酶制劑在玉米－豆粕型日糧中的應用

華牧偉業

　　1 玉米-豆粕型日糧的營養特點

　　豆類中富含高質量的植物性蛋白質、微量礦物元素和維生素，成為優良的植物蛋白來源。但由于豆類中含有一些抗營養因子，這些抗營養因子可以降低動物對飼料中營養物質的消化吸收，甚至對動物產生毒性作用。豆類植物中的抗營養因子主要包括蛋白酶抑制劑、植物凝集素、單寧、低聚糖、皂甙和生物堿等（馮定遠，2001）。蛋白酶抑制劑包括胰蛋白酶抑制劑、糜蛋白酶抑制劑和淀粉酶抑制劑，其中對胰蛋白酶抑制劑的研究最為廣泛。胰蛋白酶抑制劑的抗營養作用主要表現在抑制動物的生長（Wang和Melntosh，1995），降低飼料中的子物質、蛋白質和各種氨基酸的表觀消化率和真消化率（ Herkelm等，1992），以及引起胰臟的增生和腫大（ Grant等，1995）。胰蛋白酶抑制劑引起動物蛋白質消化率的下降，一方面是因為其抑制了消化道中胰蛋白酶的活性，但更重要的一方面是胰蛋白酶抑制劑增加了動物內源蛋白質和含硫氨基酸的損失（ Hage和Barth，1993）。

　　2 非淀粉多糖酶在玉米－豆粕型日糧中的應用

　　飼料中的非淀粉多糖（NSP）本身不能為動物體內酶類水解提供營養物質，而且其中可溶性的非淀粉多糖可以使消化道中食糜的粘稠度增加，減少了消化酶與食糜的接觸機會，同時，已消化養分向腸粘膜的擴散速度減慢，這樣就使飼料中各種營養成分的消化率和吸收率都有所降低。飼料中加入非淀粉多糖酶后，一方面可以切割飼料中可溶性非淀粉多糖，降低非淀粉多糖的抗營養特性；另一方面亦可摧毀植物細胞壁，使其中營養成分釋放出來，從而提高飼料中營養成分的消化率。馮定遠等（1997）報道，在玉米一豆粕一麩皮日糧中加入含有木聚糖酶和β一葡聚糖酶為主的酶制劑，明顯提高了日糧營養物質的消化率，其中粗纖維、粗蛋白和平物質的消化率分別提高了48.9％、16.5％和11.3％。

　　傳統的觀點認為，玉米一豆粕日糧中添加以非淀粉多糖酶為主酶制劑并不能提高動物的生產性能，這主要是因為玉米中非淀粉多糖的含量較低。但Brown（1996）發現在飼料中存在著抗性淀粉，由于抗性淀粉的存在，動物的消化道后段發現了沒有消化的淀粉。雖然玉米一豆粕型日糧中非淀粉多糖的含量不高，但Marsman等（ 1997）在玉米一豆粕型日糧中添加蛋白酶和非淀粉多糖酶，提高了飼料非淀粉多糖的消化率，降低了肉仔雞腸道食糜的粘度和非淀粉多糖的分子量，并且提高了肉仔雞的日增重和飼料轉化率。Dierick等（1998）在豌豆或全脂大豆中添加了復合酶，結果提高了豬粗蛋白的回腸末端消化率，減少了尿氮和糞氮的排出。

　　一般認為，玉米中淀粉的消化率很高，常常達到98％。但近年來的研究發現，玉米一豆粕型日糧在4～42日齡肉仔雞小腸后段淀粉的消化率只有82％，且隨著年齡的增長沒有提高的趨勢（Noy等，1995）。另外，不同產地和品種玉米的肉雞代謝能之間存在差異（Wyatt等，1999），在日糧中添加酶制劑后可以使肉雞代謝能的這種差異降低50％。Douglas等（2000）檢測了12種豆粕的營養價值，結果發現，飼料中各種營養物質的消化率之間存在著明顯的差異，動物的生長性能明顯受到豆粕來源的影響。在飼料中添加復合酶后，雖然沒有提高動物的生產性能，但是顯著提高了豆粕的回腸末端消化能，且不同豆粕品種與復合酶之間存在著互作關系。

　　3 消化性酶在玉米－豆粕型日糧中的應用

　　3.1 補充仔豬內源酶分泌的不足

　　仔豬斷奶后，一方面受到環境、心理和營養的應激，胰腺分泌各種消化酶的能力受到抑制，從而釋放到腸道內酶的數量和活力都有所下降（Lindmann等，1986；Owsley等，1986）；另一方面，仔豬斷奶后食物由含乳蛋白、乳糖和乳脂為主的母乳轉變為以淀粉和植物蛋白為主的固體料，其成分有很大差異，仔豬消化系統所分泌的酶一時還不能適應消化固體飼料營養成分的需要。仔豬斷奶后為了滿足快速生長的需要，采食量升高，但胰腺所分泌消化酶的數量一時還不能很快增加來滿足消化食物的需要，這一點主要表現在仔豬胰腺酶活力恢復到斷奶前水平要比腸道恢復的慢。因為胰臟為了滿足消化大量固體飼料的需要，動用了貯存在胰臟中的消化酶，從而造成胰臟酶活力較長時間維持在低水平。而且斷奶日齡越早，胰腺分泌各種消化酶的能力越差，斷奶對仔豬消化系統造成的應激越大，仔豬恢復的時間也越長。

　　斷奶仔豬飼料中補充消化酶，不但可以補充仔豬內源消化酶的不足，還可以降低因消化酶系與飼料成分的不同對仔豬造成的應激。于旭華（2001）試驗發現，在日糧中添加消化性酶制劑雖然不能提高斷奶仔豬胰臟中各種消化酶的活性，但是提高了仔豬小腸內容物中淀粉酶和蛋白酶的活性。楊全明（1999）試驗表明，酶制劑可以使飼料中主要營養物質的消化率和回腸末端食糜中蛋白酶的活性略有提高，說明外源性消化酶在補充仔豬斷奶后消化酶水平的不足方面有一定作用。

　　3.2 蛋白酶抑制因子和大豆抗原的消除

　　日糧中添加蛋白酶可以失活生大豆或大豆因加熱不良而殘留的蛋白酶抑制因子。楊麗杰（2000）報道，5種微生物來源的蛋白酶均能不同程度的失活生大豆（RS）和低熱膨化全脂大豆粉（LTES）中的蛋白酶抑制因子和植物凝集素，其中細菌來源的E3在其最適的pH值條件下，可以使生大豆中胰蛋白酶抑制因子和糜蛋白酶抑制因子的水平分別降為原來的38％和9％。E3使RS和LTES中的凝集素減少至原來的38％和50％。Came（1998）體外試驗表明，用0.l％蛋白酶在不同的溫度（40℃、50℃ ）和不同pH值（3. 4.5.6）條件下處理大豆粕，其中胰蛋白酶抑制因子水平都有明顯的減少。

　　大豆中的大豆球蛋白（glycinin）和β一大豆伴球蛋白（β－conglycinin）能夠引起斷奶仔豬小腸的暫時性過敏反應。主要表現為小腸絨毛萎縮、皮語厚度增加、血清中大豆免疫球蛋白滴度升高和腹瀉等。斷奶前充分補飼可以減輕甚至避免仔豬斷奶后的過敏反應，但這需要一個劑量范圍。MIller 1984）發現，這個劑量范圍不能低于600g的補飼量。飼料中添加蛋白酶可以降低大豆中抗原蛋白的抗營養特性。Rooke（1998）報道，酸性蛋白酶P1和堿性蛋白酶P1在體外都能不同程度的降低大豆蛋白的抗原性，其中P2能夠特異性的降解分子量大于66KD的多肽。與RO－magnolo（1990）和Tukur（1993）大豆蛋白多肽鏈的電泳圖比較后可以推斷，P2分解的特異性多肽為β一伴球蛋白的α和α兩個亞基。

　　3.3 提高飼料營養物質消化率

　　Marsmann等（ 1997）在玉米一豆粕日糧中添加了蛋白酶和非淀粉多糖酶，無論是單獨添加還是同時添加，都提高了粗蛋白的消化率，非淀粉多糖酶還提高了飼料中非淀粉多糖的消化率。日糧中粗蛋白消化率的提高，一方面是因為蛋白酶直接作用于飼料中的底物將其分解，另外一方面可能由于酶制劑的添加，減少了動物內源氮的損失。雖然日糧添加酶后可以將日糧粗蛋白的消化率提高2.9％，但對飼料中各種氨基酸消化率提高的幅度并不一致。當降低加酶飼料的粗蛋白水平后，一定要注意補充各種必需氨基酸，以保證飼料中必需氨基酸的含量。

　　4 植酸酶在玉米－豆粕型日糧中的應用

　　玉米和豆粕中植酸磷占總磷的比例分別為71％和58％（NRC，1998），但單胃動物體內缺乏分解植酸的消化酶，因而對飼料中植酸磷的利用效率很低。另外，玉米一豆粕中植物性植酸酶的活性也比較低，動物對飼料中磷的利用率更低。賈剛等（2000）對生長豬植物性飼料中可消化磷進行了測定，結果表明，玉米。豆粕、大麥、小麥。次粉和麥麩中植物性植酸酶的活性分別為78、96、468、630、1218和 1098PU／gDM。在麥類日糧及其加工副產品中含有較高活性的植物性植酸酶，因此生長豬對其中磷的消化率也較高，6種飼料原料中磷的表觀消化率分別為18.99％、30.83％。42.06％、49.11％、54。43％和50.67％。飼料中總磷含量（X）。植酸磷含量（Y）和飼料中天然植酸酶活性（Z）對飼料的表觀可消化磷含量（ADP）的影響極顯著，并存在極顯著的回歸關系： ADP＝－0.415 5＋0.7972X－0.7802Y＋0.00132（R2＝0.9767， P＝0.001）。

　　在玉米一豆粕型日糧中添加微生物植酸酶可以分解飼料中的植酸磷，同時釋放與植酸絡合的各種金屬礦物元素，提高飼料中各種金屬礦物元素的消化率。Let等（1993）的試驗表明，低磷日糧中添加植酸酶可以提高飼料中磷的消化率，分別由原來的0.27和0.46提高至0.68和0.69。飼料中添加植酸酶，還可以增加磷在動物體內的沉積率，減少糞中植酸磷和無機磷的排放，從而降低畜禽糞便對環境的污染。Urn等 （1999）在蛋雞日糧中添加 250U／kg的植酸酶，除增加 P和 Ca在股骨中的沉積外，Cu、Zn和 Mg等礦物元素在蛋雞勝骨中的沉積也有所增加。張克英等（2001）在斷奶仔豬日糧中添加 500IU／kg的微生物植酸酶，結果發現，在高磷日糧中添加植酸酶對動物日增重。飼料利用率和磷的利用率沒有明顯影響，在低磷日糧中添加植酸酶顯著提高了動物的生產性能和飼料中磷的沉積率，蛋白質的生物學效價也明顯提高。仔豬日糧中添加植酸酶能夠明顯提高仔豬的生產性能，改善磷和蛋白質的利用率，植酸酶的作用效果受到日糧中磷和賴氨酸水平的影響。

　　植酸酶在飼料中的添加可以釋放植酸中的鈣，這樣提高了飼料中可利用鈣的比例。當飼料中含有過多的鈣時對飼料中磷的利用有不利的影響。這主要是因為高鈣可以與磷形成不溶性的鋁鹽，從而影響了磷的吸收（Nelson和Kirby，1987）。高鈣還可能提高動物消化道中的pH值，從而超出了植酸酶發揮作用的最佳pH值。 Liu等 （1997）將添加植酸酶日糧的鈣磷比例由1：1.5調整為1：1時，生長豬的生產性能有所提高。在植酸酶應用過程中，一些飼料添加劑成分對植酸酶的活性也有一定的不良影響。特別是在飼料的加工貯存過程中，液體膽堿和含水的金屬硫酸鹽都能夠導致植酸酶的部分失活，這可能是水分與植酸酶相互作用的結果。因此，在飼料的加工過程中，應盡量避免植酸酶與高水分含量的飼料添加劑成分長時間混合。

　　5 α－半乳糖苷酶在玉米一豆粕型日糧中的應用

　　α一半乳糖苷是由一個蔗糖單位以α－l，6糖昔鍵連接一個或兩個半乳糖構成的低聚糖，主要有棉籽糖、水蘇糖和毛蕊花糖，廣泛存在于各種植物中，其中以豆科植物中的含量居多。大豆中的α一半乳糖苷主要是棉籽糖和水蘇糖，含量分別為1.4％和5.2％；棉籽粕中的α一半乳糖苷主要是棉籽糖，含量為3.6％（Diriek， 1989）。α一半乳糖苷具有良好的熱穩定性，即使在很高的溫度下也不會分解，因此，普通的飼料調制加工過程不會使其失活。

　　由于動物體內缺乏分解α一半乳糖苷的酶，飼料中的α一半乳糖苷往往不能被動物消化吸收。α一半乳糖苷的存在，一方面增加了小腸內容物的持水力和滲透性；另外，α一半乳糖苷在消化道后段被厭氧菌所代謝，產生二氧化碳、氫氣及少量的甲烷氣體，引起動物消化不良、腹脹和腹瀉等癥狀。去除α一半乳糖苷的一個方法是浸提法，Goon等（1990）用乙醇作溶劑浸提豆粕口糧中的α一半乳糖苷，結果提高了肉雞代謝能的20％，其它非淀粉多糖的消化率由5％提高至50％。另外，α一半乳糖苷的浸提降低了肉雞小腸食糜的排空速度，增加了食物的消化時間。

　　西班牙Autonama大學最近的一個肉雞試驗中，在玉米一豆粕型日糧中添加了不同水平的α一半乳糖苷酶，其中500g／T水平的添加量提高了肉雞代謝能7％，蛋白質的沉積指數也提高了4.4％。然后固定飼料中酶的添加量為500g／T，改變飼料中豆粕的用量，測定豆粕用量與表觀代謝能的提高情況。結果發現，當豆粕的含量較低時（30%或40％），酶的作用比較明顯，代謝能分別提高8％和11％，但隨著豆粕用量的提高，酶的作用明顯下降。一般畜禽日糧中豆粕的用量不會超過40％，因此，日糧中添加 α一半乳糖苷酶可以提高畜禽的表觀代謝能。

　　6 β－甘露聚糖酶在玉米－豆粕型日糧中的應用

　　β一甘露聚糖及其衍生物是豆科植物細胞壁固有的組分之一，β一甘露聚糖及其衍生物在豆科植物中的含量約為1.3％－l。6％（Jackson等，1999）。飼料中含有β一甘露聚糖時，可以降低豬對葡萄糖和水的吸收。當飼料中以豆科植物為主要的蛋白質來源時，在飼料中添加β一甘露聚糖酶可以提高豬和肉雞的飼料轉化率和生產性能（ Hahn等，1995； Ward和 Forge，1996）。在肉雞低能量飼料中添加 β一甘露聚精酶，可以將玉米－豆粕型日糧的代謝能提高0.597 74MJ／kg日糧，生長速度和飼料轉化率都提高3％，其生產性能要略高于高能而未添加β一甘露聚糖酶的日糧組（McNaughton等，1998）。

　　玉米一豆粕型日糧中添加β一甘露聚糖酶可以提高動物的生產性能，主要是因為β一甘露聚糖酶可能參與了動物體內營養物質的消化吸收和代謝。β一甘露聚糖可以抑制人胰島素的釋放（Morgan等，1985）。在日糧中添加 β一甘露聚糖酶，可以阻斷β一甘露聚糖對胰島素的抑制作用，提高了動物機體胰島素的釋放，從而提高了動物體對各種營養物質，特別是糖類物質的代謝吸收。Jackson等（1999）在蛋雞的玉米一豆粕日糧中添加β一甘露聚糖酶，結果顯著增加了蛋的重量，產蛋時間和總產蛋量也有所提高。在降低了蛋雞日糧的能量水平后，添加酶制劑可以維持蛋雞在高能飼料情況下的生產性能。

gwp

謝謝樓主的分享，樓主對酶的各種作用和利用效果分析的很全面