摘要：国内近几年饲用复合酶产量及应用发展极快，但在产品结构及应用中尚存在不少问题，本文就下述几个方面列举存在的不足，并探讨了解决方案：复合饲料酶中酶系的组成及酶的来源特性，应针对于不同饲料组份及饲喂对象而定。不同菌种产生的酶，其最适pＨ、温度、作用底物存在很大差异，要充分了解不同酶的特性，才能设计生产出最佳作用能力的饲用复合酶。同时，由于饲料中营养来源的差别及动物消化道的差别，在选择酶的来源以及酶系组成方面应仔细考虑这些因素。本文还列举了国内各种酶的产生菌的特性并叙述了其所产酶的特性，提出了使用时应考虑的因素。目前，国内饲用复合酶活力测定方法混乱，标准不一，而且测定时的pＨ、温度、作用底物与实际的饲料组份及动物消化道的环境差异很大，标示的酶活力不能很好的反应在饲喂动物过程中的实际作用。本文对此提出了改进酶活性测定方法的建议，针对提高酶的耐热性及“微囊包埋酶”进行了探讨，并探讨复合酶组份中“肠溶性酶”的必要性，提出了“酶解饲料”的概念，并探讨了“酶解饲料”的可行性及优越性前景。
关键词：复合酶 产品结构 应用问题 建议
近几年来，我国饲用复合酶的生产及应用发展速度很快。自1992年国内饲料酶生产厂——珠海溢多利公司成立以来，国内许多地区饲料酶生产企业相继建成投产。几年前小麦日粮型饲料的推广应用，使饲用复合酶的开发应用又达到新的高潮。饲料生产厂家及养殖户大多都认识到了酶在饲料中应用的优越性及必要性，从而使饲用复合酶的产品开发、生产和应用不断发展。目前，国内饲用复合酶的年产量已超过万吨以上，同时国外也有不少公司在开发中国市场。
但是，由于我国饲料酶发展时间较短，而且许多生产厂家并不生产单酶，外购酶制剂复配而成。有的厂家仅生产一、二种单酶，其它酶种外购后复配。所以在选用酶种酶系方面，容易出现一些误区。同时，由于饲料主粮的差异和饲喂对象的差别，在选用酶种和酶系组合方面也需加以重视。另外，由于酶测定的方法混乱，常给使用者带来不便和误解。
本文就国内一些酶种特性加以介绍，从而使应用者能更好的选择。同时就化验方法和新产品开发前景提出一些建议。
1 饲用复合酶组分及生产情况
1.1 主要组份
饲用复合酶一般由下列酶种组成：纤维素酶，木聚糖酶，β-葡聚糖酶，果胶酶，甘露聚糖酶，中温α-淀粉酶，中性蛋白酶，酸性蛋白酶，葡萄糖淀粉酶（俗称糖化酶）。然而，在酶种相同且采用同一方法测定活力也相同的情况下，由于产酶菌种的不同，其酶系和特性也会有较大差异。
1.1.1 纤维素酶：（EC3.2.1.4）
能够使纤维素降解成纤维寡糖、纤维二糖和葡萄糖的酶称为纤维素酶。纤维素酶为常用名，正式名为β-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶。纤维素是由葡萄糖以β-1，4键结合的聚合物，为一切植物体的主要构成部分。在干燥植物体中约占1/3-1/2，全球一年由光合作用生成的纤维素约为1000亿吨，是最丰富的资源。
纤维素酶含有纤维素内切酶和纤维素外切酶。前者可将结晶态纤维素转变为非结晶态纤维素，随机地断裂内部糖苷键；后者从链的非还原性端系统的切下葡萄糖。研究得知，同时含有内切和外切纤维素酶性能的酶制剂对天然纤维有明显的降解作用。可以认为，纤维素内切和外切酶是以协同或合作的方式对天然纤维素作用的。值得注意的是，通常纤维素与半纤维素、果胶以及木质素等物质聚集一起，一种单一的酶不可能使纤维全部的水解。同时，为了使纤维素酶能有效的水解纤维素，需对纤维进行予处理以提高纤维的溶胀性，其予处理有物理和化学方法，如粉碎、蒸汽加热、膨化、超声波以及无机酸或碱处理。
国内以木霉菌生产的纤维素酶，还表现出具有显著的半纤维素酶活力，在饲料工业上具有良好应用效果。目前，国内已有多家企业采用木霉菌固体发酵法和液体深层发酵法生产酸性纤维素酶，产品有固体和液体两种剂型。该类产品的最适作用pH4.0-5.0，作用pH范围2.0-8.0，最适作用温度45-50℃，较适用于配制消化道为酸性条件的动物饲料（如猪饲料）。另外，国内也已研发生产出用于为中性消化道的动物配制饲料的中性纤维素酶。
1.1.2 β-葡聚糖酶（EC3.2.1.4）
β-葡聚糖酶是一种葡萄糖的直键聚合物，主要以昆布多糖型或地衣多糖型存在。昆布多糖为直键型的以β-1，3键连结的葡萄糖聚合物；地衣多糖含有β-1，4键和β-1，3键。
降解β-葡聚糖的酶类可以是内切葡聚糖酶或外切葡聚糖酶。来源于细菌和黑曲霉菌的β-葡聚糖酶为内切葡聚糖酶，使β-葡聚糖中的β-1，4键水解，最终产物为葡聚寡糖。来源于木霉菌的β-葡聚糖酶为外切葡聚糖酶，水解β-1，3-葡聚糖中的β-1，3键，最终产物为葡萄糖。
将里氏木霉及黑曲酶培养后，除产生其它酶类（如纤维素酶等）外，也产生此酶，此酶最适作用pH一般在酸性，较适于肠胃道酸性动物使用。
国内有企业采用地衣芽孢杆菌（Bacillus Lichenifomis）经液体深层发酵生产β-葡聚糖酶，该产品为固体剂型，尚无国家或行业标准。该产品是一种内切葡聚糖酶，可以随机水解内键，将葡聚糖分子降解为平均大小5-6个葡聚糖单位的低聚糖。该产品可以有效分解麦类和谷类植物胚乳细胞壁中的β-葡聚糖。最适作用温度为50-55℃，适用温度范围为30-60℃，最适作用pH6.0-6.5，适用pH范围4.8-7.5。这类酶较适于消化道中性的动物。
一般认为，我国消除常规动物日粮中抗营养因子的最适酶种为：木聚糖酶、果胶酶、乙型甘露聚糖酶，而且主要是为了降低肠道食糜粘度，在这方面β-葡聚糖显得并不重要。
1.1.3 木聚糖酶（EC3.2.1.8）
木聚糖是半纤维素的一种组分，由木糖经β-1，4键连接。木聚糖酶可分解木聚糖中的β-1，4糖苷键，最终产物为木糖和木聚寡糖。
国内已有企业采用霉菌（以黑曲霉居多）经固体发酵法生产木聚糖酶，产品为固体剂型。亦有企业采用细菌经液体深层发酵法生产木聚糖酶，产品有液体和固体两种剂型。目前国产木聚糖酶，为酸性木聚糖酶。最适作用pH4.0-6.0，最适作用温度45-55℃。
对于酶活力的测定尚无国家或行业标准，比较认可的企业标准酶活力定义为在40℃，pH4.8条件下，1分钟水解1%木聚糖产生1μmol木糖所需的酶量为1个木聚糖酶单位。进入新世纪，由于小麦、麦麸等作为配合饲料中的能量饲料使用，而小麦、麦麸含有甚多的木聚糖，因此，水解木聚糖的木聚糖酶受到饲料业的欢迎。
国内近年已开发出利用短小芽胞杆菌（Bacillus pumilus）发酵生产的木聚糖酶，该酶作用最适pH为7.2。消化道为中性条件的动物可考虑使用。
使用高粘度日粮——加入小麦、大麦、米糠的日粮，会造成动物肠道较高的粘度，影响消化吸收，但粘度来源又完全相同。小麦木聚糖含量高（6.1％），而β-葡聚糖含量较低（0.5％），所以要以添加木聚糖酶为主。大麦粘度来源除木聚糖以外（7.6％），β-葡聚糖含量也高（3.3％），所以要同时考虑这两种物质的水解酶类的添加。
1.1.4 果胶酶（EC3.2.1.15）
果胶酶是一种分解果胶质的酶。各种植物及其果实均含有果胶。果胶在碳水化合物中是独特的，其主要组分不是单糖而是糖酸。果胶碳水化合物的主键包含大量的（50%-90%）以α-1，4键相连接的半乳糖醛酸的直链聚合物。这种聚合物称为果胶酸或聚半乳糖醛酸。
国内上世纪八十年代起有企业采用黑曲霉（Asp Niger）经固体发酵法生产果胶酶，产品为固体剂型。近两年有企业采用黑曲霉（Asp Niger）经液体深层发酵法生产果胶酶，产品为液体剂型。国产果胶酶用于果汁、果酒和饲料工业。该产品最适作用温度45-55℃，适用温度范围30-60℃，最适作用pH3.0-4.0，适用pH范围2.5-5.0。该产品有轻工行业标准，酶活力定义为在温度50℃，pH3.5条件下1小时分解果胶产生1mg还原糖（以半乳糖醛酸计）所需的酶量为1个果胶酶活力单位。
杂粕和豆粕中均含有较高含量的果胶（菜籽粕含果胶11.5％，豆粕含果胶14％），它也可影响动物对营养的吸收，所以饲用复合酶中果胶酶的添加，也是十分必要的。但当前国内许多市售饲料酶中，有的完全不含有果胶酶或果胶酶含量极低，这是需要注意的。
1.1.5 α-淀粉酶（EC3.2.1.1）
α-淀粉酶为常用名，正式名称为α-1，4葡聚糖-4-葡聚糖水解酶。这是国内最早开发的一个品种，这是一种分解淀粉的酶，作用于直链淀粉和支链淀粉中直链部分α-1，4键，生成由数个葡萄糖聚合成的低聚糖和极限糊精。产物的末端葡萄糖残基C1碳原子为α-构型，故称α-淀粉酶。
国内该产品采用枯草杆菌（B.subtilis）液体深层发酵法生产。产品有固体和液体两种剂型，产品酶活力2000u/g（ml），最适作用pH5.0-7.0，最适作用温度60-70℃，钙离子对酶有保护作用。该产品有国家标准， 酶活力定义为在60℃， pH6.0条件下，1小时液化1g可溶性淀粉为1个酶活力单位。国内有多家企业生产该产品。
饲料中的淀粉原料，经淀粉酶分解糊精化、糖化酶糖化为单糖或寡糖，就能很快被动物吸收，而且在这两种酶协同作用下，淀粉原料的利用率得到了提高，试验证明：加入这两种酶后，动物粪便中残留糖粉明显减少。淀粉酶在复合酶中应有50-200U/g含量。
从酶系看来，真菌产生的α-淀粉酶更适于饲料添加，如米曲酶产生的“真菌α-淀粉酶”，作用最适pH为4.0-6.6（40℃），它能水解α-1，4内葡萄糖苷键，得到高含量麦芽糖和部份葡萄糖，但该酶成本较高。
1.1.6 蛋白酶
蛋白酶是作用于蛋白质或多肽，催化肽键水解的酶类，广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。按酶的来源，可分为植物蛋白酶、动物蛋白酶和微生物蛋白酶。
蛋白酶对蛋白质中的肽键水解有两种模式，一种模式是从蛋白质的N端点（带游离基的一端），或C端点（带游离羧酸的一端）切下单个的氨基酸，这些酶被称为外切蛋白酶。第二种模式是分裂内肽键，通常水解产物为较小的多肽类和肽类，称为内切蛋白酶，大多数内切蛋白酶水解蛋白质生成最终产物并不是大量的游离氨基酸。
各种蛋白酶水解蛋白质的最适作用pH不同。一种简化的方法是按酶表现出最高活力的pH范围对蛋白酶进行分类，将其分为酸性、中性和碱性蛋白酶三种。这种简化的方法，有助于工业上的应用。国内酸性、中性和碱性蛋白酶均有企业生产。
酸性蛋白酶采用宇佐美曲霉（Aspergillus Usamil No.537）和黑曲霉（Aspergillus NigerI NO.3350）生产，有固体发酵和液体深层发酵两种生产方法，产品为固体剂型。其特性为水解大范围的肽键，制品通常显示出内切蛋白酶和外切蛋白酶活性。
中性蛋白酶采用枯草杆菌（Bacillus Subtilis No.1.398）液体深层发酵法生产，产品为固体剂型。属于中性蛋白酶范围来源于木瓜胶乳的木瓜蛋白酶，广东、广西特别是广西已有较大规模的产量，产品为固体剂型。采用枯草杆菌生产的中性蛋白酶和木瓜蛋白酶其产品特性为可水解大范围的肽键的内切蛋白酶。
碱性蛋白酶采用地衣芽孢杆菌（Bacillus Licheniformis No.2709）液体深层发酵法生产，产品为固体剂型，其特性为可水解大范围的肽键的内切蛋白酶。国产不同来源的蛋白酶的性质和应用如表1所示。
该产品有轻工行业标准，酶活力定义为在40℃（中性蛋白酶为30℃）和一定的pH条件下（酸性蛋白酶3.0，中性蛋白酶7.5，碱性蛋白酶10.5）1分钟水解酪素产生1ug酪氨酸为1个酶活力。
蛋白酶作为一中内源酶的补充剂，对消化功能差的动物，尤其是幼龄动物至关重要，一般饲料酶中含量应在1000-5000U/g。而且有的需中性、酸性两种都要添加。从酶的特性来看，木瓜蛋白酶是很适于饲料添加的酶类，但该酶虽经精提，但比酶活仍很低，需较大添加量，相对成本就高些。
1.1.7 糖化酶（EC3.2.1.3）
糖化酶是一种俗称。常用名葡萄糖淀粉酶，正式名称为葡聚糖葡萄糖水解酶。该产品的催化反应是从淀粉的非还原性末端依次水解α-1，4糖苷键生成葡萄糖。在工业上有广泛的用途。
国内该产品1979年开始采用黑曲霉（A.niger）液体深层发酵法生产。产品有固体和液体两种剂型，产品的酶活力为10万u/g（ml），最适作用温度50-60℃，最适作用pH4.0-5.0。由上世纪八十年代至本世纪初，经过二十年时间，糖化酶已发展成为我国酶制剂行业中最为令人瞩目的产品。该产品有国家标准，酶活力定义为在40℃，pH4.6条件下，1小时分解可溶性淀粉产生1mg葡萄糖为1个酶活力单位。糖化酶在淀粉酶协同作用下，催化淀粉水解为葡萄糖，使动物很快吸收。一般在复合酶中含量应在1000-5000U/g之间。
根霉经固体发酵后，所产糖化酶也是很好的饲料添加剂，四川有人添加“小酒曲”于饲料中，也起到了很好的效果。但该菌酶系较纯，真的要更好发挥作用，应进一步在其它酶类方面加以强化。
1.2 饲用复合酶的生产
1.2.1 酶的生产
除从动物内提取（如胰蛋白酶）和植物中提取（如木瓜蛋白酶、β-淀粉酶）外，微生物发酵工程是最重要的生产方式。由于微生物生长迅速，产量高，故酶的来源广，世界上大多数酶产品的来源于发酵工程。微生物酶的制造，一般分为固体发酵和液体发酵两种方式：
菌种斜面试管——玻璃摇瓶培养——种子罐扩大培养——发酵（液体发酵罐或固体发酵机）——过滤——超滤浓缩——加载体喷雾干燥。
通过以上流程可获得各种酶制剂（有的菌种如木霉、黑曲霉，可同时产生纤维素酶、木聚糖酶和葡聚糖酶及甘露聚糖酶等多种酶系），再根据不同饲料配方和不同饲喂对象，设计各种酶的含量，加以混配，就可得到适于不同需要的饲用复合酶。
液体发酵对无菌条件要求严格，所产酶的品质较好，提取后相对酶活较高。但投资大，技术要求高。固体发酵过程无菌条件稍差，易染杂菌，尤其是担心污染黄曲霉等有害杂菌，单位酶活也低，但投资小，工艺也较简单，一般适用于真菌类发酵。
1.2.2 饲用复合酶的生产和应用
饲用复合酶的生产和应用要考虑以下三个因素：饲料组份的特异性，畜禽的特异性及酶种类的特异性。
对于高粘度日粮（如小麦、大麦、豆粕型），分解非淀粉多糖的酶类——木聚糖酶、纤维素酶、果胶酶和甘露聚糖酶的含量要适当增加。杂粕添加量较大的日粮，除上述酶类要增加用量外，应有蛋白酶类协同作用。另外，在考虑消除抗营养因子的同时，也应加入一些内源性酶类，因为养分的主要来源终究是淀粉类和蛋白质等物质。
一般而言，畜禽消化道温度在38-40℃之间，胃呈酸性条件，而小肠呈中性环境，胃和小肠是营养物质主要吸收场所，所以饲料酶的作用温度应考虑38-40℃左右，还要有能在小肠发挥作用的酶类。另外，由于幼龄动物、老龄动物及成年动物的应激状态，消化酶分泌不足，就要补充消化酶类为主。成年正常动物，消化酶充足，但日粮营养水平较低，应着重靠虑补充抗营养因子的酶类。
由于酶的来源不同，同种酶类来自不同的微生物其酶系也有较大差异（如中性蛋白酶可由枯草芽胞杆菌、栖土曲霉和放线菌生产，它们对底物的作用方式和对底物的特异性都有差别，但测定酶活时都是用酪蛋白为底物），所以要考虑饲料中被作用的底物而选择酶种——这就需要对产酶菌种的特性和它所产酶的性质有相当深入的研究和了解。
另外。动物的消化道的中温（水产动物在低温环境）及特殊pH环境，这就需要筛选能产这类酶的微生物，使之更适合饲料的特殊要求。
总之，饲用复合酶的生产和应用，是一个酶学和动物营养学结合的过程，企望今后这两个学科的工作者能密切配合，建立一个很好的工作平台，才能使酶在饲料中的应用做的更好。
2 酶的活力测定
目前，国内饲料酶的活力测定方法较为混乱，除淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、果胶酶国家有轻工部标准外（植酸酶测定也有农业部标准），其它酶类测定各公司各行其是。国际生物化学联合会酶委员会对于酶活力一个单位（U）的定义是：在规定的条件下每分钟催化１μmol的底物使之转化生成反应产物所需的酶的量。而国内酶活的表示方法不一，有以克、毫克、微克、微摩尔表示的。所以标示酶活没有可比性，对用户选择造成困难。
同时，酶的测定温度和底物也很难适合动物和饲料的特点。如纤维素酶在50℃测定，淀粉酶在60℃测定，蛋白酶测定的底物是酪蛋白，而饲料中蛋白质来源主要是植物蛋白，也不能很好的表达它在饲料中的作用。
笔者认为：当前在酶活标示方面应尽快统一，国家有标准的应予以执行，每个公司在产品说明中除标示酶活外，应向客户提供其测定和表示方法。各饲料公司。也应建立酶活化验测定系统，以达到科学用酶的目的。另外，国家也应尽快制定适于饲料用酶的标准，对饲用酶实行标准化管理。
3 饲用复合酶的应用
由于有些饲料需经高温制粒过程，但酶本身是一种不耐高温的蛋白质，除了选用耐温性能好的酶类外，在饲料酶的加工中目前正在推出耐温性产品。主要方法有两种：一种方法是在酶加工过程中加入盐类，如钙盐，锌盐，镁盐，从而提高酶的耐温性能，如钙盐能大大提高蛋白酶和淀粉酶类的耐温性。另一种是酶吸附到载体并加以包埋，使之提高耐温性能，但在载体和包埋剂的选择方面，尚有大量工作要做，包埋后酶的耐热性，酶的释放比，性价比性等都是值的深入研究的内容。
另外，由于畜类胃酸的分泌，pH很低，有些需在小肠发挥作用的中性酶类（如中温细菌α-淀粉酶，中性蛋白酶等），在胃酸下易被破坏，所以将这些酶类加上“肠溶衣包埋”，使之不被胃酸破坏，而进入肠道后又发挥作用，是一种新的饲料酶产品结构。
从理论上说，如过能将饲料中的主要营养物质在动物体外就加以“酶解”，将淀粉类水解为低分子糖类，将蛋白质水解为低分子肽类，同时也消除抗营养因子，再配合为饲料组份，当然是一种最佳选择。这样就避免了消化道中酶的破坏及不稳定因素，也避免了消化道短等缺点，但这也会给饲料加工带来不少加工环节，其成本也是值得探讨的问题。国内已在这方面进行了尝试，如“小肽”的生产与应用，酶解羽毛粉和酶解血粉，酶解蛋白粉的添加，玉米粉体外酶解的工作，都是酶在饲料中应用的新领域。
4 小结
本文初步论述了饲料酶中各组份的性能和特点，并指出当前在生产和应用方面的注意要点，同时就饲料复合酶的活力测定，新型产品的推出提出了一些看法，随着我国饲料工业和酶工业的不断发展，相信酶在饲料中的应用会越来越广，越来越好。
