饲用复合酶是一类水解酶,包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、植酸酶、纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶等多种酶。在单胃动物消化道内没有分解植酸盐、纤维素、半纤维素、果胶及其它非淀粉多糖的酶,在断奶后期的幼畜或消化道功能障碍家畜,其内源性消化酶分泌不足,同时家畜添食的有机物有相当一部分也不能被消化,而添加复合酶能补充动物体内源酶的不足,消除饲料中的抗营养因子,可显著提高饲料的利用率,扩大可利用饲料资源范围,降低养殖成本,改善养殖生态环境。酶制剂在饲料工业中的有效应用,使得饲料工业和养殖业安全、高效、环保和可持续发展成为可能。
1.饲用复合酶种类
复合酶制剂由一种或几种单一酶制剂为主体,加上其它单一酶制剂混合而成,或由一种或几种微生物共同发酵获得。复合酶制剂可利用各种消化酶的协同作用降解饲料,最大限度地提高饲料中能量、蛋白质等营养物质的利用率,起到提高增重和饲料利用率的目的。根据饲用复合酶制剂不同的功能特点,可分为以下几类:
①以蛋白酶、淀粉酶等消化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。
②以木聚糖酶或β-葡聚糖酶为主的饲用复合酶,此类酶制剂主要应用于以麦类作物为饲料的日粮。
③以纤维素酶、果胶酶为主的饲用复合酶。此类酶主要由木霉、曲霉和青霉直接发酵而成,主要作用为破坏植物细胞壁,使细胞中的营养物质释放出来,供进一步消化吸收。
④以果胶酶、甘露聚糖酶、木聚糖酶为主的饲用复合酶,消除玉米-豆粕、小麦-豆粕等类型口粮的粘性抗营养因子。
⑤蛋白酶、淀粉酶、木聚糖酶、果胶酶等兼而有之,为通用型饲用酶制剂。
2.饲用复合酶的应用效果
2.l改善饲料利用率,提高畜禽生产性能
饲用酶制剂可以在动物的消化道内,将饲料中的大分子物质,水解为易吸收的小分子物质,降低营养物质在粪便中的排出量,即对内源酶起辅助补充作用。在幼龄动物消化酶发育不完善,年老动物消化酶分泌能力降低以及受到应激或疾病感染后的动物引起消化酶分泌紊乱等情况下,外源消化酶可补充内源酶的不足,增强动物对饲料养分的消化吸收能力,从而提高畜禽生产力和饲料转化效率。Bedford和Pack的研究表明,含有淀粉酶、木聚糖酶和蛋白酶的复合酶对玉米-豆粕型日粮营养价值有一定作用,可提高其中玉米的可利用能2%~5%。
2.2分解饲料中的抗营养因子
饲料中有许多不利于养分消化吸收或对动物消化功能有不利影响的物质,饲用酶制剂可以分解这些抗营养因子,从而提高饲料的利用率和改善动物的健康水平。在植物性饲料中,特别是豆粕等饼粕类饲料中含有胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素、α-半乳糖苷、阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖等多种抗营养因子。蛋白酶可降解胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素,消除其抗营养作用,提高饲料蛋白质的消化率和利用率。木聚糖酶、纤维素酶和β-葡聚糖酶等能有效的消除木聚糖等非淀粉多糖的抗营养作用,提高饲料中营养素的消化率和代谢能,提高畜禽生产性能和免疫力。
2.3减轻畜牧生产对环境的污染
现代化的养殖业是以大规模集约化生产为基本特征的,对环境的污染日趋严重,如氮、磷造成的水体富营养化问题。在饲料中添加酶制剂,如蛋白酶和植酸酶等,可以降低畜禽氮、磷和其他元素的排泄量,有利于环境保护。
3.合理选择和使用饲用酶制剂
3.1依据动物的种类和生长发育阶段,合理选择酶制剂
对于畜禽,在一些特殊的生长发育阶段和饲养管理条件下会出现内源消化酶分泌不足。添加淀粉酶、蛋白酶等外源消化酶可补充内源酶的不足,增强动物对饲料养分的消化吸收能力,从而提高畜禽生产力和饲料转化效率。
3.2针对日粮类型及其含量选用酶制剂种类
由于酶作用的底物特异性,要使饲用酶制剂发挥优良的效果,在应用时必须考虑饲料原料的特性。不同饲料原料的组成和化学结构都有其特殊性。在小麦和黑麦中主要的非淀粉多糖是阿拉伯木聚糖;而在大麦和燕麦中除了阿拉伯木聚糖外主要是β葡聚糖;豆科种子中主要是果胶。可见,用于小麦-豆粕型饲粮的酶制剂主要是木聚糖酶,而用于大麦-豆粕型饲粮的则主要是β葡聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶和纤维素酶。
若饲料中含有的底物过少,加酶就不会产生明显的改进效果;若底物量过多,添加酶量或酶活性不充足,则所能降解的底物数量有限,效果也不佳。这就要求底物与酶制剂用量之间应有适宜的比例关系,根据目标底物含量,确定添加酶制剂的用量。
3.3全面考虑日粮营养平衡、商品属性和经济成本
酶制剂使用前后所能产生的饲喂效果的显著差异常见于一些非常规日粮类型,譬如非淀粉多糖酶制剂应用于以麦类作为主要能量饲料的畜禽日粮中。在日粮类型发生较大变化时,只考虑酶制剂的营养改进值或营养当量而力求降低日粮成本是偏颇的,还应该全面考虑日粮的营养平衡,对因为日粮类型改变可能导致的某些营养缺乏应进行弥补。
4.饲用复合酶存在的问题
4.1饲用酶制剂质量标准不统一
目前,对饲用酶制剂中绝大多数酶的活力大小的度量还没有统一的标准。由于测定所选用的酸碱度、温度和底物对酶活测定结果影响很大,表现出从酶活指标难以判断酶制剂的质量优劣,具有相同酶活力的产品的使用效果差异较大。因此,饲用酶制剂的标准化工作,日趋迫切。
4.2饲用酶制剂产品质量不稳定
发酵条件如培养基种类及浓度、发酵温度、pH、溶氧、泡沫等均对酶的产量和活力有重要影响。因此,改善液体深层发酵技术或固态发酵工艺,并采用先进的控制手段,对酶制剂的生产有重大意义。
4.3饲用酶制剂的稳定性问题
饲料加工过程(主要是制粒)中的高温、配合饲料中的重金属离子、动物体内环境等可导致酶制剂失活,因此酶的稳定性是酶应用中的一大问题。通过筛选优良菌种和利用基因工程技术对菌种进行改造,使之产生的酶能耐高温、有较宽的pH作用范围等抗不良外界条件的性能,是提高酶稳定性的有效方法。
4.4饲用酶制剂应用方面的问题
由于酶的作用有专一性的特点,就复合酶中的不同酶源而言,对不同的原料底物、动物品种及不同生理阶段,其潜在的营养价值不同。因此,应进一步研究不同畜禽饲料中添加酶制剂的最佳种类和添加量,确定酶制剂的营养当量,建立体外酶活性和实际添加效果间的模型,从而充分地应用酶制剂的潜力,达到降低生产成本、提高经济效益、节约饲料资源的目的。