蛋白酶在动物饲料中的应用

唐彩琰 译自

王晶晶 审 罗静如 制表

1 动物饲料中的蛋白酶

日粮蛋白质的消化是动物营养上的一个重要的原动力，因为蛋白质和氨基酸是最昂贵的营养物质之一。除了内源性蛋白酶在动物机体的所有代谢过程中发挥重要作用外，外源性蛋白酶在动物营养中也有两个重要的用途：(1) 用于食品原料或饲料原料的加工，如蛋白质水解产物；(2) 外源性蛋白酶直接用作饲料添加剂或直接用于成品饲料的加工。

准确了解饲料原料中氨基酸的消化率和动物的营养需求对配制添加了蛋白酶的日粮很重要。动物要获得最佳的生产性能，至关重要的是要给其饲喂能够满足营养需求的日粮蛋白质和氨基酸。然而，日粮含有过高水平的蛋白质会影响动物的肠道健康和家禽舍垫料的质量。另一个重要的问题是通过动物粪便大量排出的氮会造成环境污染。在饲料中添加外源性蛋白酶可以作为降低日粮蛋白质水平以确保动物拥有较高水平生产性能的一个有效措施。

2 蛋白酶在动物饲料中蛋白质水解产物加工上的应用

在动物营养上，蛋白质水解产物的应用已有悠久的历史，这些物质可能来自动物或植物。水产动物蛋白质、动物副产品(如组织或血液)、乳汁中的乳清以及大豆和小麦等植物的蛋白质水解产物可被用于不同的饲料，特别是幼龄动物和快速生长动物的饲料。

表1列出了可用于生产蛋白质水解产物的蛋白酶。这些酶来自动物、植物或微生物，可以单独使用，也可以与其他酶联合使用。

蛋白质水解产物可以通过化学水解、微生物水解或酶促水解获得。在对被用作饲料原料的动物副产品或植物原料进行加工时通常会用酶水解蛋白质。酶促水解通常比较温和且具有特异性，所用的酶在水解结束后可以很方便地通过热处理失去活性。然而，与化学水解相比，在对某些蛋白质进行水解加工上，酶促水解可能存在成本高以及水解效率会受蛋白质底物中的酶抑制剂影响的问题。例如，每年生产出的鱼类加工副产品虽然数量巨大，但需投入巨资处理由此产生的废弃物。由于反应条件温和以及生成的产品质量和功能上乘，酶促水解在实验室显示出良好的应用优势，但由于成本高于化学水解，目前无法在工业化生产中广泛应用。

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酶促水解在温和的条件(例如，在pH 6～8和温度30 ℃～60 ℃的环境中)下进行，并能将副反应降至最低。蛋白质的肽键能被许多不同种类的蛋白酶(外肽酶和内肽酶单独或联合使用)分解。选择哪一类酶取决于蛋白质的来源和期望达到的水解程度。蛋白质水解产生的较小肽或较大肽都可用于饲喂动物。对动物而言，这些肽既具有营养功能，也具有生理功能或调节功能。由植物蛋白或动物蛋白产生的一些肽还具有抗菌、抗氧化、抗高血压和免疫调节的功能。除了具有营养价值外，一些肽还具有生物学功能，它们常被称为生物活性肽。人们可以选择性地分馏蛋白质水解产物，以分离特定肽或去除不需要的肽。

植物蛋白质和动物蛋白质水解产生的肽可用于猪、家禽、水产和伴侣动物的日粮，能够改善动物的肠道健康、生长速度和生产性能，且具有成本效益。植物蛋白质水解产物在动物饲料中越来越重要。

蛋白质在幼龄动物的生长发育上起着至关重要的作用。用酶消化技术加工屠宰场副产品(如家禽的组织、猪血和酶促水解羽毛)可提高这些副产品在仔猪上的营养价值，使它们可与鱼粉、喷雾干燥动物血细胞和喷雾干燥血浆蛋白质等优质蛋白质成分媲美，从而可以为饲料配方提供一种新的选择。

在水产养殖中，植物蛋白质水解产物可以部分甚至几乎全部替代鱼粉。由于世界范围内缺乏鱼粉，植物蛋白质水解产物替代鱼粉显得极为重要。水解大豆蛋白质产品可以替代犊牛生长中常用的脱脂奶粉。

一些蛋白质(如大豆中的胰蛋白酶水解产物)水解后会产生苦味，并且可能需要进行其他处理以减少苦味。

应用美拉德反应和通过使用酶促蛋白质水解产物生成特殊的风味增强剂来改善饲料风味的技术可以为宠物食品行业提供经济有效的解决方案。此外，蛋白质水解产物可提供800 Da～1 500 Da的肽，由于这些肽分子极小，因此能够防止伴侣动物出现过敏反应。

利用从屠宰场或鱼类加工厂的副产品中获得的以及从植物原料中提取的蛋白质水解产物在有效循环利用营养物质和可持续利用资源的环境方面非常重要，否则这些副产品和饲料原料不会被用于动物饲料。然而，有时出于不同的原因，所在地的政策法规不允许将某些动物副产品用于动物生产。

底物可能有很大差异，例如，对于各种鱼类加工底物，业已证明其化学组成和适口性(对狗而言)会受底物组成的影响。

Pedersen等证明了四种不同的角蛋白酶在水解鸡毛上的效果。

Nchienzia等证明了用不同品牌的商用蛋白酶水解家禽副产品的可行性。这些研究人员认为，该研究结果对口味增强剂(palatants)的制作具有重要意义，其中相对便宜的水解禽肉粉可用于改善伴侣动物食品的风味。

Coll等证明，用来自地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)的进行了荧光标记的蛋白酶处理肉粉和骨粉以提高溶解度并灭活朊病毒在技术上是可行的。然而，与骨骼相比，软组织颗粒对酶输注的抵抗力更强。

(未完待续)