飼料添加劑酶制劑

1、 CONTENTS 國(guó)內(nèi)外酶制劑的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景 酶制劑的定義與分類 酶制劑的作用機(jī)理及其應(yīng)用研究 酶制劑的制作工藝 酶制劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中存在的問(wèn)題 國(guó)內(nèi)外酶制劑的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景 1 酶作為商品生產(chǎn)已有100多年歷史，早在1833年 還沒(méi)出現(xiàn)酶字之前已有人用酒精沉淀出， 這個(gè)人叫Diastase。他發(fā)現(xiàn)“淀粉酶”可使2000倍淀粉 液化而用于棉布退漿。的生產(chǎn)是1884年日 本人Takamine首先開發(fā)的，他在美國(guó)開Takamine制 藥廠生產(chǎn)高峰淀粉酶用于棉布退漿和用作消化劑。此 后在、和先后也建立了一些酶制劑工廠， 但在20世紀(jì)50年代前酶制劑工業(yè)沒(méi)什么驚人發(fā)展。 直到60年代隨著發(fā)酵技術(shù)和菌

2、種選育技術(shù)的進(jìn)步， 獲得成功，的流 行，又獲成功，帶動(dòng)了淀粉 深加工工業(yè)的興起，工業(yè)酶開始大量需要，使酶制劑 工業(yè)出現(xiàn)重大轉(zhuǎn)機(jī)。工業(yè)上使用酶帶來(lái)了許多的好處， 如等，因而引起 人們廣泛重視。80年代以后，遺傳工程被廣泛用于產(chǎn) 酶菌種之改良，現(xiàn)在酶制劑工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一 門重要高科技產(chǎn)業(yè)。 酶制劑的研究歷史和經(jīng)濟(jì)效益 20 世紀(jì)90年代初，我國(guó)開始飼用酶制劑 的研究與應(yīng)用，酶制劑產(chǎn)品不斷增加，質(zhì)量 不斷提高，目前已開發(fā)出-淀粉酶、-淀粉 酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、果膠酶、 -葡聚糖酶、甘露聚糖酶、植酸酶等上百個(gè) 產(chǎn)品。 我國(guó)現(xiàn)配合飼料年產(chǎn)量約6500萬(wàn)噸，其 中20%左右已加酶，用酶1萬(wàn)

3、余噸，加酶飼 料預(yù)計(jì)要1億噸才夠，我國(guó)飼料源不足，加 酶是方向。目前常用飼料酶約20種，農(nóng)業(yè)部 批準(zhǔn)使用約有12種。其中植酸酶在消除抗?fàn)I 養(yǎng)因子植酸和減少磷對(duì)環(huán)境污染有重要意義， 故國(guó)外飼料酶中約一半是植酸酶。國(guó)外飼料 酶多為提取的酶，復(fù)合酶是由單一酶配合而 成。我國(guó)生產(chǎn)飼料酶多為固體曲粉碎而成,酶 組成較復(fù)雜。 國(guó)內(nèi)外酶制劑的生產(chǎn)現(xiàn)狀 酶制劑的定義與分類 2 酶制劑(Enzyme preparations)： 生物活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有高度 專一性和催化功能的蛋白質(zhì)，又 稱為生物催化劑，輔以其他成分， 可用于加速食品加工過(guò)程和提高 食品產(chǎn)品質(zhì)量。 酶活力單位：在最適條件下，每 分鐘內(nèi)催化lmo

4、l的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn) 物所需的酶量為1個(gè)酶活力單位， 稱為酶的國(guó)際單位(IU)。 1 IU=1mol/min 酶制劑的定義 我國(guó)允許使用的食品類酶制劑有：凝乳酶，胃蛋白酶，胰蛋白酶，胰 凝乳蛋白酶A，菠蘿蛋白酶，木瓜蛋白酶，無(wú)花果蛋白酶，糖化酶， 一淀粉酶，枯草桿菌蛋白酶，果膠酶，乳糖酶，纖維素酶，一淀粉 酶，花色素酶，葡萄糖氧化酶。 酶制劑的分類 按作用機(jī)理分類按作用機(jī)理分類 (1) 加水分解酶：這類酶主要包括淀 粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、 植酸酶、果膠酶等。 (2)氧化還原酶：氧化還原酶是指參 與有機(jī)物質(zhì)氧化還原的酶類。主要 有脫氫酶和細(xì)胞色素氧化酶等，存 在于動(dòng)植物體的體液和組織中，在

5、 飼料添加劑中應(yīng)用不多。 按來(lái)源分類按來(lái)源分類 (1)動(dòng)物自身酶：由動(dòng)物的各種分泌腺 產(chǎn)生和分泌的，幾乎包括了動(dòng)物所需 的各種酶。 (2)人工酶：人工提取的酶主要是消化 酶類。 從制劑類型上分類從制劑類型上分類（常見(jiàn)）（常見(jiàn)） (1)單一酶制劑：如淀粉酶、脂肪酶、 蛋白酶、纖維素酶和植酸酶等。 (2)復(fù)合酶制劑：由一種或幾種單一 酶制劑為主體，加上其他單一酶制 劑混合而成，或者由一種或幾種微 生物發(fā)酵獲得。復(fù)合酶可同時(shí)降解 飼糧中多種需要降解的底物(多種抗 營(yíng)養(yǎng)因子和多種養(yǎng)分)，可最大限度 地提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。國(guó)內(nèi)外飼 料酶制劑產(chǎn)品主要是復(fù)合酶制劑。 按動(dòng)物能否合成分類按動(dòng)物能否合成分類 (

6、1)消化酶：畜禽體內(nèi)能夠合成這類 酶并消化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但因某種原因需 要強(qiáng)化和補(bǔ)充。這類酶主要包括淀粉 酶、蛋白酶和脂肪酶等。 (2)非消化酶：動(dòng)物自身不能分泌到 消化道內(nèi)的酶，多來(lái)源于微生物，這 類酶能消化動(dòng)物自身不能消化的物質(zhì) 或降解一些抗?fàn)I養(yǎng)因子。 1 2 酶制劑 單酶制劑又可分為非消化酶(外源酶)和消 化酶(內(nèi)源酶)兩大類。 動(dòng)物配合飼料中含有多種營(yíng)養(yǎng)素，這些營(yíng)養(yǎng)素多由生物高分 子組成，動(dòng)物在消化利用這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之前，必須經(jīng)酶解后 才能利用。而酶具有嚴(yán)格的專一性和特異性，使用單一酶系 的作用效果要低于使用多酶系統(tǒng)。利用各種消化酶和非消化 酶的協(xié)同作用，可最大限度地提高飼料中能量、蛋白質(zhì)、

7、纖 維素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率，從而達(dá)到增重、減少飼料消耗的 目的。 單酶制劑 復(fù)合酶制劑 酶制劑的常見(jiàn)分類 -葡聚糖酶 -葡聚糖多存在于大麥、燕麥等谷物中，可溶于水 形成粘性的凝膠，成為一種抗?fàn)I養(yǎng)因子，阻礙動(dòng)物 (特別是幼畜)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用，影響生長(zhǎng)。-葡 聚糖酶可水解-葡聚糖，降低腸道內(nèi)容物的粘度。 01 纖維素酶 包括C1酶、CX酶和-葡萄糖苷酶(Cb)。其 中C1酶將結(jié)晶纖維素分解為活性纖維素， 降低結(jié)晶度，然后經(jīng)CX酶的作用將活性纖 維素分解為纖維二糖和纖維寡糖，再經(jīng)Cb 的作用生成動(dòng)物機(jī)體可利用的葡萄糖。 02 果膠酶 果膠是一種多糖，果膠酶可裂解果膠單糖之間的 糖苷鍵，并脫去水分子

8、，分解植物細(xì)胞壁間質(zhì)成 分果膠，促使植物組織崩解，使?fàn)I養(yǎng)成分得到充 分釋放和利用。 03 植酸酶 植酸即肌醇六磷酸，作為磷酸的儲(chǔ)存庫(kù)，廣 泛存在于植物中。由于礦物質(zhì)結(jié)合在蛋白-植 酸-礦物元素復(fù)合物中，因此就降低了某些植 物性食物和一些植物蛋白分離物中礦物質(zhì)的 營(yíng)養(yǎng)效價(jià)。植酸酶（phytases）能將磷酸殘 基從植酸上水解下來(lái)，因此破壞了植酸對(duì)礦 物元素強(qiáng)烈的親和力，所以說(shuō)植酸酶能增加 礦物元素的營(yíng)養(yǎng)效價(jià)。 04 半纖維素酶 包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和聚半 乳糖酶等,主要是將植物細(xì)胞中的半纖維素降解為 各種五碳糖,并可降低半纖維素溶于水后的粘度。 纖維素酶、半纖維素酶協(xié)同作用,破

9、壞富含纖維素 的細(xì)胞壁,將難于消化和粘性的多糖分解,從而大大 提高低能飼料的飼用價(jià)值,提高飼料利用率。 05 非消化酶 消化酶 淀粉酶 作用于-1,4糖苷鍵，將淀粉 水解為雙糖、寡糖和糊精， 使之易于吸收，并能在胃中 迅速液化淀粉，減輕胃部脹 感，促進(jìn)消化。 糖化酶 可水解線性的寡糖、雙糖和 糊精生成葡萄糖和果糖，也 可作用于淀粉的非還原性末 端，依次緩慢水解-1,4糖苷 鍵生成葡萄糖。因此可在淀 粉酶的協(xié)同作用下，將淀粉 完全分解成葡萄糖。 蛋白酶 有酸性、中性、堿性之分。在 飼料中由于動(dòng)物胃液多呈酸性， 腸道多數(shù)為弱酸性至中性，所 以大多數(shù)添加酸性和中性蛋白 酶。其主要作用是將動(dòng)物攝取 的

10、飼料蛋白質(zhì)分解為氨基酸， 并由動(dòng)物體重新組合合成自身 的蛋白質(zhì)。 脂肪酶 分解脂肪為甘油、脂肪 酸和磷脂酸。 總之,消化酶是動(dòng)物本身能分泌到消化道中的酶,消化淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這些物質(zhì)不能直接 被畜禽吸收,必須經(jīng)酶消化降解成葡萄糖、氨基酸后才能被吸收。而非消化酶動(dòng)物自身不能合成,必須通過(guò) 外源添加來(lái)改善畜禽吸收營(yíng)養(yǎng)的能力。 以-葡聚糖酶為主的飼用復(fù)合酶 此類酶制劑主要用于北美、歐洲及以大麥為飼料主原料的國(guó)家。 復(fù)合酶制劑 以蛋白酶、淀粉酶為主的飼用復(fù)合酶 此類酶制劑主要用于補(bǔ)充動(dòng)物內(nèi)源酶的不足,以降解多糖和蛋白質(zhì) 等生物大分子為主。 以纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶為主的飼用復(fù)合酶 主

11、要作用為破壞植物細(xì)胞壁,使細(xì)胞中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分釋放出來(lái),供進(jìn) 一步消化吸收,并能消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子,降低胃腸道內(nèi)容物的 粘度,促進(jìn)動(dòng)物消化吸收。 以上幾種不同酶的平均混合物 此類復(fù)合酶綜合了222和223中各酶系的作用,具有更強(qiáng)的助消化 能力。 酶制劑的作用機(jī)理及其應(yīng)用研究3 3 2 14 5 6 有效分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高增重 率，降低飼料系數(shù) 消除抗?fàn)I養(yǎng)因子，降低食糜 粘度，提高飼料消化率 補(bǔ)充魚類內(nèi)源消化酶的不足， 促進(jìn)養(yǎng)分消化吸收 促進(jìn)氮磷的消化吸收，減 少環(huán)境污染 提高魚類的免疫抵抗力， 增進(jìn)動(dòng)物健康 改善腸道菌群狀態(tài) 1.有效分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高增重率，降低飼料系數(shù) 大部分飼糧主要由谷

12、類、餅粕類等植物性原料組成，而這些植 物性原料中細(xì)胞壁的存在降低了養(yǎng)分的消化和吸收。植物細(xì)胞 壁是由多種聚化物（纖維素、半纖維素和果膠等非淀粉多糖 （non-starch polysaccharides，NSP）組成的，也含有少 量蛋白質(zhì)、酚類和脂肪酸等物質(zhì)。這些物質(zhì)通過(guò)氫鍵或共價(jià)鍵 相互交聯(lián)結(jié)合共同構(gòu)成細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，支持和保護(hù)細(xì)胞的內(nèi)容物。 由于魚體消化系統(tǒng)不能分泌木聚糖酶、纖維素酶等，所以在飼 料中添加外源酶制劑（如纖維素分解酶類）能有效地打破植物 性飼料原料的細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（淀粉、蛋白質(zhì)和 脂肪等）釋放出來(lái)，使之充分與消化道內(nèi)源酶發(fā)生作用，從而 提高飼料利用率，進(jìn)而提高魚體的生

13、產(chǎn)性能。 配合飼料植物性原料中存在的NSP，含量豐富，包括阿拉伯木聚糖、 -葡聚糖、戊聚糖、纖維素和果膠質(zhì)等，這些大分子物質(zhì)可吸收大 量的水分，或溶于水后使食糜在腸道內(nèi)的粘度增強(qiáng)；同時(shí)，NSP還 可使腸粘膜表面不動(dòng)水層增厚，致使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)擴(kuò)散受阻，吸收率下 降，影響魚類對(duì)有效營(yíng)養(yǎng)成分的消化和吸收。添加外源酶制劑（如 木聚糖酶、-葡聚糖酶、果糖酶和纖維素酶等），在內(nèi)源酶的協(xié)同 作用下，可將纖維素、果膠質(zhì)以及糖蛋白降解為單糖和寡糖，降低 了消化道內(nèi)容物的粘稠度，減少了此類物質(zhì)對(duì)動(dòng)物消化利用的障礙， 加速了排空速度，增加了養(yǎng)分的消化吸收，改善魚類的消化機(jī)能。 魚類不同的生長(zhǎng)階段其消化酶的活性有明顯的不

14、同，特別是幼體消 化道和酶系統(tǒng)的發(fā)育很不完善，主要消化酶分泌不足，遠(yuǎn)不能滿足 其分解大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要，這就為外源性消化酶發(fā)揮作用創(chuàng)造 了條件，外源酶制劑的添加可提供更多可供分解的基質(zhì)以刺激內(nèi)源 酶的分泌量，從而提高飼料的消化率。 酶制劑作為一種代謝調(diào)節(jié)劑，可以改善機(jī)體的代謝機(jī)能，提 高養(yǎng)分的利用率，特別是氮磷的有效利用，進(jìn)而降低氮磷的 排泄，有效地減少對(duì)水質(zhì)的污染，增進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的健康，提 高水產(chǎn)動(dòng)物的抗病能力，如植酸酶等。 酶制劑作為蛋白質(zhì)的一種，是微生物發(fā)酵的天然產(chǎn)物，無(wú)毒、無(wú)副 作用，同時(shí)，酶菌在發(fā)酵過(guò)程中分泌出一些維生素、礦物元素、蛋 白質(zhì)等能促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的全面吸收，增強(qiáng)魚體的體質(zhì)和抗病能力。 添加外源酶制劑提高了魚類對(duì)蛋白質(zhì)及其他營(yíng)養(yǎng)成分的利用率，促 進(jìn)了免疫球蛋白、淋巴因子、前列腺素免疫因子的生物合成，從而 提高動(dòng)物的免疫功能。 酶制劑的生產(chǎn)制作工藝4 是指在固體或半固