一種已測定的由多種酶組成的酶制劑方法

當前的酶由毫不相同的微生物生產(chǎn)，每一種微生物都會產(chǎn)生一系列的次要酶。鑒于每一種發(fā)酵反應均能釋放多種不同的酶，因此該發(fā)酵終產(chǎn)物是一種極其復雜的混合型酶。

目前，大量來源不同的原料被用于動物飼料的配方中，雖然大多數(shù)原料作為日糧中的能源、氨基酸源或這兩種物質(zhì)的原料使用，但是每一種原料在以上述目的使用時也在飼料中帶來特定比例的纖維。因此，單胃動物飼料是一種復雜的纖維混合物，這類纖維的主要成分為非淀粉多糖（Non-Starch Polysaccharides，NSP）。大多數(shù)飼料原料的NSP組分已經(jīng)得到充分的鑒定，飼料原料中的NSP水平因農(nóng)作物的種類及其生長條件的不同而存在顯著的差異。其中，混合鏈-β-（1，3）-（1，4）-葡聚糖僅存在于谷物中，阿拉伯木聚糖通常存在于所有飼料原料中，但是大多數(shù)是非水溶性阿拉伯木聚糖（Water-Unextractable，WU）。然而，小顆粒谷物也可能含有大量的水溶性（Water-Extractable，WE）阿拉伯木聚糖，這會導致胃腸道內(nèi)容物黏度的提高。另外，纖維素是一種常見的纖維組分，其在蔬菜中的含量要高于在谷物中的。果膠含有復雜的多糖類物質(zhì)，如多聚半乳糖醛酸聚糖、鼠李半乳糖醛酸聚糖、阿拉伯糖膠及半乳聚糖，它們僅存在于植物性飼料原料中。目前為止提及的所有類型的NSP都是植物細胞壁結(jié)構(gòu)的天然組分，被稱為結(jié)構(gòu)性非淀粉性多糖（structural NSP，sNSP）。盡管水溶性sNSP數(shù)量有限，但是降解這些sNSP對避免腸道內(nèi)容物黏度的提高至關(guān)重要。非水溶性sNSP組分的降解是從飼料基質(zhì)中釋放更多營養(yǎng)的需要，這些營養(yǎng)被包裹在植物細胞壁的纖維網(wǎng)中。

1 單胃動物的日糧需要復合酶制劑

上述所談及的日糧復雜性、NSP的多樣性及變異性清晰地表明，應該選擇適宜的酶制劑，以便能針對日糧中盡可能多的潛在可降解物。因此，建議選擇復合酶制劑，以使它的復雜性轉(zhuǎn)化為廣譜的降解活性，確保其能夠產(chǎn)生更廣泛的作用以此來提高飼料的營養(yǎng)價值。

建明工業(yè)公司已經(jīng)開發(fā)了Kemzyme+酶制劑，旨在作用于單胃動物飼料中所有潛在的可降解物質(zhì)，達到提高飼料營養(yǎng)價值的目的（圖1）。此產(chǎn)品含有三種已確定的酶，可以降解結(jié)構(gòu)性非淀粉多糖：β-葡聚糖酶、木聚糖酶及纖維素酶。另外，它還含有已確定的淀粉酶和蛋白酶（僅存在于干基配方中），這些酶能夠增強對動物早期生長極為重要的內(nèi)源性消化酶的作用。每一種已確定的活性酶均源自一種精選的菌株，此菌株能夠大量產(chǎn)生特定的酶且在體外表現(xiàn)出優(yōu)良性能。使用從單個微生物發(fā)酵產(chǎn)物中分離出的產(chǎn)品，可以靈活地生產(chǎn)出具有協(xié)同作用的最合適的復合酶制劑。然而，作為該酶制劑產(chǎn)品原料的每一種發(fā)酵產(chǎn)物均分別進行控制，以確保已確定的活性酶能夠在每一批產(chǎn)品保持一致。復合配制的酶制劑能夠產(chǎn)生涵蓋大范圍pH的更廣泛的功能，可以針對特定NSP的各種形態(tài)，產(chǎn)生多種酶的協(xié)同作用及對天然酶抑制劑有拮抗性。

2 每一種微生物菌株可產(chǎn)生多種副產(chǎn)物

當某一種微生物用天然培養(yǎng)基進行培養(yǎng)時，它會產(chǎn)生一種可以降解其培養(yǎng)底物的廣譜酶，以便吸收降解產(chǎn)物并進行自身增殖。雖然為了使主要的酶產(chǎn)物達到最高的水平而已經(jīng)對發(fā)酵條件進行了優(yōu)化，但是一種微生物仍能夠產(chǎn)生多種不同的酶。這些未確定的酶通常被稱為次要酶產(chǎn)品。就多種發(fā)酵產(chǎn)物的混合物而言，這意味著每一種組分都會產(chǎn)生其獨有的次要酶產(chǎn)品，以致可以產(chǎn)生含42種酶的復合酶制劑。因此，這種產(chǎn)品是一種由真菌棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus）、綠色木霉（Trichodenna viride）、里氏木霉（Trichoderma reesei）和細菌芽孢桿菌屬淀粉降解菌（Bacillus arnyloliquefaciens）產(chǎn)生的多種酶的復合產(chǎn)品。

使用分子態(tài)的多種特異性酶，如各種類型的木聚糖酶，會帶來一個重要的益處，是將會擴大酶對某一特定底物的作用范圍。雖然這些酶可能存在著細微的差異，但是它們在特性上是連續(xù)的。這些益處可以在與商用酶產(chǎn)品在動物營養(yǎng)中的性能直接相關(guān)的多個方面得到證明。

3 拓寬酶作用的pH范圍

每一種酶要發(fā)揮其最大的活性，均有自身特定的最佳pH范圍。由于每一種酶均有其特有的最佳pH范圍，當由里氏木霉菌產(chǎn)生的二種木聚糖酶Xynl和Xyn2混合后，由于每一種木聚糖酶有其各自最佳活性的最適pH范圍，因此復合酶的最佳活性的總體pH范圍要比單一的木聚糖酶的最佳pH范圍更寬。考慮到飼料在消化吸收期間pH在2～8范圍內(nèi)波動，因此有必要使用由擁有不同的最佳pH的酶組成的復合酶。一種由真菌性酶（通常在酸性環(huán)境中能發(fā)揮最佳效果）和細菌性酶（通常在中性pH條件下活性最強）混合而成的復合酶，將能適應整個胃腸道的pH環(huán)境。

4 對底物較高的親和力

雖然多種酶能夠作用相同的底物，但是它們在底物選擇性上存在的相對差異最終會導致其在體內(nèi)的作用效果不同。由棘孢曲霉菌產(chǎn)生的木聚糖酶是作為一種次要的酶出現(xiàn)的，它僅作用于水溶性阿拉伯糖基木聚糖，在降低腸道消化糜的黏性方面有極強的功效。然而，要釋放飼料基質(zhì)中的營養(yǎng)，必須降解非水溶性阿拉伯糖基木聚糖。由里氏木霉菌產(chǎn)生的木聚糖酶能夠分解水溶性和非水溶性阿拉伯糖基木聚糖。這種產(chǎn)品由兩種木聚糖酶構(gòu)成，能確保兩種類型的阿拉伯糖基木聚糖得到高效的分解。

5 協(xié)同作用

植物性飼料原料中的碳水化合物極其復雜，大多數(shù)情況下要降解這種碳水化合物需要多種酶的協(xié)同作用。當具有不同特性的酶聯(lián)合作用于同一底物時，它們能夠協(xié)同作用。一個經(jīng)典案例是由里氏木霉菌產(chǎn)生的纖維降解酶：雖然單獨的纖維素酶就能作用于非晶態(tài)的纖維素，然而由纖維素酶、外切葡萄糖酶和β-葡萄糖苷酶組成的酶混合物也能降解結(jié)晶狀纖維素，這些纖維素都是植物細胞壁結(jié)構(gòu)的主要組分。

6 酶抑制劑

酶抑制劑幾乎存在于所有重要的飼料原料中，它們也許能在很大程度上削弱外源性酶的功能。酶抑制劑的種類和含量因作物的品種和栽培條件的不同而存在較大的差異。然而，酶對這些天然抑制劑的敏感性主要取決于酶來自的微生物。小麥中的木聚糖酶抑制劑能夠顯著抑制芽孢桿菌所產(chǎn)木聚糖酶的活性；然而，木霉菌所產(chǎn)木聚糖酶的活性僅部分受到抑制，而棘孢曲霉菌生產(chǎn)木聚糖酶的活性根本不受限制。因此，由多重發(fā)酵產(chǎn)生的復合酶能夠應對飼料原料中酶抑制劑的天然差異性。

原題名：A feed determined multi-enzyme approach（英文）

原作者：David Gonzalez Sanchez（建明工業(yè)歐洲公司技術(shù)服務(wù)經(jīng)理）