使用酶制劑開發(fā)豬飼料的潛力

畜牧人市場部2

      許多飼料原料含有不消化或難消化的成分。這些成分被一層或多層包圍，會(huì)抑制重要營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，因此被稱為抗?fàn)I養(yǎng)因子 (Anti-Nutritional Factors，ANFs)。例如，豬飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子有阿拉伯木聚糖、胰蛋白酶抑制因子、凝集素、Bowman-Birk抑制劑、甘露聚糖和植酸鹽。在豬日糧中添加飼用酶是消除其負(fù)面影響的一種方法。

　　1    提高飼料轉(zhuǎn)化率

　　一般而言，對豬來說，限制因素是它們利用飼料原料中營養(yǎng)物質(zhì)的能力。動(dòng)物的任何低效消化會(huì)直接轉(zhuǎn)變?yōu)轲B(yǎng)殖戶和食品公司較高的成本，以及對環(huán)境更大的影響，并且最終消費(fèi)者要為此支付更高的價(jià)格。最近幾年，在所有能提高飼料利用率的生物添加劑中，飼用酶在單胃動(dòng)物飼料中具有最大的作用。

　　使用飼用酶似乎是解決飼料行業(yè)面臨的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境挑戰(zhàn)最有應(yīng)用前景的方法之一。許多不同的動(dòng)物飼料通過添加酶制劑可以被更高效地利用，從而可改善動(dòng)物的健康狀況和生產(chǎn)力，對養(yǎng)殖戶來說可獲得更好的收益。

　　酶制劑是一類能使化學(xué)反應(yīng)速率加速(催化)100萬倍或更多而自身能保持不變的生物制劑。它們作用于特殊底物，如β-葡聚糖酶，能作用于大麥、黑麥、燕麥以及其他原料中的 β-葡聚糖。當(dāng)飼用酶加入日糧時(shí)，它們能夠分解“可疑的”成分。因此，更多的營養(yǎng)物質(zhì)可供動(dòng)物利用。結(jié)果，以前一些通常不能被利用或以較低水平添加的飼料原料能獲得更高的營養(yǎng)價(jià)值，并能采用更高的添加水平。

　　因此，其他昂貴飼料，如高質(zhì)量的蛋白源、脂肪和無機(jī)磷酸鹽，只需較低的量，或甚至完全是多余的。

　　2    飼料價(jià)值最大化

　　豬用飼用酶緊隨禽用酶制劑出現(xiàn)了快速的發(fā)展。當(dāng)今，35 ％以上的飼用酶用于豬飼料生產(chǎn)。在豬日糧中使用外源性飼用酶的主要目的是提高飼料的營養(yǎng)價(jià)值。

　　一般而言，飼料費(fèi)用占豬生產(chǎn)的最大成本要素(占總成本的60 ％～75 ％)，因此盈利能力實(shí)際上取決于可用飼料原料的成本和營養(yǎng)價(jià)值。利用酶制劑，豬將能從其飼料中利用更多的營養(yǎng)物質(zhì)，從而可降低飼料成本。

　　飼料原料的利用率和價(jià)格是目前影響養(yǎng)豬業(yè)利潤的關(guān)鍵因素，且價(jià)格已經(jīng)處于長期相對穩(wěn)定水平。然而，最近在市場上，大部分原料價(jià)格已出現(xiàn)波動(dòng)。

　　重要的是，不僅要能夠利用最具成本效益的成分，而且要能使配方中每一種飼料原料實(shí)現(xiàn)絕對最大的養(yǎng)分利用率。豬日糧中典型的飼料成分是玉米和豆粕。此外，歐洲常用的飼料原料還有小麥、大麥、高粱和燕麥。然而，越來越多的飼料公司正在尋找其他蛋白來源，如豌豆、蠶豆、向日葵、羽扇豆以及油菜籽粕，所有這些原料全世界都在使用。其他一些特殊的蛋白來源，如乳蛋白以及魚粉僅用于仔豬日糧。

　　目前在單胃動(dòng)物日糧中添加外源性飼用酶是一種普遍做法，旨在改善仔豬和豬飼料的營養(yǎng)價(jià)值。現(xiàn)在，在飼用酶添加方面發(fā)揮重要作用的酶有兩種類型：植酸酶和非淀粉多糖降解酶。表1列出了各種谷物中非淀粉多糖的含量分析。例如，β-葡聚糖的含量在小麥(1.56)和大麥(7.65)之間有顯著差異。相比之下，阿拉伯木聚糖在兩種原料之間的差異相對較小。如今可以在顯微鏡下觀察飼用酶是如何迅速有效地分解谷物的細(xì)胞壁和植物蛋白。

3    酶的分解能力

　　圖1顯示細(xì)胞壁被木聚糖酶Ronozyme WX降解。熒光減弱是由于富含木聚糖的細(xì)胞壁被木聚糖酶降解成可溶性的低聚物。

　　細(xì)胞壁中木聚糖的降解反應(yīng)十分迅速。然后被困的營養(yǎng)物質(zhì)，如淀粉和蛋白質(zhì)被釋放出來，并可被動(dòng)物消化。這些研究連同一些體內(nèi)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了酶制劑對常用谷物和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用。

　　在對來自5個(gè)不同國家的10種不同小麥的品質(zhì)進(jìn)行的薈萃分析中，我們發(fā)現(xiàn)平均表觀代謝能(AME) 為每千克干物質(zhì) 13.4  MJ  ( 含植酸酶 )，通過添加Ronozyme  WX額外釋放的能量為每千克干物質(zhì)0.43 MJ (P<0.001)，同時(shí)淀粉消化率提高了3.7 ％。此外，該數(shù)據(jù)顯示，在低質(zhì)量小麥中Ronozyme WX 的效率最高。

　　在法國進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)于69～165日齡生長豬的試驗(yàn) (圖 2)中，對 Ronozyme WX 進(jìn)行了檢測。以小麥、大麥和豆粕為基礎(chǔ)日糧，與陽性對照(PC)相比，陰性對照 (NC) 日糧的能量降低了 0.4  MJ/kg，蛋白質(zhì)降低了 1 ％。補(bǔ)充 200 mg/kg Ronozyme WX的生長豬表現(xiàn)了與陽性對照相似的生產(chǎn)性能，但是，每千克豬肉的生產(chǎn)成本降低了3.2 ％，投資回報(bào)率(ROI)比值為 1 ︰ 2.5。

　　4    為什么要在豬日糧中添加植酸酶

　　植酸酶可屬于磷酸酶，能高效降解磷在植物中的主要儲(chǔ)存形式——植酸鹽。自20世紀(jì)90年代初，為了減少集約型畜牧業(yè)對環(huán)境的不利影響，并提高家禽和豬生產(chǎn)的盈利能力，外源性植酸酶已經(jīng)用于商業(yè)。植酸鹽對單胃動(dòng)物來說一般沒有生物可利用率。它們?nèi)狈闹菜猁}分子的肌醇中去除磷酸鹽所需的植酸酶。

　　在典型的植物性飼料原料中，植酸鹽結(jié)合的磷通常會(huì)超過可利用的全磷(P)含量的三分之二。但是，由于缺乏內(nèi)源性植酸酶，豬不能很好地利用被植酸鹽結(jié)合的磷，使這種非常有價(jià)值的磷源被輕易地排放到環(huán)境中，對環(huán)境構(gòu)成巨大的污染問題，尤其在集約農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

　　植酸酶除了水解飼料中的植酸鹽外，也會(huì)間接釋放其他被植酸鹽包裹的營養(yǎng)物質(zhì)，例如礦物質(zhì)(鈣 )、微量元素 (銅和鋅 )以及氨基酸。

　　植酸酶使動(dòng)物飼料中的磷變得對動(dòng)物更可用，同時(shí)可減少無機(jī)磷(磷酸二氫鈣)的補(bǔ)充，最終可減少糞肥中的磷含量。除對動(dòng)物有利外，植酸酶對環(huán)境也有積極的作用，可以減少污染。

　　5    植酸酶對地球的影響

　　為了滿足豬的每日磷需求，需要添加無機(jī)磷，例如磷酸一鈣或磷酸二鈣，或富含磷的原料，如肉粉或骨粉 (后者目前在許多國家被禁用 )。

　　這就帶來另外一個(gè)問題，即，事實(shí)上，磷礦石的全球儲(chǔ)備是不可再生的，而且它們正在快速地消失。

　　這可能會(huì)導(dǎo)致未來的磷酸鹽供應(yīng)出現(xiàn)危機(jī)，價(jià)格可能會(huì)上漲，甚至超出迄今為止我們看到的。因此，提高磷酸鹽中磷的利用率是十分必要，因?yàn)樗饶芫徑饬孜廴荆瑫r(shí)又可保存磷礦石的沉積。

　　6   肌醇的潛力

　　從以往來看，植酸酶通過替代無機(jī)磷和偶爾的能量來源，如動(dòng)物或植物性脂肪，已被用于降低日糧成本。還可減少石灰石、合成氨基酸以及鹽的添加。在規(guī)定的添加濃度上，這種替代作用與特定飼料成分的營養(yǎng)釋放基質(zhì)有關(guān)。該基礎(chǔ)值取決于各種替代營養(yǎng)素的影子價(jià)格，可以很容易計(jì)算。

　　然而，最近關(guān)注的焦點(diǎn)從磷釋放以及降低植酸鹽的抗?fàn)I養(yǎng)作用轉(zhuǎn)移到了肌醇在植酸酶反應(yīng)中的作用上，即所謂的額外磷釋放效應(yīng) (Extra Phosphoric  Effect，EPE)。肌醇是一種環(huán)狀糖醇，計(jì)算公式與葡萄糖相似，并且是植酸(被稱為六磷酸肌醇)的核心。

　　肌醇在營養(yǎng)學(xué)上的作用尚不清楚，但正在進(jìn)行大量的研究，尤其在人類膳食學(xué)上。然而，研究發(fā)現(xiàn)肌醇是一種胰島素類似物，因此可調(diào)控葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)、糖異生以及蛋白質(zhì)沉積。

　　由于在植酸酶反應(yīng)中肌醇的參與情況還不是很清楚，最近進(jìn)行了兩項(xiàng)研究來檢測RonozymeHiPhos GT(帝斯曼公司生產(chǎn))酶制劑對豬血漿肌醇濃度的作用。

　　7   額外磷釋放效應(yīng)

　　在利用含小麥、大麥以及豆粕的日糧從體重35  kg～80  kg起實(shí)施二階段飼喂的生長豬試驗(yàn)(圖3和圖4)中，豬和仔豬試驗(yàn)已經(jīng)成功地顯示了額外磷釋放效應(yīng)：，試驗(yàn)豬體重為35  kg～ 80 kg，利用兩階段飼喂，日糧含有小麥、大麥以及豆粕。陰性對照的鈣降低了0.12 ％，可消化磷降低了 0.08 ％。

　　

      此外，陰性對照的能量減少了0.14 MJ/kg( 相當(dāng)于250 FYT/kg Ronozyme HiPhos酶制劑提供的價(jià)值 )。

　　結(jié) 果 表 明，250  FYT/kg 劑 量 的 Ronozyme HiPhos 酶制劑提高了陽性對照的生產(chǎn)性能。高達(dá)2 000 FYT/kg的額外劑量使總增重顯著增加了5  kg以上，并使飼料成本率從2.37降低到 2.31。投資回報(bào)率為 1 ︰ 12。

　　8    結(jié)論

　　如果使用正確的組合和劑量，飼用酶能降低并控制飼料中各種原料的抗?fàn)I養(yǎng)作用。

　　這可以允許飼料生產(chǎn)商使用更高水平的纖維和富含植酸鹽的飼料原料，并在維持和提高動(dòng)物生產(chǎn)性能的同時(shí)也能降低養(yǎng)殖戶總的飼料成本。進(jìn)一步的研究有望帶來對酶制劑和其他相關(guān)因素組合的更好理解。□□

　　原題名：Opening up the potential of pig feed with the use of enzymes(英文 )
　　原作者：Arne Korsbak(DSM 公司市場開發(fā)經(jīng)理，EMEA豬專家 )
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