第三節(jié) 飼用酶制劑

第四章非營養(yǎng)性添加劑----飼用酶制劑一、概念：飼用酶制劑(Enzyme)是將一種或多種用生物工程技術(shù)生產(chǎn)的酶與載體和稀釋劑采用一定的加工工藝生產(chǎn)的一種飼料添加劑。世界上已發(fā)現(xiàn)的酶的品種1700多種，生產(chǎn)用酶300多種，飼料用酶近20多種，這些酶主要為消化酶，多為水解系列酶。二、酶的特性（1）酶的作用對環(huán)境條件有特殊的要求，如狹窄的pH

值和溫度范圍；（2）酶的特異性或?qū)Ｒ恍?；?）酶的催化性。

底物酶三、酶的種類1、單一酶制劑（1）非淀粉多糖酶(NSP酶)

纖維素酶、內(nèi)切木聚糖酶(戊聚糖酶)、內(nèi)切β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶、β-半乳糖甘酶、果膠酶等；三、酶的種類（2）植酸酶；（3）淀粉酶——α-淀粉酶、β-淀粉酶、麥芽糖酶、糖化酶等；（4）蛋白酶——胃蛋白酶、胰蛋白酶、菠蘿蛋白酶、木瓜蛋白酶和微生物；（5）脂肪酶。2、復(fù)合酶制劑由一種或幾種單一酶制劑為主體，加上其他單一酶制劑混合而成，或由一種或幾種微生物發(fā)酵獲得。

飼用復(fù)合酶制劑有以下幾類：（1）以蛋白酶、淀粉酶為主的飼用復(fù)合酶，主要補充動物內(nèi)源酶的不足；（2）以β-葡聚糖酶為主的飼用復(fù)合酶，主要用于大麥、燕麥為主的飼料；（3）以纖維素酶、果膠酶為主的飼用復(fù)合酶，主要作用為破壞植物細(xì)胞壁，使細(xì)胞壁中營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來；（4）以纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、葡聚糖酶、果膠酶為主的飼用復(fù)合酶，有強的助消化作用。

1.消化碳水化合物的酶這類酶包括淀粉酶和非淀粉多糖(NSP)酶。

非淀粉多糖酶：半纖維素酶、纖維素酶和果膠酶。

半纖維素酶主要包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和半乳聚糖酶；

纖維素酶包括C1酶、Cx酶和β-葡聚糖酶。

β—葡聚糖和阿拉伯木聚糖在谷物中的含量(%DM)

1）淀粉酶包括α和β—淀粉酶、糖化酶以及支鏈淀粉酶和異淀粉酶。將淀粉水解為雙糖、寡糖和糊精，只能分解直鏈淀粉和支鏈淀粉的直鏈部分。將淀粉也水解為雙糖、寡糖和糊精。飼料中添加多用β—淀粉酶，使用時應(yīng)加少量的碳酸氫鈉或碳酸鈉以中和胃酸，以利于淀粉酶的活化，防止該酶在胃腸道失活。

2）半纖維素酶包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和半乳聚糖酶等，主要作用是將植物細(xì)胞中的半纖維素水解為多種五碳糖，且降低半纖維素溶于水后的黏度。小麥和黑麥等谷物中含有阿拉伯糖基木聚糖，可以吸收其自身重量10倍的水，形成一種非常黏的液體。這種高黏性液體表現(xiàn)對動物的影響就是減緩生長速度，降低飼料利用效率。

3）纖維素酶

包括C1、Cx酶和β—葡聚糖酶。纖維素酶可破壞富含纖維素的細(xì)胞壁，一方面使其包圍的淀粉、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)等內(nèi)含物釋放并消化利用，另一方面將纖維素部分降解為可消化吸收的還原糖，從而提高動物對飼料干物質(zhì)、粗纖維、淀粉等的消化率。

纖維素和半纖維素的分解

天然纖維素

C1酶

水合非結(jié)晶纖維素

Cx1·Cx2酶

纖維二糖+葡萄糖

纖維二糖酶

葡萄糖

Lactobacillus

4）果膠酶果膠酶可裂解單糖之間的糖苷鍵，并脫去水分子，分解包裹在植物表皮的果膠，促使植物組織的分解，降低腸內(nèi)容物的黏度。2.蛋白酶蛋白酶將蛋白質(zhì)水解成為可被腸道消化吸收的小分子物質(zhì)。根據(jù)最適pH不同，將其分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶。由于動物胃液呈酸性，小腸液多為中性，所以飼料中多添加酸性和中性蛋白酶，其主要作用是將飼料蛋白質(zhì)水解為氨基酸。

表4-18蛋白酶來源和特性

類別名稱來源最適pH值可耐受最高溫度(℃)植物酶木瓜蛋白酶菠蘿蛋白酶木瓜菠蘿5～75～77050真菌酶酸性蛋白酶中性蛋白酶堿性蛋白酶A.Sanoi米曲霉菌米曲霉菌2～34～78～9454545

細(xì)菌酶中性蛋白酶堿性蛋白酶枯草桿菌地衣芽胞桿菌5～88～95055動物酶胃蛋白酶凝乳酶胰蛋白酶牛、豬胃犢牛胃牛、豬胰和小腸2～34～66～96045453.脂肪酶

脂肪酶是水解脂肪分子中甘油酯鍵的一類酶的總稱，微生物產(chǎn)生的脂肪酶通常在pH3．5～7．5時水解力最好，最適溫度38—40℃，因此微生物脂肪酶非常適用于飼料。脂肪酶一般從動物消化液中提取。外源性脂肪酶的作用與動物的年齡有關(guān)，生長動物體內(nèi)的脂肪酶足以滿足自身的需要，但幼畜日糧中添加脂肪酶可能有益。

4.植酸酶植酸酶又稱為肌醇六磷酸水解酶，是一種可使植酸磷復(fù)合物中的磷變成可利用磷的酸性磷酸酯酶。作為商品生產(chǎn)的植酸酶主要是來源于真菌的發(fā)酵產(chǎn)物，也有一部分是用生物技術(shù)生產(chǎn)的。

微粉型植酸酶顆粒型植酸酶植酸鹽的抗?fàn)I養(yǎng)特性

(Leietal,2003)植酸鹽在植物組織中可能形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)(Kiesetal,2001

四、飼用酶制劑的作用及其機理（一）破壞植物細(xì)胞壁，提高養(yǎng)分消化率細(xì)胞壁是由纖維素、半纖維素、果膠等組成的一種復(fù)雜聚合物，除草食動物之外，其他動物不能消化這類物質(zhì)，這樣大大影響了植物飼料中淀粉、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。若在飼料中適當(dāng)?shù)靥砑幽芊纸膺@類聚合物的酶；以破壞飼料中存在的植物細(xì)胞壁，使細(xì)胞中的營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來，可提高飼料中能量和蛋白質(zhì)的利用率。

酶處理后：細(xì)胞壁被分解，細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來，可被動物所吸收利用。纖維素酶對植物細(xì)胞壁的降解酶處理前：營養(yǎng)物質(zhì)被細(xì)胞壁包圍，不易被動物吸收利用。（二）降低消化道食糜黏性，減少疾病的發(fā)生構(gòu)成植物細(xì)胞壁的非淀粉多糖物質(zhì)能夠結(jié)合大量的水，增加了消化道食糜的黏度，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)和內(nèi)源酶難以擴散，這不僅降低了蛋白質(zhì)、淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，而且也使畜禽產(chǎn)生黏糞現(xiàn)象。飼料中添加酶制劑可降低食糜的黏稠度，縮小胰臟和胃腸道的體積，減少糞便量，降低氮的排出率，提高畜禽的生產(chǎn)性能；

小麥加酶對28日齡肉雞生產(chǎn)性能的影響（三）消除抗?fàn)I養(yǎng)因子有些飼料組分(如日糧纖維和植酸磷)是無法被動物內(nèi)源酶消化的，同時這些不能被消化的養(yǎng)分還會產(chǎn)生抗?fàn)I養(yǎng)作用。添加外源性酶制劑可以部分或全部消除抗?fàn)I養(yǎng)因子(ANFs)所造成的不良影響。消化和降解這些抗?fàn)I養(yǎng)因子的外源酶包括：植酸酶、β—葡聚糖酶、木聚糖酶、果膠酶、α—半乳糖苷酶。

細(xì)胞壁lNSP淀粉顆粒樣品:小麥非淀粉多糖的危害糞便稀軟腸道細(xì)菌非淀粉多糖水水溶性NSP使肉仔雞小腸食糜粘度顯著增加植酸酶對低質(zhì)和普通質(zhì)量的小麥的表觀代謝能的影響(Ravandrinetal1999)

某復(fù)合酶對玉米豆粕型日糧消化率(仔豬)

的影響%加酶對原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子的降解不加酶時的狀況加酶時的狀況可利用成分可利用成分不可利用成分不可利用成分非淀粉多糖幾種飼料原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子或難于消化的成分

（四）補充內(nèi)源酶的不足，激活內(nèi)源酶的分泌消化機能正常的成年動物，能分泌足夠的消化飼料中淀粉、蛋白質(zhì)、脂類等養(yǎng)分的酶。補充這些消化酶對成年健康動物的作用甚微。對于早期幼小畜禽來講，主要是其內(nèi)源酶分泌不足，應(yīng)添加外源酶以彌補這一缺陷。

淀粉是植物飼料中的主要物質(zhì)，也是人工餌料中最常用的安全、經(jīng)濟的粘合劑，而水產(chǎn)動物，尤其是肉食水產(chǎn)動物體內(nèi)淀粉酶活性低，對淀粉的消化力低，餌料中的淀粉不能被充分利用。這不僅造成養(yǎng)分的浪費，影響水質(zhì)，由此還常產(chǎn)生消化不良和肝臟疾病，致使生長受阻，嚴(yán)重者導(dǎo)致死亡。

在餌料中添加淀粉酶，能明顯地提高淀粉的消化率，減少對水質(zhì)的污染，保證水產(chǎn)動物的健康，降低死亡率。目前蛋白酶、脂解酶、淀粉酶在對蝦、鰻魚等較高經(jīng)濟價值的水產(chǎn)餌料中已普遍應(yīng)用。五、飼用酶制劑的應(yīng)用（一）飼用酶制劑的要求1、飼用酶制劑中一般需加穩(wěn)定劑或進行包被等穩(wěn)定性處理。2、不同酶在消化道中起作用的位置不同，對消化道內(nèi)的酸堿度，蛋白酶的耐受性不相同。在多酶系復(fù)合制劑的生產(chǎn)上，必須避免其中的蛋白酶對其它酶的降解作用。3、水產(chǎn)餌料投入水中，要求有一定懸浮時間。應(yīng)酶制劑必須用不溶于水的包被材料處理。

（二）選用酶制劑應(yīng)考慮的因素1、酶的種類和酶活力酶制劑產(chǎn)品中所含酶的種類和活力是影響酶制劑應(yīng)用效果的關(guān)鍵因素。衡量酶制劑的品質(zhì)的核心指標(biāo)是酶的活力。酶活力單位是在一定條件下測得的相對值，受溫度、pH、底物濃度、飼喂方式等諸多因素的影響，不同廠家所使用的酶活單位可能不盡一致。酶的活力并不是愈高愈好，酶活力過高不僅會造成產(chǎn)品的浪費，而且引起飼養(yǎng)效果的下降，這可能與酶作用產(chǎn)物的反饋抑制有關(guān)。

2、動物因素使用酶制劑的效果受動物種類、品種、年齡及生理階段等諸多因素影響。消化功能愈簡單的動物，酶制劑的應(yīng)用效果愈明顯。家禽消化道較短，腸道后段的微生物少，添加酶制劑的效果就好。在肉雞日糧中主要添加β-葡聚糖酶、木聚糖酶、淀粉酶和果膠酶。早期斷奶仔豬日糧中需添加淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶，而生長豬和肥育豬日糧中主要添加β—葡聚糖酶、木聚糖酶和果膠酶。

（三）酶制劑的應(yīng)用方法

1、直接添加酶制劑可用于生產(chǎn)全價配合飼料和濃縮料，一般在配合飼料中的添加量為0．1％一0．3％。

2、制粒后添加技術(shù)添加方法類似于油脂的噴霧涂抹工藝。

3、用于飼料調(diào)制飼料原料在應(yīng)用之前使用酶制劑進行調(diào)制，有利于改善飼料的營養(yǎng)價值和飼用價值。

（四）應(yīng)用酶制劑應(yīng)注意的問題

1、購買時、使用前和飼料加工后均應(yīng)檢測酶的活性。

2、制粒溫度過高會降低飼料中酶的活性。

3、在貯存過程中要防止潮濕和高溫曝曬。

4、飼料發(fā)霉會使酶活性受到很大影響。

5、許多礦物元素、抗生素、酸化劑、氧化劑、重金屬等物質(zhì)對酶的活性也有明顯影響。酶制劑品種1、福美多——美國培埃公司研制。禽飼料添加量1-7.5kg/t，種禽添加量偏少，土雞和肉雞偏多。2、保增樂——美國波頓公司研制草食動物酶制劑。飼料中添加量：牛0.2-0.5%,羊和兔0.25%。3、八寶威——美國建明公司研制，產(chǎn)品為糖衣包被。各種動物飼料中添加0.25-1.0kg/t。4、保安生——芬蘭生產(chǎn)。適用于豬，飼料中添加0.5-1.0kg/t。5、愛維生——芬蘭生產(chǎn)。適用于禽，飼料中添加0.5-1.0kg/t。6、溢多利復(fù)合酶——珠海生產(chǎn)。溢多酶-818（豬用），飼料中添加1kg/t。溢多酶-828（禽用），飼料中添加0.5-1.5kg/t。溢多酶-898（水產(chǎn)動物用），飼料中添加

0.5-1.5kg/t。7、華芬酶——肇慶生產(chǎn)。使用時注意事項1、依據(jù)使用的目的、動物的特征、日糧組成選用適宜種類酶；

2、飼料含多種營養(yǎng)成分，單一酶不如復(fù)合酶效果好；

3、動物消化生理是條件決定了飼用酶系應(yīng)在酸性或接近中性的環(huán)境中有較強的酶解力；

4、應(yīng)對作用物有較高的親和力；

5、在動物體內(nèi)保持水解能力的時間應(yīng)持久；

使用時注意事項

6、受加工過程中溫度的影響小；

7、消化道催化反應(yīng)，不需外源性輔助因子；

8、不含任何致病和可能產(chǎn)生毒性或副作用的物質(zhì)；

9、應(yīng)注重應(yīng)用效果；10、水產(chǎn)餌料中的酶制劑應(yīng)用不溶于水的材料包被處理。

飼用酶制劑關(guān)注的原因1、動物對酶的需要—幼畜消化和酶系統(tǒng)發(fā)育不完全，補充動物消化酶-不足；2、飼料對酶的需要——酶制劑是消除飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子的最好的物質(zhì)，植物細(xì)胞壁物都是由抗?fàn)I養(yǎng)因子非淀粉多糖(NSP)組成，單胃動物不分泌NSP酶，

NSP酶分解NSP，提高飼料利用率；3、減少環(huán)境污染——可減少排泄物中的有機物、氮、磷的排泄量；4、最安全的添加劑——酶是一種蛋白質(zhì)，是微生物發(fā)酵的天然產(chǎn)物；5、經(jīng)濟效益提高。

酶制劑的發(fā)展方向酶制劑本身的生物特性和作用規(guī)律十分復(fù)雜，許多問題尚不清楚，酶制劑的實際應(yīng)用效果尚不穩(wěn)定，在提高飼料的利用率、減少環(huán)境污染、提高動物生產(chǎn)水平和經(jīng)濟效益等方面的功效尚未充分發(fā)揮。要解決這些問題，必須在酶活分析方法的標(biāo)準(zhǔn)化、酶制劑的穩(wěn)定性、酶制劑與飼糧