飼用蜘蛛蛋白酶的研究和應用

付文友

飼用蜘蛛蛋白酶的研究和應用

（韓國英賽得科技有限公司）

國內(nèi)外大量的研究結(jié)果表明，酶制劑能夠提高畜禽的生產(chǎn)性能，改善動物健康，提高動物產(chǎn)品品質(zhì)，提高飼料利用效率，從而提高畜牧業(yè)經(jīng)濟效益。因此，目前復合酶制劑在動物飼料中的應用已經(jīng)非常普遍。在飼用酶制劑的生產(chǎn)過程中，了解和熟悉單一酶種的功能和性質(zhì)是非常必要的。然而在國內(nèi)外對高效單一飼用蛋白酶制劑的研究并不多，特別是金屬蛋白酶制劑對畜禽生產(chǎn)性能方面的應用研究國內(nèi)外的報道更少。因此，本文結(jié)合源自蜘蛛腸道內(nèi)共生微生物HY-3所分泌的金屬蛋白酶——蜘蛛酶（Arazyme®），綜述此類酶制劑在畜禽飼料中的應用。

1 金屬蛋白酶的在配合飼料中的應用特點

金屬蛋白酶制劑具有強大的蛋白質(zhì)分解能力，能有效的促進動物消化道內(nèi)蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收，從而提高飼料利用效率，減少飼料浪費，降低營養(yǎng)性腹瀉的發(fā)生，縮短飼養(yǎng)周期；提高機體免疫力、預防和控制疾病、能夠快速消除炎癥；消除抗營養(yǎng)因子，提高配合飼料的質(zhì)量穩(wěn)定性；減少環(huán)境污染，實現(xiàn)畜產(chǎn)品綠色、安全化生產(chǎn)。

2 金屬蛋白酶在豬飼料中的應用

2.1仔豬

仔豬階段其消化酶分泌不足，而斷奶的應激會導致蛋白酶等內(nèi)源消化酶的迅速下降，進而引發(fā)仔豬不能對飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)完全利用，這樣就使未被消化的食物移向腸道后段，從而為大腸桿菌等微生物群落提供養(yǎng)分而迅速繁殖，進而產(chǎn)生腹瀉。添加酶制劑可以使飼料在腸道前段被更好的分解，提高機體對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，進而減少進入腸道后段的營養(yǎng)物質(zhì)，降低營養(yǎng)性腹瀉的發(fā)生。因此，酶制劑最早用于早期斷奶仔豬。如美國飼養(yǎng)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%[1]。日本的試驗表明，在基礎飼料中添加以蛋白酶為主的復合酶， 對21日齡仔豬連續(xù)飼喂6周，可提高增重16%～23%，采食量增加14%～20%。

王冬艷等通過飼養(yǎng)試驗評價了復合酶制劑(蛋白酶、木聚糖酶等)和單一纖維素酶制劑對斷奶仔豬生長性能和腹瀉的影響，結(jié)果表明，其在一定程度上可以改善生長，提高飼料轉(zhuǎn)化效率，降低腹瀉率和提高豬群生長整齊度，且復合酶制劑比單一纖維素酶效果好。此外，后期試驗(11d～21d)，復合酶制劑組和單纖維素組的飼料增重比與對照組相比，顯著降低了16%和7.1%[2]。

由于飼料中添加的礦物質(zhì)（主要是二價金屬離子，尤其是斷奶仔豬日糧中高劑量氧化鋅的添加）會對一般的飼用酶制劑產(chǎn)生影響，降低酶活性，因此，能被金屬離子激活的金屬蛋白酶可以在此階段更好的發(fā)揮作用。徐勇本等在20日齡的斷奶仔豬中的添加蜘蛛酶，發(fā)現(xiàn)其能夠明顯地提高仔豬的平均日增重，全期可比對照組每頭仔豬多增重53.55g/d；試驗組全期料重比為1.37，相比對照組顯著降低了13.84%；蜘蛛酶組仔豬腹瀉率也低于對照組[3]。

文玉蘭研究金屬蛋白酶制劑對仔豬的生產(chǎn)性能結(jié)果也表明金屬蛋白酶制劑可以顯著地提高仔豬的飼料利用率，并且可提高粗蛋白、粗脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率。同時添加金屬蛋白酶制劑的試驗組仔豬毛色光亮、無分叉、膚色紅潤、肌肉豐滿、體格發(fā)育良好[4]。

2.2生長肥育豬

生長肥育豬飼料的主要原料是植物性成分，特別是豆類植物，如豆粕中存在胰蛋白酶抑制因子和植物凝集素等抗營養(yǎng)因子，其對飼料營養(yǎng)價值有很大影響。試驗表明，許多微生物蛋白酶可以有效地降解動物消化道中胰蛋白酶抑制因子和凝集素等抗營養(yǎng)因子，消除它們的影響，減輕這些因子的抗營養(yǎng)作用，從而最大限度地發(fā)揮豬的生長潛力，減少飼料消耗，提高瘦肉率和胴體品質(zhì)。

張濤等在豬生長發(fā)育的影響中發(fā)現(xiàn)含有蛋白酶的復合酶制劑能提高豬的生長性能[5]。

李洪龍等研究表明，金屬蛋白酶制劑可提高育肥豬的日增重，同時可以提高粗蛋白、粗脂肪的表觀消化率。同時金屬蛋白酶制劑能顯著提高胴體重、胴體長、里脊重、眼肌面積；金屬蛋白酶制劑還能減少滴水損失率，差異顯著，說明金屬蛋白酶制劑可以增強肌肉的多汁性，提高肌肉的保水力，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)豬肉的研究提供基礎[6]。

由于金屬蛋白酶促進了蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收，因此，其可以有效地降低豬糞便中排放出來的NH3-N等有害氣體含量。在生長豬的飼料日糧中添加了蜘蛛酶后，發(fā)現(xiàn)試驗組豬糞便中釋放出的NH3 和H2S分別比對照組改善了21.19%和91.95%（內(nèi)部資料，見表1）。因此，在豬日糧中添加金屬蛋白酶制劑可以有效地降低豬舍中有害氣體含量、減少對豬只呼吸道的刺激，同時也可以減少豬場糞尿水中含氮量，降低其對周圍水環(huán)境的污染。

表1 金屬蛋白酶對生長豬糞便中NH3 和H2S排放量的影響

	氣體	對照組	蜘蛛酶	改善率
氣象色譜分析峰面積	H2S	3,827,037	308,015	91.95%
	NH3	472	372	21.19%

2.3母豬

養(yǎng)好母豬，也就是提高飼養(yǎng)母豬的單產(chǎn)效益，即是要求仔豬育成頭數(shù)多，斷乳窩重大，母豬繁殖周期縮短。采取有效措施，縮短母豬哺乳期和母豬斷奶到再配種的間隔時間，提高母豬的窩產(chǎn)活仔數(shù)、仔豬成活率和斷乳窩重，就能達到提高母豬年生產(chǎn)力的目的，進而達到提高飼養(yǎng)母豬經(jīng)濟效益乃至整體養(yǎng)豬生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

王洪偉，李洪龍等研究表明在妊娠和哺乳期間于母豬日糧中添加0.01%蜘蛛酶可明顯增加仔豬的出生重、斷奶重和日增重，可明顯降低仔豬的腹瀉率和母豬糞便異常率[7]。

黑龍江某種豬場在試驗組基礎日糧中添加0.01%蜘蛛酶，試驗期從母豬分娩前30天至分娩后28天。試驗證明蜘蛛酶可以提高仔豬出生頭均重，試驗組比對照組每頭平均重0.39kg；明顯提高仔豬斷奶頭均重，試驗組的哺乳仔豬平均斷奶重為7.08kg，而對照組為6.42 kg，改善率達10.4%；試驗組仔豬日增重比對照組每頭每天多增長10g；仔豬腹瀉率改善了70.9%；另外，對照組仔豬死亡率為5.46%，而試驗組沒有出現(xiàn)仔豬死亡（內(nèi)部資料）。

3   金屬蛋白酶在禽飼料中的應用

由于家禽不具備反芻動物在消化道前段就能利用微生物分解植物性物質(zhì)的能力,且腸道較短,微生物又很少,很難提供足夠的酶來分解飼料中營養(yǎng)成分,影響了營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。因此,有必要在日糧中添加酶制劑。

3.1蛋禽和種禽

目前在家禽日糧中對酶制劑的研究主要集中在非淀粉多糖酶(NSP酶)上，這些報道表明，NSP酶具有可以降低家禽腸道食糜黏性等特點。例如木聚糖酶可以水解木聚糖降低食糜黏度、增加養(yǎng)分與腸粘膜的接觸面積，還可以釋放被細胞壁包裹的蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，間接地提高了機體對營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率。而金屬蛋白酶由于可以直接降解膠原質(zhì)、彈性蛋白、角蛋白、凝膠等易引起食糜黏性的蛋白質(zhì)，因此也可以改善腸道黏度。在蜘蛛酶對33周齡海蘭褐產(chǎn)蛋雞腸道內(nèi)容物黏度的影響試驗結(jié)果顯示：蜘蛛酶可以降低產(chǎn)蛋雞腸道黏度（見表2）。

表2 蜘蛛酶對產(chǎn)蛋雞腸道粘性的影響

	對照組	蜘蛛酶0.05%	蜘蛛酶0.10%
黏度,Pas	11.56±2.00	9.01±0.82	8.76±2.04

在蛋雞和種雞中應用金屬蛋白酶，還可以提高產(chǎn)蛋率、提高蛋重、降低破蛋率、改善雞蛋品質(zhì)。韓國檀國大學研究表明產(chǎn)蛋雞飼料內(nèi)添加蜘蛛酶對飼料攝入量不產(chǎn)生明顯影響，但是產(chǎn)蛋率、日產(chǎn)蛋量與蛋重明顯增加。劉珂飛等研究發(fā)現(xiàn)肉種雞飼料中添加蜘蛛酶后，可以提高產(chǎn)蛋率，降低死淘率、破蛋數(shù)和軟蛋數(shù)。

另外由于蜘蛛酶可以提高蛋雞對日糧中營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收利用率，降低了因消化不良而產(chǎn)生的應激；以及其消炎功效使得蛋雞在疾病過后，身體炎癥迅速被消除，產(chǎn)蛋機能迅速恢復；從而使蜘蛛酶在對雞蛋品質(zhì)的提高方面也具有比較好的效果。在韓國Noksan農(nóng)場，于發(fā)生過疾病的產(chǎn)蛋雞日糧中添加蜘蛛酶，通過使用蛋殼顏色比色扇對雞蛋的蛋殼顏色進行評價，發(fā)現(xiàn)：試驗7天后，蛋殼顏色由最初的8.3分提高到10.3分；15天后，“色斑蛋”和“砂殼蛋”狀況消失。

圖1 蜘蛛酶對蛋殼顏色和蛋殼質(zhì)量的影響

注： b（綠色）表示蛋殼表面有斑點； c (黃色)表示具有粗糙表面的蛋殼

3.2肉禽

張志群等在黑麥基礎肉雞飼糧中添加復合酶（木聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶），增重提高了16%，料肉比下降了14.4%（P＜0.01）[8]。Ghazi等在肉雞飼料中添加蛋白酶提高了消化率和飼料利用率[9]。Zanella等在肉雞玉米-豆粕日糧中添加蛋白酶制劑時，可提高日增重和回腸內(nèi)的氨基酸含量[10]。

韓國檀國大學研究結(jié)果顯示：通過調(diào)整Ross肉雞的日糧（降低粗蛋白0.5%,禽代謝能75 kcal/kg）,添加蜘蛛酶，可以明顯提高低營養(yǎng)組仔雞21日齡的體重，與高營養(yǎng)組差異不顯著（待發(fā)表）。王述柏通過在AA肉雞日糧中添加蜘蛛酶和木聚糖酶，利用代謝試驗評定酶制劑對飼料能量利用率的改善幅度，結(jié)果表明：試驗組能明顯提高肉雞對飼料表觀代謝能的利用率，且隨添加量升高作用效果有增加的趨勢，提高幅度在70-160 kcal/kg禽代謝能（待發(fā)表）。

4   金屬蛋白酶在奶牛飼料上的應用

奶牛乳房炎是奶牛業(yè)世界性難題，其中隱性乳房炎的發(fā)病率更高，且常常不被養(yǎng)殖戶重視，該病給養(yǎng)牛業(yè)造成危害更為嚴重，不僅引起奶牛產(chǎn)奶量的下降，而且能導致乳汁成分發(fā)生變化，影響牛奶的品質(zhì)和風味。

蜘蛛酶具有很好的消炎活性，通過減弱血漿激肽酶系統(tǒng)抑制緩激肽的產(chǎn)生，減少凝結(jié)級聯(lián)反應中間體，抑制纖維蛋白形成，有效顯著降低乳中體細胞數(shù)，降低乳房炎的發(fā)生，從而提高奶牛產(chǎn)奶量，改善乳品質(zhì)。

劉大程等研究表明：高活性生物蛋白酶（蜘蛛酶）能夠較好地維持泌乳高峰，有效緩解泌乳中期奶量的下降；能提高奶牛乳品質(zhì)，極顯著地降低乳中體細胞數(shù)，增強奶牛機體免疫力，對保護乳腺健康有良好的作用[11]。

黃香，文信旺研究表明從治療效果分析,蜘蛛酶對隱性乳腺炎和臨床型乳腺炎都有一定的治療作用,能改善乳房內(nèi)環(huán)境,修復乳腺機能,減少乳汁體細胞數(shù)和乳腺炎的發(fā)生[12]。

5   金屬蛋白酶在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應用

配合餌料在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的大量使用會引起環(huán)境污染，重要原因之一是營養(yǎng)物質(zhì)消化不徹底。因此，適合水產(chǎn)動物消化生理特點的酶制劑有著更廣泛的意義。但在水產(chǎn)養(yǎng)殖上應用酶制劑的歷史不長，試驗報道較少。

烏蘭等研究在基礎飼料中分別添加不同濃度的金屬蛋白酶，飼喂奧尼羅非魚56d，測定奧尼羅非魚的生長、消化率及血清溶菌酶活力和超氧化物歧化酶活力（SOD） 。結(jié)果表明，添加0.10%的金屬蛋白酶顯著提高了奧尼羅非魚的增重率，降低了餌料系數(shù)；添加金屬蛋白酶顯著提高了奧尼羅非魚對蛋白質(zhì)的表觀消化率，并且顯著提高奧尼羅非魚對干物質(zhì)的表觀消化率；在血清酶活力方面，添加金屬蛋白酶組SOD活力比對照組高[13]。

謝駿等通過在南美白對蝦配合飼料里添加蜘蛛酶，飼喂60天，結(jié)果顯示：添加0.15%蜘蛛酶可以顯著提高對蝦體重、降低餌料系數(shù)；添加0.10%和0.15%蜘蛛酶可以顯著提高成活率、降低水體亞硝酸態(tài)氮、氨氮、COD值；所有處理組中對蝦的血清酸性磷酸酶和溶菌酶含量都顯著提高（待發(fā)表）。

綜上所述,金屬蛋白酶在妊娠和哺乳母豬日糧中添加可以預防母豬乳房炎，提高母豬泌乳量，改善母乳品質(zhì)，減少乳豬的黃白痢，從而提高仔豬的成活率和斷奶窩重；在生長豬日糧中添加可以提高其對蛋白質(zhì)的利用率，提高日增重，降低料肉比，減少營養(yǎng)性和細菌性腹瀉的發(fā)生，可以使疾病之后的豬只快速恢復，同時還可提高豬只的免疫能力。同時在禽類、反芻動物和水產(chǎn)動物也可提高其生產(chǎn)性能,提高飼料轉(zhuǎn)化率,減少疾病,減少環(huán)境污染,提高經(jīng)濟效益。