饲料添加剂酶益生.ppt

二 饲用酶制剂 *1 引言 l 酶是一种具有催化特性的蛋白质，即生物 催化剂。动物体内的物质代谢主要靠酶的作 用来完成，动物对饲料的消化和吸收在很大 程度上都依赖于酶的参与。 Date2 (一)、饲用酶制剂概述 l 饲用酶制剂是将一种或多种用生物工程技术 生产的酶与载体和稀释剂采用一定的加工工 艺生产的一种饲料添加剂。一般认为酶制剂 可以提高日粮营养分的利用效率，改善畜禽 生产性能，减少排泄物的污染，转化和消除 饲料中的抗营养因子, 并使一些新的饲料资源 能被充分利用。 Date3 (二)、饲用酶制剂的主要种类 l目前饲料工业上使用的酶制剂主要是消 化碳水化合物、植酸酶、蛋白酶和脂酶 。 l1消化碳水化合物的酶：这类酶包括 淀粉酶和非淀粉多糖（NSP）酶 （包括 半纤维素酶（木聚糖酶、-葡聚糖酶、 甘露聚糖酶等）、纤维素酶和果胶酶） 。 Date4 l淀粉酶 包括-和-淀粉酶、糖化酶以及支链 淀粉酶和异淀粉酶。-淀粉酶作用于-1，4- 糖苷键，将淀粉水解为双糖、寡糖和糊精， 只能分解直链淀粉和支链淀粉的直链部分。 -淀粉酶作用于淀粉的-1，6-糖苷键（支链淀 粉分支处），将淀粉水解为双糖、寡糖和糊 精。糖化酶水解底物为双糖、寡糖和糊精， 生成葡萄糖和果糖，并从淀粉的非还原未端 ，依次水解-1，4糖苷键生成葡萄糖。 Date5 果胶酶 l果胶是高等植物细胞壁的一种结构多糖， 主要成分是半乳糖醛酸（果胶酸），并含 有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖和木糖。果 胶酶可裂解单糖之间的糖苷键，并脱去水 分子，分解包裹在植物表皮的果胶，促使 植物组织的分解，降低肠内容物的黏度。 Date6 纤维素酶 l包括C1、Cx酶和-葡聚糖酶，纤维素酶可破 坏富含纤维素的细胞壁，一方面使其包围的 淀粉、蛋白质、矿物质等内含物释放并消化 利用，另一方面将纤维素部分降解为可消化 吸收的还原糖，从而提高动物对饲料干物质 、粗纤维、淀粉等的消化率。 Date7 半纤维素酶 l包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶 和半乳聚糖酶等。主要作用是将植物细胞中 的半纤维素水解为多种五碳糖，且降低半纤 维素溶于水后的黏度。谷物饲料含有较多的 非淀粉多糖(NSP)，可溶性-葡聚糖和阿拉伯 木聚糖一般占NSP的30%，是NSP抗营养作用 的主要物质基础。 Date8 木聚糖酶 (Xylanase) l在谷物饲料中有一种抗营养因子叫戊聚糖，小 麦和黑麦等谷物中主要是阿拉伯糖基木聚糖， 这种糖可以与细胞壁的其它成分紧密结合，它 含有1-4糖苷键，而且它可以吸收其自身重量 10倍的水，形成一种非常黏的液体，这种高黏 性液体表现对动物的影响就是降低饲料利用效 率，减缓生长速度。 Date9 蛋白酶 l蛋白酶将蛋白质水解成为可被肠道消化吸收 的小分子物质。 l根据最适pH值不同，将其分为酸性蛋白酶、 中性蛋白酶和碱性蛋白酶。由于动物胃液呈 酸性，小肠液多为中性，所以饲料中多添加 酸性和中性蛋白酶。 Date10 脂肪酶 l脂肪酶是水解脂肪分子中甘油酯键的一类酶 的总称，微生物产生的脂肪酶通常在 pH3.57.5时水解力最好，最适温度3840， 因此微生物脂肪酶非常适用于饲料。外源性 脂酶的作用与动物的年龄有关，生长动物体 内的脂酶足以满足自身的需要，但幼畜日粮 中添加脂酶可能有益。 Date11 植酸酶（Phytase） l植酸酶又称为肌醇六磷酸水解酶，是一种可使植酸磷 复合物中的磷变成可利用磷的酸性磷酸酯酶。植酸酶 广泛存在于植物组织中，也存在于微生物（细菌、真 菌和酵母）。目前分离出的植酸酶主要有两种：3-植 酸酶（EC 3.1.3.8）和6-植酸酶（EC3.1.3.26），前者 最先水解的是肌醇3号碳原子位置的磷酸根，主要存 在于动物和微生物；后者最先水解的是6号碳原子的 磷酸根，主要存在于植物组织。 Date12 （三）饲用酶制剂的作用 l饲用酶制剂的作用主要是： l补充内源性消化酶的不足（强化消化）； l消除、降解日粮抗营养因子和消化内源酶不能消 化的养分。作用方式： l1破坏植物细胞壁，使各种牢固链键断裂，从而 提高淀粉和蛋白质等营养物质的可利用性。 Date13 l 2降低消化道食糜黏性，减少疾病的发 生。构成植物细胞壁的非淀粉多糖物质， 能够结合大量的水，增加了消化道食糜的 黏度，使营养物质和内源酶难以扩散，这 不仅降低了蛋白质、淀粉等营养物质的消 化吸收，而且也使畜禽产生黏粪现象（ Classen等，1991）。 Date14 3 消除抗营养因子 l有些饲料组分（如日粮纤维和植酸磷）是无 法被动物内源酶消化的，同时这些不能被消 化的养分还会产生抗营养作用。 l消化和降解这些抗营养因子的外源酶包括： 植酸酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶 、半乳糖苷酶。 Date15 l 4补充内源酶的不足，对于幼小畜禽，主要 是其内源酶分泌不足。如出生4周龄前的仔猪 ，消化系统功能不完善，胃内酸度和蛋白酶的 活性均很低。断奶应激会导致内源酶活性的降 低，仔猪在断奶后的数周内，内源性的淀粉酶 、蛋白酶和脂酶活性均有降低，导致营养分的 吸收减少和腹泻，这时选择易消化的饲料并添 加外源酶可以收到良好的效果 。 Date16 （四）饲用酶制剂的应用技术 l（一） 饲用酶制剂的选择 l要与饲粮类型、动物种类及消化生理特点相 适应。比如大麦、燕麦中-葡聚糖含量较高， 而小麦、黑麦中阿拉伯木聚糖含量较高，因 此，在含小麦、黑麦的日粮中应添加木聚糖 酶，在含大麦、燕麦的日粮中添加-葡聚糖酶 ，而在含豆类饲料中使用果胶酶效果较好。 Date17 l不同种类、年龄的动物，对酶制剂的反应不 一致。一般来说，消化功能越简单的动物， 酶制剂的应用效果愈明显。家禽的消化道较 短，肠道后段微生物的总活力也低，饲料中 添加酶制剂的效果较好。在肉鸡日粮中主要 添加淀粉酶、-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶 ，而在蛋鸡日粮中除添加上述四种酶之外， 还需添加蛋白酶。 Date18 l早期断奶仔猪：消化系统发育尚未成熟，添 加淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶。 l生长猪和育肥猪：主要添加-葡聚糖酶、木 聚糖酶和果胶酶为宜。 l反刍动物：效果不明显，但将纤维素酶和少 量淀粉酶用于青贮饲料，可得到满意的效果 。 Date19 （三） 影响饲用酶制剂活性的因素 l酶制剂在饲料加工、贮存、运输等过程要 受到温度、湿度、酸碱性、氧化剂、有机 化合物、重金属（或微量元素）、挤压、 磨损、紫外线、蛋白酶等物理、化学和生 物因素的影响。 Date20 三 益生素 l益生素的应用始于梅厅尼可夫（ Metchnikoff,1907）用酸牛奶来调整幼畜腹泻 出现的菌群失调。后来人们发现用益生素可 防止畜禽的腹泻和肠炎，改善饲料利用，并 有利于畜禽的生长发育，从而扩大了益生素 在畜牧生产中的应用。 Date21 益生素的概念 l 狭义的益生素是指一种动物不能消化的，可以 对动物产生有益作用的饲料组分（细菌代谢产 物和寡糖等），它选择性地刺激一种或有限数 量的已经存在于肠道的细菌的生长和/或活性。 l广义益生菌是指一种单一的或复合的活微生物 培养物制剂，应用于动物或人类，通过改变内 源微生物的特性而对动物和人产生有益的作用 。 Date22 l化学益生素是一种非消化性食物成分，到后 肠后可选择性地为大肠内的有益菌降解利用 ，却不为有害菌所利用。它包括多种物质， 如含氧多糖或寡糖，辅酶，某些氨基酸和维 生素，甚至包括半纤维素和果胶等，但现在 应用较多的是寡糖类物质。 Date23 一、益生素的菌种及制剂 l生产益生素的菌种应具备以下特点： l1、无病原性，无毒性，无毒副作用，不与病原微 生物产生杂交种； l2、体内外繁殖速度快，具有很强的竞争优势； l3、能在低PH值的无机酸、有机酸及胆汁的环境中 存活，并定植在胃肠道内； l4、能产生乳酸，过氧化氢等肠道致病菌的抑制物 ；5、加工后存活率高，混入饲料后室温下稳定性 好；6、能促进动物的生长发育。 Date24 l 目前用于生产益生素的主要菌种有： l乳酸菌、双歧杆菌、粪链球菌、芽孢杆菌、 酵母菌、放线菌、光合细菌等几大类。 l我国农业部充许使用的饲料微生物添加剂12 种，分为乳酸菌类、芽孢杆菌类和酵母菌类 。 Date25 乳酸菌 l乳酸菌是一种可以分解糖类产生乳酸的革兰 氏阳性菌，厌氧或者兼性厌氧生长。不耐高 温，经80处理5分钟，损失7080。但 耐酸，在pH为3045时仍可生长，对胃 中的酸性环境有一定的耐受性。活菌体内和 代谢产物中含有较高的过氧化物歧化酶（ SOD），能增强体液免疫和细胞免疫。 Date26 l乳酸杆菌制剂为孢子培养物，分泌乳酸及 短链脂肪酸。对促进饲料消化有良好的作 用，在体内能增加血液中的蛋白态氮，改 善蛋白质代谢。既用于饲料添加，也可用 于治疗疾病，多用于猪。在肠道内繁殖一 代需50分钟以上。抑制病菌的能力、刺激 有益菌生长的能力以及稳定性较差。 Date27 双岐杆菌 l双岐杆菌制剂属植物形态型培养物，无孢子 ，能产生乳酸，合成维生素等；能促进消化 、提高抗感染能力；但稳定性较低，肠道内 繁殖速度较慢。可用于预防肠道内细菌产生 毒性氨。既可用于饲料添加，也可用作兽药 ，宜用于猪和牛。 Date28 酵母菌 l酵母细胞富含蛋白质、核酸、维生素和多种酶 ，具有增强动物免疫力、增加饲料适口性、加 强消化吸收等功能，并可提高动物对磷的利用 率，鱼对酵母磷的吸收率高达93，是常规饲 料中吸收率最高的。用于饲料中的酵母菌主要 是假丝酵母、红色酵母、酿造酵母和啤酒酵母 。酵母菌制剂无抑制病原菌和分泌乳酸的能力 。稳定性及繁殖速度较低 Date29 4、芽孢杆菌 l芽孢杆菌是好氧菌，在一定条件下产生芽孢， 耐酸碱、耐高温和挤压，在肠道酸性环境中具 有高度的稳定性，可使肠道pH值及氨浓度降 低，能产生较强活性的蛋白酶及淀粉酶。 l目前的菌株有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌 。 Date30 光合细菌 l光合细菌能在厌氧光照条件下同化CO2，有 些菌还有固氮作用。光合细菌不仅为生物 体宿主提供丰富的蛋白质、维生素、矿物 质、核酸等营养物质，而且可以产生辅酶Q 等生物活性物质，提高宿主的免疫力。光 合细菌在改善水体环境、增加水产动物体 重、色泽等方面有很好的作用。 Date31 寡糖 l寡糖亦称低聚糖（Oligosaccharides），是指 由2-10个单糖经脱水缩合，以糖甘键连接形 成的具有直链或支链的低度聚合糖类的总称 。其分子通式一般可表示为（C6H10O5）n, ln =210,分子量约3002000道尔顿 ，甜度一 般只有蔗糖的30%50%，有少数寡糖有苦味 ，如龙胆寡糖。 Date32 l根据寡糖的生物学功能，可将寡糖分为： l普通寡糖：可被消化吸收和产生能量，主要包 括蔗糖、麦芽糖、海藻糖、环糊精及麦芽寡糖 ； l功能性寡糖：不被人和动物肠道吸收，具有特 殊生理学功能并且能够促进双岐杆菌的增殖， 有益于肠道健康的一类寡糖，也称为双岐因子 。用作饲料添加剂化学益生素主要指功能性寡 糖。 Date33 益生素作用机理 l益生素的作用主要由微生物本身和其代谢产 物所产生，可以概括为： l1、促进畜禽生长，改善饲料利用率，在大多 数情形下使用益生素能改善动物生产性能； l2、防治疾病，减少死亡率； l3、净化环境。益生素的作用特点是安全无毒 ，无蓄积残留，无环境污染等。 Date34 表4-5 在猪和犊牛日粮中使用益生素对生产性能的影响 动物 种类 实验 次数 生长反应 饲料转化 效率反应 正 负 正 负 仔猪 生长猪 犊牛 26 9 17 16 6 13 10 3 4 8 2 0 9 4 0 Date35 益生素作用的可能机制 l1、通过产生抗菌化合物（有机酸、菌毒素及其它抗 菌物质）和其它有益化合物、竞争营养物质和竞争 肠道生存空间而压抑病源菌的生长。益生菌能够产 生有机酸和抗菌物质；益生菌在体内产生各种消化 酶，合成B族维生素、维生素K；有益菌可以阻止毒 性胺和氨的合成，中和细菌毒素；一些好氧菌产生 SOD可以帮助消除氧自由基 ；通过“生物夺氧”使需 氧型致病菌大幅度下降 。 Date36 l 2、促进肠道内有益菌的增殖，改善肠道微生 态系统。寡糖作为化学益生素，其主要作用 就是为肠道有益菌提供营养，促进其增殖。 一些细菌培养物也能促进有益菌的增殖。微 生物在肠道的主要产物是短链脂肪酸（主要 是乙酸、丙酸和丁酸），这些脂肪酸也是肠 道主要的阴离子。这些短链脂肪酸可以为肠 道的细菌增殖提供能量，并促进大肠钠和水 的吸收（即使在腹泻状态下）。 Date37 l3、通过增加抗体水平和巨噬细胞的活性改善 寄主动物的免疫应答。益生菌能够刺激动物 产生干扰素，提高免疫球蛋白浓度和巨噬细 胞活性，从而增强抗病能力。动物口服益生 素后可调整肠道菌群，使肠道微生态系统处 于最佳的平衡状态，活化肠黏膜内的相关淋 巴组织，使血液IgA抗体分泌增强，提高免疫 识别力，并诱导T、B淋巴细胞和巨嗜细胞等 产生细胞因子，增强机体的免疫力。 Date38 益生素作用机理的几种学说 l优势种群学说：正常微生物群与动物和环境 之间所构成的微生态系统中，微生物种群中 的优势种群对整个群落起决定作用。 l微生物夺氧学说：当益生素中某菌种以孢子 状态进入畜禽消化道后迅速生长繁殖，消耗 肠内的氧气，使局部的氧分子浓度下降，从 而恢复肠内微生物之间的微生态平衡，达到 治病促进生长之目的。 Date39 l膜菌群屏障说：益生素可竞争性抑制病 原体附到肠细胞上，即屏障作用，也就 是竞争性拮抗作用。 l“三流运转”理论：益生素可以抑制有害 微生物的过度生长和毒性物质产生，促 进肠蠕动，维持黏膜结构完整，从而保 证了微生态系统中基因流，物质流和能 量流的正常运转。 Date40 l应用益生素应注意的问题： l关键是保证益生素被混入饲料后，能保持活性， 直到被采食进入动物肠道，并在肠道相应的部位 定位繁殖。微生物在干的状况下存活情况较好。 水分增加，时间延长，存活率降低。 l尽可能地减少制粒过程对微生物的破坏作用。一 般制粒温度为80100对芽胞杆菌影响小，而乳 酸杆菌和酵母菌损失很大。 Date41 l益生素可与饲料中矿物质、维生素、微量元素等 发生一系列化学反应，矿物质预混料、多维预混 剂和浓缩料等都含有杀菌抑菌物质，这对活菌有 很大的影响。不饱和脂肪酸、磺胺类药、呋喃类 药、喹乙醇，有机酸、有机砷和硫酸铜等对益生 素均有不同程度的影响，尤其有机砷、喹乙醇、 高铜等与益生素呈现颉抗作用。使用时要注意两 个方面，一是乳酸杆菌，双歧杆菌等混入饲料后 应当天用完。二是如未经特殊处理，益生素不应 加在含矿物质和维生素的预混料和浓缩料中。 Date42 l通常认为，饲料中同时使用益生素和抗生素 是矛盾的。但是有些研究表明，在某些特定 情况下抗生素和益生素联用，效果比单用其 中一种更佳，但联用时，必须考虑组成益生 素的每一种活菌对特定抗生素的敏感性，动 物的种类和年龄，以及饲喂抗生素和益生素 的时间。 Date43 五 中草药及植物提取成分 l中草药：一般泛指草本植物的根、茎、皮、叶 和子实，也包括一些树、乔木和灌木的花和果 。 l植物提取成分：指从上述植物整体或部分提取 的具有开胃、芳香或药物特性的成分。 Date44 l中草药和植物提取成分发挥功效的生物活性 物质并不同于植物中的主要营养分。 l多数的活性物质是植物的次级代谢体，这些 次级代谢体主要参与：植物的防御机制；改 善植物的生理和环境应激的反应。如香精油 吸引昆虫来授粉，肉色蜡质保护叶免受环境 的影响。 Date45 l这些代谢体几乎包括了植物体内的各种化合 物：碳水化合物、醛、醇、酸、胺、芳香化 合物、杂环化合物、糖和肽。 l 1、萜类和类萜化合物。萜类是指含有5碳单 位的化合物，类萜化合物则是含有不同数量 的碳原子单位，但明显是从5碳单位衍生而来 的。 l 2、生物碱 l 3、植物酚（石炭酸） Date46 中草药和植物物的生物学作用 l中草药在人和动物的应用：主要是 利用其抗菌活性、抗心血管疾病、 抗肿瘤、免疫刺激作用、降低胆固 醇的作用和降低血糖等特性。 Date47 1、中草药的抗菌活性 l作为抑菌剂和杀菌剂：一些植物或其提取物 （如植物香精油）具有抗菌作用，有时抑菌 效果比抗菌素还好。最具抑菌和杀菌作用的 植物香精油是月桂油、肉桂油、丁香和百里 香，它们所需的抑菌和杀菌浓度分别低于 0.1%和1%。柠檬草、牛蛭和月桂的抗菌活性 最高，其最小抑菌浓度小于2%。牛蛭和月桂 对革兰氏阴性大肠菌的抑菌效果最好。 Date48 l已经证明有400多种中草药有杀菌、抑菌作用 ，50多种中草药对病毒有灭活或抑制作用。 例如，枸杞、三颗针等有刺激造血的功能而 抗菌；何首乌含有的卵磷脂是神经、脑髓、 红细胞的原材料能增强抗菌力；当归等能促 进巨噬细胞的杀菌能力；黄芪可刺激生成干 扰素而防止细菌侵入正常细胞内进行复制； 桔梗等可提高溶菌酶的活性；金银花、穿心 莲等可促进白细胞的杀菌能力，还有些中草 药可改变体内的PH值，从而创造不利于病原 菌的生长、繁殖的环境而抗菌。 Date49 l抗氧化特性：许多中草药的生化活性与它 们所含的能抑制环氧酶、脂氧酶、脂质过 氧化物酶活性，保护低密度脂蛋白中的胆 固醇免受破坏的具抗氧化活性的化合物有 关。在这些抗氧化成分中，类黄酮和植物 酚对预防疾病最重要。多酚和类黄酮具有 共轭羟基结构，能有效地抑制氧化。 Date50 l免疫特性：免疫系统刺激剂主要是作用于 非特异性体液和细胞免疫系统的物质，植 物提取成分显然有些作用于体液免疫系统 ，另一些作用于细胞免疫系统，有些调节 先天性免疫系统的活性，有些则作用于特 定的获得性免疫细胞或细胞子集。 Date51 l其他作用：植物提取成分中的芳香物质可以 矫正饲料的气味、刺激食欲，促进消化酶和 消化液的分泌，促进动物采食和营养物质的 消化吸收；又对慢性、急性胃肠卡他、胃肠 弛缓等消化道疾病有良好的防治作用。 Date52 中草药添加剂的特点 l1、天然性 l2、多能性 l3、无毒副作用 l 4、无抗药性 Date53 典型中草药及植物提取成分 l 1、 穿心莲 又名一见喜、苦胆草、榄核莲， 为爵床科植物，是现在许多兽药厂家生产纯 中药饲料添加剂时常用的一味中草药，具有 抗菌、解热、抗炎等作用。用穿心莲同黄芪 、党参、鱼腥草等组成纯中药复合畜禽生理 平衡剂，以0.20.4比例添加于猪、鸡、 鸭等饲料中 。 Date54 2、 黄芪 l黄芪又称绵芪，为许多中草药添加剂的一种 必用药。黄芪是兼有营养和防治许多疾病双 重作用的饲料添加剂。用于仔猪，可增强食 欲，有效防止仔猪腹泻，提高饲料转化率； 用于兔，可增强公兔性欲，提高母兔发情受 胎率；用于牛、羊等，可提高日增重和饲料 利用率，并可提高日产乳量和乳脂率；用于 蛋鸡、鸭、鹅等家禽，可提高增重率和饲料 转化率、产蛋率，改善肉产品品质。 Date55 3 、苦参 l苦参