第四章第二节 饲用酶制剂-1

1、2021-7-121 2021-7-122 l 酶是一种具有酶是一种具有催化特性的蛋白质催化特性的蛋白质，即生物，即生物 催化剂。催化剂。 l动物体内的物质代谢主要靠酶的作用来完成，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。赖于酶的参与。 2021-7-123 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。 2021-7-124 l一般认为酶制剂可以： l提高日粮营养分的利用效率，改善畜 禽生产性能； l减少排泄物的污染； l转化和消除饲料中

2、的抗营养因子；并 使一些新的饲料资源能被充分利用。 2021-7-125 l目前饲料工业上使用的酶制剂主要： l消化碳水化合物 l植酸酶 l蛋白酶 l脂肪酶。 2021-7-126 l l l l l 非淀粉多糖（非淀粉多糖（NSP) 图图4-1：植物性饲料中的碳水化合物分：植物性饲料中的碳水化合物分 类类 碳水化合物碳水化合物 无氮浸出物无氮浸出物 淀粉淀粉+ +糖糖寡糖寡糖果胶果胶半纤维素半纤维素纤维素纤维素木质素木质素 粗纤维粗纤维 2021-7-127 l1消化碳水化合物的酶消化碳水化合物的酶： l淀粉酶 l非淀粉多糖（NSP）酶 ,包括: A、半纤维素酶：木聚糖酶、 -葡聚糖酶、甘露

3、聚糖酶等 B、纤维素酶 C、果胶酶 2021-7-128 l淀粉酶淀粉酶 l 包括-和-淀粉酶、糖化酶以及支链淀粉酶 和异淀粉酶。 l-淀粉酶作用于-1，4-糖苷键，将淀粉水解 为双糖、寡糖和糊精，只能分解直链淀粉只能分解直链淀粉和 支链淀粉的直链部分。 2021-7-129 l-淀粉酶淀粉酶 l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，并从淀粉的非还原末端， 依次水解-1，4糖苷键生成葡萄糖。 2021-7-1210 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

4、李糖、阿拉伯糖、半乳糖和木糖。 l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降低肠内容物的黏度。 2021-7-1211 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。 2021-7-1212 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。 l主要作用：将植物细胞中的半纤维素水解 为

5、多种五碳糖，且降低半纤维素溶于水后 的黏度。 2021-7-1213 l 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。 2021-7-1214 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。是降低饲料利用效率，减缓生长速度。 2021-7-1215

6、 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-氨基酸、小肽。 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。 l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。 2021-7-1216 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时水解率最好， 最适温度3840，因此微生物脂肪酶非常适用于饲 料。 l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 脂酶有益。 2021-7-1217 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

7、可利用磷的 酸性磷酸酯酶。 l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）。 2021-7-1218 目前分离出的植酸酶主要有两种： 3-植酸酶植酸酶（EC 3.1.3.8）：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； 6-植酸酶植酸酶（EC3.1.3.26）：最先水解的是6号 碳原子的磷酸根，主要存在于植物组织。 2021-7-1219 l饲用酶制剂的饲用酶制剂的主要作用作用： 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（NSP)； l消化内源酶不能消化的养分。 2021-7-1220 l1破坏植物细胞壁破坏植物细胞壁，使

8、各种牢固链键断裂，从而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提高淀粉和蛋白质等营养物质的可利用性。 l植物细胞中的淀粉和蛋白质等营养物质，被细胞壁 包裹。经研究C1酶、Cx酶、-葡萄糖苷酶、半纤 维素酶、果胶酶、-葡聚糖酶等都能崩解植物细胞 壁，使内容物释放出来，提高能量和蛋白质的利用 率（Frieson等，1992；Mingan等，1995）。 作用方式（机理）：作用方式（机理）： 2021-7-1221 l 2降低消化道食糜黏性，减少疾病的发生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

9、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）。 2021-7-1222 l添加酶制剂可分解葡聚糖降低粘性（Brens等， 1993）。 lMorgon等（1996）报道，酶通过降低肠道食糜的 黏度直接影响禽艾美尔球虫及堆型艾美尔球虫的 抗病性，提高家禽的抗病力。 l另外，仔猪断奶后常出现消化不良和腹泻，添加 酶制剂后，仔猪腹泻发生率显著减低（Imborr和 Oyle，1998）。 2021-7-1223 l有些饲料组分（如日粮纤维、植酸、植物凝血素、有些饲料组分（如日粮纤维、植酸、植物凝血素、 蛋白酶抑制因子等）是无

10、法被动物内源酶消化，蛋白酶抑制因子等）是无法被动物内源酶消化， 同时这些不能被消化的养分还会产生抗营养作用。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：消化和降解这些抗营养因子的外源酶包括：植酸植酸 酶、酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶、半半 乳糖苷酶、乳糖苷酶、酯酶酯酶。 2021-7-1224 l酶制剂可部分或全部消除抗营养因子。酶制剂可部分或全部消除抗营养因子。 l如植酸酶可分解植酸和矿物质形成的络合物。如植酸酶可分解植酸和矿物质形成的络合物。 Nelson(1968)Nelson(1968)首次报道，植酸酶可提高肉首次

11、报道，植酸酶可提高肉鸡鸡对植对植 酸磷的利用率，达到与添加无机磷相似效果。酸磷的利用率，达到与添加无机磷相似效果。 l植酸酶还能提高矿物元素和蛋白质等养分的利用植酸酶还能提高矿物元素和蛋白质等养分的利用 率（率（BrozBroz等，等，19941994）。）。 2021-7-1225 l饲料饲料中存在各种有毒有害物，脱毒酶可降低或中存在各种有毒有害物，脱毒酶可降低或 消除部分毒物的毒性作用。消除部分毒物的毒性作用。 l酯酶可裂解玉米赤酶烯酮的内酯环，环氧酶可酯酶可裂解玉米赤酶烯酮的内酯环，环氧酶可 裂解单端孢菌素的裂解单端孢菌素的1212，13-13-环氧基，生成的无环氧基，生成的无 毒降解产

12、物被消化或排除体外（毒降解产物被消化或排除体外（PastemunerPastemuner， 19971997）。）。 2021-7-1226 l成年动物能够产生足够的内源性消化酶，满足自身 需要。 l但对幼龄动物或处于病态和应激状态下的动物，酶 的分泌不足，适当补加蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等 制剂补充其内源酶的不足，可提高饲料的消化率 （Ferker，1996）。 4补充内源酶的不足 2021-7-1227 l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。 l断奶应激会导致内源酶活性降低，仔猪在断奶 后数周内，内源性淀粉酶、蛋白酶和脂酶活性 均有降低，导致营养分的吸收

13、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 好效果 。 2021-7-1228 l Owsley等（1986）报道，在饲料中加入可分解纤 维素、蛋白质和淀粉的酶，肠道中可供进一步水 解基质增加，从而促进内源酶的分泌。 l另外，Almirall等（1993）研究表明，在雏鸡大 麦饲粮中，添加-葡聚糖酶可显著提高食糜中的 胰蛋白酶、淀粉酶的活性。 l所以添加饲用酶不仅不抑制反而能促进内源酶的 分泌和活性。 2021-7-1229 l1. 扩大秸杆扩大秸杆饲料饲料的使用范围，发展节粮代粮型的使用范围，发展节粮代粮型 畜牧业畜牧业 节粮代粮型饲料主要指用各种秸杆代替部分 粮食配成饲料。这

14、种饲料中纤维素含量超过了 饲养标准，有的高达15%以上。所以必须经加酶 处理，才能被非草食动物所消化。 2021-7-1230 l宋桂经（宋桂经（19961996）用）用10%10%和和20%20%的秸杆粉代替的秸杆粉代替5%5% 10%10%的玉米、小麦，用含纤维素酶等的复合酶的玉米、小麦，用含纤维素酶等的复合酶 生产酶化饲料，可溶性还原糖和氨基酸均比没生产酶化饲料，可溶性还原糖和氨基酸均比没 有进行酶化的饲料提高了有进行酶化的饲料提高了1.81.82.02.0倍和倍和1.81.8 2.32.3倍，纤维素降低了倍，纤维素降低了7%7%8%8%。 2021-7-1231 l王尧等（王尧等（19

15、951995）研究在育肥猪的前期加）研究在育肥猪的前期加10%10%的沙打旺草的沙打旺草 粉，后期加粉，后期加15%15%的沙打旺草粉，添加的沙打旺草粉，添加0.14%0.14%的纤维素酶，的纤维素酶， 结果表明每头日增重多结果表明每头日增重多255255克、料肉比下降克、料肉比下降0.240.24，头日，头日 增效益增效益0.950.95元。元。 l即使对反刍动物加酶也有明显效果。在奶牛日粮中加即使对反刍动物加酶也有明显效果。在奶牛日粮中加 入入0.05%0.05%的纤维素酶效果明显，产奶量增加的纤维素酶效果明显，产奶量增加6.40%6.40%，饲，饲 料利用率提高料利用率提高6.11%6.

16、11%，经济效益增加，经济效益增加16.12%16.12%（尹长安等，（尹长安等， 19971997）。）。 2021-7-1232 l 生态营养就是使用一切手段提高畜禽饲料利用率，生态营养就是使用一切手段提高畜禽饲料利用率， 以最小的饲料投入，获得最多的畜产品和最少的排以最小的饲料投入，获得最多的畜产品和最少的排 泄物。使用饲用酶制剂，特别是植酸酶的使用，可泄物。使用饲用酶制剂，特别是植酸酶的使用，可 以降低畜禽的粪便和磷的排泄量。饲料中添加酶制以降低畜禽的粪便和磷的排泄量。饲料中添加酶制 剂可降低食糜粘稠度，缩小胰脏和胃肠道的体积剂可降低食糜粘稠度，缩小胰脏和胃肠道的体积 （BrenesB

17、renes等，等，19931993），减少粪便量，降低氮排出率），减少粪便量，降低氮排出率 （HaddenHadden等，等，19951995）。饲料中植酸代替磷酸钙，可）。饲料中植酸代替磷酸钙，可 显著降低磷的排泄（胥传来，显著降低磷的排泄（胥传来，19971997）。）。 2 减少畜禽排泄物对环境的污染，发展生态营养减少畜禽排泄物对环境的污染，发展生态营养 2021-7-1233 l从酶的作用机理可以看出，饲用酶制剂的应从酶的作用机理可以看出，饲用酶制剂的应 用效果主要取决于酶的组分、活性和动物日用效果主要取决于酶的组分、活性和动物日 粮的匹配性。酶的活性高、酶种适宜、与动粮的匹配性。酶的

18、活性高、酶种适宜、与动 物日粮的匹配性好，应用效果必然好。物日粮的匹配性好，应用效果必然好。 2021-7-1234 l低黏度日粮低黏度日粮 比较典型的是玉米-豆粕型日粮，是我国畜 禽常规饲粮。这类日粮适宜选用的酶种为含有木聚糖酶、木聚糖酶、 果胶酶和甘露聚糖酶果胶酶和甘露聚糖酶的复合酶。 l高黏度日粮高黏度日粮 是指小麦、大麦、米糠含量较高的日粮，它 们在肠道会形成较高的黏度，严重影响消化吸收。小麦 黏度的来源主要是木聚糖（含量约6.0%），大麦为- 葡聚糖（含量3.2%3.5%）和木聚糖（含量7.4% 7.8%）。这类日粮应选用-葡聚糖酶或木聚糖酶。 2021-7-1235 l高纤维日粮高

19、纤维日粮 是指谷物、糟渣、麦麸含量较高的日粮。 这类日粮应选用纤维素酶，同时还要辅以其它半纤维 素酶（如木聚糖酶和甘露聚糖酶等），以协助纤维素 酶共同摧毁植物细胞壁。 l杂饼、粕日粮杂饼、粕日粮 是指棉、菜籽粕等含量较高的日粮，富 含粗纤维、果胶、甘露聚糖等多聚物。这类日粮应选 用含纤维素酶、果胶酶和甘露聚糖酶的复合酶。 2021-7-1236 l2.12.1根据畜禽消化道的生理条件根据畜禽消化道的生理条件选用选用 l 猪与禽的消化道温度通常在猪与禽的消化道温度通常在38384040之间，胃液之间，胃液 的的pHpH值在值在1.71.73.53.5之间，小肠之间，小肠pHpH值在值在5.05.07.27.2之之 间，大肠接近中性。胃主要消化蛋白质，小肠消间，大肠接近中性。胃主要消化蛋白质，小肠消 化吸收蛋白质、淀粉和脂肪，大肠对粗纤维可以化吸收蛋白质、淀粉和脂肪，大肠对粗纤维可以 起酵解作用，胃和小肠是饲用酶发生作用的主要起酵解作用，胃和小肠是饲用酶发生作用的主要 场所。选用酶应适应胃和小肠的生理条件。场所。选用酶应适应胃和小肠的生理条件。 2021-7-1237 l 2.2 根据酶在动物体内存留时间根据酶在动物体内存留时间