酶制剂在猪生产中的应用

　　酶是生物催化剂，动物体内绝大多数化学反应都是在酶的催化作用下进行的。营养物质的消化、吸收和代谢过程与酶的作用密切相关。酶制剂在生产实践中的应用由来已久，早在60年代，酶制剂就广泛地应用于食品、医药、皮革工业中，1975年，美国饲料业首次在大麦饲料中添加β-葡萄糖酶，并取得了显著效果，从此引起世界各国重视。20世纪80年代国外配合饲料就普遍使用酶制剂，20世纪90年代酶制剂开始引入我国。目前，细菌、真菌等微生物是各种饲料用酶制剂的主要来源。使用酶制剂的基本目的在于提高动物日粮消化率，改善动物生产性能。随着抗菌素在饲料中的限制使用，抗菌素的促生长作用将有可能由酶制剂所取代；同时随着人们环保意识的加强，酶制剂通过减少排泄物的数量，减少养分排泄量，进而减少环境的污染的作用正日益受到人们的关注。

　　1 酶制剂的种类与作用

　　1.1 酶制剂的种类

　　世界上已发现的酶的品种有1700多种，生产用酶已达300多种，饲料用酶有近20多种。这些酶主要为消化性酶，多为水解酶系列。饲料用酶制剂现在没有统一的划分标准。根据来源划分，可分为两类，一类为内源性酶，如淀粉酶、蛋白酶，脂肪酶等这些酶动物体内能分泌，直接水解消化饲料的营养成分；一类为外源性酶，如纤维素酶、果胶酶、半乳糖苷酶、?-葡聚糖酶、戊聚糖酶和植酸酶等，这些多为消化道不能分泌的酶，需要外源补充；此外，还有根据饲料酶反应作用的底物来进行划分的方法；另外，有从酶的组成角度来归类的划分法，将饲料酶划分为单一酶制剂和复合酶制剂。

　　1.2 主要酶制剂的作用

　　饲料酶制剂与饲料中抗营养因子或动物体内缺失酶有着一一对应的关系，如植酸酶对应植酸盐，木聚糖酶对应木聚糖，仔猪缺少活性蛋白酶、淀粉酶等，生产实际中就相应的添加这些酶。在大部分的科研报告中显示，在正常的畜禽日粮中使用外源性酶制剂才有实际意义，对断奶仔猪通常考虑补充添加活性内源酶。目前已经得到充分肯定的酶制剂主要是戊聚糖酶、?-葡聚糖酶和植酸酶。前两者又称非淀粉多糖酶，这三种酶制剂是通过消除或钝化日粮中的某些抗营养因子而提高饲料利用率和改善动物生产性能。戊聚糖酶和?-葡聚糖酶是两种研究最充分的酶，并在当前已经被商业性应用于畜禽饲料中，植酸酶在这近几年亦取得了很好的应用效果。

　　1.2.1 植酸酶的作用

　　植物性饲料中普遍含有抗营养因子植酸，植酸由1分子肌醇与6分子磷酸结合而成。猪、鸡等单喂动物体内缺少内源性的植酸酶所以不能有效利用植酸磷。在单胃动物猪、鸡营养中，一直认为植物性饲料中非植酸态磷占总磷的1/3视为可被猪、鸡所利用的部分，即有效磷为30%，但实际上猪对植物饲料中磷的有效利用受到多种因素的影响，生物有效利用率变化较大，一般为15%~55%。日粮的组成是影响其利用率的主要因素，如玉米中磷的利用率为10%~12%，豆粕中磷的利用率为25%~35%，而小麦麸中磷利用率可达50%，这与饲粮中植酸酶的天然含量密切相关，典型猪饲粮中磷的利用率仅达15%左右。另外，植酸对Zn、 Mn等金属阳离子具有很强的络合能力，可形成难溶的络合物—植酸盐，因而会降低矿物元素的利用率。

　　在猪日粮中添加植酸酶制剂可使植酸盐中的磷水解释放出来，使植酸磷消化率提高60%~70%，这样可减少无机酸盐，减少粪便磷的排放，减轻对环境的污染，而且还可以提高被结合的蛋白质、矿物元素的利用，提高消化率。

　　常用植物饲料中植酸磷的含量

　　植物饲料名 总磷% 植酸磷% 植酸磷与总磷比%

　　玉米 0.28 0.20 71

　　大麦 0.36 0.19 53

　　小麦 0.37 0.24 65

　　黑麦 0.32 0.26 81

　　燕麦 0.27 0.22 81

　　小麦麸 1.15 0.95 83

　　细米糠 1.31 1.17 89

　　大豆粕 0.65 0.38 58

　　菜籽粕 1.17 0.87 74

　　棉籽粕 0.97 0.75 77

　　葵籽粕 0.93 0.74 80

　　芝麻饼 1.37 1.04 76

　　1.2.2 非淀粉多糖（NSP）酶的作用

　　1.2.2.1 NSP酶对饲料养分消化率的影响

　　非淀粉多糖酶主要包括戊聚糖酶、?-葡聚糖酶和纤维素酶等，现在应用的较成熟的是前两者，单胃动物内无内源NSP酶，添加外源的NSP酶能断裂构成细胞壁成分的多糖间糖苷键，有利于植物细胞内溶物淀粉、蛋白质和脂肪等养分从细胞中释放出来，使之能充分与相应的消化道内源酶相互作用，从而提高这些养分的消化率。另一方面戊聚糖酶和?-葡聚糖酶部分水解为低聚糖，从而降低内溶物的粘度，提高养分与消化酶的混合速度，最大限度地发挥其消化作用，而且NSP降解后失去了养分与小肠粘膜刷状缘上的多糖—蛋白质复合物结合的功能，降低了养分与消化道粘膜不动水层厚度，缩短了运输路程，提高了饲料养分的消化率。NSP酶添加特别适合于包含小麦、次粉、麸皮、大麦、米糠的饲粮，能显著提高其营养价值，这是因为这些饲粮中都含有数量不等的非淀粉多糖，其中水溶性的非淀粉多糖 (SNSP)的粘度很大，能吸收大量水分导致了这些原料配制的饲料在消化道形成粘度很大的食糜，从而减少消化酶与养分的相互作用，减慢了食糜的排空的速度。

　　1.2.2.2 NSP酶对肠道微生物区系的影响

　　添加NSP酶可显著降低生长猪的腹泻率，和粪便中的大肠杆菌数肠道微生物的数量与日粮之间具有适应性，生长猪采食大量的NSP使小肠的内容物粘度升高，减慢了肠道的运动速度，食糜不能即时排空，为有害微生物的繁殖和活动提供了良好的生长环境，有害菌的大量繁殖会损伤肠粘膜，阻碍肠断道对水分及其它养分的吸收，从而导致腹泻（ Fuller,1984）。NSP酶的添加一方面降低了肠道内容物的粘度，另一方面粘度的下降又提高了食糜通过整个消化道速度，阻止蛋白质、糖类、脂肪等在消化道的过度发酵使病原菌的繁殖条件不能有效的建立起来，避免宿主与细菌之间进行竞争养分的吸收，次外还减轻了微生物产生有害物质对粘膜的损伤，从而降低猪只腹泻的发生（Almirall,1984）。

　　几种主要猪饲料原料中抗营养因子

　　饲料原料 抗营养因子或营养未知因子

　　大麦 阿拉伯木聚糖、?-葡聚糖、植酸盐

　　小麦 ?-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、植酸盐

　　黑麦 阿拉伯木聚糖、?-葡聚糖、植酸盐

　　燕麦 ?-葡聚糖、木聚糖、植酸盐

　　高粱 单宁

　　早稻 木聚糖、纤维素

　　米糠 木聚糖、纤维素、植酸盐

　　豆粕 蛋白酶抑制因子、果胶、果胶类似物

　　菜籽粕 单宁、芥子酸、硫代葡萄糖苷

　　羽毛粉 角蛋白

　　1.2.3 淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶

　　仔猪消化机能不健全，5周年前除乳糖酶活性充足外，淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等的活性均不足，28~35日龄断奶后头2~3周，由于应激反应，各种消化酶的活性和免疫力低下，这时肠道消化生理功能不能适应高淀粉、高蛋白的饲料日粮，引起胃肠机能紊乱易诱发腹泻的发生，同时脂肪酶活性低也是诱发腹泻的原因之一，如果在仔猪饲料中加入外源性的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶来补充内源酶的分泌不足，可改善消化，减轻腹泻。

　　2 酶制剂在养猪生产中的应用研究

　　2.1 酶制剂在断奶仔猪生产中的应用

　　2.1.1 早期断奶仔猪的消化道生理特点

　　早期断奶仔猪其消化道生理特点之一是，消化酶分泌不足。哺乳仔猪胃肠道消化酶活性随日龄的增长而增长，但早期断奶对大多数消化酶活性增长有抑制影响。 Corring等（1986）报导，4周龄断奶仔猪断奶后一周内，胰脂肪酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰凝乳酶等活性下降到断奶前的水平的1/3，除胰脂肪酶外其它酶经2周后恢复甚至超过断奶前的水平。计成等（1997）研究表明，28日龄断奶仔猪的胰腺、小肠内容物中淀粉酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的活性从 21日龄到35日龄均呈逐渐上升趋势。35日龄后出现下降，但随着进食刺激，酶活性会很快恢复并呈上升趋势。其二是消化吸收能力下降。许多研究表明，早期断奶会造成仔猪小肠形态结构和功能损伤，出现严重的绒毛萎缩，腺窝变深，吸收障碍，肠粘膜淋巴细胞增生和隐窝细胞有丝分裂加快等，同时上皮细胞刷状缘糖酶系统的浓度及活性下降。断奶后第1周肠粘膜损伤最严重，第2周开始恢复。这些变化导致肠道消化吸收不良，使未吸收的营养物质到达直肠时被微生物利用，产生甲烷、硫化氢等有害的物质，刺激肠蠕动加快，引起肠道渗透压升高，最后导致腹泻。其三是分泌胃酸不足。胃酸在消化过程中的生理功能是激活胃蛋白酶所需要的酸性环境，促进蛋白质的膨胀变性，加速胃蛋白酶对蛋白质的水解，杀灭或抑制细菌的生长等。初生仔猪胃酸分泌量少，且游离酸缺乏，一般从20日龄开始才有大量游离盐酸的出现，以后随年龄的增加，至少在2~3月龄时分泌才能接近成年猪水平。

　　2.1.2 酶制剂在断奶仔猪中添加效果

　　许多研究表明，在仔猪中添加酶制剂，可提高仔猪增重5%~15%,饲料增重比下降3%~8%，并可减轻仔猪的腹泻率。下表是这近的一些研究情况。

　　在断奶仔猪中添加酶制剂的效果

　　添加的酶制剂（mg/kg）或国际单位 仔猪体重或日龄 ADG% G:F% 资料来源

　　复合酶 仔猪 +27.53 -17.26 邹亮（1992）

　　植酸酶（500） 10.2kg +15.56 -9.76 Young et al (1993)

　　植酸酶（750） 8.8kg +28.17 -15.46 Lei et al(1993)

　　植酸酶(500) 18-47d +9.67 -5.62 Kwon et al(1995)

　　溢多利 仔猪 +3.87~+10.09 -8.2~-9.3 蒋宗勇（1995）

　　植酸酶（1200） 仔猪 +56.94 -28.48 刘建秀

　　复合酶 仔猪 +18.79~+33.73 -5.08~-13.14 李同洲1996

　　复合酶植酸酶 仔猪仔猪 +1.82+10.8 -7.08-3.5 潘百明 1998张克英2001

　　复合酶 仔猪 +11% -8% 王冬艳（2000）

　　复合酶 仔猪 +4.80~14.50 -8.33~-17.08 高玉红(2000)

　　2.2 酶制剂在生长猪中的应用

　　就生长猪而言，尽管其体内消化酶的种类多，数量大，活性强，但众多试验表明恰当补充酶制剂可提供生长猪采食量，增加日增重。尤其对小麦、大麦等含NSP较多的饲料原料配制而成的饲粮添加效果更加明显。下表是在生长猪中添加酶的效果研究。

　　在生长猪中添加酶制剂的效果研究

　　酶的种类 日粮类型 生产性能的变化 资料来源

　　?-葡聚糖酶 大麦—大豆 日增重+17% Bedford等 （1992）

　　戊聚糖酶植酸酶纤维素酶、半纤维素酶木聚糖酶复合酶制剂复合酶制剂复合酶制剂非淀粉多糖酶复合酶制剂小麦—大豆大麦-豆粕型大豆—菜籽饼玉米-豆粕次粉-米糠普通猪饲料玉米-豆粕型 大麦型日粮玉米-豆粕-麦麸日增重+6.9%，饲料转化+6.3%日增重+46.02~+54.44%，料重比-6.9~-15.31日增重不明显，饲料转化率+3~10%饲日增重+8.1%，料重比-4.3%日 日增重+17.80%，料重比-8.72%日日增重+8.29%，饲料转化效率+8.89%能提高饲料消化利用率和酶活日增重+11.56%，饲料转化效率+13.61% 日增重+8.70~18.87%，料肉比-1.80~-8.27%日 Cos等（1993）朝延明（1995）Liu和Baidoo(1996)汪儆等（1997）鲍咏梅等（1998）葛勤宝等（1999）杨全明等（1999）余东游（2001）赵京杨等（2001）

　　3 影响酶制剂作用的因素

　　3.1饲料加工过程对饲用酶制剂的影响

　　在颗粒饲料的加工过程中，要经过高温、高湿和挤压的综合作用，使酶活性受到影响。高温一方面可加快反应速度，另一方面亦可引起酶蛋白分子中一些疏水键断裂，改变分子构象，使酶丧失活性。如中性蛋白酶，在60℃以上时保持10min，活性损失达100%。朱建津等（2000）研究不同调制时间（20s,30s和40s）的制粒过程中，酸性蛋白酶和果胶酶的活性损失，结果：制粒后，酸性蛋白酶的活性分别是原来的86.1%、82.1%和72.1%；果胶酶的活性分别是原来的 91.4%、90.9%和84.7%。高湿可使样品中的水分活度升高，出现明显的失活现象。而且在水分活度较高的情况下，酶分子的稳定性比在干燥情况下差得多；挤压往往会改变酶蛋白的空间多维结构而变性，影响酶活性。

　　3.2 畜禽消化道中pH值对酶活性的影响

　　饲用酶的作用条件必须与畜禽消化道的生理条件相适应，酶的活性具有其最适的pH值范围。猪和家禽消化道的正常温度为40℃左右，胃pH1.5～3.5，小肠pH5～7，大肠pH中性。通常最佳作用条件真菌或霉菌酶pH3～6，细菌酶pH5～8，霉菌植酸酶pH2.5～5.5。在畜禽消化道中，一切大的营养分子都要水解成小分子而被吸收。外源酶进行催化作用也有一作用范围，比如胃蛋白酶在pH6～7时很快失活，而在pH值为1时却十分稳定。一种酶不可能同时适应跨度较大范围的pH值变化，要使添加外源酶在湿喂过程中全部发挥作用，则要采取保护措施，使复合酶体系中某一类或某一种酶耐受酸性环境而达到期望作用点，以保证酶在消化道的各个部位发生作用。比如对于断奶仔猪，由于消化道酶分泌不足，大量营养物质积累在直肠易引起病原菌繁殖，形成营养性痢疾。因此，理想的复合酶体系，一方面可在消化道前端帮助仔猪对营养物质的消化吸收，另一方面能使一些酶到达直肠减轻营养物质的积累，降低此类疾病的发生。

　　3.3 底物浓度和保存时间对酶活性的影响

　　酶对底物发挥最大活力的浓度与底物的浓度有关。所以必须通过实验和借鉴国内外先进方法选择最佳添加量，以充分发挥其效率。酶过量或不足非但无益，还会引起副作用。在阴凉干燥的自然条件下保存的酶制剂，其活力随着时间的延长逐渐有所损失。据卢兴民(1996)报道，将真菌酶制剂放置在自然条件下，分别于1个月、3个月、6个月、9个月、12个月时各测其中性蛋白质酶活性1次，其活性分别为2605.6ｕ/ｇ、2512.2ｕ/ｇ、2433.4ｕ/ｇ、 2150.7ｕ/ｇ、1880.1ｕ/ｇ(原始活性为2688ｕ/ｇ)。

　　2.4 动物种类和年龄对酶使用效果的影响

　　不同种类、不同生产用途的动物，由于对饲料的消化率不一样，因此对同一种酶制剂的反应不同，生产效果也就各异。植酸酶在蛋鸡日粮中的效果优于肉鸡日粮。磷消化率试验和长期饲养试验的结果表明，每公斤蛋鸡日粮中添加300单位的植酸酶，磷（无论是总磷还是非植酸磷）添加量应降低0.1%（迟建平，1996）。德国BASF公司总结了家禽使用植酸酶的推荐量，产蛋鸡300单位/千克，其它鸡600单位/千克。另外，动物的年龄阶段不同，内源酶的种类和数量各异，而酶制剂的效果是与内源酶共同作用于底物而表现出的效应。幼年动物由于消化液中淀粉酶和蛋白酶含量低，因此适当添加这些种类的酶制剂就可帮助消化，促进生长，达到应用的效果；而添加脂肪酶制剂，由于幼年动物消化道中的脂肪酶含量适宜，因此作用不明显；成年动物对饲料中营养中成分消化利用率低，添加酶制剂，特别是复合酶制剂有较好的效果。

　　2.5 饲料组成对酶制剂的添加效果的影响

　　饲料中存在一些饲用酶制剂的抑制剂，它们阻碍酶制剂的作用，这些物质有无机的和有机的两大类，有机物如植物凝集素、NSP等大分子有机物，它们通过与酶制剂结合等方式使其活性减小，降低酶制剂的使用效果。无机金属离子如Cu2+、 Hg2+、Ag+、Fe2+、Al3+等对一些酶制剂的作用有不同程度的抑制，从而干扰其应用效果。但一些组分如Zn2+、Ca2+、Mg2+对酶制剂有激活作用，从而增强酶制剂的应用效果。饲用酶制剂的应用效果还与底物浓度的组成有关。

　　结语：我国虽属农业大国 ,但饲料资源相对缺乏，充分发挥酶制剂的生物学作用，可提高现有饲料资源的利用率，提高畜禽的生产性能，降低养殖成本，促进我国畜牧业的持续发展。此外，随着人们对环保意识日渐加强，酶制剂作为一种新型饲料添加剂正在以其不产生残留、无抗药性、不污染环境、优化高效等优点在动物生产和环境保护中起着至关重要的作用。

来源：博亚和讯