飼用酶制劑應用存在的問題和解決方法

飼料英才網 · 發表于 2011-4-16 15:25:55

　　1飼用酶制劑的作用機理
　　1．1  玉米型日糧
　　隨著工業深加工和生物能源發展，飼料用玉米成本越來越高，充分提高現用玉米的能量利用率成為有效節約飼料成本的一個重要途徑。現代動物營養學研究表明，采用真消化率指標可以更真實地反映畜禽消化能力和飼料被利用的程度，玉米中能量真消化率不超過80％，如何進一步提高玉米中能量消化率成為改善日糧能量節約成本的關鍵指標。
　　改進玉米中能量利用方法有很多，如膨化加工處理、粉碎易消化、酶化處理、改良玉米品種等，其中酶化處理具有針對性強、成本低、易于實施等特點。加酶可以提高玉米中能量利用率，從而提高日糧整體能量水平，節約能量飼料成本。玉米產地和品種差異會改變日糧配方能量的預期，加酶可以降低這種差異帶來的生產性能影響，大大縮小配方營養水平和實際生產成績之間的差距。
　　1．2小麥型日糧
　　隨著飼料業使用玉米比例越來越低，小麥及其副產品(次粉、麥麩)在傳統玉米型日糧中的替代作用越來越明顯。小麥及其副產品(次粉、麥麩)中含有大量可溶性木聚糖，在胃腸道大量吸收水分產生黏性，并影響腸道的正常蠕動消化功能，另外未被消化的木聚糖進入后腸道可以被寄居在那里的微生物作為能量來源加以利用，導致后腸道微生物過度繁殖，引起消化紊亂。
　　木聚糖可降低小麥及其副產品的能量利用，并影響畜禽對其它營養物質的吸收，在實際生產中表現為：生長速度變慢，料肉(蛋)比提高，糞便粘稠等。畜禽胃腸道不能分泌相應酶對木聚糖進行有效降解，必須通過外源添加木聚糖酶才能降解消除使用小麥及其副產品給生產帶來的負面影響。
　　1．3雜粕型日糧
　　菜籽粕、棉籽粕等雜粕消化率偏低的營養原因是由于其中存在大量纖維素類物質，這些物質構成堅固的植物細胞壁，蛋白質和其它營養物質被細胞壁緊緊包裹，不易釋放。畜禽單胃動物胃腸道不能分泌足夠的酶對纖維素類物質進行充分消化利用，這導致雜粕中的被包裹的蛋白質和其它營養物質不能被有效釋放和消化。外源添加可以有效降解植物細胞壁的酶系，破壞細胞壁的結構從而有利于被植物細胞壁包裹的淀粉和蛋白質等細胞內容物的釋放。
　　1．4稻谷(大麥)型日糧
　　由于稻谷中20％成分為稻殼，其主要成分是木質素，它與纖維素、半纖維素混雜在一起，作為粗纖維主要成分難以消化，因此稻谷的粗纖維消化率特別低。稻谷及其副產品(米糠)中含大量可溶性NSP，主要為β-葡聚糖、木聚糖和纖維素。它們在腸道中達到一定含量會提高內容物黏度，從而直接影響養分的消化和吸收。單胃動物胃腸道不能夠分泌相應的酶系對稻谷及其副產品中的抗營養因子進行降解，外源添加相應酶一方面降解植物細胞壁，另一方面可使可溶性β-葡聚糖部分水解為低聚糖，從而降低內容物的黏度，提高養分與消化酶的混合速率，最大限度地發揮其消化作用。大麥中的抗營養因子類別與稻谷(及其糙米、米糠)相似。
　　1．5谷物中植酸鹽
　　植酸，即環己六醇六磷酸酯，其化學結構是由六個碳原子構成的正六邊形，每個碳原子上連有一個帶負電的磷酸根，具有很強螯合能力，可與多種礦物質離子如鎂、鉀、鈣、錳、鐵、鋅和蛋白質螯合，形成不溶性植酸鹽或植酸一金屬離子一蛋白質復合物。植酸鹽廣泛存在于各種植物性飼料中，主要是植物籽實，其中以谷類籽粒和油料種子含量最為豐富，如餅粕、玉米、麥類、糠麩，其植酸磷含量約占飼料總磷量的60％~80％。在腸道中與鈣、鎂、鋅、鐵、錳離子結合形成不溶性復合鹽；與蛋白質和消化酶結合形成不溶性復合物，氨基酸利用下降；阻礙了多種消化酶的活性，如蛋白酶、淀粉酶等。
　　2飼用酶制劑應用存在問題
　　雖然酶制劑的市場非常廣闊，但飼料酶應用過程中還有許多問題沒有解決，以致許多飼料廠反映酶制劑使用效果不明顯，其主要原因在于：
　　2．1酶制劑對熱敏感，耐熱性差
　　由于全價飼料在生產過程中，需要經過蒸汽制粒工序，該工序溫度在75~85℃，而一般酶制劑只能耐受50~70℃，所以在制粒過程中，酶的活性會受到一定程度的損失。酶制劑受溫度影響而破壞是影響其效果的重要原因之一。
　　2．2  日糧類型影響使用效果
　　由于飼料酶復合酶應用最早起源于歐洲，歐洲的典型日糧是麥類日糧，木聚糖酶和葡聚糖酶被成功應用于上述日糧，歐洲使用酶制劑的成功經驗表明，木聚糖酶添加于小麥型日糧可以使小麥的營養價值達到和使用玉米一樣的效果，而葡聚糖酶添加于大麥類日糧可以使大麥的營養價值達到和使用小麥一樣的效果；但是，國內典型日糧配方是玉米豆粕(雜粕)型日糧，國內大部分酶制劑生產商受到歐洲使用酶的誤導而偏向于添加木聚糖酶于玉米型日糧(玉米中可溶性木聚糖含量僅為0．1％)，這不僅導致酶使用效果不明顯，反而增加了飼料成本。
　　2．3  實際應用效果系統研究
　　國內酶制劑生產企業普遍存在“重銷售，重發酵，忽略應用性研發(酶制劑與飼料原料的關系研究)”現象，目前國內知名酶制劑企業大都屬于銷售型企業，過度地把人力和財力投入到銷售，而忽略了飼料行業是應用性行業的本質，忽略了對酶制劑的應用效果進行深入系統地研究，產品使用效果不明顯也是情理之中事情。
　　上述三大問題是阻礙飼料酶制劑行業發展的瓶頸問題，也是飼料企業使用酶制劑最為關心的問題。針對上述問題給出的解決方案是：①加強酶制劑劑型方面的開發，比如包衣技術的研究與開發，開發出可以耐高溫的包衣型復合酶，又如液體劑型酶制劑的開發，目前已經有幾家酶制劑生產企業推出此產品；②加強酶制劑與飼料原料針對性的應用研究，強化酶制劑的應用效果，這是飼料酶制劑應用的首要問題。
　　3不同廠家酶制劑質量鑒別
　　由于不同酶制劑廠家生產產品質量標準不同，因而比較存在一定的難度。飼料廠在篩選酶制劑過程中，可以從以下幾方面來比較不同廠家酶制劑的質量。
　　3．1從酶制劑的酶種和劑型來比較
　　允許在飼料上使用的酶制劑品種大約有10多種，但真正能夠發揮作用的酶制劑是要根據飼料原料的特點來設計的產品。從酶制劑應用效果來看，植酸酶代替磷酸氫鈣、木聚糖酶添加于小麥、酸性蛋白酶添加于幼齡動物的效果基本得到肯定。而復合酶中并不是酶品種越多，效果越好，往往是品種越多的效果反而差，主要原因是這類酶制劑品種中沒有突出重點，受到添加成本影響，添加種類多了之后勢必含量不夠，從而影響了酶制劑的使用效果。好的酶制劑通常是酶品種專一性非常強，比如專門針對玉米中提高淀粉利用而設計的酶制劑。總之，從酶種來比較，主要依據是飼料廠為何要添加酶制劑這一根本目的，只有從此目的出發，才能篩選到適合自己使用的酶制劑產品。
　　目前酶制劑的劑型主要有3種：粉狀、顆粒(包被)和液體。飼料廠可以根據自身料型和制粒溫度來選擇不同劑型酶制劑。一般來說，粉劑主要適用于預混料和濃縮料使用，顆粒(包被)適合于顆粒飼料，而液體和包被劑型適合于制粒溫度90℃以上的飼料。
　　3．2從標簽標示值和實際測定值來比較
　　目前應用于飼料上的酶制劑主要有植酸酶、木聚糖酶、纖維素酶、葡聚糖酶、果膠酶、淀粉酶、糖化酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶、甘露聚糖酶、半乳糖苷酶等品種。其中，植酸酶有國家標準(GB／T18634-2002)，纖維素酶(NY／T 912-2004)、葡聚糖酶(NY／T 911-2004)已經有農業行業標準，其它大部分酶種都具有輕工業標準或食品行業標準，飼料行業可以借用這些標準進行質量控制。因此，飼料廠家在選擇酶制劑供應商時，可以以上述標準為參考，進行檢測比較。另外，標簽標示值和實際測定值可能存在一定的差別，以實際測定值作為比較同一種酶活高低的方法是最科學的方法。
　　3．3  關于木聚糖酶和植酸酶
　　木聚糖酶的檢測目前還沒有相應統一的標準，不過主要酶制劑廠家的木聚糖酶的檢測方法已經逐漸趨于接近一致，尤其是采用國際單位表示的酶制劑廠家，下面就木聚糖酶酶活定義和檢測條件作一討論。由于同一個酶種(如木聚糖酶)可以由不同的微生物發酵生產，并且不同微生物發酵分泌的同一品種酶在酶活特性方面存在一定的差別，導致不同企業提供的測定條件亦不同，同時，酶活定義和表示方法就隨之產生差別，木聚糖酶就是這樣一個非常典型的例子，不同生產企業的木聚糖酶酶活定義大致有以下3種：
　　國際單位：在設定溫度(37-65℃)和pH(3．0-6．0)條件下，1 inln內從底物燕麥木聚糖溶液中降解釋放1μmoL單分子還原產物(木糖)所需要的酶量為一個酶活量單位，稱為國際單位(Iu)。目前國內部分主要酶制劑生產企業采用此單位。
　　芬蘭國際單位：在測定條件下，1 s內從相應底物燕麥木聚糖中產生1 nmoL產物木糖所需的酶量，為1個芬蘭國際單位(BXU)。采用國內進口原酶作為原料或進口供應商生產的產品大部分是使用這種單位表示。
　　國內常用單位：在設定溫度和pH條件下，1 min內從相應底物中中產生1 P-g產物(木糖、葡萄糖和葡萄糖)所需的酶量，為1個酶活單位(都用u或u表示)。國內二三線品牌的酶制劑企業使用這種單位，其特點是酶活標示值都很高，有的有幾十萬，甚至是幾百萬，有故弄玄虛之嫌疑。
　　關于植酸酶，雖然國家在2002年制定了相應飼料植酸酶的標準(GB／T 18634-2002)，但是隨著最近這幾年植酸酶生物技術的迅猛發展，開發出了新的高效植酸酶菌株，酶活分泌水平大大提高，生產成本顯著下降，這導致該菌株生產的植酸酶在實際生產上得到了大規模推廣和應用。由于現在普遍使用的植酸酶菌株與原來國標制定過程中采用的菌株不同，兩者的植酸酶特性也不同，因此，目前國內企業銷售的植酸酶的測定條件與國家標準存在較大的差別，主要是測定pH、溫度等。不同企業的植酸酶標準相差不大，可以采用專業化酶制劑生產企業的企業標準來作為比較植酸酶酶活的標準。
　　3．4從酶制劑供應穩定性來比較
　　酶制劑產品質量的穩定也是衡量酶制劑性能的重要指標。優先考慮專業化和規模化酶制劑的生產企業是選擇酶制劑的重要因素。一般來說，液體發酵生產的酶制劑的穩定性相對于固體發酵品種要好些，主要是液體發酵生產產品純度高，發酵條件控制相對精確，不同批次酶活相對穩定性高。飼料企業應定期抽檢酶制劑產品質量。
　　4飼用酶制劑應用發展趨勢
　　4．1酶制劑定制生產
　　酶制劑定制生產越來越被廣大飼料廠所接受，也正成為酶制劑應用的發展方向之一。這是由于飼料中原料品種多，組成成分復雜，并且各個飼料廠產品存在相當大的差異，同時酶制劑具有專一性的特征，因此非常有必要根據各個飼料廠所使用原料的特點定制相應酶制劑產品，定制生產主要有以下幾個優點：滿足各個飼料廠使用原料的差異所帶來不同的需求；定制生產的酶制劑應用效果得到明顯加強。總之，定制生產可以節約加酶成本，并加強酶制劑應用的效果。
　　4．2酶制劑應用研究
　　飼料行業是屬于應用性行業，應用行業的特征是可以借助上游行業的技術和產品為我所用，針對應用行業的特點和需求來解決飼料行業面臨的問題。工業酶制劑是涵蓋許多行業的一類產品，包括食品行業、生物發酵行業、洗滌行業、紡織行業、造紙行業、醫藥行業等。飼料酶應用能否應用成功的核心問題是如何將酶制劑有效結合飼料原料的特點充分發揮其效果。因此，筆者認為，酶制劑的應用研究在今后發展過程中扮演越來越重要的角色。
　　4．3技術服務專業化
　　許多飼料企業把添加酶制劑比作是人買保險保平安，其實這是不會應用有效使用酶制劑的表現。酶制劑是能夠為飼料廠和養殖企業帶來效益的功能性添加劑。如何正確選擇和合理使用酶制劑是其應用過程中碰到的主要問題。酶制劑的使用需要有專業技術人員進行指導，否則選擇和使用不當，不僅不能帶來經濟效益，反而增加生產成本!
　　酶制劑的最根本作用在于具有提高動物的飼料消化利用率，未來飼料酶的發展前景廣闊!其原因在于：①隨著對抗生素使用的逐步取消或禁止，酶制劑被認為是替代抗生素的功能性添加劑之一會越來越受到飼料行業的青睞；②國家對環境保護重視程度的提高和資源型礦產開發控制力度的加大，畜禽排泄物的控制將越來越嚴格，飼用酶在降低氮和磷的排泄方面將突顯其卓越的功能。③隨著玉米、豆粕等常規原料使用成本增加，非常規原料使用的比例和種類會越來越加大，添加酶制劑也成為一種必然的選擇。