《饲用酶制剂的研究与分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《饲用酶制剂的研究与分析（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、饲用酶制剂的研究与分析摘要: 20世纪90年代，动物营养学家们普遍认为，饲用酶制剂是配合饲料中的一个必须成分。此后，随着酶制剂在饲料中的应用。酶制剂在改善饲料的消化率、降低原料营养价值的变异以及在提高动物生产性能方面的作用已经得到大量试验数据的证实。酶制剂应用于饲料工业的历史并不长，但是发展速度却很快。饲用酶不仅可以提高饲料利用率，节约粮食，而且还可以起到增重抗病的作用，发展前景非常广阔。 本综述主要介绍了饲用酶制剂的大概发展状况和新进展。 关键字：酶制剂 饲用酶 分类 作用机理 研究进展 应用饲用酶制剂的应用效果现已毋庸置经，它既能提高饲料的消化率和利用率，提高畜禽及鱼类的生产性能，又能减少
2、畜禽摄泄物中的氮、磷的摄泄量，保护水体和土壤免受污染，因而饲用酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保型的“绿色”饲料添加剂，在21世纪将有着十分广阔的应用前景.一、酶制剂的概况酶是由活细胞产生的、催化特定生物化学反应的一种生物催化剂。酶制剂是酶经过提纯、加工后的具有催化功能的生物制品。主要用于催化生产过程中的各种化学反应，具有催化效率高、高度专一性、作用条件温和、降低能耗、减少化学污染等特点。其应用领域遍布食品（面包烘烤业、面粉深加工、果品加工业等）、纺织、饲料、洗涤剂、造纸、皮革、医药以及能源开发、环境保护等方面。酶制剂产业是知识密集型高技术产业，是生物工程领域的重要组成部分。目前为止，已报道
3、发现的酶类有3000多种，但其中已实现大规模工业化生产的只有60多种。酶制剂是指按一定的质量标准要求、加工成一定规格且能稳定发挥其功能作用的含有酶成分的制品。常按其性状分为液体剂型酶和固体剂型酶，或按其功能和使用特点分为饲料酶、食品酶和纺织酶等。酶制剂既含有酶成分，也含有载体或溶剂。1、中国酶制剂产业的发展现状及特点中国最早的酶制剂工业起于上世纪中叶，生产的产品主要为应用于纺织退浆的BF7658-淀粉酶。20世纪90年代末，高温淀粉酶和高转化液体糖化酶开始在酒精、味精、制糖、 啤酒等行业广泛应用。当时中国酶制剂主要以淀粉酶和糖化酶为主，两者总量占出口总额的80以上。现在中国酶制剂产品已经更新换
4、代，主要包括以下9大类：糖化酶、淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、植酸酶、半纤维素酶、果胶酶、饲用复合酶、啤酒复合酶等。其中，糖化酶、淀粉酶、植酸酶产量过万吨；纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶所占比例较小，但增长较快。2、中国食品酶产业的发展现状中国食品酶制剂种类较多，主要包括酿造酶、乳品酶、淀粉酶、蛋白酶、油脂酶、风味酶、果品酶等。其中，碳水化合物用酶、蛋白质用酶、乳品用酶占食品酶制剂的比重较大。在食品加工过程中常用的酶制剂主要有以下几种：木瓜蛋白酶、谷氨酰胺转胺酶、弹性蛋白酶、溶菌酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶、异淀粉酶、纤维素酶、超氧化物歧化酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、生姜蛋白酶等。中国已批准使用于食品
5、工业的酶制剂有淀粉酶、糖化酶、固定化葡萄糖异构酶、木瓜蛋白酶、果胶酶、葡聚糖酶、葡萄氧化酶、乙酰乳酸脱氨酶等。主要应用于果蔬加工、焙烤乳制品加工等方面。3、 中国纺织酶产业的发展现状20世纪80年代,以淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等为代表的纺织酶制剂，主要用于织物退浆、牛仔布整理和真丝脱胶等，在工业上得到了广泛应用。也代表着纺织生物技术开始兴起。进入21世纪以后，中国酶制剂在纺织工业中的应用领域逐步，包括纤维改性、原麻脱胶、印染前处理、印染废、水处理、服装成衣加工等领域。目前，纺织用酶制剂加工工艺已涉及到几乎所有的纺织湿加工领域市场规模呈稳定递增趋势。二、饲用酶制剂概况饲料酶制剂是指添加到动物日粮
6、中，目的是提高营养消化利用、降低抗营养因子或产生对动物有特殊作用的功能成分的酶制剂。我国作为一个养殖大国，在养殖业中推广应用酶制剂有着更为重大的意义：第一，缓解饲料资源的短缺。我国畜牧业生产中，目前使用的饲料配方仍然以玉米豆粕型为主，这种单一的饲料原料不仅会造成玉米-豆粕的严重短缺，并且由于玉米豆粕型饲料中含有纤维素、半纤维素、果胶物质、木质素等难以被单胃动物利用的成分，导致饲料原料的浪费。通过在饲料中添加酶制剂可消除饲料中的抗营养因子，提高饲料利用率，节约饲料资源。第二，减少环境污染：通过在饲料中添加酶制剂可大量减少畜禽排泄物中的有机物：氮和磷等的排放量，从而减轻它们对土壤和水体的污染。第三
7、，提供更加安全的动物产品：酶制剂是一种通过生物生产的蛋白质，无毒副作用、无残留，是一种公认的绿色饲料添加剂。除此之外，酶制剂还有助于控制和预防动物疾病，改善动物健康的作用。通过在饲料中添加酶制剂，减少抗生素等对人体有害添加剂的使用，对获得优质安全的动物产品有重要意义。1、 饲用酶制剂的种类及功能饲用酶制剂品种很多，可分为单酶制剂和复合酶制剂2类。 1.1 单酶制剂 单酶制剂又可分为消化酶(内源酶)和非消化酶(外源酶)2大类。 1.1.1 消化酶 畜禽体内能够合成这类并非用来消化营养物质，但因为某种原因却需要强化和补充的酶类。这类酶主要包括淀粉酶、糖化酶、蛋白酶和脂肪酶等。1）淀粉酶，作用于-1
8、，4糖苷键，将淀粉水解为双糖、寡糖和糊精，使之易于吸收，并能在胃中迅速液化淀粉，减轻胃部胀感，促进消化。2）糖化酶，可水解线性的寡糖、双糖和糊精，生成葡萄糖和果糖，也可作用于淀粉的非还原性末端，依次缓慢水解-1，4 糖苷键生成葡萄糖。因此可在淀粉酶的协同作用下，将淀粉完全分解成葡萄糖。3）蛋白酶，是指能催化分解蛋白质肽键的一群酶的总称，有酸性、中性和碱性之分。在饲料中由于动物胃液多呈酸性，肠道多数为弱酸性至中性，所以大多数添加酸性和中性蛋白酶的主要作用是将动物摄取的饲料蛋白质分解为氨基酸，并由动物体重新组合合成自身的蛋白质。4）脂肪酶，将脂肪分解为甘油、脂肪酸和磷脂酸。主要来源于动物的胃液、胰
9、液及微生物黑曲酶、根酶和酵母等。1.1.2 非消化酶 非消化酶包括纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和-葡聚糖酶。1）纤维素酶，包括Cl酶、Cx酶和-葡萄糖苷酶 (Cb)。其中Cl酶将结晶纤维素分解为活性纤维素，降低结晶度，然后经Cx酶的作用将活性纤维素分解为纤维二糖和纤维寡糖，在Cb的作用下，生成动物机体可利用的葡萄糖。2）半纤维素酶，包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和聚半乳糖酶等，主要是将植物细胞中的半纤维素降解为各种五碳糖，并可降低半纤维素溶于水后的黏度。纤维素酶和半纤维素酶协同作用，破坏富含纤维素的细胞壁，将难于消化和黏性的多糖分解，从而大大提高低能饲料的饲用价值，提高饲料利用率。3）
10、果胶酶，果胶是一种多糖，果胶酶可裂解果胶单糖间的糖苷键，并脱去水分子，分解位于植物细胞壁及胞间层的果胶，促使植物组织崩解，使营养成分得到充分释放和利用。4）-葡聚糖酶，多存在于大麦和燕麦等谷物中，可溶于水形成黏性的凝胶，成为一种抗营养因子，阻碍动物(特别是幼畜)对营养物质的利用，从而影响其生长。1.2 复合酶制剂 动物配合饲料中含有多种营养素，这些营养素多由生物高分子组成，动物在消化利用这些营养物质前，必须经酶解后才能利用。而酶具有严格的专一性和特异性，使用单一酶系的作用效果要低于使用多酶系统。利用各种消化酶和非消化酶的协同作用，可最大限度地提高饲料中能量、蛋白质和纤维素等营养物质的利用率，从
11、而达到增质量和减少饲料消耗的目的。目前世界上生产的复合酶制剂，由于具有不同的功能特点，可分为以下几类： 1.2.1 以-葡聚糖酶为主的饲用复合酶剂 此类酶制剂的主要功能是消除饲料中的-葡聚糖等抗营养因子。主要应用于北美、欧洲等以大麦为饲料主原料的国家。1.2.2 以蛋白酶和淀粉酶为主的饲用复合酶剂此类酶制剂主要功能是用于补充动物内源酶的不足，从而降解畜禽体内的多糖和蛋白质等生物大分子。 1.2.3 以纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶为主的饲用复合酶剂此类酶制剂主要由木霉、曲霉和青霉直接发酵而成。主要作用为破坏植物细胞壁，使细胞中营养物质充分释放出来，供进一步消化吸收，并能消除饲料中的抗营养因子，增加
12、饲料的营养价值，降低胃肠道内容物的黏度，促进动物消化吸收。 1.2.4 植酸酶制剂纯植酸酶或辅以其他的一些消化酶和非消化酶，主要作用是水解饲料中的植酸，消除植酸的抗营养作用，部分替代或完全替代饲料中添加的无机磷，减少动物磷排泄。2、 饲用酶制剂的应用原理2.1 提高畜禽消化道内源酶活性，补充内源酶的不足畜禽消化道内缺乏植酸酶、纤维素酶以及其他的一些非淀粉多糖酶，因而多建议在饲料中添加外源酶制剂，以改善饲料品质，提高饲料利用率；断奶后的幼畜消化道机能尚未完善，各种消化酶分泌不足，添加外源酶制剂更有必要。正常的健康成年动物，在适宜的生产条件下，能分泌足够的消化饲料中淀粉、蛋白质、脂类等养分的酶，但
13、动物处于高温、寒冷、转群、疾病等应激状态时，动物分泌酶的能力较弱或者易出现消化机能紊乱，内源消化酶分泌减少。因此在日粮中添加外源性消化酶，可以补充内源酶的不足，提高饲料的利用率，改善动物的消化能力，减少应激条件下生产能力的下降，同时还可以促进内源酶的分泌。2.2 破坏植物细胞壁，提高饲料的利用效率动物饲料组分多为谷物类及粕类，而植物的细胞由一层细胞壁包围着，细胞壁的主要成分是非淀粉多糖，包括阿拉伯木聚糖、-葡聚糖、纤维素和果胶等。它们是细胞内容物养分(如淀粉、蛋白质和脂肪)和消化酶接触的机械屏障。谷粒虽经机械加工使部分细胞壁受到破坏，但大部分未被触动。添加外源性非淀粉多糖酶，可有效地溶解植物细
14、胞壁，释放被包埋的养分。同时，具有活性的各种酶能有效地将饲料的一些大分子多聚体分解和消化成动物容易吸收的营养物质或分解成小片段营养物质，使其它消化酶进一步消化这些动物本身难以分解和吸收的大分子物质，从而提高植物细胞内养分利用率。2.3 消除饲料中的抗营养因子，促进营养物质的消化吸收饲料中的抗营养物质是指饲料本身含有，或从外界进入饲料中的阻碍养分消化的微量成分，如影响蛋白质消化的抗营养物质或营养抑制因子有蛋白质酶抑制剂、凝结素等，影响矿物质消化利用的有植酸、草酸等，以及植物细胞壁中含有的木聚糖、纤维素、-葡聚糖、甘露聚糖、果胶等难以消化的物质，抗营养因子不能被作为养分消化吸收，且干扰整个日粮其他
15、营养的消化吸收和利用，阻碍动物内源消化酶与细胞内营养物质的作用，降低饲料中脂肪、淀粉和蛋白质营养价值。而饲用酶制剂可以有效地降解这些抗营养因子，促进日粮消化吸收，提高动物生产性能。 2.4 改善肠道内微生物区系，提高免疫功能小麦、大麦、燕麦和黑麦中的非淀粉多糖(主要是-葡聚糖和戊聚糖)能大幅度提高胃肠道黏度，继之引起肠道机械混合内容物的能力严重受阻，从而改变微生物区系、菌虫数量，使得更多的养分到达后肠难以吸收，用葡聚糖酶和戊聚糖酶降解可溶性非淀粉多糖，能降低食糜的黏度，提高饲料消化吸收效率进而减少肠道后段微生物的活动。酶制剂在动物胃肠道应用产生的寡聚糖还可以显著激活动物巨噬细胞的活性，充当免疫
16、刺激的辅助因子，调节机体免疫系统，提高抗体免疫应答能力，从而增加动物体液及细胞免疫能力。3、 饲用酶制剂的应用技术3.1 根据科学指标应用酶制剂酶制剂的高度专一性决定了酶制剂产品使用的严格要求，随着植酸酶等单一酶制剂在饲料中得到普遍推广，目前在饲料行业中使用复合酶制剂也越来越广泛。衡量饲用酶制剂质量水平和作用效果的依据主要是酶的种类和含量，以及酶的活性和稳定性。由于酶的一些检测指标目前较难检测和判断，因此在选用时应特别注意。在选用酶制剂产品时最好选用一些信誉度较好、被人们广泛认可的产品，有条件最好进行一些试验后再大量应用。3.2 根据动物的种类和不同生长阶段应用酶制剂由于酶有高度的专一性和特异性，不同动物品
