酶制剂在玉米－豆粕型日粮中的应用

华牧伟业

　　1 玉米-豆粕型日粮的营养特点

　　豆类中富含高质量的植物性蛋白质、微量矿物元素和维生素，成为优良的植物蛋白来源。但由于豆类中含有一些抗营养因子，这些抗营养因子可以降低动物对饲料中营养物质的消化吸收，甚至对动物产生毒性作用。豆类植物中的抗营养因子主要包括蛋白酶抑制剂、植物凝集素、单宁、低聚糖、皂甙和生物碱等（冯定远，2001）。蛋白酶抑制剂包括胰蛋白酶抑制剂、糜蛋白酶抑制剂和淀粉酶抑制剂，其中对胰蛋白酶抑制剂的研究最为广泛。胰蛋白酶抑制剂的抗营养作用主要表现在抑制动物的生长（Wang和Melntosh，1995），降低饲料中的子物质、蛋白质和各种氨基酸的表观消化率和真消化率（ Herkelm等，1992），以及引起胰脏的增生和肿大（ Grant等，1995）。胰蛋白酶抑制剂引起动物蛋白质消化率的下降，一方面是因为其抑制了消化道中胰蛋白酶的活性，但更重要的一方面是胰蛋白酶抑制剂增加了动物内源蛋白质和含硫氨基酸的损失（ Hage和Barth，1993）。

　　2 非淀粉多糖酶在玉米－豆粕型日粮中的应用

　　饲料中的非淀粉多糖（NSP）本身不能为动物体内酶类水解提供营养物质，而且其中可溶性的非淀粉多糖可以使消化道中食糜的粘稠度增加，减少了消化酶与食糜的接触机会，同时，已消化养分向肠粘膜的扩散速度减慢，这样就使饲料中各种营养成分的消化率和吸收率都有所降低。饲料中加入非淀粉多糖酶后，一方面可以切割饲料中可溶性非淀粉多糖，降低非淀粉多糖的抗营养特性；另一方面亦可摧毁植物细胞壁，使其中营养成分释放出来，从而提高饲料中营养成分的消化率。冯定远等（1997）报道，在玉米一豆粕一麸皮日粮中加入含有木聚糖酶和β一葡聚糖酶为主的酶制剂，明显提高了日粮营养物质的消化率，其中粗纤维、粗蛋白和平物质的消化率分别提高了48.9％、16.5％和11.3％。

　　传统的观点认为，玉米一豆粕日粮中添加以非淀粉多糖酶为主酶制剂并不能提高动物的生产性能，这主要是因为玉米中非淀粉多糖的含量较低。但Brown（1996）发现在饲料中存在着抗性淀粉，由于抗性淀粉的存在，动物的消化道后段发现了没有消化的淀粉。虽然玉米一豆粕型日粮中非淀粉多糖的含量不高，但Marsman等（ 1997）在玉米一豆粕型日粮中添加蛋白酶和非淀粉多糖酶，提高了饲料非淀粉多糖的消化率，降低了肉仔鸡肠道食糜的粘度和非淀粉多糖的分子量，并且提高了肉仔鸡的日增重和饲料转化率。Dierick等（1998）在豌豆或全脂大豆中添加了复合酶，结果提高了猪粗蛋白的回肠末端消化率，减少了尿氮和粪氮的排出。

　　一般认为，玉米中淀粉的消化率很高，常常达到98％。但近年来的研究发现，玉米一豆粕型日粮在4～42日龄肉仔鸡小肠后段淀粉的消化率只有82％，且随着年龄的增长没有提高的趋势（Noy等，1995）。另外，不同产地和品种玉米的肉鸡代谢能之间存在差异（Wyatt等，1999），在日粮中添加酶制剂后可以使肉鸡代谢能的这种差异降低50％。Douglas等（2000）检测了12种豆粕的营养价值，结果发现，饲料中各种营养物质的消化率之间存在着明显的差异，动物的生长性能明显受到豆粕来源的影响。在饲料中添加复合酶后，虽然没有提高动物的生产性能，但是显着提高了豆粕的回肠末端消化能，且不同豆粕品种与复合酶之间存在着互作关系。

　　3 消化性酶在玉米－豆粕型日粮中的应用

　　3.1 补充仔猪内源酶分泌的不足

　　仔猪断奶后，一方面受到环境、心理和营养的应激，胰腺分泌各种消化酶的能力受到抑制，从而释放到肠道内酶的数量和活力都有所下降（Lindmann等，1986；Owsley等，1986）；另一方面，仔猪断奶后食物由含乳蛋白、乳糖和乳脂为主的母乳转变为以淀粉和植物蛋白为主的固体料，其成分有很大差异，仔猪消化系统所分泌的酶一时还不能适应消化固体饲料营养成分的需要。仔猪断奶后为了满足快速生长的需要，采食量升高，但胰腺所分泌消化酶的数量一时还不能很快增加来满足消化食物的需要，这一点主要表现在仔猪胰腺酶活力恢复到断奶前水平要比肠道恢复的慢。因为胰脏为了满足消化大量固体饲料的需要，动用了贮存在胰脏中的消化酶，从而造成胰脏酶活力较长时间维持在低水平。而且断奶日龄越早，胰腺分泌各种消化酶的能力越差，断奶对仔猪消化系统造成的应激越大，仔猪恢复的时间也越长。

　　断奶仔猪饲料中补充消化酶，不但可以补充仔猪内源消化酶的不足，还可以降低因消化酶系与饲料成分的不同对仔猪造成的应激。于旭华（2001）试验发现，在日粮中添加消化性酶制剂虽然不能提高断奶仔猪胰脏中各种消化酶的活性，但是提高了仔猪小肠内容物中淀粉酶和蛋白酶的活性。杨全明（1999）试验表明，酶制剂可以使饲料中主要营养物质的消化率和回肠末端食糜中蛋白酶的活性略有提高，说明外源性消化酶在补充仔猪断奶后消化酶水平的不足方面有一定作用。

　　3.2 蛋白酶抑制因子和大豆抗原的消除

　　日粮中添加蛋白酶可以失活生大豆或大豆因加热不良而残留的蛋白酶抑制因子。杨丽杰（2000）报道，5种微生物来源的蛋白酶均能不同程度的失活生大豆（RS）和低热膨化全脂大豆粉（LTES）中的蛋白酶抑制因子和植物凝集素，其中细菌来源的E3在其最适的pH值条件下，可以使生大豆中胰蛋白酶抑制因子和糜蛋白酶抑制因子的水平分别降为原来的38％和9％。E3使RS和LTES中的凝集素减少至原来的38％和50％。Came（1998）体外试验表明，用0.l％蛋白酶在不同的温度（40℃、50℃ ）和不同pH值（3. 4.5.6）条件下处理大豆粕，其中胰蛋白酶抑制因子水平都有明显的减少。

　　大豆中的大豆球蛋白（glycinin）和β一大豆伴球蛋白（β－conglycinin）能够引起断奶仔猪小肠的暂时性过敏反应。主要表现为小肠绒毛萎缩、皮语厚度增加、血清中大豆免疫球蛋白滴度升高和腹泻等。断奶前充分补饲可以减轻甚至避免仔猪断奶后的过敏反应，但这需要一个剂量范围。MIller 1984）发现，这个剂量范围不能低于600g的补饲量。饲料中添加蛋白酶可以降低大豆中抗原蛋白的抗营养特性。Rooke（1998）报道，酸性蛋白酶P1和碱性蛋白酶P1在体外都能不同程度的降低大豆蛋白的抗原性，其中P2能够特异性的降解分子量大于66KD的多肽。与RO－magnolo（1990）和Tukur（1993）大豆蛋白多肽链的电泳图比较后可以推断，P2分解的特异性多肽为β一伴球蛋白的α和α两个亚基。

　　3.3 提高饲料营养物质消化率

　　Marsmann等（ 1997）在玉米一豆粕日粮中添加了蛋白酶和非淀粉多糖酶，无论是单独添加还是同时添加，都提高了粗蛋白的消化率，非淀粉多糖酶还提高了饲料中非淀粉多糖的消化率。日粮中粗蛋白消化率的提高，一方面是因为蛋白酶直接作用于饲料中的底物将其分解，另外一方面可能由于酶制剂的添加，减少了动物内源氮的损失。虽然日粮添加酶后可以将日粮粗蛋白的消化率提高2.9％，但对饲料中各种氨基酸消化率提高的幅度并不一致。当降低加酶饲料的粗蛋白水平后，一定要注意补充各种必需氨基酸，以保证饲料中必需氨基酸的含量。

　　4 植酸酶在玉米－豆粕型日粮中的应用

　　玉米和豆粕中植酸磷占总磷的比例分别为71％和58％（NRC，1998），但单胃动物体内缺乏分解植酸的消化酶，因而对饲料中植酸磷的利用效率很低。另外，玉米一豆粕中植物性植酸酶的活性也比较低，动物对饲料中磷的利用率更低。贾刚等（2000）对生长猪植物性饲料中可消化磷进行了测定，结果表明，玉米。豆粕、大麦、小麦。次粉和麦麸中植物性植酸酶的活性分别为78、96、468、630、1218和 1098PU／gDM。在麦类日粮及其加工副产品中含有较高活性的植物性植酸酶，因此生长猪对其中磷的消化率也较高，6种饲料原料中磷的表观消化率分别为18.99％、30.83％。42.06％、49.11％、54。43％和50.67％。饲料中总磷含量（X）。植酸磷含量（Y）和饲料中天然植酸酶活性（Z）对饲料的表观可消化磷含量（ADP）的影响极显着，并存在极显着的回归关系： ADP＝－0.415 5＋0.7972X－0.7802Y＋0.00132（R2＝0.9767， P＝0.001）。

　　在玉米一豆粕型日粮中添加微生物植酸酶可以分解饲料中的植酸磷，同时释放与植酸络合的各种金属矿物元素，提高饲料中各种金属矿物元素的消化率。Let等（1993）的试验表明，低磷日粮中添加植酸酶可以提高饲料中磷的消化率，分别由原来的0.27和0.46提高至0.68和0.69。饲料中添加植酸酶，还可以增加磷在动物体内的沉积率，减少粪中植酸磷和无机磷的排放，从而降低畜禽粪便对环境的污染。Urn等 （1999）在蛋鸡日粮中添加 250U／kg的植酸酶，除增加 P和 Ca在股骨中的沉积外，Cu、Zn和 Mg等矿物元素在蛋鸡胜骨中的沉积也有所增加。张克英等（2001）在断奶仔猪日粮中添加 500IU／kg的微生物植酸酶，结果发现，在高磷日粮中添加植酸酶对动物日增重。饲料利用率和磷的利用率没有明显影响，在低磷日粮中添加植酸酶显着提高了动物的生产性能和饲料中磷的沉积率，蛋白质的生物学效价也明显提高。仔猪日粮中添加植酸酶能够明显提高仔猪的生产性能，改善磷和蛋白质的利用率，植酸酶的作用效果受到日粮中磷和赖氨酸水平的影响。

　　植酸酶在饲料中的添加可以释放植酸中的钙，这样提高了饲料中可利用钙的比例。当饲料中含有过多的钙时对饲料中磷的利用有不利的影响。这主要是因为高钙可以与磷形成不溶性的铝盐，从而影响了磷的吸收（Nelson和Kirby，1987）。高钙还可能提高动物消化道中的pH值，从而超出了植酸酶发挥作用的最佳pH值。 Liu等 （1997）将添加植酸酶日粮的钙磷比例由1：1.5调整为1：1时，生长猪的生产性能有所提高。在植酸酶应用过程中，一些饲料添加剂成分对植酸酶的活性也有一定的不良影响。特别是在饲料的加工贮存过程中，液体胆碱和含水的金属硫酸盐都能够导致植酸酶的部分失活，这可能是水分与植酸酶相互作用的结果。因此，在饲料的加工过程中，应尽量避免植酸酶与高水分含量的饲料添加剂成分长时间混合。

　　5 α－半乳糖苷酶在玉米一豆粕型日粮中的应用

　　α一半乳糖苷是由一个蔗糖单位以α－l，6糖昔键连接一个或两个半乳糖构成的低聚糖，主要有棉籽糖、水苏糖和毛蕊花糖，广泛存在于各种植物中，其中以豆科植物中的含量居多。大豆中的α一半乳糖苷主要是棉籽糖和水苏糖，含量分别为1.4％和5.2％；棉籽粕中的α一半乳糖苷主要是棉籽糖，含量为3.6％（Diriek， 1989）。α一半乳糖苷具有良好的热稳定性，即使在很高的温度下也不会分解，因此，普通的饲料调制加工过程不会使其失活。

　　由于动物体内缺乏分解α一半乳糖苷的酶，饲料中的α一半乳糖苷往往不能被动物消化吸收。α一半乳糖苷的存在，一方面增加了小肠内容物的持水力和渗透性；另外，α一半乳糖苷在消化道后段被厌氧菌所代谢，产生二氧化碳、氢气及少量的甲烷气体，引起动物消化不良、腹胀和腹泻等症状。去除α一半乳糖苷的一个方法是浸提法，Goon等（1990）用乙醇作溶剂浸提豆粕口粮中的α一半乳糖苷，结果提高了肉鸡代谢能的20％，其它非淀粉多糖的消化率由5％提高至50％。另外，α一半乳糖苷的浸提降低了肉鸡小肠食糜的排空速度，增加了食物的消化时间。

　　西班牙Autonama大学最近的一个肉鸡试验中，在玉米一豆粕型日粮中添加了不同水平的α一半乳糖苷酶，其中500g／T水平的添加量提高了肉鸡代谢能7％，蛋白质的沉积指数也提高了4.4％。然后固定饲料中酶的添加量为500g／T，改变饲料中豆粕的用量，测定豆粕用量与表观代谢能的提高情况。结果发现，当豆粕的含量较低时（30%或40％），酶的作用比较明显，代谢能分别提高8％和11％，但随着豆粕用量的提高，酶的作用明显下降。一般畜禽日粮中豆粕的用量不会超过40％，因此，日粮中添加 α一半乳糖苷酶可以提高畜禽的表观代谢能。

　　6 β－甘露聚糖酶在玉米－豆粕型日粮中的应用

　　β一甘露聚糖及其衍生物是豆科植物细胞壁固有的组分之一，β一甘露聚糖及其衍生物在豆科植物中的含量约为1.3％－l。6％（Jackson等，1999）。饲料中含有β一甘露聚糖时，可以降低猪对葡萄糖和水的吸收。当饲料中以豆科植物为主要的蛋白质来源时，在饲料中添加β一甘露聚糖酶可以提高猪和肉鸡的饲料转化率和生产性能（ Hahn等，1995； Ward和 Forge，1996）。在肉鸡低能量饲料中添加 β一甘露聚精酶，可以将玉米－豆粕型日粮的代谢能提高0.597 74MJ／kg日粮，生长速度和饲料转化率都提高3％，其生产性能要略高于高能而未添加β一甘露聚糖酶的日粮组（McNaughton等，1998）。

　　玉米一豆粕型日粮中添加β一甘露聚糖酶可以提高动物的生产性能，主要是因为β一甘露聚糖酶可能参与了动物体内营养物质的消化吸收和代谢。β一甘露聚糖可以抑制人胰岛素的释放（Morgan等，1985）。在日粮中添加 β一甘露聚糖酶，可以阻断β一甘露聚糖对胰岛素的抑制作用，提高了动物机体胰岛素的释放，从而提高了动物体对各种营养物质，特别是糖类物质的代谢吸收。Jackson等（1999）在蛋鸡的玉米一豆粕日粮中添加β一甘露聚糖酶，结果显着增加了蛋的重量，产蛋时间和总产蛋量也有所提高。在降低了蛋鸡日粮的能量水平后，添加酶制剂可以维持蛋鸡在高能饲料情况下的生产性能。

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谢谢楼主的分享，楼主对酶的各种作用和利用效果分析的很全面