如β-葡聚糖酶 教育学习

饲料酶制剂发挥作用的“三个条件”,冯定远(华南农业大学动物科学学院),1,优质材料,饲料酶制剂的复杂性,一、酶制剂生物活性的敏感性；二、酶的种类和来源的多样性；三、动物种类和生理阶段的差别性；四、日粮类型和饲料原料的复杂性；五、酶作用和加工条件的变异性；六、日粮营养水平与酶作用提供可利用营养的比较性。,2,优质材料,这既反映了酶制剂生物活性的真实性和有效性问题。又反映了酶制剂应用对象的针对性和适用性问题。酶的真实有效是必要条件，酶的针对适用是充分条件，缺一不可。,3,优质材料,饲用酶制剂的应用,1.对动物内源酶的补充，如蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶。2.消除某些饲料中抗营养因子，如-葡聚糖酶、木聚糖酶和植酸酶等。3.提高低劣饲料成分的营养价值，例如纤维素酶。4.对某些饲料原料如羽毛、动物内脏等进行预处理，使其更易消化，例如蛋白酶。,4,优质材料,添加酶制剂的情况,1.病畜和幼年仔畜存在消化功能问题。2.集约化饲养压抑了动物的消化功能。3.饲养方式改变，仔猪的逐渐断奶改为突然断奶，自然断奶改为提早断奶。,5,优质材料,添加酶制剂的情况,4.某些饲料（尤其是非常规原料）消化性能差（如羽毛粉等）。5.某些饲料含有抗营养因子，影响了整个日粮的其它营养的消化吸收。,6,优质材料,非淀粉多糖酶作用机理,1降解可溶性非淀粉多糖，降低食糜粘性。2摧毁植物细胞壁，释放细胞内养分。3减少动物肠道有害微生物增殖。4对消化系统发育的影响。5提高机体代谢水平，增强免疫力。,7,优质材料,外源性消化酶的作用机理,与非淀粉多糖酶的间接作用不同，蛋白酶，淀粉酶和脂肪酶等直接作用营养底物，水解消化饲料中大分子营养。1蛋白酶分解蛋白质为氨基酸或肽2淀粉酶分解淀粉为葡萄糖或寡糖3脂肪酶分解脂肪为脂肪酸和甘油,8,优质材料,植酸酶的作用机理,水解植酸盐1释放结合的有机磷2释放螯合或络合的微量元素3减少植酸盐对氨基酸和脂肪酸吸收的影响,9,优质材料,在饲料中应用不能发挥作用三种情况,第一种情况：酶制剂并不真实有效，不能发挥作用典型的情况是酶的种类和活性、酶学特性和抗逆性不适合作为饲料用酶,10,优质材料,酶制剂性质因素,不同来源酶的特性是不同的，同一来源的酶，性质也有所不同。由不同菌种产生的酶制剂，其发挥最大活性所需的底物和环境条件（pH值和温度等）是不一样的。同一种发酵方法不同菌种来源的酶稳定性不同；同一真菌来源的酶，发酵方式不同而不同。,11,优质材料,酶的活性稳定性问题,酶制剂是一种具有生物活性的蛋白质，不同的理化因素（包括饲料加工处理和体内消化道内环境）可能影响酶的活性。酶制剂在饲料工业中应用的一个最大问题是人们对酶制剂在饲料颗粒加工过程中由于蒸汽调质的高温而失活的担心。,12,优质材料,在饲料中应用不能发挥作用三种情况,第二种情况：有些酶制剂是真实有效的，但是，酶制剂不具有针对适用性，还是不能发挥作用，典型的情况是动物种类和生理阶段没有针对性、日粮类型和原料特性没有适用性,13,优质材料,日粮因素,小麦和黑麦中主要的非淀粉多糖是阿拉伯木聚糖，小麦和黑麦日粮的非淀粉多糖酶制剂应主要含木聚糖酶；大麦和燕麦中除了阿拉伯木聚糖外主要是葡聚糖，大麦和燕麦日粮的非淀粉多糖酶制剂则主要含葡聚糖酶及较少量的木聚糖酶。,14,优质材料,动物种类因素,非淀粉多糖酶对于猪的效果没有家禽的明显。猪肠道内容物中水分含量高于家禽，而干物质的含量（10%）低于家禽肠道内容物干物质的含量（20%），内容物粘度比家禽的低。,15,优质材料,动物种类因素,饲料在猪的胃中要停留4个小时以上，而在鸡的胃中停留时间要短的多。由于鸡在酸性环境的肌胃前还有嗉囔，酶制剂在嗉囔相对高的pH值环境中发挥了相当大的作用。,16,优质材料,消化道内环境因素,酶制剂发挥作用受到动物体消化道环境的影响，而胃中较低的pH值可能对酶的活性有很大影响。低pH、胃蛋白酶和胰蛋白酶均可使外源酶活性降低。,17,优质材料,酶制剂如何发挥高效性,对于复杂的底物,特别是一些非常规饲料原料或日粮的成分,单一的一种酶未必能够达到高效性。有必要运用具有协同作用的“组合拳”对底物处理。,18,优质材料,粗纤维的结构,结晶区,衍生结晶区,19,优质材料,饲料组合酶（CombinativeEnzymes）,指利用酶催化的协同作用，由催化水解同一底物的来源和特性不同，选择具有互补性的两种或两种以上酶配合(formulate)而成的酶制剂。组合酶不是简单的复合，而应该是根据不同酶的最适特性、作用特点和抗逆性的互补有机组合。可以是多种内切酶的组合，也可以是内切酶和外切酶的组合。,20,优质材料,来自嗜松青霉(P.pinophlum)的CBHS（和型）与内切葡聚糖酶（E至E）之间在水解棉花纤维上的协同作用,21,优质材料,饲料组合酶的特性,（1）催化水解同一底物酶的来源多样性（2）酶的催化反应的协同配合性（3）酶最适条件和抗逆特性的互补性（4）酶的应用效果的高效性,22,优质材料,在饲料中应用不能发挥作用三种情况,第三种情况：酶制剂是真实有效的、酶制剂也是针对适用的，酶在使用时已经发挥了作用，但可能不能发挥作用例如，提高了营养消化率，降低了抗营养因子的作用等。但是，动物并不表现生产性能的改善,23,优质材料,我们可以推导出，酶在饲料中应用能够发挥作用存在“三个条件”,24,优质材料,酶不能简单地使用，酶的使用不能仅仅关注酶的真实有效性、关注酶的针对适用性，这说明了酶的使用必须与动物营养的基础结合起来、与日粮的物理和化学特性结合起来、与饲料的加工工艺结合起来，等等。建立饲料酶理论与应用技术体系十分必要,25,优质材料,加酶日粮遇到的问题,使用有针对的酶相当于消化道的有效延长越来越多证据显示，饲用酶制剂的应用，对传统的动物营养学说提出了挑战（Sheppy，2004），如饲料配方、原料选择和营养需要量等方面需要重新研究或修正。,26,优质材料,加酶日粮遇到的问题,原来的研究所得出的数据可能不一定反映出各种饲料原料在酶制剂催化以后的有效营养价值，现有的饲料原料数据库甚至饲养标准可能不完全合适使用酶制剂的日粮配方设计。,27,优质材料,建立加酶日粮新的营养价值系统的必要性,28,优质材料,所谓“黄金定律”:大麦葡聚糖酶小麦所谓“理论假设”：小麦木聚糖酶玉米说明大麦和小麦的潜在营养价值发掘以后，原来的营养价值体系并不适应添加酶的情况，需要建立另外一种营养价值系统,29,优质材料,加酶增加有效营养,不加酶时的状况,加酶时的状况,可利用成分,可利用成分,不可利用成分,不可利用成分,增加的有效营养,30,优质材料,越来越多的人已经意识到酶制剂对有效营养的改善，并在应用时，调整日粮的饲养标准和降低营养水平。这种调整的依据是什么？调整的幅度应是多少？它的效果是否可以预测和量化？,31,优质材料,有效营养改进值,我们提出了“有效营养改进值”（EffectiveNutrientsImprovementValue，ENIV）初步建立了使用相应酶制剂的ENIV值数据表。并得到国家自然科学基金项目的支持研究。,32,优质材料,有效营养改进值,有效营养改进值的本质是使用酶制剂后，有效营养（或可利用营养，如代谢能、可消化氨基酸、有效磷等）增加了。把这部分有效营养考虑设计日粮，可以使用更多的低价格的原料，特别是非常规原料。从理论上可以达到降低成本的目的,33,优质材料,有效营养改进值,在综合有关报道的基础上，提出了常见饲料原料使用相应酶制剂的ENIV值（见表）,34,优质材料,35,优质材料,36,优质材料,这一新的营养价值体系是和原来的体系有关联的，它只是相对地额外增加了有效营养供给量，而绝对的营养量并没有改变。这就是加酶日粮ENIV系统建立的前提。,37,优质材料,加酶日粮ENIV体系的意义,酶制剂能从饲料原料中释放出额外的有效营养成分。将这部分的额外而有效营养的量考虑进去，可以降低日粮本身的营养浓