復(fù)合酶制劑的研究及應(yīng)用進(jìn)展

1、復(fù)合酶制劑的研究及應(yīng)用進(jìn)展農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院/羅士津瞿明仁中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/鐵鷹原刊于新飼料雜志 20072007 年第 4 4 期摘要：復(fù)合酶制劑在現(xiàn)代畜牧業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，而且起到了令人鼓舞的效果，該文綜述了飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子、復(fù)合酶制劑的作用機(jī)制、影響復(fù)合酶作用效果的因素以及復(fù)合酶制劑在畜牧業(yè)中的作用效果，旨在為畜牧業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：復(fù)合酶制劑；作用機(jī)制；生產(chǎn)性能酶是一種生物催化劑，對(duì)畜禽的消化吸收極為重要。酶制劑是應(yīng)用物理或化學(xué)的方法，將生物體產(chǎn)生的酶提取出來(lái)制成的產(chǎn)品。近年來(lái)，隨著中國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展和微生物技術(shù)在畜牧業(yè)上的應(yīng)用

2、，國(guó)已開發(fā)生產(chǎn)出許多不同類型的畜禽用復(fù)合酶制劑。復(fù)合酶中存在多種酶活，其中主要為非淀粉多糖酶（NSPNSP 酶）。復(fù)合酶中的各種酶活起著互相補(bǔ)充、相輔相成的作用，在各種酶的共同作用下，動(dòng)物飼料中的一些抗?fàn)I養(yǎng)因子被破壞，其抗?fàn)I養(yǎng)作用消失，因而可以促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)，提高動(dòng)物的免疫力，增進(jìn)動(dòng)物健康。飼用復(fù)合酶中各種酶的種類和比例與動(dòng)物飼糧有關(guān).不同飼糧所含抗?fàn)I養(yǎng)因子的種類和比例不同，需要飼用酶制劑所含酶的種類和比例也不同。1 1 復(fù)合酶制劑分類抗生素是應(yīng)用最廣泛的抗菌類藥物之一。在過去的 5O5O 多年中，由于抗生素的長(zhǎng)期使用，導(dǎo)致大量耐藥菌株的產(chǎn)生，且病原菌抗藥性逐年增強(qiáng)，致使療效下降，劑量提高。為

3、此，世界衛(wèi)生組織于 19941994 年就細(xì)菌耐藥性的監(jiān)測(cè)結(jié)果給全世界提出了警告：細(xì)菌對(duì)抗生素產(chǎn)生的耐藥性正在以驚人的速度增加。而現(xiàn)有的抗生素藥物正在失去原來(lái)的療效。因此，尋求一種高效的綠色產(chǎn)品已成為當(dāng)今畜牧生產(chǎn)的迫切需求。酶廣泛存在于生物體，參與新代等多種生理功能，其中對(duì)微生物細(xì)胞壁有水解功能的酶能夠溶解微生物細(xì)胞壁而使其死亡。 由于水解酶的特異性很強(qiáng)， 微生物的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成又存在差異，因此一種酶只能對(duì)某一類微生物有水解作用。即使對(duì)于某一特定微生物，由于細(xì)胞壁化學(xué)組成的復(fù)雜性，也需要不同類型水解酶的組合，才能有更好的作用效果。水解酶具有對(duì)某一病原菌所有血清型都有效的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)幾種酶復(fù)合

4、后，對(duì)不同類型的病原菌均有效，克服了一種抗生素只能預(yù)防一種病原菌或一種血清型病原菌的不足，也不存在藥物殘留和耐藥性的問題。溶菌酶在醫(yī)藥和食品行業(yè)中已開始使用，作為畜禽飼料添加劑則剛剛起步，僅前聯(lián)、法國(guó)、德國(guó)和美國(guó)做了一些初步研究，目前國(guó)也已開始了相關(guān)研究。而對(duì)復(fù)合殺菌酶藥物的研究，國(guó)外均剛剛起步。高效、綠色養(yǎng)殖已成為當(dāng)今養(yǎng)殖的主題，而復(fù)合酶制劑正是這個(gè)情況下誕生的產(chǎn)物，復(fù)合酶制劑將為養(yǎng)雞業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)福音。根據(jù)是否在動(dòng)物體大量分泌將飼用復(fù)合酶制劑分為源酶和外源酶。源酶包括蛋白酶、淀粉酶、糖化酶和脂肪酶等，外源酶包括植酸酶和 NSPNSP 酶，其中包括 NSPNSP 酶包括半纖維素酶、纖維素酶(反芻

5、動(dòng)物除外卜果膠酶等，半纖維素酶又包括木聚糖酶、3 3葡聚糖酶、甘露聚糖酶等。2 2 復(fù)合酶制劑的功效及其作用機(jī)制2.12.1 消除抗?fàn)I養(yǎng)因子提高植物性飼料的利用效率復(fù)合酶制劑能使麥類日糧中高粘度的水溶性 NSPNSP 水解成多糖片段，降低腸道容物粘度，減少粘度對(duì)養(yǎng)分和源消化酶的擴(kuò)散阻礙作用，提高麥類日糧養(yǎng)分的消化率和吸收利用率。酶也用于促進(jìn)蛋白質(zhì)和糖從禾本科原料的細(xì)胞器中釋放。 完成這一過程需要幾種酶協(xié)同作用， 包括纖維素酶、纖維素酶、多種戊聚糖酶和蛋白酶。植物細(xì)胞壁的分解可使更多貯藏起來(lái)的多聚糖變?yōu)檫m合于生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物。表 1 1 列出了幾種飼料原料的非淀粉多聚糖所含的潛在營(yíng)養(yǎng)物一一葡聚糖。由

6、表 1 1 可清楚看出，非淀粉葡聚糖(NSP)(NSP)中可利用葡聚糖的額外能值為 O.6O.61.0MJ/kg1.0MJ/kg。植物細(xì)胞壁降解釋放出這一額外能值是一相當(dāng)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，需要幾種不同的酶共同作用1616。表 1 各種詞科原料所含的以葡聚糖為標(biāo)唯的潛在艦外能值原料KSF葡素糖如 F 葡霍糖能值0 羞1L,9039.800.60戢12.2066.901.0044%豆粕22.T03 工 30Lm斜掰19.GQ36000,EQ豌豆15,50隹，我Q,即2.2 補(bǔ)充源酶的不足，激活源酶的分泌消化功能，提高源酶活性。正常的健康成年動(dòng)物，在適宜的生產(chǎn)條件下，能分泌足夠的消化飼料中淀粉、蛋

7、白質(zhì)、脂類等養(yǎng)分的酶。但幼年動(dòng)物或動(dòng)物處于高溫、寒冷、轉(zhuǎn)群、疾病等應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，動(dòng)物分泌酶的能力較弱或者易出現(xiàn)消化機(jī)能紊亂，源消化酶分泌減少.因此在日糧中添加外源性消化酶，可以補(bǔ)充源酶的不足，提高飼料的利用率，改善動(dòng)物的消化能力，減少應(yīng)激條件下生產(chǎn)能力的下降.同時(shí)還可以促進(jìn)源酶的分泌。由于水溶性 NSP 降低源酶活性，添加 NSP 酶降解水溶性 NSP,可提高腸道源酶的活性，如腸道源體淀粉酶、胰蛋白酶、麋蛋白酶的活性2.3 改善腸道微生物區(qū)系復(fù)合酶制劑有很很好的殺滅有害菌促進(jìn)有益菌生長(zhǎng)的作用：永富等通過研究復(fù)合酶對(duì)鼠傷寒沙門氏茵S0013(Salmonellatyphimurium0013)的殺

8、菌效果試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)復(fù)合酶殺菌處理后，沙門氏菌數(shù)目比對(duì)照組減少了1000 倍，比正對(duì)照的溶菌酶組減少了 l0 倍石磊等人18研究發(fā)現(xiàn)，豬生長(zhǎng)前期，在用稻谷代替部分(60%)和全部玉米的情況下加酶，比玉米-豆粕基礎(chǔ)日糧組不加酶(正對(duì)照組)情況下組大腸桿菌計(jì)數(shù)分別降低 5.57%(P0.05);乳酸桿菌計(jì)數(shù)分別提高 0.58%(P0.05)、0.12%(P0.05);雙歧桿菌計(jì)數(shù)分別提高 0.89%(P0.05)、0.22%(P0.05)。生長(zhǎng)豬后期，上述相應(yīng)組大腸桿菌計(jì)數(shù)分別提高了 0.66%(P0.05)、1.66%(P0.05);乳酸桿菌計(jì)數(shù)分別提高 1.26%(PO.05)、0.79%(P0

9、.05);雙歧桿菌計(jì)數(shù)分別提高 0.1l%(P0.05)、0.33%(P0.05)。由此可見，添加復(fù)合酶制劑可以有改善效豬腸道微生物菌群.有利于豬的健康。余有貴等人試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在不同谷物組成的日糧中添加 NSP 復(fù)合酶，均能顯著降低(PK.R.RAMESHG.DEVEGOWDA 給肉雞飼喂含有特威寶 SSFL 種復(fù)合酶制劑的名稱)的日糧后，在回腸和盲腸的食糜中，大腸桿菌，鏈球菌計(jì)數(shù)和細(xì)菌總計(jì)數(shù)顯著減少(P0.05),其中厭氧菌數(shù)量比對(duì)照組增加 13.1%(P0.05),降低了厭氧菌和大腸桿菌的數(shù)量(P0.05)。2.4 提高免疫功能NSP 酶可使日糧中的 NSP 降解成一些寡糖，如將豆粕中的甘露聚

10、糖降解成甘露寡糖。后者可防止致病菌在后腸道定植，增強(qiáng)畜禽的免疫力和健康水平。高峰等人22用伊莎蛋公雛雞進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小麥米糠基礎(chǔ)日糧添加 NSP 酶制劑，使雛雞的免疫器官相對(duì)重量增加(P0.05)。T 淋巴細(xì)胞對(duì)植物血凝素(PHA)的反應(yīng)性、自然殺傷細(xì)胞(NK 細(xì)胞)活力、血清新城疫疫苗抗體效價(jià)顯著提高(P正康23試驗(yàn)證明在飼喂大麥基礎(chǔ)日糧條件下，適量添加粗酶制劑可使雛雞血液胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-I)、三碘甲狀腺素(T3)水平明顯提高，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高免疫力。艾曉杰，正康24經(jīng)試驗(yàn)表明，在 7 日齡雛鵝日糧中添加粗酶制劑后，血漿的促甲狀腺素(TSH)和T3 分別較對(duì)照升高 11.7

11、6%和 11.43%(P0.05)。高峰， 正康等人經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 小麥日糧添加酶制劑可使雛雞甲狀腺素(T4)、 IGF-1 水平顯著提高(PO.05),因此酶制劑可以通過影響機(jī)體的代激素促進(jìn)雛雞生長(zhǎng)。朱忠珂，汪儆等人26在 AA 肉仔雞日糧中添加外源酶可以提高肉仔雞免疫器官指數(shù)，21 日齡，添加低、中、高酶活外源酶的試驗(yàn)組的法氏囊相對(duì)重量較對(duì)照組分別提高 30.77%(P0.05)、19.62%(P0.05)和 27.69%0.05),血清總蛋白含量分別提高 l1.32%(P0.05)、17.58%(P0.05)和 l3.19%(P0.05),血清球蛋白含量分別提高 l4.11%(P0.05)

12、、21.86%(P0.05)和 10.54%(P0.05)。42 日齡各試驗(yàn)組的胸腺相對(duì)重量分別較對(duì)照組提高 23.82%(P0.05)、43.16%(P0.05D29.0l%(P0.05)。2.5 提高植酸磷的利用率由于植物含有相當(dāng)多的植酸，而植酸容易與磷結(jié)合。結(jié)合態(tài)的磷是不能被動(dòng)物吸收利用的.因而降低了磷的利用率。而植酸酶能將該結(jié)合物水解，生成游離態(tài)的磷。供動(dòng)物消化利用。2.6 使某些成分在消化道的消化位點(diǎn)轉(zhuǎn)移如 NSP 的消化有大腸轉(zhuǎn)入小腸。但是消化后的營(yíng)養(yǎng)更容易吸收。2.7 影響其神經(jīng)分泌系統(tǒng)和代激素水平正康等研究發(fā)現(xiàn)酶制劑除影響家禽的消化吸收外，還影響其神經(jīng)分泌系統(tǒng)，非淀粉多糖（SN

13、SP）降解可能會(huì)產(chǎn)生活性調(diào)節(jié)物質(zhì)引起家禽神經(jīng)分泌生物軸的變化，從而提高了家禽生產(chǎn)性能。還可提高畜禽體代激素水平，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，抑制蛋白質(zhì)的分解，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高畜禽的生產(chǎn)性能。3 影響復(fù)合酶作用效果的因素水分對(duì)酶活的影響水分對(duì)酶制劑的影響存在兩面性：反應(yīng)介質(zhì)中水分必須達(dá)到一定比例，酶制劑才能充分發(fā)揮對(duì)底物的酶解作用，當(dāng)植酸酶所處介質(zhì)的含水量為零時(shí)，植酸酶完全沒有活性。體外試驗(yàn)中，介質(zhì)含水量至少達(dá)到 25%左右，反應(yīng)才能進(jìn)行。但同時(shí)環(huán)境中存在水分時(shí)，酶活穩(wěn)定性的保持又受到影響。在一定溫度下，樣品水分含量越高，酶蛋白的變性會(huì)越顯著。例如當(dāng)樣品水分含量降為 10%時(shí).直至溫度提高到 60C,脂酶才

14、開始失活；而水分含量提高到 23%時(shí).在常溫下便出現(xiàn)明顯的失活現(xiàn)象。礦物元素對(duì)酶活的影響特定的金屬離子可以作為電子轉(zhuǎn)移載體對(duì)酶制劑起到激活作用。如芽抱桿菌中植酸酶對(duì) Ca2+具有較強(qiáng)的依賴性，將植酸酶培育在含有 Ca2+的環(huán)境中，部分失活的酶蛋白可重新回復(fù)酶的活性。酶的來(lái)源及金屬離子濃度不同，同一金屬離子對(duì)酶活的影響程度和效應(yīng)也不盡相同。Ca2+是芽胞桿菌植酸酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，Ca2+過量將預(yù)先占據(jù)底物的活性位點(diǎn)從而抑制酶與底物的結(jié)合。因此 Ca2+過量會(huì)抑制植酸酶的活性，F(xiàn)e2+、Zn2+、Mg2+,Cu2+等金屬離子與植酸絡(luò)合也抑制植酸酶的活力。針對(duì)氏木霉 GXG 為葡聚糖酶而言，Cu2+

15、、Mn2+有抑制酶活作用，Zn2+、Co2+有激活作用，其他離子 Ca2+、Mg2+,K+在不同濃度條件下有不同的作用。5.0mmol/l 以下的 Ca2+、Zn2+以及 10.0mmol/1 以下的 Co2+對(duì)葡聚糖酶活性有激活作用，而 Cu2+具有抑制作用。消化道環(huán)境酶制劑作為一種具有生物活性的蛋白，其作用受到消化道環(huán)境的影響，整個(gè)消化道形成一條生理空間的 pH 譜線（表 2）。酶活特征與動(dòng)物胃腸道生理特點(diǎn)特別是同 pH 值相吻合，才能充分發(fā)揮酶的催化活性。外源酶能否與消化道 pH 譜線相適應(yīng)，是否引起酶蛋白可逆或不可逆變性，都是使用復(fù)合酶時(shí)需要考慮的因素。比如胃蛋白酶在 pH67 時(shí)很快

16、失活.pH1.05.0 時(shí)卻十分穩(wěn)定。一般真菌纖維素酶的最適 pH 在4.06.0,而細(xì)菌纖維素酶的最適 pH 為 6.07.0（Wood,1995）。消化道前段的酸性條件適合來(lái)自真菌的酶，飼用纖維素酶多為真菌來(lái)源的酸性酶。部位雞揩酶制劑的劑型酶制劑可以通過一些物理處理提高對(duì)高溫的耐受性.主要包括添加載體對(duì)原酶進(jìn)行吸附以及對(duì)原酶進(jìn)行包被。酶制劑包被處理可以一定程度地提高酶的熱穩(wěn)定性。據(jù)報(bào)道，酶的穩(wěn)定化處理可以將酶在 75C制粒后的存留率由 48%提高到 76%.而 95c 制粒后酶活的存留率由 12%提高至 34%。酶發(fā)揮作用的前提是到達(dá)消化道作用部位的酶具有活力。因此要注意包被酶是否能在合適

17、的消化道部位進(jìn)行釋放，達(dá)到對(duì)底物進(jìn)行催化的目的。4 復(fù)合酶制劑在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果4.1.1 在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用效果宋連喜，周麗榮用 41 周齡的海蘭褐商品蛋雞進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn) 28d 后結(jié)果表明：對(duì)照組（喂基礎(chǔ)日糧）相比，試驗(yàn)組（基礎(chǔ)日糧中添加 0.1 的蛋雞用復(fù)合酶制劑）產(chǎn)蛋雞的可以使產(chǎn)蛋率平均提高 6.12%（P0.05）,料蛋比降低 11.69（P0.05）o強(qiáng)等人用海蘭商品蛋雞，研究飼料中添加不同比例的復(fù)合酶制劑對(duì)蛋雞產(chǎn)蛋性能的影響。結(jié)果表明：在基礎(chǔ)日 1M 中添加 0.1%、0.2%、0.3 的復(fù)合酶制劑，均可提高蛋雞生產(chǎn)水平，其中添加 0.2%的復(fù)合酶制劑組產(chǎn)蛋數(shù)提高 3.92

18、%（P牛竹葉等人試驗(yàn)表明在尼可紅蛋雞小麥型基礎(chǔ)日糧中分別添加 0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的小麥專用復(fù)合酶制劑（838B）后，與對(duì)照組相比，加酶各組的產(chǎn)蛋率分別提高了 2.74%、3.59%、1.32%、1.05%,并且均差異顯著（p0.05）;料蛋比降低了，且與對(duì)照組相比差異顯著（p0.05）;蛋白質(zhì)表觀消化率分別提高了 3.10%、7.19%、1.03%、0.44%,其中添加 0.10%的試驗(yàn)組與對(duì)照組相比差異顯著（p0.05）o 綜合各項(xiàng)指標(biāo)，在此實(shí)驗(yàn)條件下，以添加 0.1%小麥專用復(fù)合酶制劑的飼喂效果較好。4.1.2 在肉雞生產(chǎn)中的應(yīng)用效果明軍等人用 14 日齡的艾維

19、茵肉雞進(jìn)行試驗(yàn)，試當(dāng) 9I、口、W 組分別添加復(fù)合酶制劑 0.1%、0.15%和 0.2%于飼料中，與對(duì)照組進(jìn)行比較，經(jīng) 28d 飼養(yǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明：與對(duì)照組比較，試 1I 組的日增重提高 9.87%,飼料報(bào)酬提高 10.24%;試驗(yàn)口組的日增重提高 15.80%,飼料報(bào)酬提高 19.51%;試驗(yàn) W 組的日增重提高 16.50%,飼料報(bào)酬提高20.49%。3 種不同濃度的復(fù)合酶制劑均可顯著提高日增重，降低料肉比（PIIC豬指嘿胃胃r1一腸腸腸腸哮腺加胃十生回盲犬B6-7.21AS26.國(guó)試I 組與試驗(yàn) II 組、W 組之間差異顯著(0.010.05)。從經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)講以添加 0.15%；好玉

20、麟， 閏于明試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 在艾維因肉仔雞全期(042 日齡)玉米-菜粕-豆粕日糧中添加 NSP 酶(減少 1.4%AME)和植酸酶(減少 0.08%非植酸磷)，甚至再減少 0.01%賴氨酸，都不會(huì)顯著影響肉仔雞 42 日齡體重(P0.05),但飼料轉(zhuǎn)化率得到改善，死亡率降低。由他們的實(shí)驗(yàn)我們可以看出，全期中添加 NSP 酶可以提高肉雞的 AMEo高峰等人用伊莎蛋公雛雞進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小麥米糠基礎(chǔ)日糧添加 NSP 酶制劑能顯著提高雛雞增重和飼料轉(zhuǎn)化率(P0.05)。4.2 在豬生產(chǎn)上的應(yīng)用效果4.2.1 在斷奶仔豬上的應(yīng)用效果小龍，彬33,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加復(fù)合酶制劑后，試驗(yàn)組仔豬頭均日增重 22

21、3.6g 與 278.1g,分別比對(duì)照組提高 13.6%和 41.31%;試驗(yàn) II組料肉比 1.52:1,對(duì)照組料肉比 1.75:1,下降 13.14%(P0.05),而試驗(yàn) II 組腹瀉率比對(duì)照組下降 4.8%(P高玉紅，同洲等，在早期斷奶仔豬中添加復(fù)合酶制劑后，試驗(yàn) l2 周，添加 0.1%,0.5%,1.0%的復(fù)合酶較對(duì)照組日增重分別提高 8.15%、13.37%、15.50%,飼料利用率分別提高 8%,16%和 17.2%;試驗(yàn) 34 周，加酶的 3 個(gè)試驗(yàn)組明顯好于對(duì)照紐，以添加 0.5 騎口 1.0%的酶其日增重和飼料增重比較對(duì)照組提高的幅度最大。5.2.2 在肥育豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

22、效果朱健等人試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì) 2369kg 杜長(zhǎng)大三元雜交生長(zhǎng)肥育豬次粉日糧添加復(fù)合酶結(jié)果表明：添加酶的試驗(yàn)組比對(duì)照組增重提高 8.8%,飼料轉(zhuǎn)化率提高 5.2%,每千克增重飼料成本降低 4.6%,且腹瀉率減少 90%。呂東海等人試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在頭 44.35i5.48kg 左右的杜長(zhǎng)大三元雜中豬日糧中添加 150180g/t 溢多酶P8102,對(duì)中豬的平均日增重有提高的趨勢(shì)，但差異不顯著；在大豬階段，試驗(yàn)各組的平均日增重顯著提高6.7837.62%(P0.05);從生長(zhǎng)育肥豬全期來(lái)看，日糧中使用 180g/t 復(fù)合酶制劑的試驗(yàn)組的平均日增重顯著提高了5.07%(P0.05)穆淑琴，千軍等在杜長(zhǎng)大三元雜交生長(zhǎng)肥育豬試驗(yàn)組飼喂基礎(chǔ)日糧+0.01%復(fù)合酶制劑，試驗(yàn) 32d 結(jié)果表明：復(fù)合酶制劑可將豬平均日增重提高 0.057kg(P0.05);平均日采食量降低 0.072kg,飼料增重比降低 13.31%每千克增重飼料成本降低 0.605 元，經(jīng)濟(jì)效益提高了 12.62%。4.3 在反芻動(dòng)物中的應(yīng)用效