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饲料酶制剂的种类、作用、应用

来源:成都市蓄康生物科技有限公司  点击数:2041

(祝贺成都市蓄康生物科技有限公司专注围产期母猪研究4周年)


批注:

母猪,是多年饲养家畜,所以,母猪不能按照商品猪来养。其最大的差别就是结肠发酵营养(母猪便秘、繁殖障碍等无不与结肠有关),临床一定要综合考虑:纤维素(特别是膳食纤维,如豆皮、麦皮、甜菜粕等)、微生态菌群(乳杆菌、枯草芽抱杆菌等)、功能性双歧因子(木聚糖、水苏糖、壳寡糖等)、酶制剂、抗生素等。另外,母猪的生理阶段也是重要的影响因素,一般认为妊娠阶段:低能高纤维发酵营养为主,哺乳阶段高能高蛋白小肠营养为主,当然了,过渡阶段,即围产期就要围产期母猪饲料了。


饲料酶制剂的种类、作用

王道坤 侯天燕

山东省沂水县职业学校 山东省沂水县畜牧局


作者简介:王道坤 山东省沂水县职业学校邮编:276400;

侯天燕 山东省沂水县畜牧局邮编:276400

随着饲料科学和饲料工艺的发展, 作为饲料添加剂的酶制剂, 逐渐受到业界的关注。对养殖户来说, 充分了解饲料酶制剂的作用及原理, 掌握饲料酶制剂的应用原则, 显得很有必要。

一、饲料酶制剂的种类

酶是生物体内活细胞产生的具有高效生物催化活性的大分子物质。酶的种类繁多, 目前人们已经发现了4000多种, 但真正用于饲料生产的酶制剂并不多。2014年2月1日施行的《饲料添加剂品种目录 (2013) 》 (中华人民共和国农业部公告第2045号) 规定, 用于饲料的酶制剂主要有淀粉酶、α-半乳糖苷酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、麦芽糖酶、β-甘露聚糖酶、果胶酶、植酸酶、蛋白酶、角蛋白酶、木聚糖酶等13种 (见下表) 。由于饲料原料的组成和结构都很复杂, 因此, 除植酸酶外, 饲料生产中很少使用单一的酶制剂, 更多的是使用复合酶制剂。复合酶制剂含有2种或2种以上的单酶。

农业部2 0 4 5 号公告规定的饲料酶制剂来源及其适用范围     下载原表

农业部2 0 4 5 号公告规定的饲料酶制剂来源及其适用范围

二、饲料酶制剂的作用

在畜禽饲料中添加酶制剂, 直接作用是促进饲料营养物质的消化、补充内源酶的不足, 间接作用是提高畜禽机体免疫力、减少粪便排放、降低环境污染。促进消化的机理在于破坏饲料中的抗营养因子、解离金属元素。

1. 破坏抗营养因子

植物细胞壁很难被完全破坏, 包围在其中的淀粉、蛋白质等营养成分, 由于无法接触消化液而不能被消化。植物细胞壁的成分包括木聚糖、β-葡聚糖、纤维素、半纤维素等, 属于非淀粉多糖 (NSP) 。这些非淀粉多糖被称为“抗营养因子”。在纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等非淀粉多糖酶 (NSP酶) 的作用下, 非淀粉多糖可以被降解, 营养物质的消化得以更好地进行, 又加上消化道食糜的黏度降低, 消化酶的扩散和已消化养分的吸收速度都有所加快, 饲料利用率得到较大幅度的提升。但畜禽体内不分泌非淀粉多糖酶, 必须通过外源添加。因此, 非淀粉多糖酶是目前饲料业应用最广的一大类酶制剂。

2. 解离金属元素

磷是饲料工业中继能量、蛋白质之后第三大昂贵的饲料资源, 添加量相对较大。其实, 饲料原料中并不缺少鳞, 尤其是油籽和豆科籽实中, 磷占干物质的比例达到1%~5%, 糠麸类饲料原料中的磷也比较多, 但植物总磷中40%~70%的磷, 以植酸磷的结构形式存在。植酸酶能够将植酸降解为肌醇和无机磷, 同时释放出与植酸结合的其他金属离子。实验表明, 1千克植酸酶能从植物的植酸磷中分解出8千克有效磷。在饲料中添加植酸酶, 可以充分利用植物中的矿物质元素, 减少饲料中磷酸氢钙及其他矿物质元素的添加剂量, 在降低饲料成本的同时, 还能减轻粪便污染。正因为如此, 饲料生产往往比较重视植酸酶的使用。

3. 补充内源消化酶

正常情况下, 畜禽体内可以自主产生很多消化酶, 这些酶属于内源酶, 如淀粉酶、蛋白酶等。饲料中一般不需要添加内源酶。但幼龄、老龄畜禽有时内源酶分泌不足, 可能导致消化不良和腹泻, 如断奶仔猪腹泻等;而在应激、疾病等亚健康状态下, 内源酶形成受阻, 畜禽的消化能力严重下降, 生产性能受到很大影响。在这些特殊阶段和特殊时期, 就需要有针对性地添加淀粉酶、蛋白酶等内源酶, 作为补偿或辅助治疗手段。这是内源酶与非淀粉多糖酶、植酸酶在使用上的最大区别点。

4. 提高机体免疫力

饲料中非淀粉多糖的大量存在, 增加了畜禽肠道内容物的黏度, 为病原微生物的定植和繁殖提供了有利条件, 从而对肠道健康产生危害, 容易诱发腹泻等消化道疾病。非淀粉多糖酶能够降解这些非淀粉多糖, 在降解过程中还会产生低聚木糖等寡聚糖。研究证实, 低聚木糖具有与微生物益生素相似的作用, 既能防止大肠杆菌、沙门氏菌、链球菌等有害菌在畜禽肠道内定植, 减轻病原菌对机体的毒害, 又能促进双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌微生物的增殖, 保持良好的肠道微生物区系, 调节肠道内环境。同时, 低聚木糖还能促进免疫器官的发育, 提高免疫细胞的活性。所以, 在畜禽饲料中添加非淀粉多糖酶, 能改善肠道菌群状态, 增强机体免疫力, 提高畜禽的健康水平。



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补充:

饲料酶制剂在猪生产中的研究进展

王晓亮 周樱 张庆丽

武汉新华扬生物股份有限公司


摘    要:

我国作为世界第一生猪养殖和猪肉消费大国, 生猪生产在整个畜牧业中占据着重要的地位。而酶作为一种高效的生物催化剂, 参与了动物体内绝大多数生物化学反应的进行, 与淀粉、蛋白质等营养物质的消化吸收密切相关。近年来, 酶制剂在食品、医药和皮革行业的应用技术已经非常成熟, 并逐步拓展到饲料工业中。饲用酶制剂作为一种新型高效的饲料添加剂, 在饲料工业中的应用越来越广泛, 也为生猪养殖业带来了巨大的经济效益和社会效益。

关键词:酶制剂; 猪; 生产应用;

作者简介:王晓亮, 男, 1982年生, 硕士, 中级畜牧师。

自从Fry (1958年) 最早开始研究饲用酶制剂以来, 酶制剂在饲料工业中的应用已经有五十多年的历史[1]。从最初的淀粉酶和蛋白酶, 到现在的植酸酶和非淀粉多糖复合酶等, 饲用酶制剂的种类越来越多, 其应用范围也越来越广, 从补充内源酶分泌的不足, 到消除饲料中各种抗营养因子和毒素等[2]。2011年, 我国商品饲料总产量达到1.61亿t, 其中猪料为6 210万t, 占据38.6%的市场份额, 同比增长4%。猪料巨大的市场容量和我国生猪养殖的广阔前景, 为饲料酶制剂在猪料中的应用提供了良好的机遇。

1 饲用酶制剂概述

酶, 是动物机体活细胞产生的一种具有高效生物催化活性的蛋白质, 在机体内发挥着重要作用, 将各种大分子营养物质分解成可供机体吸收利用的小分子营养物质。研究表明, 饲料中外源酶制剂的添加, 不仅不会影响内源酶活性, 还能加快营养物质的吸收利用并进一步降低饲料成本[3]。酶制剂作为一种新型高效的饲料添加剂, 在提高畜禽生长性能和减少环境污染方面已经得到了饲料工业界的一致认可, 同时也为各种新原料在饲料工业中的应用提供了可能。目前在动物饲料中添加的酶制剂主要分为两大类, 一类是动物消化道可以分泌的内源性消化酶 (淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等) , 另一类为动物体本身不能产生的外源性消化酶 (植酸酶、非淀粉多糖酶等) 。以植酸酶和非淀粉多糖酶等外源性消化酶应用较为广泛。虽然部分研究学者认为酶制剂在家禽上的使用效果更加明显[4], 但是更多的研究表明, 在猪饲料中添加酶制剂, 对配方成本的控制及饲料品质的提升同样可以带来巨大的价值[5]。

2 酶制剂在猪生产中的应用

1) 植酸酶在猪生产中的应用。植酸广泛存在于各种植物性饲料原料中, 易与磷结合成植酸磷 (表1) 。植酸磷不可被动物体吸收利用, 不仅降低了饲料中磷的利用率, 还可以络合钙、铁、锰、锌等金属离子, 形成不溶物, 是一种典型的抗营养因子[6]。植酸酶是一种可以水解饲料原料中植酸及植酸盐的一种酯酶。动物体本身并不能产生植酸酶, 在饲料中添加外源植酸酶, 可有效分解各种饲料原料中的植酸及植酸盐, 释放出其中的无机磷供动物体利用, 减少动物粪便中磷的含量, 同时可消除植酸的抗营养作用, 增加饲料养分消化率。

表1 猪料常用植物性饲料原料中植酸磷含量

张永刚等[7]研究发现, 在生长猪日粮中只降低磷含量添加植酸酶不能使动物的生产性能达到正常水平;同时随着磷水平的降低, 应同时降低钙水平, 从动物采食量和生长速度及血液生化指标综合考虑比较适宜的钙和磷比例为1.4∶1。边连全等[8]研究发现, 日粮中在添加500 FTU/kg微生物植酸酶的条件下, 生长猪对小麦、稻谷和高粱中磷的表观消化率分别为77.64%、74.26%和64.38%, 分别提高27.64%、41.84%和47.87%。朱仁俊等[9]在仔猪饲料中分别用植酸酶替代50%和40%的磷酸氢钙后发现, 替代50%磷酸氢钙比替代40%的磷酸氢钙可以获得更佳的料肉比及日增重。

2) 非淀粉多糖酶在猪生产中的应用。非淀粉多糖酶为各种半纤维素酶 (木聚糖酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶) 、纤维素酶及果胶酶的统称。一般非常规饲料原料养分不平衡, 其中含有大量非淀粉多糖等抗营养因子或毒物, 降低了其营养价值, 限制了这些非常规原料在猪料中的使用 (表2) 。而非淀粉多糖酶制剂可以使这些非常规饲料原料在饲料工业中的大量应用成为可能, 很大程度上降低了饲料生产成本。胡忠泽等[10]研究发现, 在生长猪日粮中添加非淀粉多糖复合酶后, 可以有效提高日增重 (P<0.05) 和饲料转化率 (P<0.05) 。辛总秀等[11]在肥育猪的日粮中添加非淀粉多糖酶后发现, 平均日增重都有所提高, 且总耗料量有不同程度的降低, 降低了料肉比。姚海儒等[12]在仔猪小麦型日粮中添加非淀粉多糖复合酶后发现, 日增重显著提高 (P<0.05) , 料重比显著降低 (P<0.05) 。试验结果表明, 添加非淀粉多糖复合酶能有效提高仔猪对小麦型日粮的消化率, 促进仔猪的生长速度和提高饲料利用率。

表2 猪料常用植物性饲料原料中非淀粉多糖含量

非淀粉多糖酶在猪料中的应用, 一方面扩大了猪料中非常规饲料原料的选择和使用, 有效缓解了饲料工业日益生长的原料成本压力;另一方面, 提高了养分的消化率, 改善畜禽健康状况, 为人类建设“节粮社会”提供了良好的典范, 一定程度上缓解了“人畜争粮”和“人车争粮”的矛盾。

3) 消化酶在猪生产中的应用。早期的饲用酶制剂, 都是为了弥补幼龄、断奶或处于应激状态的动物体内消化酶分泌不足而添加的, 通常为动物体内所能分泌产生的α-淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶[13]。一般认为, 在饲料中只需要添加动物体所不能产生的外源性消化酶即可, 不需要额外添加动物体内可产生的内源性消化酶。但近年来内源性消化酶在饲料工业中的应用, 尤其是在幼龄动物饲料中的应用, 已经越来越受到广泛的关注。幼龄动物在初生阶段, 机体不能分泌内源性消化酶或分泌的消化酶活性很低, 不足以维持正常生理需要, 就必须额外补充内源性消化酶。目前市场上的幼龄动物专用复合酶的设计及应用都是基于这个原理。

乳仔猪阶段, 小猪主要靠母乳来提供养分。母乳中主要营养成分是乳糖, 蛋白质的含量显著低于后期槽料中粗蛋白含量, 且不含淀粉。由于前期蛋白质和淀粉对乳仔猪消化道的刺激不足, 从而导致乳仔猪消化道内淀粉酶和蛋白酶分泌量严重不足, 对后期主要以采食饲料来提供养分的乳仔猪是个巨大的挑战。因此, 需要在乳仔猪的初生期为其补充外源的蛋白酶和淀粉酶, 可以改善消化, 降低腹泻率[14]。高玉红等[15]通过在仔猪饲料中添加淀粉酶、糖化酶及蛋白酶等复合酶后发现这种复合酶制剂可以提高断奶仔猪的生产性能及营养物质的消化率, 其中干物质、粗蛋白和脂肪的消化率提升均达到显著水平 (P<0.05) 。郭建来等[16]在仔猪饲料中添加酸性蛋白酶后发现, 仔猪日粮中干物质、粗蛋白、钙、磷的表观消化率均有不同程度的提升。

3 影响饲用酶制剂作用的因素

1) 猪胃肠道温度及p H值对酶制剂活性的影响。酶制剂作为蛋白质生物大分子, 其活性受到温度、p H等诸多因素的影响。动物胃肠道的p H区间是恒定的, 饲用酶的作用条件必须与动物消化道的生理条件相适应, 与消化道的p H范围相吻合。猪消化道的正常温度为40℃左右, 胃部p H 2.5~3.5, 小肠p H 5~7, 大肠p H呈中性。

不同的酶制剂, 其发挥最佳效应的p H区间也不同。如植酸酶的最适p H为2.5~5.5, 主要在猪胃部发生作用;非淀粉多糖酶最适p H为5~7, 主要在猪小肠中发挥作用。因此, 只有真正选用切合猪消化道p H环境的酶制剂, 才能最大程度地发挥酶制剂的效果, 取得相应经济效益。

2) 猪饲料组分对酶制剂活性的影响。酶制剂作为一种蛋白质类生物大分子, 其活性受到诸多因素的影响。饲料成分复杂, 其中很多物质会影响酶制剂的活性, 如NSP或植物凝集素等大分子有机物或Zn2+、Mg2+、Cu2+、Hg2+、Ag+、Fe2+、Al3+等无机金属离子。有些物质对酶活会有负效应, 如植物凝集素和Cu2+、Hg2+、Ag+、Fe2+等金属离子;有些物质反而对酶制剂有激活作用, 如Zn2+、Mg2+、Ca2+等金属离子。因此, 在饲料酶制剂的保存及分级预混合过程中, 尽量避开一些对酶制剂有不利影响的因素。

3) 饲料加工工艺对酶制剂活性的影响。颗粒饲料制粒前, 必须经过调质, 原料要经过高温、高湿和挤压的综合作用。调质的过程可能使酶活性受到影响。高温一方面可加快反应酶制剂同底物的反应速度, 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。对此, 可以采用一些辅助手段来消除饲料加工工艺对酶制剂活性的影响。一是可以采用包被的方法, 通过减少酶制剂同外界高温高湿环境的接触机会来减少酶制剂的失活;二是可以在高温制粒或膨化的生产工艺情况下安装液体酶后喷涂设备, 通过制粒或膨化后的液体酶后喷来减少酶制剂的失活;三是可以通过筛选耐高温菌种发酵生产耐高温的酶制剂, 从源头上解决酶制剂的耐热问题。

4) 猪的品种和日龄对酶使用效果的影响。猪品种及其日龄的不同也会影响酶制剂的具体使用效果。如土杂猪和三元杂交猪营养需求不同, 酶制剂的使用方案也不一样。另外, 乳仔猪、保育猪及中大猪日龄不同, 其体内消化酶分泌的种类和数量各异, 在酶制剂的使用方案上也要关注这种差异。在乳仔猪阶段, 由于消化液中内源性消化酶的含量低, 因此需额外补加一些内源性的消化酶来促进乳仔猪对饲料养分的消化;而到了中大猪阶段, 体内的内源酶分泌量已经可以满足自身所需, 此时只需添加猪体内不能分泌的植酸酶或非淀粉多糖酶即可。

4 小结

我国虽是饲料生产大国, 但饲料资源还是相对匮乏, 一些在猪料中使用的大宗饲料原料还依赖进口, 如大豆、鱼粉等。因此, 最大限度地发挥酶制剂的生物催化效用, 提高现有饲料资源的利用率, 积极拓展各种非常规饲料原料在猪料中的应用, 已成为当务之急。另外, 日益上涨的成本压力也严重制约着饲料工业和生猪养殖业的健康发展。对此, 可通过使用酶制剂来适当降低养殖成本, 保证生猪养殖业的健康可持续发展。此外, 随着人们对环境保护和食品安全的日益关注, 酶制剂作为一种无残留、无抗药性、新型高效的绿色饲料添加剂在环境保护和食品安全中发挥着越来越重要的作用[17]。

参考文献

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[3]张国立.饲用酶制剂的应用及发展趋势[J].中国饲料, 1996 (19) :6-8.

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[6]朱长清, 王丽辉, 胡志松.酶制剂在养猪生产中的应用[J].饲料博览, 2011 (9) :36-37.

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[9]朱仁俊, 高士争, 葛长荣, 等.植酸酶对仔猪饲料消化率的影响[J].饲料工业, 2001, 22 (9) :26-27.

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[11]辛总秀, 陈苗苗, 何长芳.复合酶对育肥猪生产性能的影响研究[J].黑龙江畜牧兽医, 2005 (3) :32-33.

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[14]RONALDO M, STEVENON H, DAE R, et al.Multi-enzymes can maximize swine diet nutrients[J].Feed International, 2008 (1) :24-26.

[15]高玉红, 臧素敏, 刘艳琴, 等.复合酶对断奶仔猪生产性能和消化吸收能力的影响研究[J].饲料研究, 2000 (3) :8-10.

[16]郭建来, 魏红芳.酸性蛋白酶对仔猪生产性能及养分表观消化率的影响[J].饲料博览, 2007 (5) :10-12.

[17]王晓亮, 周樱, 张庆丽.酶制剂在猪生产中的应用[J].饲料工业, 2013 (6) :23-25.

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