常用饲用复合酶制剂及其作用机理

白林彬　（山东省东阿县畜牧兽医局　252200） 吕新年　（山东省昌乐县畜牧兽医局）解玉怀　杨维仁　（山东农业大学动物科技学院　山东 泰安）

常用饲用复合酶制剂及其作用机理

白林彬（山东省东阿县畜牧兽医局252200） 吕新年（山东省昌乐县畜牧兽医局）
解玉怀杨维仁*（山东农业大学动物科技学院山东 泰安）

近年来随着人们生活水平的提高，对肉、蛋、奶的需求也不断增加，而耕地面积日益减少，饲料资源已呈现长期短缺的态势。酶制剂作为一种新型绿色高效饲料添加剂，可提高畜禽生产性能，提高饲料原料的利用率，同时又能开辟新的饲料资源，解决饲料资源不足的难题。自从1975年美国饲料工业首次将微生物酶作为添加剂应用于配合饲料中并取得显著效果后，酶就正式作为饲料添加剂而广泛用于畜禽生产。同时对于饲用酶制剂的研究、开发与应用已成为动物营养研究的热点领域之一。

1　复合酶制剂

（1）复合酶制剂是由一种或几种单一酶制剂为主体，加上其它单一酶制剂混合而成，或由一种或几种微生物发酵获得。（2）影响动物对某种饲料原料消化能力的因素是多方面的，既与动物的品种、年龄、生理阶段有关，还与饲料组成成分、加工工艺等有关，因此使用单一酶制剂的作用十分有限。（3）可以根据不同畜禽的消化生理特点和饲料的组成成分，配制出不同畜禽的专用复合酶制剂。也可根据不同的饲料类型配制出不同的专用复合酶。使用专用复合酶制剂可以同时降解多种饲料底物（多种抗营养因子和多种养分），不同种类的酶之间还具有协同作用，从而可以最大限度地提高饲料的营养价值。

2　复合酶制剂的分类

目前畜禽生产中常用的饲用复合酶制剂基于其不同的功能特点，可分为以下几类：（1）以蛋白酶、淀粉酶为主的饲用复合酶，此类酶制剂主要用于补充动物内源酶的不足。（2）以β-葡聚糖酶和木聚糖酶为主的饲用复合酶。此类酶制剂主要用于以谷实为主要原料的饲粮如，大麦、燕麦、小麦和黑麦为主要原料的饲料，其主要作用是抵消 NSP 的抗营养作用。（3）以纤维素酶、果胶酶为主的饲用复合酶。此类酶主要由木霉、曲霉和青霉直接发酵而成，主要作用为破坏植物细胞壁，使细胞中的营养物质释放出来，易于被消化酶接触，并能消除饲粮中的抗营养因子，降低胃肠道内容物的粘稠度，促进动物消化吸收。（4）纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、葡聚糖酶、果胶酶等复合得到的饲用复合酶，此类复合酶制剂综合了以上各酶系的共同特点，具有更优的饲用效果。

3　复合酶制剂的作用机理

3.1破坏植物原料细胞壁，提高营养物质利用率（1）植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶等非淀粉多糖（NSP）组成，也含有少量蛋白质、酚类和脂肪酸等物质，通过各种化学键错综复杂地互相交联而形成。其中半纤维素主要由阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖和甘露聚糖等多糖组成［1］。由于单胃动物不能分泌分解NSP的酶，细胞壁包裹着植物细胞中的营养物质，就会阻碍细胞内容物与动物内源消化酶的充分接触，从而降低动物对营养物质的消化率［2］。（2）玉米、豆粕、小麦、大麦、菜籽粕等常用植物性饲料原料中 NSP的含量较高，而添加阿拉伯木聚糖酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶、纤维素酶和果胶酶可使细胞壁中的 NSP 降解为小分子片段，从而打破其壁垒结构，使细胞壁内的营养物质与消化酶得到充分接触，提高饲料的营养价值［3］［4］。Brennan 等 在体外条件下，

利用显微镜观察发现甘露聚糖可阻止淀粉酶和淀粉的相互结合及其水解产物的释放。利用甘露聚糖酶水解半乳甘露聚糖后，这种阻碍作用会降低。由此可见。NSP 酶破坏植物细胞壁、释放其内部养分也是提高日粮养分利用率和畜禽生产性能作用机制之一。

3.2降解水溶性NSP，降低食糜粘度（1）在麦类饲料中非淀粉多糖的含量较高，尤其是其中的可溶性非淀粉多糖（SNSP）具有较强的抗营养作用，主要为ß-葡聚糖和阿拉伯木聚糖。SNSP本身的结构特点决定了其具有溶于水后产生粘性和持水力强等特性，这是SNSP产生抗营养作用的主要原因［5］。畜禽采食麦类日粮后，小肠中的食糜粘度会增加，胃肠道的机械运动混合能力也随之下降，从而减缓了养分和内源酶的扩散结合速度，最终导致了养分利用率的降低［6］［7］。Campbell等发现，ß-葡聚糖酶可提高低粘性或高粘性大麦日粮肉仔鸡的生产性能，而且在粘性越高的大麦日粮中添加ß-葡聚糖酶的效果越明显。这也说明了ß-葡聚糖酶、小肠食糜粘度和肉仔鸡生产性能三者之间的关系。Bedford等［8］指出，在肉仔鸡小麦日粮中添加木聚糖酶则可降低小肠食糜粘性，提高肉仔鸡的增重和饲料转化率。由此可见，降低SNSP的粘性，提高养分消化与吸收是麦类日粮中非淀粉多糖酶提高畜禽生产性能的主要作用方式之一。（2）未被充分消化的饲料养分进入小肠后段，会成为厌氧有害微生物的增殖发酵的培养基，发酵产生的毒素可能会抑制畜禽生长。添加NSP酶后，NSP酶可将高粘度的SNSP水解成多糖片段，这些小分子多糖片段的粘度大为降低，食糜粘度也大为下降，从而打破养分和与消化酶之间的扩散屏障，大大提高饲料养分的消化利用率。

3.3补充内源酶的不足，促进内源酶的分泌（1）在肉鸡生长早期，随着肉仔鸡釆食量的增加，其自身分泌内源酶不足以满足对饲料的消化，因此影响其生长的因素主要表现在内源酶分泌的相对不足上。同时老年动物消化酶分泌能力的下降，动物处在应激和感染疾病状态下消化酶的分泌紊乱，都会造成消化酶的不足。因此，需要在动物日粮中额外添加外源酶制剂来帮助其消化。酶制剂主要通过微生物发酵得到，其理化性质与内源酶不同，添加酶制剂不会抑制内源酶的分泌，反而会在一定程度上促进内源酶的分泌，进而促进肠道中底物的分解，并消除抗营养因子的不利作用。（2）外源酶还可通过消除日粮中内源消化酶的抑制因子和NSP对消化酶的屏蔽作用，提高畜禽消化酶的活性。有研究证实非淀粉多糖酶具有显著提高小肠淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶的活性的作用［9，10］。于旭华等［11］在小麦类饲料中SNSP会抑制蛋白酶、淀粉酶、二糖酶和脂肪酶等消化酶的活性，添加NSP酶可消除其对消化酶的抑制作用［12］。

3.4改善消化器官的形态和重量日粮中的NSP会对畜禽胃肠道等消化器官的重量和肠壁厚度产生一定影响。在饲料中添加非淀粉多糖酶不仅可以降低消化道内的食糜粘度，还可以改变胃肠道的内环境，使肠壁变薄，促进对营养物质的吸收。Brenes等［13］在以大麦为基础的日粮中添加酶制剂，肉仔鸡腺胃、胰腺、肝脏、十二指肠、空肠、回肠、结肠重量分别减轻39%、24%、8%、16%、20%、18%和29%。Wu等［14］试验表明在小麦基础日粮中添加植酸酶、木聚糖酶以及两种酶混合物，均提高了十二指肠绒毛长度，降低了小肠相对重量。在整粒小麦日粮中添加木聚糖酶，对小肠相对重量无显著影响，但可提高回肠绒毛长度。在小麦日粮中添加木聚糖酶和葡聚糖酶，可以降低肠道的重量和长度［15］。消化器官相对重量的下降，可以减少动物用于内部器官生长和维持机能上的能量分配，使更多的能量用于生产性能。

3.5抑制微生物的过度繁殖，改善胃肠道微生态环境（1）SNSP的抗营养作用降低了畜禽对日粮养分的吸收，为消化道内微生物的繁殖提供了有利条件，导致消化道内微生物过度繁殖，影响畜禽的生长和健康［16］。Brenes等［17］报道在中等营养水平的小麦基础日粮中添加以木聚糖酶为主的酶制剂，可使微生物的数量降低60%。Choct等［18］则进一步证实，饲用酶制剂可以消除高水平SNSP所引起的小肠发酵，提高肉仔鸡生产性能。这充分说明限制消化道内微生物的过度繁殖，减少畜禽的免疫应答反应，改善畜禽健康状况，也是饲用酶制剂的作用机制之一。这主要是通过水解SNSP，提高日粮养分消化率，破坏微生物生存所需的养分条件来实现的。（2）非淀粉多糖酶还可以调控动物胃肠道的微生态环境，促进有益菌的生长繁殖，抑制有害菌对肠壁的粘附，维持正常的消化道环境。研究发现，添加木聚糖酶可以显著减少消化道内大肠杆菌、肠球菌、总厌氧菌的数量［19，20］。周利芬等［21］在小麦基础日粮中添加不同水平酶制剂，肉鸡空肠大肠杆菌数量减少5.1%～38.78%，乳酸杆菌数增加10.41%～13.48%；回肠大肠杆菌数量减少3.23%-31.34%，乳酸杆菌数增加4.69%～10.78%。因此，复合酶制剂不但能减少有害菌的增殖，还能促进有益菌的增殖，提高肉鸡的健康水平。

3.6影响畜禽血液激素水平，提高机体代谢水平畜禽的生长发育和对饲料营养成分的消化代谢过程都受神经和内分泌激素的调节。研究发现，酶制剂不仅可以直接参与对营养物质的消化吸收，还可参与相关激素分泌的调节，影响动物的新陈代谢。艾晓杰等［22］报道，NSP会抑制与生长代谢有关激素的分泌机能，日粮中添加NSP酶，可明显改善动物的消化代谢和禽体外周血液代谢激素水平，提高饲料利用率和生长速度。在大麦日粮中添加酶制剂可以影响畜禽外周血液的激素水平，提高甲状腺素（T3和T4）、生长激素和胰岛素水平，降低胰高血糖素水平，增强畜禽的物质代谢［23，24］。这可能是因为酶作用于日粮中的碳水化合物，可产生一些具有生理活性作用的寡糖，来参与机体的神经内分泌调节，从而影响动物的新陈代谢，促进动物的生长［25，26］。

3.7机体增强免疫力日粮中添加酶制剂还可提高机体的免疫机能，降低畜禽死亡率。喻涛等［23］报道在肉鸡大麦日粮中添加酶制剂可提高肉鸡胸腺、脾脏和法式囊的相对重量以及成熟淋巴细胞的数量，同时T淋巴细胞转换率显著也提高，这说明添加酶制剂可提高肉鸡细胞免疫力。添加酶制剂，还可提高T3、GH等代谢激素的水平，这些代谢激素具有免疫调节因子的作用，可以增强机体的免疫力。NSP酶可把日粮中的NSP降解成一些寡糖，某些寡糖可以阻碍病原菌在肠道中的定植，进而减轻病原菌对机体的毒害作用，同时参与免疫调节，增强动物的免疫力和健康水平。

3.8消除蛋白类抗营养因子植物性饲料原料含有多种蛋白类抗营养因子，如胰蛋白酶抑制剂和植物凝集素等。这些抗营养因子不能被动物自身所分泌的内源蛋白酶所水解，但是可以被外源酶水解，以解除对动物机体产生抗营养作用。贺英等［27］报道，5种微生物的蛋白酶在适宜的温度和PH条件下，均能够不同程度地水解大豆中的蛋白酶抑制因子和凝集素，使其失活。这说明在饲用酶制剂中的蛋白酶不仅能够提高饲料中蛋白质的消化率，而且能降解蛋白类抗营养因子。

4　小结与展望

酶制剂的使用效果不仅与日粮的能量水平有关，还与日粮的类型有关。目前，国内外关于酶制剂的研究主要集中在含非淀粉多糖较多的麦类及谷物类基础日粮中，而对玉米-豆粕型基础日粮中添加酶制剂的研究报道相对较少。因此，作为常用玉米-豆粕型日粮，还需做进一步的研究，以为复合酶制剂在畜禽低能日粮中的合理应用和降低养殖成本提供理论依据和技术支持。

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