酶制劑與益生素組合作用原理的研究

張慶麗，張志剛，胡志松

（1.武漢新華揚生物股份有限公司，武漢 430074；2.山東省榮成市畜牧局，山東 榮成 264321）

酶是活細胞所產生的具有催化活性的蛋白質，能破壞或消除飼料中的抗營養因子，減少抗營養因子對營養物質的消化利用障礙，還能補充動物內源酶的不足，刺激內源酶的分泌，從而促進營養物質的消化吸收。酶制劑的作用機理主要為降低由阿拉伯木聚糖和葡聚糖引起的小腸消化物黏度；打破由纖維構成的細胞壁，使得細胞壁內養分更易被動物消化利用；提供更多的動物本身可產生的酶，從而保證動物對營養物質更完全地消化。益生素的作用機理主要有抵抗作用，即有益微生物占據病原微生物的靶上皮細胞或以菌群優勢產生一種對病原微生物不利的環境，從而起到防御作用；免疫刺激作用，益生素與病原微生物有相同或相似的抗原物質，刺激動物對病原微生物產生免疫能力；益生素能分泌殺菌物質和防止有毒物質的積累；益生素能產生部分消化酶而促進飼料消化吸收。酶制劑與益生素協同應用時產生的效果優于單獨添加一種添加劑的效果，本文對這種協同作用的原因進行了綜述。

1 益生菌提高了酶制劑的活性

芽孢桿菌進入腸道可產生細菌并可以頡頏致病菌，產生的有機酸有利于乳酸菌等優勢菌群的生長繁殖，維持微生態平衡。芽孢桿菌類益生素具有較高的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，同時還具有降解植物飼料中復雜碳水化合物的酶，有助于腸道對有機物質的消化作用，從而表現出良好的抗病力和促生長效應。益生菌不但在體內分泌各種消化酶，還可以激活機體自身的酶活性，從而提高動物的生產性能。使用芽孢桿菌制劑后，動物腸道內的α－淀粉酶及胰蛋白酶活性顯著增強[1－3]。

2 酶制劑與益生素的協同作用

2.1 酶制劑對腸道微生態影響

研究表明，動物飼喂水溶性非淀粉多糖含量高的飼糧，腸內細菌數量增加，因為水溶性非淀粉多糖延長了小腸內食糜滯留時間，減少了消化道的氧氣，有助于厭氧菌生物菌落的生長，而且黏性食糜通過消化道的速率降低，從而減低了菌群的移動，為細菌的生長、繁殖提供了一個穩定的環境，而使細菌得以在小腸上段大量定居下來，細菌的增殖增加了宿主和細菌之間獲取養分的競爭；食糜黏性的增加，延緩了其通過腸道的時間，這也給病原菌如大腸桿菌的增殖提供了更多的時間[4]。研究人員研究了非淀粉多糖羧甲基纖維素（CMC）在肉仔雞中的作用效果，結果表明，非淀粉多糖的黏性效應會增加大腸桿菌以及產氣莢膜梭菌在肉仔雞小腸中的定殖[5]。非淀粉多糖對腸道微生態的影響，一方面是因為其黏性效應所致，而添加非淀粉多糖酶后則降低食糜黏度，從而減少厭氧菌的定殖與繁殖；另一方面，添加非淀粉多糖酶可提高營養物質的消化率，減少進入腸道后段可供用于細菌繁殖的營養物質，從而減少細菌的數量，改善動物腸道微生態環境。

因此，酶制劑促進腸道健康的功能與酶制劑功能的物理作用有關，通過降低黏性；還與生化代謝作用相關，酶制劑生產的寡糖可促進腸道正常蠕動，促進有益菌增殖，抑制有害菌定植。酶制劑可以改善腸道微生態，還可以改善腸道絨毛正常發育，同時，這兩方面也有關聯。于桂陽等在日糧中添加不同水平的復合酶制劑（0%、0.1%、0.5%、1.0%），結果表明，可提高斷奶仔豬日增重，降低料肉比，復合酶制劑提高了營養物質消化率，其中干物質、粗蛋白質和粗脂肪均達顯著水平（P＜0.05），且隨酶制劑水平的增加，腹瀉頻率表現出不同程度的降低，成活率提高[6]。趙京楊等試驗也得到了相同的結果[7]。非淀粉多糖酶通過降低黏性，日糧中酶制劑的添加也可以通過改善腸道微生態環境，降低和消除了日糧中木聚糖對動物的抗營養作用，降低了小腸絨毛代償性增生。馮定遠等首次提出了“益生型酶制劑”的理念，就是對酶制劑具有促進腸道健康功能的深入探討[8]。

2.2 木聚糖酶對腸道微生態的影響

木聚糖酶的應用可有效促進益生菌的增殖而抑制病原菌的增殖。木聚糖酶作用效果主要是通過將木聚糖降解為木寡糖來實現的。低聚木糖很難被動物的消化酶系統所分解，動物的唾液、胃液與腸液等各種消化液幾乎不能分解低聚木糖，因而絕大部分低聚木糖可直接到達大腸，供大腸中細菌利用。木寡糖，可提高選擇性促進乳酸菌與雙歧桿菌的增殖，產生揮發性脂肪酸（VFA），降低腸道pH，進一步抑制有害菌繁殖及病原菌的定植，而低聚木糖對雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌有高選擇性增殖效果，且對病原菌等有明顯的抑制作用。大鼠體內試驗表明，低聚木糖在腸道內對雙歧桿菌有高選擇性增殖效果，不僅可增殖其數量，而且可延長其存活時間。有研究表明，益生型木聚糖酶的開發設計應使飼料原料中存在木聚糖酶水解的底物；木聚糖酶系多為復合酶系，含有內切木聚糖酶，具備將木聚糖水解成2～9個單糖分子寡糖的能力；動物腸道具有大量微生物，其中益生菌具有利用部分低聚糖達到自身增殖的能力；內切產生的低聚木糖具有明顯的益生功能，即木聚糖酶具有間接通過發揮益生元的功能來調控動物微生態平衡的功能；木聚糖酶系中還有木二糖苷酶，其具有進一步水解寡糖破化功能型寡糖結構的問題，可通過現有分離純化技術將其有效去除，進而定向設計有利于調控微生物系統平衡的木聚糖酶系中功能酶的組成和比例；有益菌的定植和增殖之后形成優勢菌群，加強了有益微生物的代謝，增加了乙酸、丙酸等有機酸的產量，進一步維護了乳酸菌等有益菌穩定定植于腸道的酸性環境。皮可軍等在仔豬日糧中添加不同水平的復合酶制劑（0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%），結果表明，不同程度的提高了干物質、粗蛋白質、粗纖維、粗灰分、粗脂肪和無氮浸出物的消化率[9]。王冬艷等試驗表明，在斷奶仔豬日糧中添加復合酶制劑（蛋白酶、木聚糖酶等）和單一纖維素酶制劑，可以改善生長、提高飼料轉化效率、降低腹瀉率和提高豬群生長整提高飼料轉化效率、降低腹瀉率和提高豬群生長整齊度，且復合酶制劑要比單一纖維素酶制劑效果好[10]。可使益生型酶制劑產品既能水解產生功能性寡糖或寡肽，且產量能發揮影響動物腸道有益微生物增殖而達到調控微生態平衡目的的酶及其制劑。

2.3 甘露聚糖酶對腸道微生態的影響

大多數病原菌表面具有可吸附性纖毛，纖毛可使病原菌吸附并定植于腸道上皮細胞表面，而吸附位點即含有甘露寡糖成分，甘露聚糖酶可降低甘露聚糖生成甘露寡糖，甘露寡糖可選擇性與病原菌表面的吸附性纖毛相結合，阻止病原菌在腸道上皮細胞的定殖與繁殖。Gutierrez等和Ishihara研究證實，甘露寡糖與沙門氏菌細胞表面的吸附性纖毛相結合，從而抑制其在腸上皮細胞的結合與定植。此外甘露寡糖還可降低小腸黏膜腺窩深度，促進腸道的發育[11－12]。

2.4 酶制劑與益生素的協同作用

酶制劑是通過各種特殊微生物發酵而獲得的生物制品，包括胞外酶和胞內酶。益生素是通過調整動物腸道微生物環境，選擇性地直接增加有益菌或刺激有益菌群的增殖，抑制有害菌的生長，從而達到助消化、促生長及預防疾病的作用。益生菌不僅是酶制劑的重要來源，而且對提高酶制劑活性具有重要意義。

酶制劑在一定程度上通過與腸道微生物菌群的互作來改善動物生產性能，另外可以直接通過增加飼料營養成分的消化，從而減少消化道內有害菌群的發酵腐敗基質，與益生素起到協同作用[7]。同時，酶制劑保證了益生菌生長所需要的營養物質，兩者的協同作用為微生物制劑和酶制劑的進一步的開發利用提供了廣闊的前景。從微生態學觀點來看，益生菌提高了酶制劑的活性，促進動物的消化吸收，另外，被消化的營養物質又為益生菌提供了能量來源。此外，益生菌還能夠刺激動物機體產生干擾素，提高免疫水平、增加抗病力，同時益生菌在動物腸道定植后能夠產生消化酶提高消化水平，改善飼料利用率。

3 小結

兩種益生菌添加劑合用時，有助于有益微生物繁衍，能有效抑制大腸桿菌、沙門氏菌等繁殖，減少或避免仔豬、肉雞腹瀉和腸炎的發生。目前，“益生型酶制劑”概念的提出，創新性的把飼料酶與動物腸道微生態和黏膜屏障健康系統聯系起來，把酶制劑消除抗營養因子等功能范圍進行了有效的擴展，具有創新性開發功能性飼料酶制劑的重要作用。

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