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1、饲料酶制剂应用要 点与价值评定报 告 人：张铁鹰 博士中国农业科学院北京畜牧兽医研究所2009年10月研究方向：酶与抗营养因子主要内容我国饲料工业快速发展与饲用酶制剂的机遇 和挑战；酶制剂的应用技术要点 影响饲用酶制剂应用效果的因素 饲用酶制剂的选择与价值评价 饲用酶制剂的未来发展趋势 我国饲料养殖业所面临的严峻问题我国饲料资源短缺据海关统计，2008年我国累计进口大豆3743.6万 吨，豆粕的价格也居高不下；玉米由出口国转向进口国，每年进口月10万吨， 但国内玉米的价格却一直居高不下；鱼粉的进口量在120万吨左右；2008年，我国蛋氨酸的进口总量达到9.07万吨;随着人口增长和农村人口对动物
2、性食品消费水 平的提高，我国蛋白质饲料的自给率将不足50% ；能量饲料的缺口将会进一步加剧。养殖业带来的污染问题严重据统计，畜禽的粪尿排泄量每天一头牛为32kg、一头 猪为3.5kg、一只鸡为0.15kg，全国畜禽粪便年产量约为 17.3亿吨。畜禽排泄物中氮等有机物对环境的污染也日趋突出， 2000年时我国养殖业畜禽粪便产生量已达到19亿t左右， 是工业固体废物的2.4倍，部分地区甚至超过4倍。畜禽粪便中含有的氮和磷的量分别为1597万t和363万t ，分别相当于我国同期化肥用量的78.9%和57.4%。养殖 业的环境污染问题已越来越受到社会各界广泛关注。氮是重要的污染源之一粪便中氮含量过高，
3、未经处理粪便中一部分氮会挥发到大气中增 加大气氮的含量和恶臭气味，严重时可构成酸雨，危害植物。其余大部分氮被氧化成硝酸盐经地下水或地面水渗流到各种天然 水体，从而造成广泛的污染。粪便臭味污染亦日趋严重，养殖密度高，土壤、水和空气受到了 严重的污染。污染空气畜禽粪便的堆积，会产生大量含氨、硫化氢、甲烷、吲 哚、粪臭素等有毒有害气体成分，这类恶臭气体污染空气，不仅对 畜禽正常生长造成不利，而且直接给临近居民的精神和健康带来不 良影响。磷是另一重要污染源之一饲料中三分之二的磷是以植酸磷形式存在，很难被单 胃动物消化利用，大部分随粪便排出体外。磷进入水体后会直接导致水体富营养化,使藻类和其他 水生植物
4、快速生长,消耗水中的氧,使水变黑、变臭,鱼类 和其他水生物大量死亡。蓝藻可产生致癌毒素，对居民的身体健康产生巨大威 胁。酶制剂的发展机遇和挑战酶制剂的发展机遇开发利用新的饲料资源对羽毛粉、血粉等动物屠宰废 弃物进行加工处理，提高其消化利用；消除非常规饲料原料中的抗营养因子，提高其在配方 中的比例和利用率；提高常规饲料玉米、豆粕等养分的利用效率；在饲料中添加酶制剂已经成为普遍，目前饲用酶制剂 发展的真正黄金季节。饲料企业和养殖企业对酶制剂产品的要求也越来越高 ，已经完全由概念性的产品，向经济效益型产品转变；对酶制剂产品的科技含量，性价比，提出了更高的要 求；饲料企业一味以价格作为选择酶制剂产品的
5、主要标准 ，很大程度上限制了酶制剂行业的发展和应用效果的体 现。酶制剂面临的挑战酶制剂的应用技术要点u提高畜禽消化道内源酶活弥补幼龄畜禽消化道内源 酶不足，如蛋白酶、淀粉酶 和脂肪酶等活性（仔猪和雏 鸡），降低幼畜腹泻，改善 其生产性能。 雏鸡（蛋鸡和肉鸡）过料 现象，体重不达标。张铁鹰2002年以非淀粉多糖酶为主，增加饲料配方中次粉或麸皮小 麦的用量以及杂粕的用量；关于内源酶与外源酶之间的关系；内源消化酶分泌需要消耗动物大量的能量和蛋白，其 中胰蛋白酶抑制剂是一个有力证据。72.842.95b不同日龄AA肉鸡粗脂肪消化率21 d粗脂肪消化率（%）79.322.2883.351.6142 d5
6、6 d日龄阶龄阶段在肉鸡饲料中脂肪添加比例较高，建议全期使用 脂肪酶；使用中直接替代日粮中的油脂或者降低饲料的有 效能值。u破坏植物细胞壁结构加酶前释放细胞壁内养分几种常用饲料中NSP的组成与含量（DM） 饲料Feed总非淀 粉 多 糖 TNSP阿拉伯糖 Arabinose木糖 Xylose甘露糖 Mannos e半乳糖 Galactose葡萄糖 Gluc ose糖醛酸 Uro nic aci ds木质素 Klason lig nin小麦Wheat10.22.33.70.50.42.70.71.1大麦Barley15.82.55.00.40.37.51.23.3黑麦Rye12.72.84.40
7、.60.53.70.61.6燕麦Oats20.01.56.50.30.59.70.95.6小麦麸Wheat bran38.28.714.90.40.911.02.35.8玉米 Maize 10.31.82.40.20.43.70.70.6玉米皮Maize bran59.611.718.50.32.926.73.31.6豆粕Soybean meal 19.62.51.71.04.95.93.63.0豆壳Soybean bran58.74.77.55.03.330.17.52.0小麦与玉米的营养与优缺点比较 项目玉米(GB2级)小麦(GB2级)粗蛋白8.713.9猪消化能3360kcal/kg32
8、50kcal/kg赖氨酸0.240.30蛋氨酸0.180.25苏氨酸0.31%0.34%维生素评价富含VA和V富含族和V亚油酸1.920.93有效磷0.1%0.21%粗脂肪3.601.70u增加麦类饲料的应用比例猪日粮中使用小麦注意事项 u小麦替代玉米后在日粮中的使用比例：小猪12，中猪2040，大猪4060，怀孕母猪2030%。u由于小麦本身的纤维素含量就比较高，在大量添加小麦时可以减少或不使用麦麸。u用小麦替代玉米后，降低豆粕的用量，做好氨基酸的不足和平衡问题。u小麦加工问题：小麦日粮制粒后相对玉米而言结合紧密，制粒效果好。u用作粉料时不能粉碎太细，过细的小麦因为太粘而影响采食量，在母猪阶
9、段还容易造成胃溃疡等不良影响。u小麦喂猪，一粒小麦粉碎成个碎粒为宜。这样既可获得较高的消化率，又可获得较高的饲料报酬，还会具有较好的饲料流动性。另外应该特别注意小麦原料本身的品质，要特别注意小麦的霉变问题。由于我们长期都用玉米作为主要原料，所以在使用小麦时，应该采用逐步加量过渡，边观察边加量的方法，让猪逐渐适应新饲料，避免一次性换料带来的应激损失。u提高磷等矿物质的利用效 率复合酶与植酸酶同时使用，Juanpere 等 (2005) 、Kim 等 (2005) 和 Cowieson 和Adeola (2005)研究均表明在玉米型的日粮中木聚糖酶等非淀粉多糖酶和植酸酶同时添加，二者具有在增加爱磷
10、沉积方面具有明显的协同效应，且在小麦日粮中的效果更明显。影响饲用酶制剂应用效果的因素u预混料中矿物元素对酶活性的影响在预混料中使用，先与有机载体混合后再与矿物元素 和维生素混合，避免直接与矿物元素等或者过酸或过碱 的物质直接混合。氧化性较强的硫酸铜等一些含有结晶水的矿物元素；乳猪料中的酸化剂；肉鸡或蛋鸡饲料中的碳酸氢钠；抗生素对酶的活性没有影响。u与配合饲料的混合均匀度粉状酶制剂：饲喂粉状饲料的产蛋鸡，可能会出现采 食不均匀现象。颗粒状的酶制剂：饲料中注意混合均匀度和采食均匀 度，尽量选择添加量大，颗粒直径小的产品。制粒温度在60 以内不会对酶制剂的活性有影响， 85条件下，通常损失较大；颗粒
11、酶或者包衣酶很好地解决了贮存和制粒问题，但 还要考虑到酶活在进入消化道内的释放情况。u饲料制粒温度u畜禽饮水水中的消毒剂 不同浓度次氯酸钠溶液对木聚糖酶活性的影响（25，12h） 温度、时间和水源对木聚糖酶活性的影响 自来水中氯不同挥发时间对木聚糖酶活性的影响 提示在利用消毒剂处理畜禽饮水时，一定要尽可能使 消毒后水体中的消毒剂成分挥发彻底；酶本身是一种蛋白质，其活性易 受多种因素的影响（温度、pH、底 物、激活剂与抑制剂以及蛋白质水解酶 等）。温度：3741 pH: 2.07.0 激活与抑制剂：存在大量的金属离子 蛋白质水解酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶 底 物：植酸多数是以钙盐和镁盐的形
12、式结合，并被多种植物组织所包 裹，其它抗营养因子被大量的养分所包裹。u影响植酸酶活性消化道内环境因素图1 不同pH下纤维素酶活性的表现图2 不同pH下木聚糖酶活性的表现5种纤维素酶的最适pH均为值5.0，随着环境pH远离5.0，活性均出现下降， X2的最适pH为5.5，其余4种木聚糖酶的最适pH为5.0，当环境的pH远离最适 pH时活性出现下降，但是下降的幅度不同。 u动物消化道内的pH环境对酶活性的影响u不同pH下黑曲霉植酸酶活性随时间的变 化 与最适pH接近条 件下，初期酶活下 降速度较快，随后 趋于稳定，酶活受 影响较小。 远离最适pH条件 下，对植酸酶活性 的影响随时间增加不同pH下植
13、酸酶活性随时间的变化规律 u胃蛋白酶和胰酶对植酸酶活性的影响酶活随着温度有上升的趋势，在50下10种酶制剂活性最高。X2最适温度和 pH为50和5.5，其余9种酶的最适条件均为50，pH5.0 。u畜禽消化道内的温度对酶活性的影响u不同日龄各段食糜中酶活保留率的比较 u 金属离子对植酸酶活性的影响 为了维持畜禽快速地生长发育，饲料中往往含有 Ca2+、Mg2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+和Fe2+等矿物质营养元 素。 在中性pH条件下， Zn2+Fe2+Mn2+Fe 3+Ca2+Mg2+ 。 将反应体系的pH降 低，各二价金属离子 对植酸酶的抑制作用 均有降低趋势。David et al(1
14、999)u不同金属阳离子对植酸酶活性的抑制强度u日粮中矿物元素对植酸酶水解植酸的影响 通过模拟28日龄肉仔鸡嗉囊、胃、小肠中pH条件、金 属离子和底物，研究了2价金属离子（Ca2+、Cu2+、Mn2+ 、Zn2+、Fe2+和Mg2+）对植酸酶水解植酸磷释放无机磷 的影响。 参照28日龄肉仔鸡饲料中金属离子和总植酸磷含量及 植酸酶添加量。 嗉囊pH条件下金属离子对植酸酶水解植酸磷产生无 机磷的影响 钙离子对植酸酶的影响镁离子对植酸酶的影响铁离子对植酸酶的影响铜离子对植酸酶的影响锌离子对植酸酶的影响锰离子对植酸酶的影响n结果分析1在模拟嗉囊pH为4.45的条件下，Ca2+、Mg2+、Cu2+、 M
15、n2+均对植酸酶水解植酸产生无机磷有激活作用，其中 Ca2+、Mg2+的激活作用较大，Mg2+在初期即对植酸酶有 较大的激活作用，25min时可达155%；Cu2+、Mn2+虽然有一定的激活作用，但作用不如Ca2+ 、Mg2+的作用明显。而Fe2+和Zn2+则未表现明显的激活或抑制作用。胃pH条件下金属离子对植酸酶水解植酸磷产生无机 磷的影响 钙离子对植酸酶的影响镁离子对植酸酶的影响铁离子对植酸酶的影响铜离子对植酸酶的影响锰离子对植酸酶的影响锌离子对植酸酶的影响在模拟胃pH为3.22的条件下，Ca2+、Mg2+依然对植酸 酶水解植酸产生无机磷有较大的激活作用，其中Ca2+的 作用较大，在15m
16、in时可达359%，随着时间的增加激活作 用逐渐减少;Mg2+也表现出一定的激活作用;其他离子则因为pH的降低表现出较大的差异，Fe2+、 Mn2+表现出一定的抑制作用;Cu2+、 Zn2+则表现为前期抑制，后期激活，随着时间 的增加而表现出不同的作用。 n结果分析2小肠pH条件下金属离子对植酸酶水解植酸磷产生无 机磷的影响 钙离子对植酸酶的影响镁离子对植酸酶的影响铁离子对植酸酶的影响铜离子对植酸酶的影响锰离子对植酸酶的影响锌离子对植酸酶的影响在模拟小肠pH为5.93的条件下，Ca2+对植酸酶水解植 酸产生无机磷的量具有强烈的抑制作用;Fe2+、Cu2+、Zn2+也均对植酸酶有抑制作用，其中 Zn2+的抑制作用较大。Mg2+、Mn2+则表现出一定的激活作用，其中Mg2+的激 活作用较明显。n结果分析3饲用酶制剂受消化道内环境的影响
