酶制劑在飼料工業中的應用進展

劉研 楊君麗 黃菊 林琳

摘 要： 生物技術在21世紀得到快速發展，其中生物酶技術是一個重要分支。生物酶制劑作為綠色環保的添加劑，廣泛應用于飼料工業，并取得長足發展。筆者綜述了飼用酶制劑在營養消化、無抗飼料、低蛋白日糧以及腸道免疫力的應用。

關鍵詞：飼用酶；無抗飼料；低蛋白日糧；腸道免疫力；營養消化

21世紀以來，隨著生物酶制劑研究的深入，其應用領域越來越廣泛。通過利用酶制劑高效催化、綠色環保的特性，推動了飼料工業的產品效率、提高了環保水平。

利用酶制劑提高水解效率的特點，八十年代末非淀粉多糖酶（NSP酶）被應用于大麥、黑小麥等粘性日糧，解決腸道黏度高的消化問題。九十年代中NSP酶用在玉米、豆粕型日糧，將飼料中NSP分解成單糖，增加飼料能量價值。然后發展到水解飼料中植物性蛋，從細胞壁釋放營養物質。

飼用酶主要作用于飼料蛋白質和多糖。植物性飼料中多糖又分為營養多糖（淀粉等）和結構多糖（纖維素、半纖維素、果膠等）。結構多糖是細胞壁組分，通常稱為NSP。外源NSP酶補充了內源酶不足、摧毀細胞壁、降低動物消化道食糜黏稠度、消除抗營養因子，提高養分利用率。蛋白酶也被廣泛用于提高飼料中蛋白的利用率。本文針對目前飼料工業中幾個應用領域，概述了酶制劑在促進營養消化、無抗養殖、低蛋白日糧及腸道免疫中的應用。

1飼用酶在促進營養消化中的應用

1.1直接分解營養物質

添加飼用酶直接將營養物質水解，提高營養物質利用率。幼齡動物消化酶發育不完善，除仔豬出生分泌脂肪酶外，出生時基本不分泌內源消化酶。在斷奶仔豬日糧中添加外源消化酶和NSP酶，能使仔豬盡早適應植物蛋白日糧，有效減輕斷奶應激和提高仔豬生長。同時，飼料蛋白質利用率只有70至88%，蛋白質浪費嚴重，添加合適的蛋白酶可以提高蛋白質利用率。王雄等（2018）發現添加100、200和400mg/kg蛋白酶，飼糧總能消化率提高。其中200mg/kg蛋白酶使肉雞的干物質消化率顯著提高[1]。于書坤（2019）發現，堿性蛋白酶與胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和彈性蛋白酶等內源酶能協同發揮消化作用[2]。此外，淀粉酶能改善淀粉消化，改善畜禽代謝能。Gracia等（2003）表明添加α-淀粉酶（1720u/g）處理玉米豆粕飼糧，7日肉雞增重提高9.4%，42日顯著提高淀粉表觀消化率和日糧表觀代謝能[3]。此外，添加淀粉酶使得微生物區系的集散程度集聚，改善消化道效果，對營養吸收有益。

1.2去除抗營養因子

飼用酶能去除飼料中的抗營養因子，間接促進營養消化。麥類谷物飼料胚乳細胞壁含有可溶性NSP、果膠、植酸、纖維素聚合物；豆粕類飼料中含有胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和α-半乳糖苷等抗營養因子[4]。抗營養因子會導致養分消化率降低、食糜黏度增大、消化速率降低。添加NSP酶可以打破細胞壁，釋放營養物質，減低食糜[4]。同時，NSP酶水解產生的阿拉伯木寡糖使有益菌更好的發酵，產生丁酸等揮發性脂肪酸，調節Ph值、降低有害菌。此外，植酸酶降低植酸與礦物質螯合、與氨基酸、胃蛋白酶、胰蛋白酶絡合，增加無機鹽的釋放、蛋白質等營養的利用以及干物質消化率。除NSP、植酸之外還有單寧之類的抗營養因子，加入相應的非NSP酶，提高營養消化率的同時還生成阿魏酸之類的小分子酸，益于動物機體健康。

1.3 激活內源酶的分泌

飼用酶能夠激活動物體消化酶分泌，間接加速營養物質消化。外源酶對內源酶分泌沒有反饋抑制，反而促進其分泌。胡玲玲等（2012）發現外源0.1%復合酶（木聚糖酶、β-葡聚糖酶、α-淀粉酶和酸性蛋白酶）有效改善內源酶分泌[5]。周芬（2008）研究表明中性蛋白酶能提高仔豬消化道內消化酶的活性，加速營養物質的消化和吸收（P<0.05）[6]。

2 飼用酶在無抗飼料中的應用

2.1 非淀粉多糖酶控制腸炎

對采食小麥日糧的畜禽，可溶性纖維是影響非特異大腸炎綜合征的關鍵因素。在日糧中添加NSP酶，一方面打破細胞壁、減少后腸道食糜中有害微生物利用養分發酵，替代抗生素控制腸道壞死性腸炎；另一方面生成木二糖、木三糖、甘露低聚糖和果膠低聚糖等低聚糖，在雙歧桿菌和乳酸菌這些有益菌利用后，改善動物腸道健康，解決腹瀉問題，達到減少使用抗生素的效果。

2.2飼用酶殺菌抑菌作用

一是葡萄糖氧化酶，作用機理是：利用生物抗氧化減少腸道損傷；利用葡萄糖酸降低胃腸道內酸性殺菌；氧化淀粉消耗氧氣，營造厭氧的環境抑制病原菌。二是過氧化氫酶，將過氧化氫分解成水和氧氣，與葡萄糖酸內酯反應產生葡萄糖酸，創造厭氧環境抑菌。三是溶菌酶，水解細菌細胞壁肽聚糖，使得細菌瓦解死亡，有譜廣抗菌的特點。劉偉等（2018）研究表明，添加13 mg/kg溶菌酶比抗生素對照組提高了肉雞全期日增重 （P<0.05），對血清免疫球蛋白起到類似抗生素的促進效果[7]。類似濃度的溶菌酶能強化肉雞免疫能力，提高血清和組織中的INF-γ濃度，且效果優于抗生素那西肽。

3飼用酶在低蛋白日糧中應用

低蛋白日糧也稱為低排放日糧，通過在日糧中添加合成氨基酸，使蛋白水平降低2-4個百分比。在低蛋白飼料中添加酶制劑，能增加飼料利用率、減少糞便中氮和磷的排泄量。肉雞飼喂粗蛋白日糧組的體增重降低，但在低蛋白日糧中補充200mg/kg及以上外源蛋白酶后，肉雞生產性能與普通日量組無明顯差異，且飼料轉化效率改善。竇勇等（2014）研究成梯度的低蛋白日糧中添加0.4%的專用復合酶，日增體質量提高22.43%，料重降低7.30%，；粗蛋白表觀消化率提高30.61%，糞尿氮排放量降低62.88%[8]。復合酶提高產蛋率的同時，使得糞氮、磷排放量降低。

4飼用酶在提高腸道免疫力中的應用

酶制劑還能提高腸道免疫力，減少免疫應激反應，起到‘節流的作用，利于畜禽將能量更多的用于生長。酶制劑緩慢地提高了免疫功能，木聚糖酶的添加能產生益生元、合生元，這些有益菌加上這個寡糖，影響這個神經內分泌免疫系統的T細胞和NK細胞的調控。高峰（2001）發現，加了非淀粉多糖酶的小麥型日糧提高免疫器官的一些免疫的指標，比如血清抗體的效價[9]。另一方面，大豆等植物原料中的免疫球蛋白和抗原蛋白可能引起腸道的免疫應激反應，添加蛋白酶和甘露聚糖酶能水解免疫球蛋白和半乳糖甘露聚糖，緩解免疫應激。

5飼用酶發展存在的問題

5.1飼用酶基礎科學研究有待完善

目前酶學理論較為陳舊，需要更新。在飼用酶的應用中，所做研究難以清楚的進行評估和闡述。研究結論相互不統一，有疑慮、有爭論。飼用酶學的應用和發展，需要學校與企業緊密聯合，更新酶在飼料工業應用中的理論原理。

5.2飼料的底物成分尚未摸清

飼料中酶作用底物的理化成分復雜，當原料有變動時，很難應對底物變化。需要建立底物大數據庫，比如非淀粉多糖等成分的數據庫等。基于多個交叉多個維度，包含各種指標，比如新糧、陳糧、新玉米上市等因素。同時要考慮不同的酶與益生元的協作效率、水平、結構，對癥下藥。

5.3單酶、復合酶使用不合理

單酶與復合酶的使用沒有系統的指導。需要搜集最適酶制劑和添加量，利用體外消化的方法來驗證復合酶組合，比如：①蛋白酶搭配淀粉酶，補充內源性消化酶不足。②以木聚糖酶搭配果膠酶、甘露聚糖酶，消除玉米-豆粕、小麥-豆粕等類型口糧的黏性抗營養因子。③以葡聚糖酶搭配木聚糖酶等，消除大麥、黑麥型日糧的黏性抗營養因子。

5.4產品品質不穩定，檢測方法不統一

產品品質，特別是特殊劑型（液體、顆粒等）、特殊要求產品品質把控不佳。每家酶制劑公司的檢測標準不統一，所用底物不一致，檢測結果偏差大，建立信任需要長時間磨合。企業與學術界應該統一酶活檢測標準，企業生產產品要有足夠酶活。利用顯微技術、紅外技術進行評價，簡化酶活檢測程序，提高檢測穩定性。

6結語

綜上所述，飼用酶在飼料工業中的應用廣泛，既促進了營養的吸收，還可以促進低蛋白飼料的使用，更能不同程度降低抗生素的使用。利用生物酶技術可以推進綠色農業的發展。展望末來，飼用酶產品將會在飼料工業中擁有更加廣泛的應用。

參考文獻：

[1]王雄， et al.， 外源蛋白酶對肉雞飼糧體外降解效率的影響. 動物營養學報， 2018. 30（08）： p. 3184-3188.

[2]于書坤， 飼料蛋白酶的最新研究與應用進展. 飼料工業， 2019. 40（10）： p. 22-26.

[3]Gracia， M.I.， et al.， alpha-Amylase supplementation of broiler diets based on corn. Poultry Science， 2003. 82（3）： p. 436-442.

[4]馮定遠， 飼料酶制劑應用技術與產業開發現狀和展望. 飼料工業， 2018. 39（17）： p. 1-6.

[5]胡玲玲， et al.， 復合酶制劑和營養水平對肉仔雞胃胰臟消化酶活性及生長性能的影響. 飼料工業， 2012. 33（02）： p. 25-29.

[6]周芬， et al. 外源中性蛋白酶對仔豬生產性能、消化器官生長和消化酶活性的影響. in 中國畜牧獸醫學會動物營養學分會第八屆全國會員代表大會暨第十次動物營養學術研討會. 2008. 中國浙江杭州.

[7]劉偉， et al.， 日糧添加蛋源溶菌酶對嶺南黃雞生產性能和免疫功能的影響. 中國畜牧雜志， 2018. 54（06）： p. 112-117.

[8]竇勇， et al.， 低蛋白日糧中添加復合酶制劑對仔豬生產性能、表觀消化率及氮排放量的影響. 河南農業科學， 2014（09）.

[9]高峰， 非淀粉多糖酶制劑對雞、豬生長的影響及其作用機制研究. 2001， 南京農業大學.

作者簡介：

劉研，28歲，碩士研究生，研究方向：食品酶工程，食品酶應用

黃菊（1982-）女，湖北荊州，漢族，碩士研究生，中級工程師，研究方向為生物酶制劑研究和開發。