复合酶制剂的研究及应用进展

1、复合酶制剂的研究及应用进展江西农业大学动物科学技术学院/罗士津 瞿明仁 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养国家重点实验室/张铁鹰 原刊于新饲料杂志2007年第4期 摘要：复合酶制剂在现代畜牧业生产中的应用非常广泛，而且起到了令人鼓舞的效果，该文综述了饲料中的抗营养因子、复合酶制剂的作用机制、影响复合酶作用效果的因素以及复合酶制剂在畜牧业中的作用效果，旨在为畜牧业生产提供理论依据。 关键词：复合酶制剂；作用机制；生产性能 酶是一种生物催化剂，对畜禽的消化吸收极为重要。酶制剂是应用物理或化学的方法，将生物体产生的酶提取出来制成的产品。近年来，随着中国畜牧业的快速发展和微生物技术在畜牧业上的应

2、用，国内已开发生产出许多不同类型的畜禽用复合酶制剂。 复合酶中存在多种酶活，其中主要为非淀粉多糖酶(NSP酶)。复合酶中的各种酶活起着互相补充、相辅相成的作用，在各种酶的共同作用下，动物饲料中的一些抗营养因子被破坏，其抗营养作用消失，因而可以促进动物的生长，提高动物的免疫力，增进动物健康。饲用复合酶中各种酶的种类和比例与动物饲粮有关不同饲粮所含抗营养因子的种类和比例不同，需要饲用酶制剂所含酶的种类和比例也不同。 1 复合酶制剂分类 抗生素是应用最广泛的抗菌类药物之一。在过去的5O多年中，由于抗生素的长期使用，导致大量耐药菌株的产生，且病原菌抗药性逐年增强，致使疗效下降，剂量提高。为此，世界卫生

3、组织于1994年就细菌耐药性的监测结果给全世界提出了警告：细菌对抗生素产生的耐药性正在以惊人的速度增加。而现有的抗生素药物正在失去原来的疗效。因此，寻求一种高效的绿色产品已成为当今畜牧生产的迫切需求。 酶广泛存在于生物体内，参与新陈代谢等多种生理功能，其中对微生物细胞壁有水解功能的酶能够溶解微生物细胞壁而使其死亡。由于水解酶的特异性很强，微生物的细胞壁结构和化学组成又存在差异，因此一种酶只能对某一类微生物有水解作用。即使对于某一特定微生物，由于细胞壁化学组成的复杂性，也需要不同类型水解酶的组合，才能有更好的作用效果。 水解酶具有对某一病原菌所有血清型都有效的优点，当几种酶复合后，对不同类型的病

4、原菌均有效，克服了一种抗生素只能预防一种病原菌或一种血清型病原菌的不足，也不存在药物残留和耐药性的问题。 溶菌酶在医药和食品行业中已开始使用，作为畜禽饲料添加剂则刚刚起步，仅前苏联、法国、德国和美国做了一些初步研究，目前国内也已开始了相关研究。而对复合杀菌酶药物的研究，国内外均刚刚起步。高效、绿色养殖已成为当今养殖的主题，而复合酶制剂正是这个情况下诞生的产物，复合酶制剂将为养鸡业生产带来福音。 根据是否在动物体内大量分泌将饲用复合酶制剂分为内源酶和外源酶。内源酶包括蛋白酶、淀粉酶、糖化酶和脂肪酶等，外源酶包括植酸酶和NSP酶，其中包括NSP酶包括半纤维素酶、纤维素酶(反刍动物除外)、果胶酶等，

5、半纤维素酶又包括木聚糖酶、-葡聚糖酶、甘露聚糖酶等。 2 复合酶制剂的功效及其作用机制 2.1 消除抗营养因子提高植物性饲料的利用效率 复合酶制剂能使麦类日粮中高粘度的水溶性NSP水解成多糖片段，降低肠道内容物粘度，减少粘度对养分和内源消化酶的扩散阻碍作用，提高麦类日粮养分的消化率和吸收利用率。酶也用于促进蛋白质和糖从禾本科原料的细胞器中释放。完成这一过程需要几种酶协同作用，包括纤维素酶、 纤维素酶、多种戊聚糖酶和蛋白酶。植物细胞壁的分解可使更多贮藏起来的多聚糖变为适合于生长的营养物。表1列出了几种饲料原料的非淀粉多聚糖所含的潜在营养物葡聚糖。由表1可清楚看出，非淀粉葡聚糖(NSP)中可利用葡

6、聚糖的额外能值为O.61.0 MJ/kg。植物细胞壁降解释放出这一额外能值是一相当复杂的化学反应过程，需要几种不同的酶共同作用16。 2.2 补充内源酶的不足，激活内源酶的分泌消化功能，提高内源酶活性。 正常的健康成年动物，在适宜的生产条件下，能分泌足够的消化饲料中淀粉、蛋白质、脂类等养分的酶。但幼年动物或动物处于高温、寒冷、转群、疾病等应激状态时，动物分泌酶的能力较弱或者易出现消化机能紊乱，内源消化酶分泌减少因此在日粮中添加外源性消化酶，可以补充内源酶的不足，提高饲料的利用率，改善动物的消化能力，减少应激条件下生产能力的下降同时还可以促进内源酶的分泌。由于水溶性NSP降低内源酶活性，添加NS

7、P酶降解水溶性NSP，可提高肠道内源酶的活性，如肠道内源-淀粉酶、胰蛋白酶、麇蛋白酶的活性 2.3 改善肠道内微生物区系 复合酶制剂有很很好的杀灭有害菌促进有益菌生长的作用：李永富等通过研究复合酶对鼠伤寒沙门氏茵S0013(Salmonella typhimurium 0013)的杀菌效果试验发现，经复合酶杀菌处理后，沙门氏菌数目比对照组减少了1000倍，比正对照的溶菌酶组减少了l0倍 张石磊等人18研究发现，猪生长前期，在用稻谷代替部分（60%）和全部玉米的情况下加酶，比玉米-豆粕基础日粮组不加酶（正对照组）情况下组大肠杆菌计数分别降低5.57(P0.05)；乳酸杆菌计数分别提高0.58(P

8、>0.05)、0.12(P>0.05)；双歧杆菌计数分别提高0.89(P>0.05)、0.22(P>0.05)。生长猪后期，上述相应组大肠杆菌计数分别提高了0.66(P>0.05)、1.66(P>0.05)；乳酸杆菌计数分别提高1.26(P>O.05)、0.79(P>0.05)；双歧杆菌计数分别提高0.1l(P>0.05)、0.33(P>0.05)。由此可见，添加复合酶制剂可以有改善效猪肠道微生物菌群有利于猪的健康。 余有贵等人试验发现在不同谷物组成的日粮中添加NSP复合酶，均能显著降低(P KRRAMESH G.DEVEGOWDA给

9、肉鸡饲喂含有特威宝SSF(一种复合酶制剂的名称)的日粮后，在回肠和盲肠的食糜中，大肠杆菌，链球菌计数和细菌总计数显著减少(P<0.05)，而回肠食糜中的乳酸杆菌数目不受影响，但是盲肠食糜中的乳酸杆菌数目有所增加。 王金全等人经试验发现，与玉米对照组相比，小麦日粮NSP增加了肉仔鸡回肠厌氧菌、乳酸菌、大肠杆菌、粪链球菌的数量(P>0.05)，其中厌氧菌数量比对照组增加13.1 (P<0.05)，而需氧菌的数量出现降低趋势，加酶后增加了需氧菌、乳酸菌、粪链球菌的数量(P>0.05)，降低了厌氧菌和大肠杆菌的数量(P>0.05)。 2.4 提高免疫功能 NSP酶可使日粮

10、中的NSP降解成一些寡糖，如将豆粕中的甘露聚糖降解成甘露寡糖。后者可防止致病菌在后肠道定植，增强畜禽的免疫力和健康水平。 高峰等人22用伊莎蛋公雏鸡进行试验，结果发现，小麦米糠基础日粮添加NSP酶制剂，使雏鸡的免疫器官相对重量增加(P<0.05)。T淋巴细胞对植物血凝素（PHA） 的反应性、自然杀伤细胞（NK细胞）活力、血清新城疫疫苗抗体效价显著提高(P 韩正康23试验证明在饲喂大麦基础日粮条件下，适量添加粗酶制剂可使雏鸡血液胰岛素样生长因子-1 (IGF-I)、三碘甲状腺素（T3）水平明显提高，促进生长，提高免疫力。 艾晓杰，韩正康24经试验表明，在7日龄雏鹅日粮中添加粗酶制剂后，血浆

11、的促甲状腺素（TSH）和T3分别较对照升高11.76和11.43(P<0.05)。 高峰，韩正康等人经试验发现，小麦日粮添加酶制剂可使雏鸡甲状腺素（T4）、IGF-1水平显著提高(P<0.05)，对T3、胰岛素、血糖和尿酸含量未发现明显影响(P>O.05)，因此酶制剂可以通过影响机体的代谢激素促进雏鸡生长。 朱忠珂，汪 儆等人26在AA 肉仔鸡日粮中添加外源酶可以提高肉仔鸡免疫器官指数，21日龄，添加低、中、高酶活外源酶的试验组的法氏囊相对重量较对照组分别提高30.77(P<0.05)、19.62(P<0.05)和27.69(P<0.05)，血清总蛋白含量分

12、别提高l1.32(P<0.05)、17.58(P<0.05)和l3.19(P<0.05)，血清球蛋白含量分别提高l4.11(P<0.05)、21.86(P<0.05)和10.54(P<0.05)。42日龄各试验组的胸腺相对重量分别较对照组提高23.82(P<0.05)、43.16(P<0.05)和29.0l(P<0.05)。 2.5 提高植酸磷的利用率 由于植物含有相当多的植酸，而植酸容易与磷结合。结合态的磷是不能被动物吸收利用的因而降低了磷的利用率。而植酸酶能将该结合物水解，生成游离态的磷。供动物消化利用。 2.6 使某些成分在消化道内的

13、消化位点转移。 如NSP的消化有大肠转入小肠。但是消化后的营养更容易吸收。 2.7 影响其神经内分泌系统和内代谢激素水平 韩正康等研究发现酶制剂除影响家禽的消化吸收外，还影响其神经内分泌系统，非淀粉多糖（SNSP）降解可能会产生活性调节物质引起家禽神经内分泌生物轴的变化，从而提高了家禽生产性能。还可提高畜禽体内代谢激素水平，促进蛋白质的合成，抑制蛋白质的分解，促进生长，提高畜禽的生产性能。 3 影响复合酶作用效果的因素 3.1 水分对酶活的影响 水分对酶制剂的影响存在两面性：反应介质中水分必须达到一定比例，酶制剂才能充分发挥对底物的酶解作用，当植酸酶所处介质的含水量为零时，植酸酶完全没有活性。

14、体外试验中，介质含水量至少达到25左右，反应才能进行。但同时环境中存在水分时，酶活稳定性的保持又受到影响。在一定温度下，样品水分含量越高，酶蛋白的变性会越显著。例如当样品水分含量降为10时直至温度提高到60 ，脂酶才开始失活；而水分含量提高到23时在常温下便出现明显的失活现象。 3.2 矿物元素对酶活的影响 特定的金属离子可以作为电子转移载体对酶制剂起到激活作用。如芽孢杆菌中植酸酶对Ca2+ 具有较强的依赖性，将植酸酶培育在含有Ca2+的环境中，部分失活的酶蛋白可重新回复酶的活性。酶的来源及金属离子浓度不同，同一金属离子对酶活的影响程度和效应也不尽相同。Ca2+是芽孢杆菌植酸酶的竞争性抑制剂，

15、Ca2+过量将预先占据底物的活性位点从而抑制酶与底物的结合。因此Ca2+过量会抑制植酸酶的活性，Fe2+、Zn2+、Mg2+,Cu2+等金属离子与植酸络合也抑制植酸酶的活力。针对李氏木霉GXG-葡聚糖酶而言，Cu2+ 、Mn2+ 有抑制酶活作用，Zn2+、Co2+有激活作用，其他离子Ca2+、Mg2+,K+ 在不同浓度条件下有不同的作用。5.0mmoll以下的Ca2+、Zn2+ 以及100mmoll以下的Co2+对葡聚糖酶活性有激活作用，而Cu2+ 具有抑制作用。 3.3 消化道内环境 酶制剂作为一种具有生物活性的蛋白，其作用受到消化道内环境的影响，整个消化道形成一条生理空间的pH谱线(表2)

16、。酶活特征与动物胃肠道生理特点特别是同pH值相吻合，才能充分发挥酶的催化活性。外源酶能否与消化道内pH谱线相适应，是否引起酶蛋白可逆或不可逆变性，都是使用复合酶时需要考虑的因素。比如胃蛋白酶在pH67时很快失活pH1.05.0时却十分稳定。一般真菌纤维素酶的最适pH在4.06.0，而细菌纤维素酶的最适pH为6.07.0(Wood，1995)。消化道前段的酸性条件适合来自真菌的酶，饲用纤维素酶多为真菌来源的酸性酶。 3.4 酶制剂的剂型 酶制剂可以通过一些物理处理提高对高温的耐受性主要包括添加载体对原酶进行吸附以及对原酶进行包被。酶制剂包被处理可以一定程度地提高酶的热稳定性。据报道，酶的稳定化处

17、理可以将酶在75制粒后的存留率由48提高到76而95制粒后酶活的存留率由l2提高至34。酶发挥作用的前提是到达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适的消化道部位进行释放，达到对底物进行催化的目的。 4 复合酶制剂在畜牧业生产中的应用效果 4.1.1在蛋鸡生产中的应用效果 宋连喜，周丽荣用41周龄的海兰褐商品蛋鸡进行试验，试验28d后结果表明：对照组（喂基础日粮）相比，试验组（基础日粮中添加0.1的蛋鸡用复合酶制剂）产蛋鸡的可以使产蛋率平均提高6.12%(P<0.05)，料蛋比降低l1.69(P<0.05)。 张强等人用海兰商品蛋鸡，研究饲料中添加不同比例的复合酶制

18、剂对蛋鸡产蛋性能的影响。结果表明：在基础日粮中添加0.1、0.2、0.3 的复合酶制剂，均可提高蛋鸡生产水平，其中添加0.2的复合酶制剂组产蛋数提高3.92(P 牛竹叶等人试验表明在尼可红蛋鸡小麦型基础日粮中分别添加0.05、0.10 、0.15、0.20的小麦专用复合酶制剂（838B）后，与对照组相比，加酶各组的产蛋率分别提高了2.74、3.59、1.32、1.05，并且均差异显著(p<0.05)；破蛋率降低了，但差异不显著(p>005)；料蛋比降低了，且与对照组相比差异显著(p<0.05)；能量利用率分别提高了4.65、5.945、0.88、0.55，但均差异不显著(p&

19、gt;0.05)；蛋白质表观消化率分别提高了3.10、7.19、1.03、0.44，其中添加0.10的试验组与对照组相比差异显著(p<0.05)。综合各项指标，在此实验条件下，以添加0.1小麦专用复合酶制剂的饲喂效果较好。 4.1.2 在肉鸡生产中的应用效果 张明军等人用14日龄的艾维茵肉鸡进行试验，试验I、组分别添加复合酶制剂0.1、0.15和0.2于饲料中，与对照组进行比较，经28d饲养试验，结果表明：与对照组比较，试验I组的日增重提高9.87，饲料报酬提高10.24；试验组的日增重提高15.80，饲料报酬提高19.51；试验组的日增重提高16.50，饲料报酬提高20.49。3种不同

20、浓度的复合酶制剂均可显著提高日增重，降低料肉比(P<001)。试验I组与试验组、组之间差异显著（0.010.05)。从经济效益上来讲以添加0.15%为好。 彭玉麟，呙于明试验发现，在艾维因肉仔鸡全期（042日龄）玉米-菜粕-豆粕日粮中添加NSP酶(减少1.4AME)和植酸酶(减少0.08非植酸磷)，甚至再减少0.0l赖氨酸，都不会显著影响肉仔鸡42日龄体重(P>0.05)，但饲料转化率得到改善，死亡率降低。由他们的实验我们可以看出，全期中添加NSP酶可以提高肉鸡的AME。 高峰等人用伊莎蛋公雏鸡进行试验，结果发现，小麦米糠基础日粮添加NSP酶制剂能显著提高雏鸡增重和饲料转化率(P&

21、lt;0.05)。 4.2 在猪生产上的应用效果 4.2.1 在断奶仔猪上的应用效果 李小龙,张彬33,试验发现，添加复合酶制剂后，试验组仔猪头均日增重223.6g与278.1g，分别比对照组提高13.6和41.3l；试验组料肉比1.52:1，对照组料肉比1.75:1，下降13.14 (P0.05)，而试验组腹泻率比对照组下降4.8 (P 高玉红，李同洲等,在早期断奶仔猪中添加复合酶制剂后，试验l2周，添加0.1，0.5，1.0 的复合酶较对照组日增重分别提高8.15、13.37、15.50，饲料利用率分别提高8，16和17.2；试验34周，加酶的3个试验组明显好于对照纽，以添加0.5%和1.

22、0的酶其日增重和饲料增重比较对照组提高的幅度最大。 5.2.2 在肥育猪生产中的应用效果 朱健等人试验发现对2369kg杜长大三元杂交生长肥育猪次粉日粮添加复合酶结果表明：添加酶的试验组比对照组增重提高8.8，饲料转化率提高5.2 ，每千克增重饲料成本降低4.6 ，且腹泻率减少90 。 吕东海等人试验发现，在头44.35±5.48kg左右的杜长大三元杂中猪日粮中添加150180g/t溢多酶P8102，对中猪的平均日增重有提高的趋势，但差异不显著；在大猪阶段，试验各组的平均日增重显著提高6.78%762% (P<0.05)；从生长育肥猪全期来看，日粮中使用180g/t复合酶制剂的试验组的平均日增重显著提高了5.07% (P<0.05) 穆淑琴 ，李千军等在杜长大三元杂交生长肥育猪试验组饲喂基础日粮+0.01%复合酶制剂，试验32d结果表明：复合酶制剂可将猪平均日增重提高0.057 kg(P<005)；平均日采食量降低0.072 kg，饲料增重比降低13.31%；每千克增重饲料成本降低0.605元，经济效益提高了12.62%。 4.3