使用酶制劑開發豬飼料的潛力

中圖分類號：S816 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2016）02-0056-04

許多飼料原料含有不消化或難消化的成分。這些成分被一層或多層包圍，會抑制重要營養物質的吸收，因此被稱為抗營養因子（Anti-Nutritional Factors，ANFs）。例如，豬飼料中的抗營養因子有阿拉伯木聚糖、胰蛋白酶抑制因子、凝集素、Bowman-Birk抑制劑、甘露聚糖和植酸鹽。在豬日糧中添加飼用酶是消除其負面影響的一種方法。

1 提高飼料轉化率

一般而言，對豬來說，限制因素是它們利用飼料原料中營養物質的能力。動物的任何低效消化會直接轉變為養殖戶和食品公司較高的成本，以及對環境更大的影響，并且最終消費者要為此支付更高的價格。最近幾年，在所有能提高飼料利用率的生物添加劑中，飼用酶在單胃動物飼料中具有巨大的作用。

使用飼用酶似乎是解決飼料行業面臨的經濟和環境挑戰最有應用前景的方法之一。許多不同的動物飼料通過添加酶制劑可以被更高效地利用，從而可改善動物的健康狀況和生產力，對養殖戶來說可獲得更好的收益。

酶制劑是一類能使化學反應速率加速（催化）100萬倍或更多而自身能保持不變的生物制劑。它們作用于特殊底物，如β-葡聚糖酶，能作用于大麥、黑麥、燕麥以及其他原料中的β-葡聚糖。

當飼用酶加入日糧時，它們能夠分解“可疑的”成分。因此，更多的營養物質可供動物利用。

結果，以前一些通常不能被利用或以較低水平添加的飼料原料能獲得更高的營養價值，并能采用更高的添加水平。

因此，其他昂貴飼料，如高質量的蛋白源、脂肪和無機磷酸鹽，只需較低的量，甚至完全多余的。

2 飼料價值最大化

豬用飼用酶緊隨禽用酶制劑出現了快速的發展。當今，35 %以上的飼用酶用于豬飼料生產。在豬日糧中使用外源性飼用酶的主要目的是提高飼料的營養價值。

一般而言，飼料費用占豬生產的最大成本要素（占總成本的60 %～75 %），因此盈利能力實際上取決于可用飼料原料的成本和營養價值。利用酶制劑，豬將能從其飼料中利用更多的營養物質，從而降低飼料成本。

飼料原料的利用率和價格是目前影響養豬業利潤的關鍵因素，且價格已經處于長期的相對穩定水平。然而，最近在市場上，大部分原料價格已出現波動。重要的是，不僅要能夠利用最具成本效益的成分，而且要能使配方中每一種飼料原料實現最大的養分利用率。

豬日糧中典型的飼料成分是玉米和豆粕。此外，歐洲常用的飼料原料還有小麥、大麥、高粱和燕麥。然而，越來越多的飼料公司正在尋找其他蛋白來源，如豌豆、蠶豆、向日葵、羽扇豆以及油菜籽粕，所有這些原料全世界都在使用。其他一些特殊的蛋白來源，如乳蛋白以及魚粉僅用于仔豬日糧。

目前在單胃動物日糧中添加外源性飼用酶是一種普遍做法，旨在改善仔豬和豬飼料的營養價值。

現在，在飼用酶添加方面發揮重要作用的酶有兩種類型：植酸酶和非淀粉多糖降解酶。

表1列出了各種谷物中非淀粉多糖的含量分析。例如，β-葡聚糖的含量在小麥（1.56）和大麥（7.65）之間有顯著差異。相比之下，阿拉伯木聚糖在兩種原料之間的差異相對較小。如今可以在顯微鏡下觀察飼用酶是如何迅速有效地分解谷物的細胞壁和植物蛋白。

3 酶的分解能力

圖1顯示細胞壁被木聚糖酶Ronozyme WX降解。熒光減弱是由于富含木聚糖的細胞壁被木聚糖酶降解成可溶性的低聚物。

細胞壁中木聚糖的降解反應十分迅速。然后被困的營養物質，如淀粉和蛋白質被釋放出來，并可被動物消化。這些研究連同一些體內實驗已經證明了酶制劑對常用谷物和蛋白質結構的作用。

在對來自5個不同國家的10種不同小麥的品質進行的薈萃分析中，我們發現平均表觀代謝能（AME）為每千克干物質13.4 MJ （含植酸酶），通過添加Ronozyme WX額外釋放的能量為每千克干物質0.43 MJ （P<0.001），同時淀粉消化率提高了3.7 %。

此外，該數據顯示，在低質量小麥中Ronozyme WX的效率最高。

在法國進行的一項關于69～165日齡生長豬的試驗（圖2）中，對Ronozyme WX進行了檢測。以小麥、大麥和豆粕為基礎日糧，與陽性對照（PC）相比，陰性對照（NC）日糧的能量降低了0.4 MJ/kg，蛋白質降低了1 %。補充200 mg/kg Ronozyme WX的生長豬表現了與陽性對照相似的生產性能，但是，每千克豬肉的生產成本降低了3.2 %，投資回報率（ROI）比值為1︰2.5。

4 為什么要在豬日糧中添加植酸酶

植酸酶可屬于磷酸酶，能高效降解磷在植物中的主要儲存形式——植酸鹽。自20世紀90年代初，為了減少集約型畜牧業對環境的不利影響，并提高家禽和豬生產的盈利能力，外源性植酸酶已經用于商業。

植酸鹽對單胃動物來說一般沒有生物可利用率。它們缺乏從植酸鹽分子的肌醇中去除磷酸鹽所需的植酸酶。

在典型的植物性飼料原料中，植酸鹽結合的磷通常會超過可利用的全磷（P）含量的三分之二。但是，由于缺乏內源性植酸酶，豬不能很好地利用被植酸鹽結合的磷，使這種非常有價值的磷源被輕易地排放到環境中，對環境構成巨大的污染問題，尤其在集約農業領域。

植酸酶除了水解飼料中的植酸鹽外，也會間接釋放其他被植酸鹽包裹的營養物質，例如礦物質（鈣）、微量元素（銅和鋅）以及氨基酸。

植酸酶使動物飼料中的磷變得對動物更可用，同時可減少無機磷（磷酸二氫鈣）的補充，最終可減少糞肥中的磷含量。除對動物有利外，植酸酶對環境也有積極的作用，可以減少污染。

5 植酸酶對地球的影響

為了滿足豬的每日磷需求，需要添加無機磷，例如磷酸一鈣或磷酸二鈣，或富含磷的原料，如肉粉或骨粉（后者目前在許多國家被禁用）。

這就帶來另外一個問題，即磷礦石的全球儲備不可再生，而且它們正在快速地消失。

這可能會導致未來的磷酸鹽供應出現危機，價格可能會上漲，甚至超出迄今為止我們看到的。因此，提高磷酸鹽中磷的利用率十分必要，因為它既能緩解磷污染，同時又可保存磷礦石的沉積。

6 肌醇的潛力

從以往來看，植酸酶通過替代無機磷和偶爾的能量來源，如動物或植物性脂肪，已被用于降低日糧成本。還可減少石灰石、合成氨基酸以及鹽的添加。在規定的添加濃度上，這種替代作用與特定飼料成分的營養釋放基質有關。該基礎值取決于各種替代營養素的影子價格，可以很容易計算。

然而，最近關注的焦點從磷釋放以及降低植酸鹽的抗營養作用轉移到了肌醇在植酸酶反應中的作用上，即所謂的額外磷釋放效應（Extra Phosphoric Effect，EPE）。肌醇是一種環狀糖醇，計算公式與葡萄糖相似，并且是植酸（被稱為六磷酸肌醇）的核心。

肌醇在營養學上的作用尚不清楚，但正在進行大量的研究，尤其在人類膳食學上。然而，研究發現肌醇是一種胰島素類似物，因此可調控葡萄糖轉運、糖異生以及蛋白質沉積。

由于在植酸酶反應中肌醇的參與情況還不是很清楚，最近進行了兩項研究來檢測Ronozyme HiPhos GT（帝斯曼公司生產）酶制劑對豬血漿肌醇濃度的作用。

7 額外磷釋放效應

在利用含小麥、大麥以及豆粕的日糧從體重35 kg～80 kg起實施二階段飼喂的生長豬試驗（圖3和圖4）中，豬和仔豬試驗已經成功地顯示了額外磷釋放效應，試驗豬體重為35 kg～ 80 kg，利用兩階段飼喂，日糧含有小麥、大麥以及豆粕。陰性對照的鈣降低了0.12 %，可消化磷降低了0.08 %。

此外，陰性對照的能量減少了0.14 MJ/kg（相當于250 FYT/kg Ronozyme HiPhos酶制劑提供的價值）。

結果表明，250 FYT/kg劑量的Ronozyme HiPhos酶制劑提高了陽性對照的生產性能。

高達2 000 FYT/kg的額外劑量使總增重顯著增加了5 kg以上，并使飼料成本率從2.37降低到2.31。投資回報率為1︰12。

8 結論

如果使用正確的組合和劑量，飼用酶能降低并控制飼料中各種原料的抗營養作用。

這可以允許飼料生產商使用更高水平的纖維和富含植酸鹽的飼料原料，并在維持和提高動物生產性能的同時也能降低養殖戶總的飼料成本。

進一步的研究有望帶來對酶制劑和其他相關因素組合的更好理解。□□

原題名：Opening up the potential of pig feed with the use of enzymes（英文）

原作者：Arne Korsbak（DSM公司市場開發經理，EMEA豬專家）