飼用酶制劑的研究與應用

酶制劑作為一種新型高效飼料添加劑，可以提高動物生產性能和減少排泄物的污染，同時也為開辟新的飼料資源、降低飼料生產成本提供了行之有效的途徑，并為飼料工業高效環保、節糧和可持續發展提供了保障和可能性。飼用酶制劑的研究開發和推廣使用，已成為生物技術在飼料工業中應用的重要領域。 　　

飼用酶制劑的生產方法 　　

目前在飼料中添加的酶制劑，都是由微生物發酵生產的，其常規工藝為：菌株選育、發酵培養、酶的提取。動植物中也存在各種酶，但從中提取酶成本極高，且生產受季節限制。而用微生物來生產酶制劑，其產量高、生產成本低，且不受季節限制。利用微生物來生產飼用酶制劑，有兩種方法，一是固體發酵，—是液體發酵。 　　

與固體發酵培養方式相比，液體深層發酵具有如下優點：

(1)液體懸浮狀態是許多微生物的最適生長環境。

(2)在液態環境中，菌體、底物，產物(包括熱) 易于擴散，使發酵在均質或擬均質條件下進行，便于檢測、控制，易擴大生產規模。

(3)液體輸送方便，易于機械化操作。

(4)產品易于提取精制。 　　

但是，固體發酵也具有很多液體發酵所不具備的優點，主要表現為：

(1)培養基簡單，多為便宜的天然基質。

(2)基質的低含水量可大大減少生化反應器的體積，不需要廢水處理，較少環境污染，常不需要嚴格的無菌操作，后處理加工方便。(3)不一定連續通風，一般可由間歇通風或氣體擴散完成。

(4)產物的產量可較高。

(5)設備簡單，投資小，能耗低。 　　

由于飼料工業附加值低，飼料用酶無需精制，因此，采用固態發酵更為合適。國內復合酶制劑的生產一般采用固態發酵，液態發酵主要用于植酸酶的生產或生產單酶制劑用于復配合酶制劑。 　　

酶制劑的種類 　　

消化酶 動物體內能夠合成并分泌消化酶到消化道中消化營養物質，若需要強化動物內源酶作用，則需要使用外源的動物消化酶類似物。后者結構和性質可能不同于內源酶，但其作用卻相同，主要包括淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等。 　　

淀粉酶 主要包括。α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶以及支鏈淀粉酶，其作用是催化淀粉降解。一般在飼料中多用。α-淀粉酶是內切酶，它催化淀粉分子內部1、4苷鍵的隨機水解。而β-淀粉酶是外切酶。淀粉酶催化淀粉分解為寡糖、雙糖、糊精或葡萄糖和果糖。動物消化道和唾液中含有淀粉酶。 　　

蛋白酶 蛋白酶是催化分解肽鍵的一群酶的總稱。蛋白酶作用于蛋白質，將其降解為小分子的蛋白胨、肽和氨基酸。飼料中多用酸性和中性蛋白酶，蛋白酶按其作用方式也分為內切酶和外切酶，一般的微生物蛋白酶通常是內切酶和外切酶的混合物。動物體內的蛋白酶多存在于胃液和胰液中，分別為胃蛋白酶和胰蛋白酶，前者屬于酸性蛋白酶，后者屬于堿性蛋白酶。 　　

脂肪酶 降解甘油三脂(脂肪)為游離脂肪酸和甘油。動物體內的胃液和胰液等都含有多種脂肪酶。 　　

非消化酶 非消化酶通常是動物自身體內不能合成的酶，一般來源于微生物。主要用于分解動物自身不能消化的物質或降解抗營養因子或有毒有害物質等，主要包括纖維素酶、半纖維素酶、植酸酶、果膠酶等。 　　

纖維素酶 分解纖維素為纖維二糖、纖維三糖等多糖。β-葡萄糖苷酶則將纖維二糖、纖維三糖分解為葡萄糖。一般認為，纖維素酶為復合酶系。纖維素酶可破壞富含纖維的植物細胞壁，使被其包圍的淀粉、蛋白質和礦物質得以釋放并被消化利用，同時可將纖維部分降解成可消化吸收的還原糖，從而提高動物飼料干物質、蛋白質、粗纖維、淀粉和礦物質等的消化率。目前飼料加工者和營養學家正在豬禽日糧中利用多種纖維素酶來提高飼料的營養價值。 　　

半纖維素酶 主要包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、β-葡聚糖酶和半乳聚糖酶等等。由于除纖維素外的其他非淀粉多糖(半纖維素和果膠等)都可部分溶于水，在消化道形成凝膠狀，使消化道內容物具有較強黏性，因而影響營養物質消化吸收并導致不同程度拉稀，最終影響動物生長和飼料利用率。半纖維素酶的主要作用就是降解這些非淀粉多糖，降低腸道內容物黏性和促進營養物質消化吸收，減少拉稀，從而促進生長和提高飼料利用率。 　　

植酸酶 是降解飼料植酸及其鹽的酶。在豆科及谷物種子中植酸鹽磷占總磷50％~75％，其化學形式主要是肌醇六磷酸鈣鎂鹽。由于單胃動物不能或很少分泌植酸酶，而豆科和谷物飼料中或多或少存在的該酶活性(主要存在于種子外皮)因加工、儲藏等被破壞，造成這些飼料磷利用率很低(0％~4％)，并嚴重影響飼料中二價陽離子礦物質元素利用，最終導致動物飼養成本增加，排泄過量磷并污染環境。 　　

果膠酶 果膠酶是分解果膠的酶的通稱，也是一個多酶復合物，它通常包括原果膠酶、果膠甲酯水解酶、果膠酸酶三種酶，這三種酶的聯合作用使果膠質得以完全分解。天然的果膠質在原果膠酶作用下，被轉化成水可溶性的果膠；果膠被果膠甲酯水解酶催化去掉甲酯基因，生成果膠酶；果膠酸酶切斷果膠酸中的。α-1，4-糖苷鍵，生成半乳糖醛酸，半乳糖醛釀進入糖代謝途徑被分解放出能量。飼料工業中果膠酶多用于提高青貯飼料的品質。