脂肪酶在家禽生產中的應用

匡偉等

摘 要：脂肪酶廣泛存在于動植物以及微生物中，在生物脂肪代謝中發揮著重要作用；在飼糧中添加一定量的脂肪酶有利于補充特殊生理階段動物內源消化酶的不足，提高飼料脂肪的消化率，緩解營養應激，促進動物生長，對家禽養殖企業提高經濟效益具有一定的指導意義。

關鍵詞：脂肪酶；酶制劑；家禽生產

隨著飼料工業的發展，脂類作為高能量營養素已廣泛添加到畜禽日糧中，發揮優化飼料外觀、減少粉塵、提高飼糧能值、提供動物必需脂肪酸含量及改善飼料適口性等作用。但在飼糧中添加過量脂類則會導致飼料顆粒變軟，質量下降，降低家禽對粗脂肪利用率[1-2]。幼齡家禽胰腺脂肪酶分泌不足也是限制禽類利用飼糧中脂肪的重要原因之一[3]。目前在飼料中添加外源酶制劑是提高飼糧利用率的有效手段，但由于脂肪酶結構和性質的多樣性、穩定性較差、底物不溶于水、提純困難，以及生產成本較高等問題，其在飼料中的應用研究還處于起步階段。隨著國內外飼料原料價格的上漲及生物技術的迅速發展，脂肪酶的研發和應用也迎來了新的機遇。

1 概述

1.1 脂肪酶的來源及其工業化生產 脂肪酶（EC3.1.1.3）是廣泛存在于動植物及微生物體內的一種酶，尤其在微生物中有著廣泛的分布，目前已知有細菌28個屬、放線菌4個屬、酵母菌10個屬、其它真菌23個屬，共計達65個屬的微生物產生脂肪酶[4]。常見的脂肪酶主要由提取法、化學合成法和微生物發酵法這三種方法生產。由于微生物發酵法不受環境影響，資源豐富，產酶周期短，產物較單純且成本低，尤其是基因工程的引入后，大大提高了脂肪酶的產量，改善了脂肪酶的理化性質，使得脂肪酶實現了產業化生產和廣泛應用，這也是目前商品化脂肪酶的主要生產手段。

1.2 脂肪酶的理化性質 脂肪酶是一種糖蛋白，糖基部分約占總分子量的2%～15%，以甘露糖為主。酶分子由親水區和疏水區兩部分組成，活性中心靠近疏水端。微生物產生的脂肪酶一般易溶于水，不溶于乙醇，通常在pH值3.5～7.5之間水解能力較強，部分脂肪酶在pH值2.0時仍有穩定的活性，最適酶解溫度在38～45℃之間，其耐熱性良好，85℃制粒后還具有85%的相對酶活[5]。在微水環境中，脂肪酶能夠催化酯化、醇解、氨解、轉酯化反應[6]。脂肪酶不同活性的發揮依賴于反應體系的特點，在油水界面促進酯水解，但對水溶性底物不起催化作用；在有機相中可酶促合成和酯交換[7]。

1.3 飼用脂肪酶的作用機理 自然界中的脂肪酶形態多樣，具有多種催化能力，可以催化三酰甘油酯及其他一些不溶性酯類的水解、醇解、酯化、轉酯化及酯類的逆向合成反應。除此之外，還表現出其他一些酶的活性，如磷脂酶、溶血磷脂酶、膽固醇酯酶、酰肽水解酶活性等。Brenner在比較了21種脂肪酶的區域選擇性后發現，脂肪酶的活性中心是絲氨酸殘基[8]，該殘基受一個螺旋蓋的保護，當脂肪酶與油-水界面接觸時，此蓋打開，露出疏水殘基團，隱藏親水殘基團，在絲氨酸殘基周圍形成親電子域，引起脂肪酶的構象改變，增加了酶與脂類底物的親和性，并穩定了催化過程中過渡態中間產物，從而使反應順利進行。

1.4 飼料中添加脂肪酶的意義 脂肪酶是脂肪代謝最基本的酶，能將脂肪水解成為游離的脂肪酸、甘油和甘油單酯，以供機體吸收利用，若缺乏將會危及機體健康。外源性脂肪酶能彌補幼禽幼畜內源性脂肪酶分泌量不足的先天問題，有效地提高飼料中的脂肪消化率， 特別是可顯著提高含脂量高的飼料，如全脂米糠、高油玉米、干苜蓿粉、血餅、餅粕等，提升能量飼料原料的表觀消化能5%～11%，豬、禽增重速度4%～10%，飼料利用率2%～7%，減少糞便排泄量，為畜禽后期的生長奠定基礎。飼料中添加脂肪酶還能促進畜禽對脂溶性維生素和其他微量元素的吸收利用，改善肉蛋奶產品質量和動物的皮毛狀態，使毛皮看起來更有光澤度。有研究表明，在豬和家禽日糧中添加外源酶對內源消化酶的分泌還有一定的促進作用，因而有利于畜禽對營養成分的消化分解和吸收利用。在種用畜禽飼料中添加外源性脂肪酶不僅可提高飼料中的脂肪消化率，增加飼料的風味和香味，還能提高動物的生產性能和繁殖性能，并對局部炎癥有一定的治療功效[9]。

2 脂肪酶在家禽養殖中的應用效果

2.1 脂肪酶對家禽養分利用率的影響 脂肪是動物生長過程中重要的能量來源，但動物體一般對常規能量飼料中的脂肪利用率較低，且對外源油脂不能完全利用，因此造成資源浪費。在飼料中添加脂肪酶，可提高動物對飼料中脂肪和油脂的利用率。有研究表明，在火雞玉米-豆粕型基礎詞糧中添加一定比例的外源脂肪酶可以降低幼齡雞只采食量，顯著提高飼料干物質消化率[10]。Brenes等（2008）在玉米型日糧基礎營養水平上外源添加葵花籽油和脂肪酶飼喂科寶肉公雞，發現公雞0～21d體增重、釆食量及21d粗脂肪消化率顯著提高[11]。王潤之等（2013）在不同能量黃羽肉雞日糧中添加脂肪酶，發現在較低能量水平條件下添加一定比例的飼用脂肪酶可以有效改善黃羽肉雞生長性能，降低料重比，節約飼料成本[12]；何宗亮等發現，在鴨全價料中添加一定量的脂肪酶可以顯著提高優質肉鴨生長速度，增加體重，降低料肉比[13]。

2.2 脂肪酶對雛禽生長性能的影響 肉雛雞消化道內各種酶（除脂肪酶）在孵出最初幾天下降 ，隨后上升，在10日齡左右消化酶活性最高，這一階段是雛雞對采食外源性飼料逐步適應的重要過程，如果消化酶分泌不足可能限制其早期生長。而外源性消化酶的添加可以有效補充內源性消化酶分泌的不足，緩解幼齡家禽營養應激，促進內源性消化酶的分泌，提高雛禽生長性能。有研究發現，在飼料中添加一定比例的外源性脂肪酶顯著提高了黃羽肉雞1～30日齡的體增重，增加采食量[12]。

2.3 脂肪酶對家禽抗病力的影響 在肉雞日糧中適量添加脂肪酶，能夠部分釋放飼料脂肪中的中鏈脂肪酸，這些中鏈脂肪酸對一些消化道有害菌的生長具有顯著的抑制作用，并起到類似抗生素的作用而飼料中添加的油脂可以延長食糜在家禽腸道的停留時間，進而提高飼料的養分利用率，促進肉雞較快的生長發育[14]。Lichovnikova等在21～72周齡的褐殼蛋雞小麥型飼糧中添加300U/kg的脂肪酶，發現其能增加試驗雞血液中的紅細胞數量[15]，增強雞只免疫水平。

2.4 脂肪酶對家禽產品品質的影響 禽肉和禽蛋中含有的脂類種類與數量是評價家禽產品品質好壞的重要指標，也是家禽產品中必需脂肪酸的主要來源與載體，對禽肉的口感與風味有重要影響。有研究發現在產蛋雞的小麥型飼糧中添加脂肪酶，能夠顯著降低雞體內腹脂的沉積[16]，降低雞蛋中單不飽和脂肪酸含量，提高多不飽和脂肪酸的含量[15]，有利于雞蛋中必需脂肪酸的沉積，改善雞蛋品質。

3 展望

近年來，飼料用酶制劑一直是國內外動物營養研究的熱點之一，其開發和應用極大地緩解了飼料資源的不足，其在飼料工業中的有效應用使得飼料工業和養殖業安全、高效、環保和可持續發展成為可能。

脂肪酶是脂肪代謝最基本的酶，能將脂肪水解成為游離的脂肪酸、甘油和甘油單酯，以供動物吸收利用。若缺乏將會危及機體健康。單胃動物自身能夠分泌淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等內源性消化酶。但幼禽幼畜消化機能尚未發育健全，內源性消化酶分泌量不足。在飼糧中添加一定量的脂肪酶有利于補充特殊生理階段動物內源消化酶的不足，提高飼料脂肪的消化率，緩解營養應激，促進動物生長。目前，外源脂肪酶已被人們廣泛使用到飼料中。與內源脂肪酶相比其作用pH值范圍廣，穩定性和活性更高，能克服動物內源脂肪酶pH值范圍適應性不足的缺陷，在促進畜禽健康生長方面起到很大的作用。但脂肪酶來源不同，導致結構和性質的多樣性和不穩定性；飼喂不同畜禽品種和日齡在不同營養水平下的添加量也有不同。如何確定外源脂肪酶在飼料中的合理添加量，維持其在腸道中的穩定性，以及其在動物體內發揮作用的機理和作用效果還需要大量的研究證實。因此生產出化學性質穩定、催化高效的脂肪酶在飼料中的應用研究是十分必要的。在當下飼料原料和養殖成本不斷攀升的情況下，合理開發和利用新型飼用酶制劑將會有一個廣闊的發展前景。

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