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酶制剂在饲料中的应用研究进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-05-15  浏览次数:370
核心提示:目前,市场上酶应用的比较广泛,涉及纸浆、造纸、皮革、洗涤剂、纺织、医药、化工、食品等生产工业,在当前的畜牧业发展中,酶也起到了重要的作用。特别是在动物营养方面,饲料中添加酶有诸多作用,饲用酶可以使饲料中营养成分得到更好的吸收,提高饲料的利用率;饲用酶可以降解饲料中一些不可吸收的成分,或者降解一些没有价值甚至有毒的成分;改善畜禽胃肠机能,有效抑制肠道中病原菌的繁殖,提高机体免疫力,降低发病率和死亡率。长期使用酶制剂,可减轻畜禽粪便臭味和畜舍氨气,改善养殖环境,如蛋白酶可以降低饲料中非蛋白氮的成分,减少排人到
导读

目前,市场上酶应用的比较广泛,涉及纸浆、造纸、皮革、洗涤剂、纺织、医药、化工、食品等生产工业,在当前的畜牧业发展中,酶也起到了重要的作用。特别是在动物营养方面,饲料中添加酶有诸多作用,饲用酶可以使饲料中营养成分得到更好的吸收,提高饲料的利用率;饲用酶可以降解饲料中一些不可吸收的成分,或者降解一些没有价值甚至有毒的成分;改善畜禽胃肠机能,有效抑制肠道中病原菌的繁殖,提高机体免疫力,降低发病率和死亡率。长期使用酶制剂,可减轻畜禽粪便臭味和畜舍氨气,改善养殖环境,如蛋白酶可以降低饲料中非蛋白氮的成分,减少排人到环境中的尿素成分。

在酶工业上,饲料用酶全球市场潜力巨大,2007年投入近3.44亿美元,到2015年年底达到7.27亿美元。酶作为饲料添加剂使用,在一些国家是受到地方监管部门限制的,因此,饲料用酶的应用因国家不同而不同,美国、中国和东南亚地区饲用酶的使用具有较大的增长潜力。目前,商业化的饲料用酶包括植酸酶、蛋白酶、半乳糖苷酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、淀粉酶和多聚半乳糖酶,多用于猪和禽饲料。

1饲料用酶的分类

抗生素的长期使用导致大量耐药菌株的产生,而且细菌对抗生素产生的耐药性以惊人的速度增加。因此,抗生素作为饲料添加剂会带来潜在的危害作用。欧盟最先颁布了饲料中禁止使用某些抗生素作为促生长剂的决定。这迫使饲料生产企业努力寻找其替代品,饲用酶制剂则成为了首选,具有高效、绿色养殖的特点,生产成本低,还能够满足市场需求。

目前已发现的酶种类很多,其中用于饲料中的有20多种。饲用酶分为内源酶和外源酶。内源酶主要用于补充动物内源酶的不足,包括蛋白酶、淀粉酶、糖化酶和脂肪酶等;外源酶主要作用是破坏植物细胞壁,释放细胞中的营养物质,同时消除饲料中的抗营养因子,促进动物的消化吸收。外源酶主要包括植酸酶和非淀粉性多糖酶,非淀粉性多糖酶包括木聚糖酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶和纤维素酶等。

2饲用酶的应用研究进展

植酸和非淀粉性多糖是植物蛋白源中最主要的两种抗营养因子,这两种抗营养因子的存在会降低动物对营养物质的消化率,影响动物生长。因此在饲料中添加植酸酶和非淀粉性多糖酶至关重要。蛋白质是饲料的主要成分,动物对摄人饲料中蛋白质的消化往往不彻底,最终随粪便排出,在饲料中添加蛋白酶,可以提高蛋白质的消化利用率,降低生产成本。

 

2.1  植酸酶

饲料中植酸具有螯合性,不仅会与饲料中的阳离子结合,还会抑制机体对钙、铁、锌、锰等营养成分的吸收,同时植酸会与饲料中其他营养成分或消化酶结合,降低营养成分的利用。减少饲料中的植酸量,可以提高一些阳离子和营养物质的生物利用率,因此应在饲料中添加植酸酶来降解植酸。

在饲料中添加植酸酶,可以提高植物性饲料中植酸磷的生物学利用率,也能够提高与植酸结合的蛋白质、氨基酸的利用率,从而提高动物的生产性能。植酸酶应用比较广泛的原因为降低动物排泄物到环境中的磷;遗传工程技术的发展使产酶微生物能以适宜的成本生产足够浓度的酸性植酸酶;添加无机磷的成本高,而添加植酸酶成本低。研究表明,饲料中添加适量植酸酶能显著提高鲈鱼胃和肠道中蛋白酶的活性,从而提高鲈鱼对蛋白质的消化吸收率,达到促进生长的目的,还可以提高鲈鱼的鱼体粗蛋白质含量。张克英等研究表明,仔猪饲粮中添加植酸酶500 u·kg-1能够提高仔猪生产性能,改善磷和蛋白质的利用率,但植酸酶的作用效果受饲粮磷和赖氨酸水平的影响。

商业化的植酸酶价格昂贵、产量低,并且产品的质量不稳定,这就限制了植酸酶的实际应用,利用基因工程手段选育优质的产植酸酶菌种,提高植酸酶的产量,使其生产规模化,可以有效解决这些问题,使植酸酶的应用更加简便和广泛。

 

2.2  木聚糖酶

木聚糖是植物细胞壁的主要成分,单胃动物以植物蛋白为主要能量来源时,大量的木聚糖进入消化道后使肠道内容物黏度升高,植物细胞壁对单胃动物几乎没有营养,在饲料中添加木聚糖酶,可以降解植物细胞壁中的木聚糖,将木聚糖分解为低聚糖(主要是阿拉伯糖和木糖),将细胞中的营养成分和消化酶类释放出来,解除木聚糖的抗营养作用。在饲料中添加木聚糖酶,主要作用为可以提高内源酶消化能力;调控动物外周血液激素含量,提高机体代谢水平和免疫水平,促进动物生长;减少微生物菌群数量,调节肠道微生态环境。

木聚糖酶可由许多微生物产生,包括细菌和真菌,已经广泛应用于肉鸡饲料中。研究表明,在以小麦为主的饲料中添加木聚糖酶,可以去除其中的抗营养物质,促进肉鸡的营养物质消化吸收,改善肉鸡的生长性能。还有研究表明,在酒糟蛋白饲料中添加木聚糖酶,可以维持禽类的采食量,同时提高禽类的体重。

目前国内外对木聚糖酶的研究和应用逐渐增加,但是木聚糖酶的产量低,活性不稳定,如果进行工业化生产,必须进一步研究和探索,筛选出高产木聚糖酶的菌株,并且大力开发木聚糖酶的稳定化处理技术。

 

2.3  纤维素酶

纤维素酶在饲料工业中的应用也很广泛,受到广泛的关注和深入的研究,由于畜禽饲料中含有大量的纤维素,除某些反刍动物有分解纤维素的能力外,大部分畜禽没有此能力,大量的纤维限制了畜禽对营养成分的利用。因此,在饲料中添加纤维降解酶,可以增加饲料的营养价值。

纤维素酶主要作用为破坏植物细胞壁,释放胞内养分;补充动物内源酶的不足,激活内源酶的分泌;减轻或消除饲料中存在的果胶、半纤维素、戊聚糖等抗营养因子。研究表明,在肉仔鸡日粮中添加纤维素酶,可使饲料中的纤维素、淀粉、蛋白质等大分子营养物质分解为可被机体吸收的单糖、氨基酸等小分子营养物质,提高饲料养分的利用率,大幅促进鸡的生长发育。夏素银等研究表明,在蛋鸡饲粮中使用苜蓿草粉和纤维素酶,可改善其生产性能,降低胆固醇含量和提高抗氧化性能,并能改善肠道微生物菌群。张刚等研究表明,在含较高木薯渣饲粮中添加纤维素酶可降解部分纤维素,从而消除纤维素的抗营养作用,提高饲粮干物质、粗蛋白质和能量的表观消化率,促进仔猪生长。

纤维素酶的组成非常复杂,其作用机理尚不清楚,现有菌株产生纤维素酶的活性低,但是纤维素酶有巨大的应用潜力,因此对于纤维素酶的组成及其作用机理需要进行研究,同时还要选育优良菌株,优化纤维素酶的生产工艺,从而提高纤维素酶的活性并降低生产成本。

 

2.4  蛋白酶

目前,对于饲用蛋白酶的研究还不像其他酶类那样广泛而深入,更多的只是把蛋白酶作为复合酶制剂的一部分来研究。饲用蛋白酶的来源主要有三方面,动物源性、植物源性和微生物源性的,其中微生物源性的蛋白酶性质稳定、安全高效,而且生产成本相对较低,在饲料工业中,主要应用微生物源性的蛋白酶。

饲料中添加蛋白酶主要作用为增强内源蛋白酶的活性;可以使一些动物内源蛋白酶难以消化的蛋白质水解为肽和氨基酸,从而提高动物对饲料蛋白质的消化率;降解饲料中的抗营养因子,如豆粕中的大豆蛋白抗原、胰蛋白酶抑制剂。研究表明,在玉米一豆粕型日粮中添加蛋白酶,具有提高饲料转化率、改善肉鸡生长性能的功能。另外还有研究表明,玉米一豆粕型日粮中添加海洋低温蛋白酶能提高肉鸡胸腺和脾脏指数,改善肉鸡免疫力。

蛋白酶能够将饲料中的蛋白质分解形成肽和氨基酸,其中氨基酸和小肽是动物机体可以直接吸收利用的,但是形成的大肽链不能被机体吸收,如果在饲料中添加一种肽酶,将大肽链降解,产生氨基酸,会进一步提高饲料的利用率。

3展 望

在饲料中添加内源性酶和外源性酶可以提高饲料的利用率,不仅有利于促进动物的生长发育,还有利于环境的保护,促进绿色养殖的发展。因而饲用酶作为一类高效、无毒副作用和环保型的绿色饲料添加剂,在未来将有十分广阔的应用前景。目前使用的饲用酶主要作用是对饲料进行预消化处理,提高饲料的消化吸收率,使饲料中的营养物质更容易被动物吸收,而从根本上改变动物生理机能的作用研究较少,今后研究中也可以从改善动物生理机能方面着手,开发一些新的酶产品,如开发一些抗氧化应激的酶类,使其更好的应用于畜牧业。

注:本文由工程中心小编整理发布,如有任何建议或意见及投稿等,请您加小编微信(13260429991)交流互动。

责编:马维军;审阅:邓雪娟

(来源:威兰生物;作者:王冠颖)

 


 
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