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酶在饲料中的应用


其应用前景
饲用酶制剂在发达国家20世纪20年代就已开始研究和 应用,20世纪70年代酶才作为饲料添加剂较广泛应用 于畜牧业中。随着抗菌素在饲料中的限制使用,抗菌素的 促生长将有可能由酶制剂取代。制约我国畜牧业发展的主 要因素是畜禽疾病和药物残留,美国从1998年1月开 始实施“公害分析临界控制点”,明确规定了食品中的有 害物质(包括细菌、药残等)的临界值,超标的一律不准 上市。欧盟宣布从1999年1月起禁止在饲料中添加维 吉尼亚霉素、磷酸泰乐菌素、螺旋霉素和杆菌肽锌等,而 且禁用范围有扩大趋势。发达国家畜牧业用药越来越少, 我国畜禽药物越来越多,必将给我国畜牧业造成极大影响。 欧盟曾就因检疫问题对我国关闭市场。
在非常规植物饲料中广泛存在大量的非淀粉多糖,如
大麦、小麦和黑麦都含有β-葡聚糖、木聚糖,米糠中 含有大量的纤维素和木聚糖。添加非淀粉多糖酶可在 饲料日粮中加大非常规饲料的用量,非常规饲料资源 丰富,价格低廉,这样可以提高养殖业的经济效益, 如小麦在澳大利亚、加拿大、英国的饲料中用量高达 60%,在这些日粮中木聚糖酶已很普遍。武书庚等 (2006)研究了木聚糖酶在玉米-豆粕型日粮和 小麦-玉米-豆粕型日粮的应用效果,研究发现玉米 -豆粕型日粮中添加1000IU/kg的木聚糖酶 对肉仔鸡前期和后期的生长性能无显著影响(P< 0.05),但有改善的趋势;

随着我国加入WTO和国际畜产品一体化的即将来临, 随着我国人民生活水平的提高,人们在食品安全和环 保等方面的意识也在加强。还有我国各地主要粮食作 物差异较大,酶制剂对潜在饲料资源的利用和新饲料 资源的开发有较大的作用。由此人们迫切需要发展酶 制剂等环保节能型绿色饲料添加剂。我国政府也正积 极通过禁止在饲料中使用抗生素、激素等方式来保障 饲料和食品的安全,维护生态平衡。预计未来10年 内,随着科技水平不断提高,生产成本的下降,饲用 酶的产销量必将大幅度提高。据悉,现在我国沿海的 一些大型酶制剂生产厂家的销售量明显上升。

目前市场上的商品饲用酶制剂大多数以复合酶制剂的形式 销售,如溢多酶、保安生等。一般来说,复合酶制剂比单 一酶制剂效果好,但并不意味着复合酶制剂中酶种类愈多 愈好。复合酶制剂有两种,多数由几种单一酶混合调制而 成,还有一种是由一种微生物产生含多种酶系的复合酶制 剂,后者具有很好的发展前途,是饲用酶制剂发展的方向。 与饲用单一酶制剂相比,复合酶制剂中存在多种酶活,其 中主要为非淀粉多糖酶,某些产品还含有一些外源消化性 酶,如蛋白酶、淀粉酶等;复合酶中各种酶发挥着互相补 充、相辅相成的效果,在各种酶共同作用下,动物饲料中 一些抗营养因子被破坏,因而可以促进动物的生长,提高 动物的免疫力,增进动物健康。大量试验表明,将复合酶 添加到不同动物种类的不同基础日粮中,均有显著,动物 生产性能都有一定程度的提高.


使用方法: 直接添加法 在原配方的基础上直接添加酶制剂 调整配方法 保安生TP100(HP)能提高日粮能量的利 用率,因而可以调整原配方中的原料(用部分廉价原 料替代部分昂贵原料)或降低营养浓度,从而使加酶 后的饲料成本低于或和原配方一致,并且达到或优于 原配方的饲养效果。建议的方法是将日粮能量浓度降 低2-3%,这样不仅不影响动物的生产水平,而且还能 提高饲料厂家和养殖户的经济效益。

1.消化性酶:饲料中常用的消化性酶制剂有α-淀粉酶、糖 化酶、酸性蛋白酶和中性蛋白酶,主要辅助动物消化道酶 系作用,降解淀粉和蛋白质成为被吸收的小分子物质. 2.非消化性酶:主要包括木聚糖酶、果胶酶、甘露聚糖酶、 β-葡聚糖酶、纤维素酶等非淀粉多糖酶和植酸酶。非淀粉 多糖酶通过破坏植物细胞壁,分解纤维素、半纤维素和果 胶等非淀粉多糖(NSP),既把这些不可利用的多糖分 解成可被消化吸收的小分子糖类,又可以暴露细胞壁保护 的淀粉、蛋白等,使其更充分吸收利用,同时降低因可溶 NSP造成的粘稠食糜的粘度。植酸酶催化植酸盐的水解 反应,使其中的磷以无机磷的形式游离出来,提高饲料中 磷和其他养分的利用率.
饲用酶制剂的应用
饲料用酶制剂的基本功能在于补充动物内源酶的不足, 消除饲料中的抗营养因子,达到提高饲料消化利用率, 改善生产性能,减少饲料原料品质变异,降低环境污 染程度等目的。2006年,饲料用酶制剂产销量继 续高速增长,饲料中使用酶制剂的比率继续扩大,浓 缩料和预混料中酶制剂的使用增幅较大。从全球范围 来看,大约65%的含有粘性谷物的家禽饲料中添加 了饲料酶制剂。
饲料加工过程对酶制剂的破坏作用

饲用酶制剂的化学本质是一类蛋白质,如同所有蛋白质一 样,饲料加工过程中不可避免地出现的温度、水分和压力 等因素都会对酶制剂的活性产生很大的影响,从而对酶制 剂的应用效果产生影响。温度对酶制剂的影响包括两个方 面:一方面是当温度升高时,反应速度加快;另一方面温 度的升高,引起酶蛋白分子中一些疏水键断裂。一般酶的 最适温度为35- ̄50℃,最高不超过60℃。但膨化制 粒过程中温度可达120℃以上,并伴有高湿(引起饲料 中较高的水分活度)、高压(改变酶蛋白的空间结构而变 性),在这样的条件下,大多数酶制剂的活性都将损失殆 尽。一般情况下,非淀粉多糖酶、木聚糖酶的热稳定性高 于葡聚糖酶;植酸酶比非淀粉多糖酶更易受温度的影响。

饲用酶制剂的分类 使用方法 经济效益 饲用酶制剂是怎样生产呐 饲用酶制剂的应用 饲料加工过程对酶制剂的破坏作用 其应用前景

自从1975年美国饲料工业首次把酶制剂作为添加剂应 用于配合饲料中并取得显著效果后,饲用酶制剂日益受到 世界养殖业的重视。而抗生素、激素和药物类添加剂大量 应用于饲料中,造成的动物食品污染和有害物质残留日益 加重,饲料安全问题日益突出。目前,许多国家都在努力 加强对饲料添加剂的管理,西欧、日本、美国等国家相继 颁布了一系列法律,在饲料中禁止或限制使用抗生素、激 素和药物类添加剂。“天然、绿色、无污染、无残留”成 为21世纪世界畜牧业发展的主题。酶制剂作为一类高效、 无毒副作用和环保的“绿色”饲料添加剂在畜禽养殖业中 具有广阔的应用前景,正在逐步替代常用药物类添加剂, 实现添加剂“绿色化

目前饲用酶制剂主要采用微生物技术生产,具有产量 高、生产成本低等特点,且不受季节限制。生产酶制 剂的微生物一般认为是安全的,如美国食品药品管理 局(FDA)规定枯草杆菌,米曲杆菌,啤酒酵母和 脆壁酵母等微生Байду номын сангаас无需经鉴定可直接生产。

微生物发酵生产饲用酶制剂有两种方法:固体发酵和液体 发酵,其中固体发酵又称表层发酵,生产规模小、生产成 本低,所得到的酶活性高,酶系完全,但也存在缺点:生 产工人劳动强度大,产量不易扩大;而液体发酵具有操作 劳动强度小、可自动化、产量可大规模生产等优点,但生 产投资规模大,生产成本高,产生废水易污染环境。因此, 国内不论细菌还是真菌、放线菌均采用固体发酵的方法来 生产酶制剂。经固体发酵生产的酶,酶系复杂,酶无需浓 缩;将发酵产品烘干后,粉碎,再添加填充剂,以达到企 业产品标准,包装成成品。这样的复合酶制剂比单一酶制 剂更受到使用单位的欢迎。

最近在国外进行的一些试验测定了β-甘露聚糖酶对典型玉 米-豆粕型肉鸡、火鸡和猪日粮中能量利用率的影响,结 果表明,饲喂加酶的低能日粮和不加酶的高能日粮的肉鸡, 其生长率和饲料利用率相同。在火鸡试验中,低能日粮代 谢能比高能日粮降低41~94kcal/kg,而加酶 低能日粮组的饲料利用率显著优于不加酶的高能日粮组, 这表明能量利用率的改善大于41~94kcal/kg (Jackson,2001)。在猪的试验中,日粮能 量和酶对于饲料利用率的有利影响与肉鸡试验相同。这些 试验结果表明,β-甘露聚糖酶可提高能量的利用率,具体 表现为饲料利用率得到了改善而生长率得到了提高。

近年来随着科学技术的进步,基因工程技术已成为世界各 国尤其是发达国家进行酶制剂研究与生产的主要手段,其 应用主要包括:(1)利用重组微生物反应器高效表达目 的酶,降低生产成本。如黄火清等(2006)将来源于 柠檬酸杆菌的高比活植酸酶基因AppA进行了密码子优 化改造,改造后的基因AppA(m)按正确的阅读框架 融合到毕赤酵母表达载体pPIC9的α-因子信号肽编码 序列3′端,通过电击转化得到重组转化子;植酸酶得到了 高效分泌表达,在5L发酵罐中植酸酶蛋白表达量达到 3.2mg/mL发酵液,发酵效价达到每mL发酵液 1.4×107IU以上,高于目前报道的各种植酸酶基 因工程菌株的发酵效价。
饲用酶制剂的分类
酶是一种由活细胞产生的具有生物催化反应能力的蛋白质, 在动物体内消化与新陈代谢过程中起着重要的作用。根据 饲料中所含酶的种类,饲料用酶制剂主要可分为两类:消化 性酶和非消化性酶。 根据产品中所含酶的种类,饲用酶制剂一般分为饲用单一 酶制剂和饲用复合酶制剂. 根据酶作用的日粮底物,饲用复合酶制剂大致又可分为:低 粘度日粮用酶制剂;高粘度日粮用酶制剂;高纤维日粮用酶制 剂. 根据酶活含量的高低及在饲料中添加量饲用酶制剂可分为 普通酶和浓缩酶两大类.

2)利用基因工程技术改良饲用酶制剂,提高酶的质 量与效率。通过基因工程手段将酶蛋白的基本结构改 变,强化酶在某方面的功能的这一做法已成为商业上 成功的典范。然而这种做法也给酶制剂的应用带来安 全的隐患,所以对经改造,尤其是经过基因技术改造 的酶制剂,必须经过合理的、必要安全评价后才能工 业化生产和应用。

经济效益: 1.提高增重; 2.改善饲料转化效率; 3.降低饲料原料的变异性,提高仔猪的均匀度; 4.降低饲料成本,同时保持仔猪的生产性能; 5.降低由于日粮纤维引起的消化道机能紊乱的发生几 率; 6.粪便较干; 7.减少粪、氮的排出量。
饲用酶制剂是怎样生产的呐?

植酸酶是近年来开发应用的一类环保与新型的微生物饲料 添加剂。夏中生等(2006)采用加500U/kg植 酸酶的玉米豆粕型基础日粮喂饲公猪,研究发现,蛋白质 表观消化率提高了2.45%,蛋白质生物学价值提高了 6.29%,粗纤维表观消化率提高54.10%(P< 0.05),钙的表观消化率提高了13.82%(P< 0.05),磷的表观消化率提高了47.36%(P< 0.05),饲粮可消化能提高了7.69%(P< 0.05)。Litta等(2002)的试验表明,植 酸酶大约能分解释放日粮中50%的植酸,降低30%的 磷排出。由于植酸酶提高了植酸磷的利用率,因而添加适 量植酸酶可减少畜禽日粮中无机磷的添加量,在某些富含 的饲料中添加植酸酶甚至可完全代替无机磷。
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