酶在飼料中的應(yīng)用

1、酶在飼料中的應(yīng)用,,前 言,育肥豬飼料（100%）55gN/d/頭,,豬經(jīng)過(guò)消化、體內(nèi)轉(zhuǎn)化,,,,存留體內(nèi)17gN30%用于生長(zhǎng)育肥,排出糞便11g N20%,排出的尿27gN50%,注：55gN：設(shè)育肥豬每頭每天采食2.5kg蛋白為14%的飼料,引自 Aarnink,1997,PhD thesis,agricultural University Wageningen,豬飼料中蛋白質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化率,為何動(dòng)物的生物轉(zhuǎn)化率只有30

2、%呢？ 動(dòng)物的消化能力不足和飼料中存在抗?fàn)I養(yǎng)因子就是其中的原因之一。,2、飼料抗?fàn)I養(yǎng)因子,,細(xì)胞,水溶性非淀粉多糖,水不容性非淀粉多糖,蛋白質(zhì),脂類,礦物質(zhì),,,,,,抗?fàn)I養(yǎng)因子,營(yíng)養(yǎng)大分子,淀粉,,,,,,,抗性淀粉,,,木質(zhì)素,蛋白質(zhì)性質(zhì)抗?fàn)I養(yǎng)因子（如：胰蛋白酶抑制因子、外源凝集素等）,,,細(xì)胞壁,細(xì)胞內(nèi),,3、NSP與NSP酶,非淀粉多糖( non-starch polysaccharides, N

3、SP ) 非淀粉多糖一般分為3大類，即阿拉伯木聚糖、非纖維多糖(半纖維素性聚合體)和果膠聚糖。 非淀粉多糖(NSP)是飼料纖維的主要成分，這些纖維將飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包圍在細(xì)胞壁里面，部分纖維可溶解于水并產(chǎn)生粘性物質(zhì)。這些粘性物質(zhì)抑制動(dòng)物的正常消化功能，妨礙動(dòng)物吸收營(yíng)養(yǎng)。 下張圖片顯示各個(gè)常見(jiàn)日用量中各種非淀粉多糖的含量,常見(jiàn)日糧及飼料中各種非淀粉多糖的含量,NSP 抗?fàn)I養(yǎng)作用的機(jī)理,非淀粉多糖對(duì)

4、動(dòng)物消化吸收的負(fù)面作用主要由其溶水后表現(xiàn)出的高粘度所引起的。 以阿拉伯木聚糖為例，阿拉伯木聚糖的粘性是由其側(cè)鏈上的阿拉伯糖引起的 ,這一長(zhǎng)鏈聚合物具有高度的系水力(阿拉伯木聚糖可吸收約10 倍本身重量的水), 從而增加了腸內(nèi)食糜的粘度。（1）高粘度食糜延長(zhǎng)其通過(guò)消化道的時(shí)間 ,從而降低了動(dòng)物的采食量；（2）高粘度會(huì)使食糜內(nèi)各組分混合不勻, 從而會(huì)妨礙食糜內(nèi)的糖 、氨基酸和其它養(yǎng)分向腸粘膜的移動(dòng) ；（3）能結(jié)合膽汁鹽 、脂

5、類和膽固醇 ,從而影響小腸中脂類的代謝；（4）食糜的高粘度會(huì)延長(zhǎng)它在小腸內(nèi)的滯留時(shí)間,減少了消化道內(nèi)的氧氣,有助于厭氧微生物菌落的生長(zhǎng)。 有文獻(xiàn)報(bào)道 , 喂黑麥或富含果膠日糧的家禽回腸中厭氧菌群要比喂玉米豆粕型日糧家禽高 102～ 103 倍。,NSP酶促進(jìn)養(yǎng)分消化吸收的機(jī)制,以β-葡聚糖酶與木聚糖酶為例: 他們可分別使β-葡聚糖與木聚糖斷裂成小分子片段 , 從而降低其在腸道內(nèi)形成的粘度 ,提高腸道內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與消化酶

6、混合速度 ,加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)特別是脂肪等大分子物質(zhì)的擴(kuò)散速度,提高營(yíng)養(yǎng)物的消化與吸收速度;同時(shí)可摧毀細(xì)胞壁,釋放細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等), 使之充分與消化道內(nèi)源酶作用 ,供進(jìn)一步消化吸收 ,從而提高飼料利用率 。同時(shí)非淀粉多糖酶對(duì)腸黏膜結(jié)構(gòu)也有影響： 豬大麥型飼糧中添加半纖維素酶(β-葡聚糖酶 、木聚糖酶和纖維素酶)，豬 的十二指腸 、空腸、回腸的絨毛高度顯著增加(P <0 .05), 微絨毛排列有規(guī)則

7、且高度 、密度增加。機(jī)理可能是有害微生物對(duì)腸粘膜上絨毛和微絨毛的損害減輕 ,甚至消失。,加NSP酶飼料的飼喂效果,大麥型飼糧添加β-葡聚糖酶制劑使仔豬和中豬的日增重分別提高了 20.66%和11 .56%, 料重比分別降低了 8 .87%和 13.61%;在含木聚糖 7.23%和含 6 .23 %的雞小麥型飼糧中添加以木聚糖酶(13 500U/g)為主的復(fù)合酶0.12%，干物質(zhì) 、有機(jī)物消化率顯著和極顯著提高。木聚糖酶可提高雞小麥日糧

8、AME 6 .53%～ 7.6%。表觀代謝能（AME）＝總能（GE）－糞能（FE）－尿能（UE）－氣體能（Eg）＝ADE－UE－Eg 對(duì)應(yīng)的還有真代謝能（TME）。兩個(gè)都是我國(guó)飼料營(yíng)物質(zhì)成分表中的飼料代謝能和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需要中的代謝能指標(biāo)。,4、蛋白原料中之蛋白性質(zhì)的抗?fàn)I養(yǎng)因子與酶制劑,胰蛋白酶抑制因子、外源凝集素等都屬于蛋白質(zhì)性質(zhì)的抗?fàn)I養(yǎng)因子。 蛋白酶能夠在機(jī)體內(nèi)自然產(chǎn)生、在于家禽、豬、魚類及甲殼動(dòng)物的胃腸道。微生物和動(dòng)物機(jī)

9、體內(nèi)分布最廣泛的蛋白水解酶是絲氨酸蛋白酶，它們是一類堿性蛋白酶，作用位點(diǎn)有一個(gè)絲氨酸殘基，具有酯水解活性，最適 pH 為堿性。 一種好的蛋白酶可以提高飼料中蛋白質(zhì)的消化和吸收，抑制大豆及其它豆類原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，補(bǔ)充內(nèi)源性蛋白水解酶的不足，至對(duì)小腸生理及構(gòu)造具有改善和修復(fù)作用，增加絨毛長(zhǎng)度和數(shù)量，從而能夠增加腸粘膜的消化吸收表面積。,蛋白酶在家禽中應(yīng)用： 蛋白酶能提高不同品種雞只對(duì)蛋白質(zhì)和能量的消化吸收率，同時(shí)還對(duì)不同

10、品種雞只消化系統(tǒng)和抗氧化體系具有多重生理學(xué)功效。以這種JEFO 蛋白酶為例 它是加拿大集富 (JEFO) 動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)公司研發(fā)成功的一種堿性復(fù)合蛋白酶產(chǎn)品。它對(duì)飼料原料的蛋白質(zhì)溶解性的影響如下圖所示：,JEFO 蛋白酶對(duì)代謝能的作用效果,JEFO 蛋白酶還具有其它生理功能：如改善腸道粘膜性能，增加粘膜絨毛長(zhǎng)度及單位面積內(nèi)絨毛數(shù)量等。,,JEFO蛋白酶具有降低腸粘液厚度及增強(qiáng)內(nèi)源酶活性 。有試驗(yàn)結(jié)果表明，飼喂含 JEFO 蛋白酶的飼

11、料能夠促使動(dòng)物表現(xiàn)良好的抗氧化和應(yīng)激能力 。,5、植酸磷與植酸酶,植酸是一種抗?fàn)I養(yǎng)因子，會(huì)影響磷元素、多種金屬離子和蛋白質(zhì)的利用，而且動(dòng)物的高磷糞便污染環(huán)境。,當(dāng) 前 在 豬 和 雞 配 合 飼 糧 中 應(yīng) 用 植 物 性 飼 料 原 料的 比 例 很 大植物性飼料都含有1%～5% 的植酸鹽，植酸磷占總磷的60%～80%單胃動(dòng)物消化道內(nèi)不含植酸酶，就不能利用植酸磷植酸能夠絡(luò)合礦物元素和蛋白質(zhì)，降低利用率,一些常

12、見(jiàn)飼料原料中植酸磷含量（ % ）,有研究表明： 在肉用仔雞日糧中添加植酸酶，飼 料轉(zhuǎn)化率有所提高，磷的利用率可提高 60％，糞便排磷量減少 50％ 。 在豬飼料中添加植酸酶，豬的骨骼強(qiáng)度有所增強(qiáng)，玉 米、豆粕中原不能利用的磷有1/3以上可被利用，糞便排磷量減少34％ ～54％。,植酸酶在利用過(guò)程中的問(wèn)題,不同的飼料來(lái)源，添加植酸酶的比例不確定植酸酶在在動(dòng)物胃腸道的酸性環(huán)境下失活植酸酶在工業(yè)生產(chǎn)制粒過(guò)程

13、中高溫失活不同來(lái)源的植酸酶最適條件不同動(dòng)物的不同種類、年齡階段以及酶的使用,6、脂肪酶在飼料中的應(yīng)用,脂肪對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的重要作用：1、脂肪的能量含量是碳水化合物和蛋白質(zhì)的 2.52 倍，在動(dòng)物 飼糧 中添加脂肪，不 僅可 以 滿足 動(dòng)物對(duì)較 高能量濃度 的要求，而且還具有額 外能量效 應(yīng)，能提高 飼糧能量利 用 效率，加 飼糧凈 能值，提 高動(dòng)物生 產(chǎn)性 能緩減冷熱環(huán) 境應(yīng)激 對(duì)動(dòng)物 生產(chǎn)性能 的影響；2、脂肪是脂溶性 維生素

14、、色素等的溶 劑，可促進(jìn)這 些物質(zhì)的吸收和利用,有利于動(dòng)物皮膚、腳脛、蛋黃 的著色;3、添加富 含多不飽 和脂肪酸的特殊 油脂還 可 使動(dòng)物富集殊 的多不飽和脂肪酸 如 D H A、E P A 而 生 產(chǎn) 出具 有特 定保健 價(jià)值 的 動(dòng)物 產(chǎn)品4、添加 脂肪不 僅 具 有以 上 營(yíng) 養(yǎng)性功能,而且還具 有一些非營(yíng) 養(yǎng)性功能,如減少飼料 廠 粉塵、改 善飼料 外觀、減少 飼料 機(jī)械的磨損、延長(zhǎng)使用 壽命、降低生產(chǎn)成本。因此,脂肪是幼

15、齡快 速生長(zhǎng)、高產(chǎn)動(dòng)物飼料 中必須的重 要飼料原料。,飼料中添加飼用脂肪酶的必要性：?jiǎn)挝竸?dòng)物自身能夠分泌脂肪酶，但幼齡動(dòng)物消化機(jī)能不健全內(nèi)源消化酶分泌不足，脂肪消化吸收率低，適當(dāng)補(bǔ)加脂肪酶等制劑補(bǔ)充其內(nèi)源酶的不足，可提高飼料的消化率在飼糧中添加脂肪酶的價(jià)值在于靶向解決動(dòng)物內(nèi)源消化酶不足，以提高脂肪消化吸收利用，促進(jìn)脂溶性維生素吸收。肪酶的生產(chǎn)方法有三種提取法,化學(xué)合成法和發(fā)酵法。提取法資源有限、工藝復(fù)雜、產(chǎn)量低;化學(xué)合成法成本太高微生

16、物發(fā)酵法的應(yīng)用前景要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于提取法和化學(xué)合成法,它不受環(huán)境影響,資源豐富產(chǎn)酶周期短,產(chǎn)物較單純且成本低,生產(chǎn)上易于管理。,,脂肪酶在飼料中的作用：① 補(bǔ)充動(dòng)物內(nèi)源消化酶的不足,尤其幼齡動(dòng)物,胃腸道育不完善,脂肪酶分泌不足,補(bǔ)充脂肪酶,可提高幼齡動(dòng)物 的消化能力,為后期的生長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)。② 提高飼料脂肪消化利用率,提高飼料轉(zhuǎn)化率。③減少仔豬斷奶應(yīng)激,顯著降低仔豬腹瀉 率,減少仔豬化道疾病,提高仔豬成活率。④ 飼料中添加脂肪酶可改善動(dòng)

17、物的皮毛狀態(tài),使毛皮看起來(lái)更有光澤度。⑤ 促進(jìn)脂溶性維生素和 其他微量 元素的吸收利用,改善肉蛋奶產(chǎn)品質(zhì)量。,加脂肪酶飼料的飼喂效果,有文獻(xiàn)指出：外源性脂肪酶可提高飼料中的脂肪消化率，特別是可顯著提高含脂量高的飼料，如全脂米糠、高油玉米、千苜蓿粉、餅粕等，可提高飼料能量飼料原料的表觀消化能5%~11%，豬、禽增重速度4%~10%，飼料利用率2%~7%，減少糞便排泄量。還有文獻(xiàn)指出：脂肪酶制劑能提高脂肪的表觀利用率,混合酶制劑對(duì)絲毛烏

18、骨雞的粗脂肪利用率顯著提高可達(dá)到 68%。,7、酶在飼料中的幾種應(yīng)用方式,后置添加——液體噴涂技術(shù)這種技術(shù)是待飼料制粒后，將酶以液態(tài)的 形式通過(guò)一定設(shè)備噴涂于飼料顆粒的表面， 應(yīng)用此技術(shù)必須為液態(tài)酶安裝專門的管道與液體噴涂機(jī)。,微膠囊化技術(shù)酶的微膠囊化技術(shù)是指通過(guò)特定的工藝手段將液體酶包在一個(gè)微小密閉的膠囊之中，被包裹的酶稱為心材，包裹的物質(zhì)稱為壁 材 。,微膠囊常用的壁材,產(chǎn)微膠囊的方法很多，如噴霧干燥發(fā)、擠壓法、多重乳狀液法等

19、， 但是目前國(guó)內(nèi)外 使用最多的方法是噴霧干燥法。,后置添加與真空噴涂,以植酸酶為例，為了避免降解失活，對(duì)植酸酶進(jìn)行制粒包被處理，提高熱穩(wěn)定性；另一方面是采用制粒后添加液體植酸酶的技術(shù)。但是后添加的液體大多是在常壓下噴涂在顆粒的表面，在后續(xù)的加工和運(yùn)輸過(guò)程中，顆粒飼料間會(huì)產(chǎn)生相互摩擦和碰撞，很容易造成涂料從顆粒表面剝離形成粉末，從而造成營(yíng)養(yǎng)成分損失和配方失真。特別是膨化水產(chǎn)飼料，在投喂過(guò)程中由于浮于水中而添加成分溶于水析出，既造成水體污染

20、，又導(dǎo)致資源浪費(fèi)。 真空噴涂工藝通過(guò)真空抽除系統(tǒng), 在顆粒飼料內(nèi)外產(chǎn)生較大的壓力差, 使能噴在顆粒表面的液體更多地滲入顆粒內(nèi)部, 使液體能在顆粒內(nèi)外均勻分布, 減少因摩擦和碰撞所造成的營(yíng)養(yǎng)成分損失, 達(dá)到配方保真 。 同時(shí), 通過(guò)抽除顆粒內(nèi)部空隙中的空氣, 使其有更多的空間吸收液體(主要是油脂)。 真空噴涂的工藝流程如下,因?yàn)檎婵諊娡坷玫氖穷w粒飼料內(nèi)部的孔隙度的緣故，還因?yàn)榕蚧庸み^(guò)程可以使其體積膨脹，孔隙度增加。所以顆