饲料添加剂酶制剂

1、 CONTENTS 国内外酶制剂的应用现状和前景 酶制剂的定义与分类 酶制剂的作用机理及其应用研究 酶制剂的制作工艺 酶制剂在水产养殖中存在的问题 国内外酶制剂的应用现状和前景 1 酶作为商品生产已有100多年历史，早在1833年 还没出现酶字之前已有人用酒精沉淀出， 这个人叫Diastase。他发现“淀粉酶”可使2000倍淀粉 液化而用于棉布退浆。的生产是1884年日 本人Takamine首先开发的，他在美国开Takamine制 药厂生产高峰淀粉酶用于棉布退浆和用作消化剂。此 后在、和先后也建立了一些酶制剂工厂， 但在20世纪50年代前酶制剂工业没什么惊人发展。 直到60年代随着发酵技术和菌

2、种选育技术的进步， 获得成功，的流 行，又获成功，带动了淀粉 深加工工业的兴起，工业酶开始大量需要，使酶制剂 工业出现重大转机。工业上使用酶带来了许多的好处， 如等，因而引起 人们广泛重视。80年代以后，遗传工程被广泛用于产 酶菌种之改良，现在酶制剂工业已成为国民经济的一 门重要高科技产业。 酶制剂的研究历史和经济效益 20 世纪90年代初，我国开始饲用酶制剂 的研究与应用，酶制剂产品不断增加，质量 不断提高，目前已开发出-淀粉酶、-淀粉 酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、 -葡聚糖酶、甘露聚糖酶、植酸酶等上百个 产品。 我国现配合饲料年产量约6500万吨，其 中20%左右已加酶，用酶1万

3、余吨，加酶饲 料预计要1亿吨才够，我国饲料源不足，加 酶是方向。目前常用饲料酶约20种，农业部 批准使用约有12种。其中植酸酶在消除抗营 养因子植酸和减少磷对环境污染有重要意义， 故国外饲料酶中约一半是植酸酶。国外饲料 酶多为提取的酶，复合酶是由单一酶配合而 成。我国生产饲料酶多为固体曲粉碎而成,酶 组成较复杂。 国内外酶制剂的生产现状 酶制剂的定义与分类 2 酶制剂(Enzyme preparations)： 生物活细胞产生的一类具有高度 专一性和催化功能的蛋白质，又 称为生物催化剂，辅以其他成分， 可用于加速食品加工过程和提高 食品产品质量。 酶活力单位：在最适条件下，每 分钟内催化lmo

4、l的底物转化为产 物所需的酶量为1个酶活力单位， 称为酶的国际单位(IU)。 1 IU=1mol/min 酶制剂的定义 我国允许使用的食品类酶制剂有：凝乳酶，胃蛋白酶，胰蛋白酶，胰 凝乳蛋白酶A，菠萝蛋白酶，木瓜蛋白酶，无花果蛋白酶，糖化酶， 一淀粉酶，枯草杆菌蛋白酶，果胶酶，乳糖酶，纤维素酶，一淀粉 酶，花色素酶，葡萄糖氧化酶。 酶制剂的分类 按作用机理分类按作用机理分类 (1) 加水分解酶：这类酶主要包括淀 粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、 植酸酶、果胶酶等。 (2)氧化还原酶：氧化还原酶是指参 与有机物质氧化还原的酶类。主要 有脱氢酶和细胞色素氧化酶等，存 在于动植物体的体液和组织中，在

5、 饲料添加剂中应用不多。 按来源分类按来源分类 (1)动物自身酶：由动物的各种分泌腺 产生和分泌的，几乎包括了动物所需 的各种酶。 (2)人工酶：人工提取的酶主要是消化 酶类。 从制剂类型上分类从制剂类型上分类（常见）（常见） (1)单一酶制剂：如淀粉酶、脂肪酶、 蛋白酶、纤维素酶和植酸酶等。 (2)复合酶制剂：由一种或几种单一 酶制剂为主体，加上其他单一酶制 剂混合而成，或者由一种或几种微 生物发酵获得。复合酶可同时降解 饲粮中多种需要降解的底物(多种抗 营养因子和多种养分)，可最大限度 地提高饲料的营养价值。国内外饲 料酶制剂产品主要是复合酶制剂。 按动物能否合成分类按动物能否合成分类 (

6、1)消化酶：畜禽体内能够合成这类 酶并消化营养物质，但因某种原因需 要强化和补充。这类酶主要包括淀粉 酶、蛋白酶和脂肪酶等。 (2)非消化酶：动物自身不能分泌到 消化道内的酶，多来源于微生物，这 类酶能消化动物自身不能消化的物质 或降解一些抗营养因子。 1 2 酶制剂 单酶制剂又可分为非消化酶(外源酶)和消 化酶(内源酶)两大类。 动物配合饲料中含有多种营养素，这些营养素多由生物高分 子组成，动物在消化利用这些营养物质之前，必须经酶解后 才能利用。而酶具有严格的专一性和特异性，使用单一酶系 的作用效果要低于使用多酶系统。利用各种消化酶和非消化 酶的协同作用，可最大限度地提高饲料中能量、蛋白质、

7、纤 维素等营养物质的利用率，从而达到增重、减少饲料消耗的 目的。 单酶制剂 复合酶制剂 酶制剂的常见分类 -葡聚糖酶 -葡聚糖多存在于大麦、燕麦等谷物中，可溶于水 形成粘性的凝胶，成为一种抗营养因子，阻碍动物 (特别是幼畜)对营养物质的利用，影响生长。-葡 聚糖酶可水解-葡聚糖，降低肠道内容物的粘度。 01 纤维素酶 包括C1酶、CX酶和-葡萄糖苷酶(Cb)。其 中C1酶将结晶纤维素分解为活性纤维素， 降低结晶度，然后经CX酶的作用将活性纤 维素分解为纤维二糖和纤维寡糖，再经Cb 的作用生成动物机体可利用的葡萄糖。 02 果胶酶 果胶是一种多糖，果胶酶可裂解果胶单糖之间的 糖苷键，并脱去水分子

8、，分解植物细胞壁间质成 分果胶，促使植物组织崩解，使营养成分得到充 分释放和利用。 03 植酸酶 植酸即肌醇六磷酸，作为磷酸的储存库，广 泛存在于植物中。由于矿物质结合在蛋白-植 酸-矿物元素复合物中，因此就降低了某些植 物性食物和一些植物蛋白分离物中矿物质的 营养效价。植酸酶（phytases）能将磷酸残 基从植酸上水解下来，因此破坏了植酸对矿 物元素强烈的亲和力，所以说植酸酶能增加 矿物元素的营养效价。 04 半纤维素酶 包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和聚半 乳糖酶等,主要是将植物细胞中的半纤维素降解为 各种五碳糖,并可降低半纤维素溶于水后的粘度。 纤维素酶、半纤维素酶协同作用,破

9、坏富含纤维素 的细胞壁,将难于消化和粘性的多糖分解,从而大大 提高低能饲料的饲用价值,提高饲料利用率。 05 非消化酶 消化酶 淀粉酶 作用于-1,4糖苷键，将淀粉 水解为双糖、寡糖和糊精， 使之易于吸收，并能在胃中 迅速液化淀粉，减轻胃部胀 感，促进消化。 糖化酶 可水解线性的寡糖、双糖和 糊精生成葡萄糖和果糖，也 可作用于淀粉的非还原性末 端，依次缓慢水解-1,4糖苷 键生成葡萄糖。因此可在淀 粉酶的协同作用下，将淀粉 完全分解成葡萄糖。 蛋白酶 有酸性、中性、碱性之分。在 饲料中由于动物胃液多呈酸性， 肠道多数为弱酸性至中性，所 以大多数添加酸性和中性蛋白 酶。其主要作用是将动物摄取 的

10、饲料蛋白质分解为氨基酸， 并由动物体重新组合合成自身 的蛋白质。 脂肪酶 分解脂肪为甘油、脂肪 酸和磷脂酸。 总之,消化酶是动物本身能分泌到消化道中的酶,消化淀粉、蛋白质、脂肪等营养物质。这些物质不能直接 被畜禽吸收,必须经酶消化降解成葡萄糖、氨基酸后才能被吸收。而非消化酶动物自身不能合成,必须通过 外源添加来改善畜禽吸收营养的能力。 以-葡聚糖酶为主的饲用复合酶 此类酶制剂主要用于北美、欧洲及以大麦为饲料主原料的国家。 复合酶制剂 以蛋白酶、淀粉酶为主的饲用复合酶 此类酶制剂主要用于补充动物内源酶的不足,以降解多糖和蛋白质 等生物大分子为主。 以纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶为主的饲用复合酶 主

11、要作用为破坏植物细胞壁,使细胞中营养物质充分释放出来,供进 一步消化吸收,并能消除饲料中的抗营养因子,降低胃肠道内容物的 粘度,促进动物消化吸收。 以上几种不同酶的平均混合物 此类复合酶综合了222和223中各酶系的作用,具有更强的助消化 能力。 酶制剂的作用机理及其应用研究3 3 2 14 5 6 有效分解营养物质，提高增重 率，降低饲料系数 消除抗营养因子，降低食糜 粘度，提高饲料消化率 补充鱼类内源消化酶的不足， 促进养分消化吸收 促进氮磷的消化吸收，减 少环境污染 提高鱼类的免疫抵抗力， 增进动物健康 改善肠道菌群状态 1.有效分解营养物质，提高增重率，降低饲料系数 大部分饲粮主要由谷

12、类、饼粕类等植物性原料组成，而这些植 物性原料中细胞壁的存在降低了养分的消化和吸收。植物细胞 壁是由多种聚化物（纤维素、半纤维素和果胶等非淀粉多糖 （non-starch polysaccharides，NSP）组成的，也含有少 量蛋白质、酚类和脂肪酸等物质。这些物质通过氢键或共价键 相互交联结合共同构成细胞壁结构，支持和保护细胞的内容物。 由于鱼体消化系统不能分泌木聚糖酶、纤维素酶等，所以在饲 料中添加外源酶制剂（如纤维素分解酶类）能有效地打破植物 性饲料原料的细胞壁，使细胞内的营养物质（淀粉、蛋白质和 脂肪等）释放出来，使之充分与消化道内源酶发生作用，从而 提高饲料利用率，进而提高鱼体的生

13、产性能。 配合饲料植物性原料中存在的NSP，含量丰富，包括阿拉伯木聚糖、 -葡聚糖、戊聚糖、纤维素和果胶质等，这些大分子物质可吸收大 量的水分，或溶于水后使食糜在肠道内的粘度增强；同时，NSP还 可使肠粘膜表面不动水层增厚，致使营养物质扩散受阻，吸收率下 降，影响鱼类对有效营养成分的消化和吸收。添加外源酶制剂（如 木聚糖酶、-葡聚糖酶、果糖酶和纤维素酶等），在内源酶的协同 作用下，可将纤维素、果胶质以及糖蛋白降解为单糖和寡糖，降低 了消化道内容物的粘稠度，减少了此类物质对动物消化利用的障碍， 加速了排空速度，增加了养分的消化吸收，改善鱼类的消化机能。 鱼类不同的生长阶段其消化酶的活性有明显的不

14、同，特别是幼体消 化道和酶系统的发育很不完善，主要消化酶分泌不足，远不能满足 其分解大分子营养物质的需要，这就为外源性消化酶发挥作用创造 了条件，外源酶制剂的添加可提供更多可供分解的基质以刺激内源 酶的分泌量，从而提高饲料的消化率。 酶制剂作为一种代谢调节剂，可以改善机体的代谢机能，提 高养分的利用率，特别是氮磷的有效利用，进而降低氮磷的 排泄，有效地减少对水质的污染，增进水产动物的健康，提 高水产动物的抗病能力，如植酸酶等。 酶制剂作为蛋白质的一种，是微生物发酵的天然产物，无毒、无副 作用，同时，酶菌在发酵过程中分泌出一些维生素、矿物元素、蛋 白质等能促进营养物质的全面吸收，增强鱼体的体质和抗病能力。 添加外源酶制剂提高了鱼类对蛋白质及其他营养成分的利用率，促 进了免疫球蛋白、淋巴因子、前列腺素免疫因子的生物合成，从而 提高动物的免疫功能。 酶制剂的生产制作工艺4 是指在固体或半固