使用酶制剂开发猪饲料的潜力

畜牧人市场部2

      许多饲料原料含有不消化或难消化的成分。这些成分被一层或多层包围，会抑制重要营养物质的吸收，因此被称为抗营养因子 (Anti-Nutritional Factors，ANFs)。例如，猪饲料中的抗营养因子有阿拉伯木聚糖、胰蛋白酶抑制因子、凝集素、Bowman-Birk抑制剂、甘露聚糖和植酸盐。在猪日粮中添加饲用酶是消除其负面影响的一种方法。

　　1    提高饲料转化率

　　一般而言，对猪来说，限制因素是它们利用饲料原料中营养物质的能力。动物的任何低效消化会直接转变为养殖户和食品公司较高的成本，以及对环境更大的影响，并且最终消费者要为此支付更高的价格。最近几年，在所有能提高饲料利用率的生物添加剂中，饲用酶在单胃动物饲料中具有最大的作用。

　　使用饲用酶似乎是解决饲料行业面临的经济和环境挑战最有应用前景的方法之一。许多不同的动物饲料通过添加酶制剂可以被更高效地利用，从而可改善动物的健康状况和生产力，对养殖户来说可获得更好的收益。

　　酶制剂是一类能使化学反应速率加速(催化)100万倍或更多而自身能保持不变的生物制剂。它们作用于特殊底物，如β-葡聚糖酶，能作用于大麦、黑麦、燕麦以及其他原料中的 β-葡聚糖。当饲用酶加入日粮时，它们能够分解“可疑的”成分。因此，更多的营养物质可供动物利用。结果，以前一些通常不能被利用或以较低水平添加的饲料原料能获得更高的营养价值，并能采用更高的添加水平。

　　因此，其他昂贵饲料，如高质量的蛋白源、脂肪和无机磷酸盐，只需较低的量，或甚至完全是多余的。

　　2    饲料价值最大化

　　猪用饲用酶紧随禽用酶制剂出现了快速的发展。当今，35 ％以上的饲用酶用于猪饲料生产。在猪日粮中使用外源性饲用酶的主要目的是提高饲料的营养价值。

　　一般而言，饲料费用占猪生产的最大成本要素(占总成本的60 ％～75 ％)，因此盈利能力实际上取决于可用饲料原料的成本和营养价值。利用酶制剂，猪将能从其饲料中利用更多的营养物质，从而可降低饲料成本。

　　饲料原料的利用率和价格是目前影响养猪业利润的关键因素，且价格已经处于长期相对稳定水平。然而，最近在市场上，大部分原料价格已出现波动。

　　重要的是，不仅要能够利用最具成本效益的成分，而且要能使配方中每一种饲料原料实现绝对最大的养分利用率。猪日粮中典型的饲料成分是玉米和豆粕。此外，欧洲常用的饲料原料还有小麦、大麦、高粱和燕麦。然而，越来越多的饲料公司正在寻找其他蛋白来源，如豌豆、蚕豆、向日葵、羽扇豆以及油菜籽粕，所有这些原料全世界都在使用。其他一些特殊的蛋白来源，如乳蛋白以及鱼粉仅用于仔猪日粮。

　　目前在单胃动物日粮中添加外源性饲用酶是一种普遍做法，旨在改善仔猪和猪饲料的营养价值。现在，在饲用酶添加方面发挥重要作用的酶有两种类型：植酸酶和非淀粉多糖降解酶。表1列出了各种谷物中非淀粉多糖的含量分析。例如，β-葡聚糖的含量在小麦(1.56)和大麦(7.65)之间有显著差异。相比之下，阿拉伯木聚糖在两种原料之间的差异相对较小。如今可以在显微镜下观察饲用酶是如何迅速有效地分解谷物的细胞壁和植物蛋白。

3    酶的分解能力

　　图1显示细胞壁被木聚糖酶Ronozyme WX降解。荧光减弱是由于富含木聚糖的细胞壁被木聚糖酶降解成可溶性的低聚物。

　　细胞壁中木聚糖的降解反应十分迅速。然后被困的营养物质，如淀粉和蛋白质被释放出来，并可被动物消化。这些研究连同一些体内实验已经证明了酶制剂对常用谷物和蛋白质结构的作用。

　　在对来自5个不同国家的10种不同小麦的品质进行的荟萃分析中，我们发现平均表观代谢能(AME) 为每千克干物质 13.4  MJ  ( 含植酸酶 )，通过添加Ronozyme  WX额外释放的能量为每千克干物质0.43 MJ (P<0.001)，同时淀粉消化率提高了3.7 ％。此外，该数据显示，在低质量小麦中Ronozyme WX 的效率最高。

　　在法国进行的一项关于69～165日龄生长猪的试验 (图 2)中，对 Ronozyme WX 进行了检测。以小麦、大麦和豆粕为基础日粮，与阳性对照(PC)相比，阴性对照 (NC) 日粮的能量降低了 0.4  MJ/kg，蛋白质降低了 1 ％。补充 200 mg/kg Ronozyme WX的生长猪表现了与阳性对照相似的生产性能，但是，每千克猪肉的生产成本降低了3.2 ％，投资回报率(ROI)比值为 1 ︰ 2.5。

　　4    为什么要在猪日粮中添加植酸酶

　　植酸酶可属于磷酸酶，能高效降解磷在植物中的主要储存形式——植酸盐。自20世纪90年代初，为了减少集约型畜牧业对环境的不利影响，并提高家禽和猪生产的盈利能力，外源性植酸酶已经用于商业。植酸盐对单胃动物来说一般没有生物可利用率。它们缺乏从植酸盐分子的肌醇中去除磷酸盐所需的植酸酶。

　　在典型的植物性饲料原料中，植酸盐结合的磷通常会超过可利用的全磷(P)含量的三分之二。但是，由于缺乏内源性植酸酶，猪不能很好地利用被植酸盐结合的磷，使这种非常有价值的磷源被轻易地排放到环境中，对环境构成巨大的污染问题，尤其在集约农业领域。

　　植酸酶除了水解饲料中的植酸盐外，也会间接释放其他被植酸盐包裹的营养物质，例如矿物质(钙 )、微量元素 (铜和锌 )以及氨基酸。

　　植酸酶使动物饲料中的磷变得对动物更可用，同时可减少无机磷(磷酸二氢钙)的补充，最终可减少粪肥中的磷含量。除对动物有利外，植酸酶对环境也有积极的作用，可以减少污染。

　　5    植酸酶对地球的影响

　　为了满足猪的每日磷需求，需要添加无机磷，例如磷酸一钙或磷酸二钙，或富含磷的原料，如肉粉或骨粉 (后者目前在许多国家被禁用 )。

　　这就带来另外一个问题，即，事实上，磷矿石的全球储备是不可再生的，而且它们正在快速地消失。

　　这可能会导致未来的磷酸盐供应出现危机，价格可能会上涨，甚至超出迄今为止我们看到的。因此，提高磷酸盐中磷的利用率是十分必要，因为它既能缓解磷污染，同时又可保存磷矿石的沉积。

　　6   肌醇的潜力

　　从以往来看，植酸酶通过替代无机磷和偶尔的能量来源，如动物或植物性脂肪，已被用于降低日粮成本。还可减少石灰石、合成氨基酸以及盐的添加。在规定的添加浓度上，这种替代作用与特定饲料成分的营养释放基质有关。该基础值取决于各种替代营养素的影子价格，可以很容易计算。

　　然而，最近关注的焦点从磷释放以及降低植酸盐的抗营养作用转移到了肌醇在植酸酶反应中的作用上，即所谓的额外磷释放效应 (Extra Phosphoric  Effect，EPE)。肌醇是一种环状糖醇，计算公式与葡萄糖相似，并且是植酸(被称为六磷酸肌醇)的核心。

　　肌醇在营养学上的作用尚不清楚，但正在进行大量的研究，尤其在人类膳食学上。然而，研究发现肌醇是一种胰岛素类似物，因此可调控葡萄糖转运、糖异生以及蛋白质沉积。

　　由于在植酸酶反应中肌醇的参与情况还不是很清楚，最近进行了两项研究来检测RonozymeHiPhos GT(帝斯曼公司生产)酶制剂对猪血浆肌醇浓度的作用。

　　7   额外磷释放效应

　　在利用含小麦、大麦以及豆粕的日粮从体重35  kg～80  kg起实施二阶段饲喂的生长猪试验(图3和图4)中，猪和仔猪试验已经成功地显示了额外磷释放效应：，试验猪体重为35  kg～ 80 kg，利用两阶段饲喂，日粮含有小麦、大麦以及豆粕。阴性对照的钙降低了0.12 ％，可消化磷降低了 0.08 ％。

　　

      此外，阴性对照的能量减少了0.14 MJ/kg( 相当于250 FYT/kg Ronozyme HiPhos酶制剂提供的价值 )。

　　结 果 表 明，250  FYT/kg 剂 量 的 Ronozyme HiPhos 酶制剂提高了阳性对照的生产性能。高达2 000 FYT/kg的额外剂量使总增重显著增加了5  kg以上，并使饲料成本率从2.37降低到 2.31。投资回报率为 1 ︰ 12。

　　8    结论

　　如果使用正确的组合和剂量，饲用酶能降低并控制饲料中各种原料的抗营养作用。

　　这可以允许饲料生产商使用更高水平的纤维和富含植酸盐的饲料原料，并在维持和提高动物生产性能的同时也能降低养殖户总的饲料成本。进一步的研究有望带来对酶制剂和其他相关因素组合的更好理解。□□

　　原题名：Opening up the potential of pig feed with the use of enzymes(英文 )
　　原作者：Arne Korsbak(DSM 公司市场开发经理，EMEA猪专家 )
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