草食动物复合酶制剂的研究进展

草食动物复合酶制剂的研究进展

酶是由活细胞产生的一种特殊的催化剂活性物质。细菌、真菌等微生物是各类酶的主要来源。复合酶是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,或由一种或几种微生物发酵获得。自从1975年美国饲料工业(Jensen)首次把微生物作为添加剂应用于配合饲料中并在饲养业取得显著效果后,饲用酶制剂日益受到世界养殖界的重视(Barry,1988),80年代国外配合饲料中已普遍使用这类新型添加剂。90年代初,我国才开始该方面的研究,但进展异常迅速1复合酶在草食动物营养饲料中的作用幼龄草食单胃动物消化道和酶系发育不完善,消化酶、胃酸和消化液分泌不足;幼龄反刍动物瘤胃发育不全,微生物体系不完善,远不能适应分解大分子营养物质的需要,不能充分利用饲料中的营养物质。而成年草食动物自身所具有的内源酶数量也很有限,在一个较短的时间里,只能消化吸收饲料中的部分营养物质。草食动物的主体饲料是含粗纤维较多的作物秸秆和青干草类饲料,其中的细胞壁含有抗营养因子非淀粉多糖(NSP),使饲料中蛋白质、淀粉等营养物质的消化吸收受到影响。添加复合酶,可以起到以下作用:1)复合酶能崩解植物细胞壁,使营养物质释放出来,便于草食动物的消化吸收,从而提高多纤维饲料的利用率。2)补充草食动物内源酶的不足,明显提高草食动物对粗纤维的消化利用率。对非反刍草食动物,复合酶可改善消化道环境,增加酸度,以激活胃蛋白酶和VFA的含量。3)改善反刍动物消化道、瘤胃有益微生物环境,改善草食单胃动物肠道菌群,改善微生物发酵,提高养分利用率,从而促进动物健康状况和生产性能;改善动物营养,对细胞免疫、体液免疫、补体功能和白细胞吞噬作用等有重要影响,因而复合酶提高了草食动物的抗病性,提高了免疫力。4)消除抗营养因子,促进内源酶扩散,增加养分消化吸收。NSP部分溶于水中产生粘性,增加动物胃肠道内容物的粘度,降低饲料吸收率22.1综合酶制剂的开发复合酶制剂中多酶系统设计合理与否是决定复合酶制剂使用效果的关键。多酶系统的设计原则为:2.1.1复合酶的设计草食动物饲料的成分、结构、产地存在着多样性,多酶系统的设计需考虑这种特异性,才能设计出效果好的复合酶。草食动物的植物性饲料的抗营养因子集中于细胞壁与细胞间质中的纤维化多糖(主要是纤维素)、基质多糖(果胶、2.1.2根据年龄设计酶配方复合酶主要在草食动物的消化道或反刍动物瘤网胃中发挥作用,所以酶配方设计必须适合不同草食动物的消化系统的特点,并因草食动物的种类、年龄、消化生理的差别而设计酶配方。反刍动物瘤胃温度维持在39～41℃,pH为5.5～7.5,真胃pH1.5～3.5左右。因此复合酶必须具有抗低pH、适合瘤胃温度的特点。对单胃草食动物的大肠,特别是马属动物的盲肠,和反刍动物的瘤胃一样,复合酶的使用必须适合不同的条件,针对不同年龄的动物设计酶配方。幼年草食动物消化系统发育不健全,瘤胃的微生物区系不完善,各种消化酶非常缺乏;成年草食动物应激状态可大大减少其消化酶的分泌量;老龄动物缺乏消化酶等等,针对这些情况应设计不同的配方。生产符合配方要求的复合酶方法有以下3种:1)完全复配法:即生产或购买各种单一酶制剂,按配方复配,再加分散剂、稀释剂而成。该方法成本高,很难获得除酶功能外的未知的动物生长因子等。2)单菌种发酵,补加酶法:通过遗传育种途径获得主要方面已符合配方要求的优良高产菌株,发酵后,按配方进行补加和调整。3)多菌株混合发酵,自然互补酶系法,该法难度较大通过成年健康非反刍草食动物消化酶及反刍动物瘤胃中酶活性的监测和模拟,摸清动物所需补充的酶系统。例如幼畜体内酶系不全,宜补充酶系为主。基于以上各点,我们在充分了解各种单一酶系统功效及了解饲料结构、化学特性的基础上,初步确定多酶系统的配方,再通过动物试验和体外消化试验筛选最佳复合酶配方。2.2复合酶的来源目前世界常用复合酶制剂主要有以下几类:1)以纤维素酶、果胶酶为主的饲用复合酶。这类酶主要由木霉、曲霉和青霉直接发酵而成。我国高产饲用纤维素酶方面研究已取得进展,菌种方面有解放军农牧大学选育的NN-15B7和XX-15、上海EA3-86、里氏木霉A3和里氏木霉91-3等2)以蛋白酶、淀粉酶为主的饲用复合酶。这类酶主要用于补充动物内源酶的不足,这类酶由微生物发酵或其他方式得到,ɑ-淀粉酶主要来源于枯草杆菌、米曲霉、黑曲霉等。蛋白酶来源于动物蛋白酶(胃蛋白酶、胰蛋白酶)、植物蛋白酶(木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶)。微生物蛋白酶来源于芽孢杆菌、链霉菌、曲霉、根霉、酵母等。3)以4)以纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、果胶酶、葡聚糖酶等为主的饲用复合酶。此类酶综合以上酶系的共同作用,具有更强的助消化作用。33.1复合酶设计及酶特点国内溢多牌反刍动物用酶(828型)是目前市场占有率较高的产品,据报道,添加量为1.2%,增重提高13.16%,改善肉料比11.73%,该酶属于上述第4种复合酶。广东陈三有等报道,经分离、筛选、培养并生产“三高一号”以纤维素酶为主,果胶酶、淀粉酶和蛋白酶为辅,在万头肉牛基地进行育肥肉牛饲养试验,添加量为0.3%,日增重比对照组增加22.8%前苏联在犊牛日粮中添加米曲霉培养的酶制剂(上述第1种酶),日增重提高12.8%,料肉比下降11.2%3.2复合酶在罗姆尼羊日粮中的应用我国陈侠甫等(1994)在绵羊试验,每月加喂纤维素复合酶制剂30g,结果试验组羊平均日增重65.33g,对照组25.79g(据Shcheglov.V.V等在罗姆尼羊日粮中加入0.3%纤维素复合酶,羔羊增重提高16.87%,每千克增重耗料下降13.67%。有研究表明,在羊饲料中添加纤维素酶、ɑ-淀粉酶和蛋白酶复合酶(上述第4种酶),结果饲料利用率,特别是粗纤维的消化率和氮的利用率明显提高3.3复合酶在其他草食动物上的应用尹清强等进行了5批共260头梅花鹿的纤维素复合酶(每头每日50g)增茸试验,结果表明,试验组鹿茸增重20%～30%,饲料粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维分别比对照组提高7.54%、7.74%、7.20%(关于饲用复合酶在其他草食动物如马驴等方面的研究,目前报道较少,但其潜在效益很大,如治疗马的酸中毒等。44.1复合酶的应用研究和展望我国酶制剂的应用研究尚能紧跟世界科技的发展步伐,但在应用理论研究方面却很少有人问津。因此,首先研究、寻找优良的酶活性稳定的菌株,并研制显著改善草食动物饲料营养价值的复合酶,是我们的主要目标。其次是开展酶动力学、反刍动物及其他动物消化机理和消化过程的应用理论研究,生产针对性强的复合酶系列,是今后应用研究的方向。再次,由于酶是蛋白质,易失活,所以如何保持复合酶的稳定性和饲用效果也是今后酶制剂在生产和处理过程中的一个重要研究方向。目前国外从固相载体稳定化处理发展到第二代稳定性结合包衣加工工艺,并有一些由脂肪和植物油悬浮稳定化处理的液型和浆型酶产品问世;利用基因工程