸收和代謝過程與酶的作用密切相關。酶制劑在生產實踐中的應用由來已久，早在60年代，酶制劑就廣泛地應用于食品、醫藥、皮革工業中，1975年，美國飼料業首次在大麥飼料中添加β-葡萄糖酶，并取得了顯著效果，從此引起世界各國重視。20世紀80年代國外配合飼料就普遍使用酶制劑，20世紀90年代酶制劑開始引入我國。目前，細菌、真菌等微生物是各種飼料用酶制劑的主要來源。使用酶制劑的基本目的在于提高動物日糧消化率，改善動物生產性能。隨著抗菌素在飼料中的限制使用，抗菌素的促生長作用將有可能由酶制劑所取代；同時隨著人們環保意識的加強，酶制劑通過減少排泄物的數量，減少養分排泄量，進而減少環境的污染的作用正日益受到人們的關注。
1 酶制劑的種類與作用 1.1 酶制劑的種類 世界上已發現的酶的品種有1700多種，生產用酶已達300多種，飼料用酶有近20多種。這些酶主要為消化性酶，多為水解酶系列。飼料用酶制劑現在沒有統一的劃分標準。根據來源劃分，可分為兩類，一類為內源性酶，如淀粉酶、蛋白酶，脂肪酶等這些酶動物體內能分泌，直接水解消化飼料的營養成分；一類為外源性酶，如纖維素酶、果膠酶、半乳糖苷酶、?-葡聚糖酶、戊聚糖酶和植酸酶等，這些多為消化道不能分泌的酶，需要外源補充；此外，還有根據飼料酶反應作用的底物來進行劃分的方法；另外，有從酶的組成角度來歸類的劃分法，將飼料酶劃分為單一酶制劑和復合酶制劑。 1.2 主要酶制劑的作用 飼料酶制劑與飼料中抗營養因子或動物體內缺失酶有著一一對應的關系，如植酸酶對應植酸鹽，木聚糖酶對應木聚糖，仔豬缺少活性蛋白酶、淀粉酶等，生產實際中就相應的添加這些酶。在大部分的科研報告中顯示，在正常的畜禽日糧中使用外源性酶制劑才有實際意義，對斷奶仔豬通?？紤]補充添加活性內源酶。目前已經得到充分肯定的酶制劑主要是戊聚糖酶、?-葡聚糖酶和植酸酶。前兩者又稱非淀粉多糖酶，這三種酶制劑是通過消除或鈍化日糧中的某些抗營養因子而提高飼料利用率和改善動物生產性能。戊聚糖酶和?-葡聚糖酶是兩種研究最充分的酶，并在當前已經被商業性應用于畜禽飼料中，植酸酶在這近幾年亦取得了很好的應用效果。 植物性飼料中普遍含有抗營養因子植酸，植酸由1分子肌醇與6分子磷酸結合而成。豬、雞等單喂動物體內缺少內源性的植酸酶所以不能有效利用植酸磷。在單胃動物豬、雞營養中，一直認為植物性飼料中非植酸態磷占總磷的1/3視為可被豬、雞所利用的部分，即有效磷為30%，但實際上豬對植物飼料中磷的有效利用受到多種因素的影響，生物有效利用率變化較大，一般為15%~55%。日糧的組成是影響其利用率的主要因素，如玉米中磷的利用率為10%~12%，豆粕中磷的利用率為25%~35%，而小麥麩中磷利用率可達50%，這與飼糧中植酸酶的天然含量密切相關，典型豬飼糧中磷的利用率僅達15%左右。另外，植酸對Zn、 Mn等金屬陽離子具有很強的絡合能力，可形成難溶的絡合物—植酸鹽，因而會降低礦物元素的利用率。 在豬日糧中添加植酸酶制劑可使植酸鹽中的磷水解釋放出來，使植酸磷消化率提高60%~70%，這樣可減少無機酸鹽，減少糞便磷的排放，減輕對環境的污染，而且還可以提高被結合的蛋白質、礦物元素的利用，提高消化率。 常用植物飼料中植酸磷的含量 玉米 0.28 0.20 71 大麥 0.36 0.19 53 小麥 0.37 0.24 65 黑麥 0.32 0.26 81 燕麥 0.27 0.22 81 小麥麩 1.15 0.95 83 細米糠 1.31 1.17 89 大豆粕 0.65 0.38 58 菜籽粕 1.17 0.87 74 棉籽粕 0.97 0.75 77 葵籽粕 0.93 0.74 80 芝麻餅 1.37 1.04 76 1.2.2.1 NSP酶對飼料養分消化率的影響 非淀粉多糖酶主要包括戊聚糖酶、?-葡聚糖酶和纖維素酶等，現在應用的較成熟的是前兩者，單胃動物內無內源NSP酶，添加外源的NSP酶能斷裂構成細胞壁成分的多糖間糖苷鍵，有利于植物細胞內溶物淀粉、蛋白質和脂肪等養分從細胞中釋放出來，使之能充分與相應的消化道內源酶相互作用，從而提高這些養分的消化率。另一方面戊聚糖酶和?-葡聚糖酶部分水解為低聚糖，從而降低內溶物的粘度，提高養分與消化酶的混合速度，最大限度地發揮其消化作用，而且NSP降解后失去了養分與小腸粘膜刷狀緣上的多糖—蛋白質復合物結合的功能，降低了養分與消化道粘膜不動水層厚度，縮短了運輸路程，提高了飼料養分的消化率。NSP酶添加特別適合于包含小麥、次粉、麩皮、大麥、米糠的飼糧，能顯著提高其營養價值，這是因為這些飼糧中都含有數量不等的非淀粉多糖，其中水溶性的非淀粉多糖 (SNSP)的粘度很大，能吸收大量水分導致了這些原料配制的飼料在消化道形成粘度很大的食糜，從而減少消化酶與養分的相互作用，減慢了食糜的排空的速度。 1.2.2.2 NSP酶對腸道微生物區系的影響 添加NSP酶可顯著降低生長豬的腹瀉率，和糞便中的大腸桿菌數腸道微生物的數量與日糧之間具有適應性，生長豬采食大量的NSP使小腸的內容物粘度升高，減慢了腸道的運動速度，食糜不能即時排空，為有害微生物的繁殖和活動提供了良好的生長環境，有害菌的大量繁殖會損傷腸粘膜，阻礙腸斷道對水分及其它養分的吸收，從而導致腹瀉（ Fuller,1984）。NSP酶的添加一方面降低了腸道內容物的粘度，另一方面粘度的下降又提高了食糜通過整個消化道速度，阻止蛋白質、糖類、脂肪等在消化道的過度發酵使病原菌的繁殖條件不能有效的建立起來，避免宿主與細菌之間進行競爭養分的吸收，次外還減輕了微生物產生有害物質對粘膜的損傷，從而降低豬只腹瀉的發生（Almirall,1984）。 幾種主要豬飼料原料中抗營養因子 小麥 ?-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、植酸鹽 燕麥 ?-葡聚糖、木聚糖、植酸鹽 仔豬消化機能不健全，5周年前除乳糖酶活性充足外，淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等的活性均不足，28~35日齡斷奶后頭2~3周，由于應激反應，各種消化酶的活性和免疫力低下，這時腸道消化生理功能不能適應高淀粉、高蛋白的飼料日糧，引起胃腸機能紊亂易誘發腹瀉的發生，同時脂肪酶活性低也是誘發腹瀉的原因之一，如果在仔豬飼料中加入外源性的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶來補充內源酶的分泌不足，可改善消化，減輕腹瀉。 2.1 酶制劑在斷奶仔豬生產中的應用 早期斷奶仔豬其消化道生理特點之一是，消化酶分泌不足。哺乳仔豬胃腸道消化酶活性隨日齡的增長而增長，但早期斷奶對大多數消化酶活性增長有抑制影響。 Corring等（1986）報導，4周齡斷奶仔豬斷奶后一周內，胰脂肪酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰凝乳酶等活性下降到斷奶前的水平的1/3，除胰脂肪酶外其它酶經2周后恢復甚至超過斷奶前的水平。計成等（1997）研究表明，28日齡斷奶仔豬的胰腺、小腸內容物中淀粉酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的活性從 21日齡到35日齡均呈逐漸上升趨勢。35日齡后出現下降，但隨著進食刺激，酶活性會很快恢復并呈上升趨勢。其二是消化吸收能力下降。許多研究表明，早期斷奶會造成仔豬小腸形態結構和功能損傷，出現嚴重的絨毛萎縮，腺窩變深，吸收障礙，腸粘膜淋巴細胞增生和隱窩細胞有絲分裂加快等，同時上皮細胞刷狀緣糖酶系統的濃度及活性下降。斷奶后第1周腸粘膜損傷最嚴重，第2周開始恢復。這些變化導致腸道消化吸收不良，使未吸收的營養物質到達直腸時被微生物利用，產生甲烷、硫化氫等有害的物質，刺激腸蠕動加快，引起腸道滲透壓升高，最后導致腹瀉。其三是分泌胃酸不足。胃酸在消化過程中的生理功能是激活胃蛋白酶所需要的酸性環境，促進蛋白質的膨脹變性，加速胃蛋白酶對蛋白質的水解，殺滅或抑制細菌的生長等。初生仔豬胃酸分泌量少，且游離酸缺乏，一般從20日齡開始才有大量游離鹽酸的出現，以后隨年齡的增加，至少在2~3月齡時分泌才能接近成年豬水平。 2.1.2 酶制劑在斷奶仔豬中添加效果 許多研究表明，在仔豬中添加酶制劑，可提高仔豬增重5%~15%,飼料增重比下降3%~8%，并可減輕仔豬的腹瀉率。下表是這近的一些研究情況。 在斷奶仔豬中添加酶制劑的效果 添加的酶制劑（mg/kg）或國際單位
仔豬體重或日齡 ADG% G:F% 資料來源
復合酶
仔豬 +27.53 -17.26 鄒亮（1992）
植酸酶（500） 10.2kg +15.56 -9.76 Young et al (1993) 植酸酶（750） 8.8kg +28.17 -15.46 Lei et al(1993) 植酸酶(500) 18-47d +9.67 -5.62 Kwon et al(1995) 溢多利
仔豬 +3.87~+10.09 -8.2~-9.3 蔣宗勇（1995）
植酸酶（1200）
仔豬 +56.94 -28.48 劉建秀
復合酶
仔豬 +18.79~+33.73 -5.08~-13.14 李同洲1996
復合酶植酸酶
仔豬仔豬 +1.82+10.8 -7.08-3.5 潘百明 1998張克英2001
復合酶
仔豬 +11% -8% 王冬艷（2000）
復合酶
仔豬 +4.80~14.50 -8.33~-17.08 高玉紅(2000)
2.2 酶制劑在生長豬中的應用 就生長豬而言，盡管其體內消化酶的種類多，數量大，活性強，但眾多試驗表明恰當補充酶制劑可提供生長豬采食量，增加日增重。尤其對小麥、大麥等含NSP較多的飼料原料配制而成的飼糧添加效果更加明顯。下表是在生長豬中添加酶的效果研究。 在生長豬中添加酶制劑的效果研究 ?-葡聚糖酶
大麥—大豆
日增重+17% Bedford等
（1992）
戊聚糖酶植酸酶纖維素酶、半纖維素酶木聚糖酶復合酶制劑復合酶制劑復合酶制劑非淀粉多糖酶復合酶制劑小麥—大豆大麥-豆粕型大豆—菜籽餅玉米-豆粕次粉-米糠普通豬飼料玉米-豆粕型
大麥型日糧玉米-豆粕-麥麩日增重+6.9%，飼料轉化+6.3%日增重+46.02~+54.44%，料重比-6.9~-15.31日增重不明顯，飼料轉化率+3~10%飼日增重+8.1%，料重比-4.3%日
日增重+17.80%，料重比-8.72%日日增重+8.29%，飼料轉化效率+8.89%能提高飼料消化利用率和酶活日增重+11.56%，飼料轉化效率+13.61% 日增重+8.70~18.87%，料肉比-1.80~-8.27%日 Cos等（1993）朝延明（1995）Liu和Baidoo(1996)汪儆等（1997）鮑詠梅等（1998）葛勤寶等（1999）楊全明等（1999）余東游（2001）趙京楊等（2001）
3 影響酶制劑作用的因素 3.1飼料加工過程對飼用酶制劑的影響 在顆粒飼料的加工過程中，要經過高溫、高濕和擠壓的綜合作用，使酶活性受到影響。高溫一方面可加快反應速度，另一方面亦可引起酶蛋白分子中一些疏水鍵斷裂，改變分子構象，使酶喪失活性。如中性蛋白酶，在60℃以上時保持10min，活性損失達100%。朱建津等（2000）研究不同調制時間（20s,30s和40s）的制粒過程中，酸性蛋白酶和果膠酶的活性損失，結果：制粒后，酸性蛋白酶的活性分別是原來的86.1%、82.1%和72.1%；果膠酶的活性分別是原來的 91.4%、90.9%和84.7%。高濕可使樣品中的水分活度升高，出現明顯的失活現象。而且在水分活度較高的情況下，酶分子的穩定性比在干燥情況下差得多；擠壓往往會改變酶蛋白的空間多維結構而變性，影響酶活性。 3.2 畜禽消化道中pH值對酶活性的影響 飼用酶的作用條件必須與畜禽消化道的生理條件相適應，酶的活性具有其最適的pH值范圍。豬和家禽消化道的正常溫度為40℃左右，胃pH1.5～3.5，小腸pH5～7，大腸pH中性。通常最佳作用條件真菌或霉菌酶pH3～6，細菌酶pH5～8，霉菌植酸酶pH2.5～5.5。在畜禽消化道中，一切大的營養分子都要水解成小分子而被吸收。外源酶進行催化作用也有一作用范圍，比如胃蛋白酶在pH6～7時很快失活，而在pH值為1時卻十分穩定。一種酶不可能同時適應跨度較大范圍的pH值變化，要使添加外源酶在濕喂過程中全部發揮作用，則要采取保護措施，使復合酶體系中某一類或某一種酶耐受酸性環境而達到期望作用點，以保證酶在消化道的各個部位發生作用。比如對于斷奶仔豬，由于消化道酶分泌不足，大量營養物質積累在直腸易引起病原菌繁殖，形成營養性痢疾。因此，理想的復合酶體系，一方面可在消化道前端幫助仔豬對營養物質的消化吸收，另一方面能使一些酶到達直腸減輕營養物質的積累，降低此類疾病的發生。 3.3 底物濃度和保存時間對酶活性的影響 酶對底物發揮最大活力的濃度與底物的濃度有關。所以必須通過實驗和借鑒國內外先進方法選擇最佳添加量，以充分發揮其效率。酶過量或不足非但無益，還會引起副作用。在陰涼干燥的自然條件下保存的酶制劑，其活力隨著時間的延長逐漸有所損失。據盧興民(1996)報道，將真菌酶制劑放置在自然條件下，分別于1個月、3個月、6個月、9個月、12個月時各測其中性蛋白質酶活性1次，其活性分別為2605.6ｕ/ｇ、2512.2ｕ/ｇ、2433.4ｕ/ｇ、 2150.7ｕ/ｇ、1880.1ｕ/ｇ(原始活性為2688ｕ/ｇ)。 2.4 動物種類和年齡對酶使用效果的影響 不同種類、不同生產用途的動物，由于對飼料的消化率不一樣，因此對同一種酶制劑的反應不同，生產效果也就各異。植酸酶在蛋雞日糧中的效果優于肉雞日糧。磷消化率試驗和長期飼養試驗的結果表明，每公斤蛋雞日糧中添加300單位的植酸酶，磷（無論是總磷還是非植酸磷）添加量應降低0.1%（遲建平，1996）。德國BASF公司總結了家禽使用植酸酶的推薦量，產蛋雞300單位/千克，其它雞600單位/千克。另外，動物的年齡階段不同，內源酶的種類和數量各異，而酶制劑的效果是與內源酶共同作用于底物而表現出的效應。幼年動物由于消化液中淀粉酶和蛋白酶含量低，因此適當添加這些種類的酶制劑就可幫助消化，促進生長，達到應用的效果；而添加脂肪酶制劑，由于幼年動物消化道中的脂肪酶含量適宜，因此作用不明顯；成年動物對飼料中營養中成分消化利用率低，添加酶制劑，特別是復合酶制劑有較好的效果。 2.5 飼料組成對酶制劑的添加效果的影響 飼料中存在一些飼用酶制劑的抑制劑，它們阻礙酶制劑的作用，這些物質有無機的和有機的兩大類，有機物如植物凝集素、NSP等大分子有機物，它們通過與酶制劑結合等方式使其活性減小，降低酶制劑的使用效果。無機金屬離子如Cu2+、 Hg2+、Ag+、Fe2+、Al3+等對一些酶制劑的作用有不同程度的抑制，從而干擾其應用效果。但一些組分如Zn2+、Ca2+、Mg2+對酶制劑有激活作用，從而增強酶制劑的應用效果。飼用酶制劑的應用效果還與底物濃度的組成有關。 結語：我國雖屬農業大國 ,但飼料資源相對缺乏，充分發揮酶制劑的生物學作用，可提高現有飼料資源的利用率，提高畜禽的生產性能，降低養殖成本，促進我國畜牧業的持續發展。此外，隨著人們對環保意識日漸加強，酶制劑作為一種新型飼料添加劑正在以其不產生殘留、無抗藥性、不污染環境、優化高效等優點在動物生產和環境保護中起著至關重要的作用。 | 
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發表于 2011-3-28 08:31:52
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