饲料生产中添加酶的应用现状

 中国农科院研究生院

马爱国 青岛医学院

一、加酶的基本原理

加酶制剂到猪与禽饲料中的主要道理是降低饲料成李，提高其经济效益。虽然酶制剂也能改善饲料环境，家禽的质量和健康等因素，但酶制剂加到饲料中后，能提高饲料营养成分的利用率，而且使质量较差的饲料能和优质饲料具有同样的饲喂效果，从而，提高了加酶的经济效友。

目前，在猪，禽饲料中含有淀粉和蛋白质，而且它们的消化率很高。在这样的饲料中即使加淀粉酶或蛋白酶，对提高营养价值的作用不大，除非动物本身产生这些酶的活力受到限制。这种情况只有在新生雏鸡，断奶和刚断奶的仔猪，蛋白酶，淀粉酶的含量低，来自植物细胞的非淀粉多糖(NSP)不会被畜体内的酶分解，只在肠道后段易受微生物的分解。建议把细胞壁分解酶(分别被称为纤维素酶，戊聚糖酶和半纤维素酶)加到饲料中去，溶解NSP使之分散为可利用的添加的糖，从而在消化道前段被吸收。在家禽中，这样的作用对于家禽吸收是净增加，因为前段肠道的发酵对营养作用很小。但在猪体内，NSP被酶水解后增加了机体对已糖的吸收，减少了微生物发酵产生的挥发性脂肪酸(VFA)，所以加酶后转变了NSP的 分解产物，提高了NSP的营养价值。除了上述直接效益外，NSP的分解还提高了被
它保护在细胞壁内的蛋白质，淀粉和脂肪的消化率；所以用于谷物后其它饲料的酶制剂的重要作用(即使不是主要作用)是增加了被细胞壁保护的营养成分从细胞内释放出来的量。

酶制剂的另一个作用，是促使饲料中抗营养物质的分解。常见的例子是将B-葡聚糖酶加到以大麦为主的家禽饲料中，以减轻可溶性的交链B-葡聚糖的损害作用。据报道，在以黑麦为基础的饲料中加酶制剂，对破坏可溶性戊聚糖的水解也有类似效果。

在大多数情况下，虽然酶的来源是一样的，但这些酶在用于饲料工业前都经过重新配合；除了半乳糖酶，没有新的酶加到以前已经有的产品中去。在过去几年中，酶制造商，饲料厂及科研人员都使用新产品，因为酶活力比过去提高了。因此，在推荐使用酶制剂时已有明显的变化，即除了在动物处于特殊情况或特殊年龄外，加酶制剂具有广泛的效益。

二、添加酶可提高饲料消化率

1．木聚糖酶

近十年来的研究已经弄清，酶可通过提高养分在小肠的吸收(主要是通过降低前肠食糜的粘稠度)而起作用。小麦，小黑麦(小麦和黑麦的杂交种)，黑麦，大麦和燕麦等谷物中的可溶性长链纤维多糖造成了前肠食糜的粘稠。由于多糖的溶解度会随加热而提高，所以对饲料进行高温加工就会增加前肠食糜的粘稠度从而增加对适用酶制剂的需要。小麦，黑麦和小黑麦中主要的纤维多糖是阿糖基木聚糖，大麦和燕麦中则主要是混合交联的B-葡聚糖。因此，针对所用饲料的类型来选用特定的酶制剂才最有效而成本最低。

已证明，一种新开发的木聚糖酶具有格外有效的催化作用。这种木聚糖酶(木聚糖酶1)可比同样水平的其它酶产生更好的饲料转化率。这种更有效的木聚糖酶已和另两种(一种木霉菌B-葡聚糖酶和一种杆菌蛋白酶)加在一起以改善家禽前肠中谷物的消化，从而形成了新的“爱维生-1000”(Avizyme1000)系列禽用酶制剂。

最近的一项实验中测定了21日龄肉鸡小肠末端(回肠)中养分的消化率。所用的日粮含小麦62%，豆粕24%，鱼粉5%和肉骨粉2%。这一处理增高了回肠中能量，蛋白质和主要氨基酸的消化率(P＜0.05)见表1。

表1 加酶后21日龄肉鸡的回肠表观消化率

项目 未加酶(%) 加酶(%) 改善(%) 显著性(P)
能量 67.4 73.1 ＋8 0.02
蛋白质 72.1 77.3 ＋7 0.007
赖氨酸 80.8 87.1 ＋8 ＜0.001
蛋氨酸 76.8 84.3 ＋10 0.03
胱氨酸 48.2 65.6 ＋36 0.05
苏氨酸 65.8 74.4 ＋13 ＜0.001

养分消化率的提高，主要是由于酶降低了前肠食糜的粘稠度(食糜的粘稠性几乎完全是由日粮中的谷物引起的)。从这一点来看，如果消化率的提高完全就是由于这一原因，那就意味着小麦中能量消化率提高了12%，粗蛋白和氨基酸消化率提高了20%。

2. 蛋白酶

研究蛋白酶饲用添加剂对动物机体作用机理的科学工作有着特别的意义。在这种新的饲用添加剂的影响下，用瘘管鸡和狗在慢性实验的条件下研究过胃，胰腺分泌酶功能的规律性和胆汁排出的情况。

已查明，在每kg饲料中加进0.1，0.2和0.25 g的 Bacillus mucilaginosus蛋白质酶饲用添加剂能活化动物消化腺的机能，增加胃液的分泌，提高分泌物的酸度，增强蛋白酶的活性(提高15%～50%)。在增强胰液分泌的同时，又能使胰液中的一些主要酶也不断的增多(提高2.2～2.7倍)。在停止给动物饲喂蛋白酶饲用添加剂以后动物的胃和胰腺功能的积极性还具有很高的数值，经过11～13 d以后才能重新回到原先的水平。

在养鸡场条件下给雏鸡饲喂新的蛋白酶饲用添加剂能提高雏鸡增重18%，提高血清中总蛋白含量。蛋白质酶饲用添加剂对肉用青年鸡最后的肥育结果有良好的影响(提高肉的屠宰产量和胴体的等级)；

在日粮中加进3%～5%蛋白质酶饲用添加剂能改善蛋白质和脂肪的消化率，提高氮的利用率。而粗纤维的有效率则与加进日粮中的添加剂水平有直接关系。

获得的结果有充分理由可以得出以下结论：蛋白酶饲用添加剂是肉用仔鸡日粮中一种有前途的饲用添加剂。这种添加剂对雏鸡的生长和发育都有良好的影响，能提高雏鸡体内营养物质消化率和利用率，能促进改善畜牧学和经济上的指标。

3. B-葡聚糖酶

最近实验室的研究指出：虽然单独使用B-葡聚糖酶是已经能够破坏大麦胚乳细胞壁，但为了最大限度地将蛋白质从小麦及大麦糊粉细胞壁内释放出来，还需加纤维素酶和木聚糖酶正如 Aman和他的合作者建议，如果酶对谷类日粮的主要作用方式是破坏细胞壁而不是降低消化道内容物的粘性，那么将葡聚糖酶作为细胞壁水解酶的一部分使用比它单独使用要好的多。事实上，酶对于粘性降低和细胞壁水解作用的区别的了解，在可释放可溶性戊聚糖的谷物上远不如在大麦和燕麦中清楚。象可溶性葡聚糖那样的直链多糖引起的粘性很容易用一种酶就使其降低(内-(1，3)，或内-(1，4)-B-D-葡聚糖酶)戊聚糖在细胞壁中大部分是支链多糖，需要有几种关键酶使大量的键断裂后，才能明显地降低其粘性。象小麦和黑小麦，虽然不含足够的水溶性多糖以影响粘性，但还是要用细胞壁分解酶。

三、酶处理法生产“完美蛋白质”

现以完成了一些用酶处理法生产羽毛粉的重要实验，现以对 Woodgate提出的最佳加工条件做了改进，从而提高了数据的可信度研究的数据表明，酶处理法显著提高了羽毛蛋白质的代谢能和必需氨基酸消化率，这些结果虽然很有意义，却不能完全解决问题。羽毛作为一种蛋白质源，应含有尽可能多的可消化氨基酸，对动物来说，氨基酸消化率提高可使氮污染减少55%。

现已用大鼠完成了对酶处理羽毛蛋白质的进一步研究，在若干测试中，用对大鼠生长测试法，比较了含硫氨基酸的利用率。这些数据证实，酶处理能改善饲料转化率。

现在正在研究酶处理羽毛粉对虹鳟鱼生长的作用，正在计划用生长猪的饲料进行研究，其中不使用以传统生产的蒸气水解羽毛粉。除了饲喂试验以外，酶处理加工法也正在从实验性生产升级为大规模生产，同时目前正在全面评价这种加工方法的经济效益。

酶处理还能提高鱼粉的饲喂价值。鱼粉是专用为生产鱼粉而捕获的鱼来生产的，或是用食用鱼加工下脚来生产的。虽然鱼粉的生产方法都差不多，但产品的类型和价值却随鱼的种类，原料的新鲜度以及季节等的不同而异。加工条件，尤其是干燥方法可改变鱼粉的价值。

根据典型的分析报告，酶处理鱼蛋白中蛋白质含量高于普通鱼粉。这较高的蛋白质含量，加上较高的消化率，使得酶处理鱼蛋白能满足多方面的营养需求。

四、用酶改善高粱的营养价值

高粱和玉米的大致成分及子粒结构非常相似，玉米的脂肪含量则高于高粱(3.8%对2.1%)，但粗蛋白含量低于高粱(8.8%对11.0%)。玉米和高粱之间，除了籽粒的大小和形状不同之外，两者的主要区别则在于胚乳中蛋白质的类型及分布互不相同。在高粱外周胚乳的比例比玉米高的多。外周胚乳区极为致密和坚硬并且抗水的渗入和抗消化。外周细胞中蛋白质浓度较高，既抗物理消化作用，又抗酶消化作用。这一区域还对其下层富含淀粉的胚乳有保护作用。

玉米和高粱之间的另一个主要区别是，高粱的醇溶谷蛋白中分子间的交连(称为高粱醇溶蛋白较多。交连可降低蛋白质和其中淀粉颗粒的消化率。高粱中胚乳的淀粉和蛋白质看来相互粘合得比玉米中的更紧密。

因此，要改善高粱的饲喂价值，必须集中打破或破坏高粱中阻止动物内源消化酶作用于养分的那些结构。

由于较深入地理解了高粱的物理成分和化学成分，现已研究出了高粱特异性酶(SSE)。这些酶可分解阻碍养分消化的物理屏障，从而改善高粱中养分的消化率。当酶破坏了种皮和胚乳蛋白质之后，动物的内源消化酶就可较多地接触其淀粉从而增强消化作用。此外，高粱醇溶蛋白消化率极差，因此其中包含的直连淀粉也极难被消化。

SSE在肉鸡饲料中的应用结果表明看来其在家禽中的应用比在猪中的应用结果有希望的多。Forat和 Casarin(未发表资料)观察到，在高粱日粮中添加 SEE，使肉鸡的体增重提高了3.19%(见表5)。

五、酶添加剂的“表观能量值”可降低饲料成本

计算最低成本饲料配方中，酶添加剂的表观能量值富有较大的挑战性。

用“表观能量值”进行饲料配方

虽然测定化归多酶产品的适当的AEV十分困难，但这可利用具有不同理论能量值的各种配方的饲养试验进行测定。

在某些国家，大麦的价格明显低于小麦。这就吸引了饲料生产者，因此用大麦和一种酶制品可取代家禽饲料中25%～40%的小麦，而又维持相同的生产性能(表2)。从这项在英国进行的蛋鸡实验中，可轻易的计算出酶制品为饲料提供了0.41MJ／kg饲料的额外能量值。该值是从每吨饲料添加0.5 kg酶算得的。

在法国猪与禽研究所实验中心用肉鸡做了一项类似的实验研究。在这一研究中试验了3种肉鸡料。对照组饲料主要以小麦和玉米为基础，其它两种饲料配方使用了一种含AEV500　MJ／kg多酶产品。酶的添加量为0.05%和0.1%。添加0.05%酶的饲料，其能量减少0.25　MJ／kg。将这3种饲料试剂用于肉鸡生产中，在第40d各处理组的生长性能表现十分良好，平均重2.11 kg，各处理间未见任何差异。

现在已有证据表明：可以将日粮中的多酶制品看作是一种外加的能量源。对一种多酶制品赋予一定的表观能量值就可通过计算机以及应用多种多样的原料而设计出多种有趣而新颖的日粮配方。这就将给予饲料配合商以更大的灵活性。此外，只有在设计出有趣并且可能有用的配方后才有必要进行饲养试验。

赋予一种多酶制品以一定表观能量值的方法可能是一种有用的研究工具，也可能是一种降低成本的饲料加酶法，尽管许多早期研究是用肉鸡做的，但这种赋予酶以表观能量值的方法可能也适用于其它动物的日粮配合。