影响酶制剂使用的主要影响因素 1、温度
饲料加工中过高的温度可能破坏饲料中添加酶的活性。除了极个别酶可以在90℃左右高温保持结构和功效的稳定,大多数不具有耐受70℃以上高温的性质。微生物生产的酶有的能耐高温有的不能耐高温。如耐高温α-淀粉酶其作用最适温度为110℃,在40℃左右的温度条件下酶活性很低。动物胃肠道的温度一般在38℃-39℃,这样的酶在动物的胃肠道中所能起的作用非常有限。在饲料工业中所要求的酶制剂最好是既能耐高温(85℃-100℃,颗粒料制粒温度),在低温(40℃左右)条件下又有较高的酶活性。
2、加工设备:
模孔的直径和环模的厚度也有影响。有数据显示直径为2mm的模孔造成的酶活损失要比4mm的模孔大得多。在较低的调质温度下,模孔的长度越长,酶活损失越大,这是由于磨擦引起模孔内物料温度上升,造成植酸酶活损失加大。经保护处理的植酸酶分别用2×40mm和4×50mm两种规格的模孔,在常规条件下,制备肉仔鸡料和乳猪料,并把制备的颗粒在不同温度下存放2周。 在71℃调质,肉仔鸡料中的植酸酶活力明显下降。在82℃酶活保留率为40%,而对乳猪料在82℃调质酶活保留率为60%,这意味着颗粒越大,酶活的保留率越高。另外饲料组份对植酸酶的稳定性也有重要影响,脂肪含量高的饲料,如肉仔鸡料,在通过模孔时由于磨擦少,温度上升小,酶活的保留率要比富含粗纤维的猪饲料中酶活的保留率高得多。 3、PH值
酶制剂发挥作用受到动物体消化道环境的影响, 由于动物消化道食糜的pH值变化范围很大,所以单纯考虑在某个pH值条件下的酶活表现值是不全面的,最好能测定该酶活组分在比较广泛的pH值范围内的活力表现。? 。
木聚糖酶和β-葡聚糖酶在pH值2.5的条件下活性很低,在pH值3.5略有升高,各种酶的最高酶活在pH值为4.5或5.5。酶在经历了胃中较低的pH值又重新进入小肠后,小肠中的pH值较适合酶发挥作用。 植酸酶的最适PH值一般在2~6之间。植物来源的植酸酶最适pH为4.0-7.5,大多数在5.0-6.0,不适合在单胃畜禽酸性的胃中起作用。细菌来源的植酸酶最适pH一般为中性或偏碱性。真菌植酸酶为2.5-7.0。黑曲霉A.nigerNRRL3135产生两株不同的植酸酶,一株最适pH值为5.5(phyA),另一株最适pH为2.0和5.5 (phyB)。Newman等人在1991年发现由Aspergillus nigerman生产的植酸酶在PH5.0-6.5时,具有最强活性。 4、内源酶
胃蛋白酶和胰蛋白酶均可使外源酶活性降低。
Eric Rodriguez等通过黑曲霉植酸酶r-PhyA及大肠杆菌Ph2.5酸性植酸酶对胰蛋白酶和胃蛋白酶消化活性的研究,发现r-phyA对胰蛋白酶更具有抗性,但对胃蛋白酶抗性不如后者。后者在胃蛋白酶作用下,活性出乎意料的增加了30%,而r-phyA则失去了58%-77%的初始活性,从分子水平研究结构与活性之间的关系并对其进行改造,增加酶在肠道中对蛋白酶的抗性和活力。 我国在木聚糖酶、淀粉酶和高比活植酸酶的开发中取得了显著的进展,3种酶制剂在pH2-7的范围内都保持了较高的活性,最适反应温度在50-55℃,即使在80℃高温作用30分钟后,3种酶的剩余活性仍可达到89%、74%和85%。3种酶制剂还表现了极好的耐蛋白酶活性,经0.1mg/ml胃蛋白酶或胰蛋白酶作用1小时后生物活性不受影响。其中,植酸酶的比 活性可达到360万U/mg,是国外基因工程曲霉生产的植酸酶比活性的36倍,生产表达量达到2.2克/升发酵液;木聚糖酶比活性达到2869U/ml,生产表达量达到2.3克/升,而国外较好的比活性只有1250-2100U/ml;淀粉酶的生产表达量也达到了3克/升,属于国际先进水平。2001年我国在饲料用酶制剂方面申请的发明专利达到了12项之多,分离克隆的新基因超过12个。 5、日粮因素
(1)饲料种类
添加微生物植酸酶,谷物中磷的消化率从18%提高到56%,小麦中植酸磷的消化率从62%提高到74%,黑小麦中植酸磷的消化率从52%提高到67%。在谷物中植酸磷消化率增加值较高。 原因可能是在pH4~7之间谷物植酸盐的溶解度比小麦中植酸盐的溶解度高。
小麦和黑麦中主要的非淀粉多糖是阿拉伯木聚糖,小麦和黑麦日粮的非淀粉多糖酶制剂应主要含木聚糖酶;大麦和燕麦中除了阿拉伯木聚糖外主要是β-葡聚糖,大麦和燕麦日粮的非淀粉多糖酶制剂则主要含β-葡聚糖酶及较少量的木聚糖酶。
纤维素酶对不同纤维源的日粮作用有差异,不同纤维源日粮的改善程度也不同,添加纤维素酶对稻谷日粮总能代谢率的提高幅度大于草粉日粮。 (2)饲料中的钙、磷比
钙和植酸盐结合会形成不溶性的复合物,所以日粮中钙过量,会对磷的利用产生负影响。植酸酶能释放钙,提高饲料中钙的利用率。钙含量过高可能会引起pH升高,使植酸酶不能充分发挥作用。 6、饲料中酶的抑制作用
酶抑制剂在谷物中的作用目前还没有完全揭示。据推测这是植物本事的保护机制之一,另外在植物发芽的过程中细胞壁破裂时可能会发挥调节作用。内切酶抑制剂的发现在谷物的化学性质和应用技术上有很重要的应用意义,微生物发酵产生的木聚糖酶发挥效率的程度在很大程度上受到抑制剂的存在的影响。因此如果需要在饲料中使用降解木聚糖的酶,最好是选择对抑制剂敏感度低的酶。 |