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1、2022/12/4,1,第二节、 饲用酶制剂,2022/12/4,2,引言,酶是一种具有催化特性的蛋白质，即生物催化剂。动物体内的物质代谢主要靠酶的作用来完成，动物对饲料的消化和吸收在很大程度上都依赖于酶的参与。,2022/12/4,3,(一)、饲用酶制剂概述,饲用酶制剂是将一种或多种用生物工程技术生产的酶与载体和稀释剂采用一定的加工工艺生产的一种饲料添加剂。,2022/12/4,4,一般认为酶制剂可以：提高日粮营养分的利用效率，改善畜禽生产性能；减少排泄物的污染；转化和消除饲料中的抗营养因子；并使一些新的饲料资源能被充分利用。,2022/12/4,5,(二)、饲用酶制剂的主要种类,目前饲料工
2、业上使用的酶制剂主要：消化碳水化合物植酸酶蛋白酶脂肪酶。,2022/12/4,6,非淀粉多糖（NSP),图4-1：植物性饲料中的碳水化合物分类,碳水化合物,无氮浸出物,淀粉+糖,寡糖,果胶,半纤维素,纤维素,木质素,粗纤维,2022/12/4,7,1消化碳水化合物的酶：淀粉酶非淀粉多糖（NSP）酶 ,包括: A、半纤维素酶：木聚糖酶、 -葡聚糖酶、甘露聚糖酶等 B、纤维素酶 C、果胶酶,2022/12/4,8,淀粉酶 包括-和-淀粉酶、糖化酶以及支链淀粉酶和异淀粉酶。-淀粉酶作用于-1，4-糖苷键，将淀粉水解为双糖、寡糖和糊精，只能分解直链淀粉和支链淀粉的直链部分。,2022/12/4,9,-
3、淀粉酶作用于淀粉的-1，6-糖苷键（支链淀粉分支处），将淀粉水解为双糖、寡糖和糊精。糖化酶水解底物为双糖、寡糖和糊精，生成葡萄糖和果糖，并从淀粉的非还原末端，依次水解-1，4糖苷键生成葡萄糖。,2022/12/4,10,果胶酶,果胶是高等植物细胞壁的一种结构多糖，主要成分是半乳糖醛酸（果胶酸），并含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖和木糖。果胶酶可裂解单糖之间的糖苷键，并脱去水分子，分解包裹在植物表皮的果胶，促使植物组织的分解，降低肠内容物的黏度。,2022/12/4,11,纤维素酶,包括C1、Cx酶和-葡聚糖酶，纤维素酶可破坏富含纤维素的细胞壁，一方面使其包围的淀粉、蛋白质、矿物质等内含物释放并消化
4、利用，另一方面将纤维素部分降解为可消化吸收的还原糖，从而提高动物对饲料干物质、粗纤维、淀粉等的消化率。,2022/12/4,12,半纤维素酶,包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和半乳聚糖酶等。主要作用：将植物细胞中的半纤维素水解为多种五碳糖，且降低半纤维素溶于水后的黏度。,2022/12/4,13,谷物饲料含有较多的非淀粉多糖(NSP)，可溶性-葡聚糖和阿拉伯木聚糖一般占NSP的30%，是NSP抗营养作用的主要物质基础。,2022/12/4,14,木聚糖酶 (Xylanase),在谷物饲料中有一种抗营养因子叫戊聚糖，小麦和黑麦等谷物中主要是阿拉伯糖基木聚糖，这种糖可以与细胞壁的其它成分紧密
5、结合，它含有1-4糖苷键，而且它可以吸收其自身重量10倍的水，形成一种非常黏的液体，这种高黏性液体表现对动物的影响就是降低饲料利用效率，减缓生长速度。,2022/12/4,15,蛋白酶,蛋白酶将蛋白质水解成为可被肠道消化吸收的小分子物质-氨基酸、小肽。根据最适pH值不同，将其分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶。由于动物胃液呈酸性，小肠液多为中性，所以饲料中多添加酸性和中性蛋白酶。,2022/12/4,16,脂肪酶,脂肪酶是水解脂肪分子中甘油酯键的一类酶的总称，微生物产生的脂肪酶通常在pH3.57.5时水解率最好，最适温度3840，因此微生物脂肪酶非常适用于饲料。外源性脂酶的作用与动物的年龄
6、有关，生长动物体内的脂酶足以满足自身的需要，但幼畜日粮中添加脂酶有益。,2022/12/4,17,植酸酶（Phytase）,植酸酶又称为肌醇六磷酸水解酶，是一种可使植酸磷复合物中的磷变成可利用磷的酸性磷酸酯酶。植酸酶广泛存在于植物组织中，也存在于微生物（细菌、真菌和酵母）。,2022/12/4,18,目前分离出的植酸酶主要有两种：3-植酸酶（EC 3.1.3.8）：最先水解的是肌醇3号碳原子位置的磷酸根，主要存在于动物和微生物；6-植酸酶（EC3.1.3.26）：最先水解的是6号碳原子的磷酸根，主要存在于植物组织。,2022/12/4,19,（三）饲用酶制剂的作用,饲用酶制剂的主要作用：补充内
7、源性消化酶的不足（强化消化）；消除、降解日粮抗营养因子（NSP)；消化内源酶不能消化的养分。,2022/12/4,20,1破坏植物细胞壁，使各种牢固链键断裂，从而提高淀粉和蛋白质等营养物质的可利用性。植物细胞中的淀粉和蛋白质等营养物质，被细胞壁包裹。经研究C1酶、Cx酶、-葡萄糖苷酶、半纤维素酶、果胶酶、-葡聚糖酶等都能崩解植物细胞壁，使内容物释放出来，提高能量和蛋白质的利用率（Frieson等，1992；Mingan等，1995）。,作用方式（机理）：,2022/12/4,21,2降低消化道食糜黏性，减少疾病的发生构成植物细胞壁的非淀粉多糖物质，能够结合大量的水，增加了消化道食糜的黏度，使营
8、养物质和内源酶难以扩散，这不仅降低了蛋白质、淀粉等营养物质的消化吸收，而且也使畜禽产生黏粪现象（Classen等，1991）。,2022/12/4,22,添加酶制剂可分解葡聚糖降低粘性（Brens等，1993）。Morgon等（1996）报道，酶通过降低肠道食糜的黏度直接影响禽艾美尔球虫及堆型艾美尔球虫的抗病性，提高家禽的抗病力。另外，仔猪断奶后常出现消化不良和腹泻，添加酶制剂后，仔猪腹泻发生率显著减低（Imborr和Oyle，1998）。,2022/12/4,23,3 消除抗营养因子,有些饲料组分（如日粮纤维、植酸、植物凝血素、蛋白酶抑制因子等）是无法被动物内源酶消化，同时这些不能被消化的养
9、分还会产生抗营养作用。 消化和降解这些抗营养因子的外源酶包括：植酸酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶、半乳糖苷酶、酯酶。,2022/12/4,24,酶制剂可部分或全部消除抗营养因子。如植酸酶可分解植酸和矿物质形成的络合物。Nelson(1968)首次报道，植酸酶可提高肉鸡对植酸磷的利用率，达到与添加无机磷相似效果。植酸酶还能提高矿物元素和蛋白质等养分的利用率（Broz等，1994）。,2022/12/4,25,饲料中存在各种有毒有害物，脱毒酶可降低或消除部分毒物的毒性作用。酯酶可裂解玉米赤酶烯酮的内酯环，环氧酶可裂解单端孢菌素的12，13-环氧基，生成的无毒降解产物被消化或排除体外（Pastemu
10、ner，1997）。,2022/12/4,26,成年动物能够产生足够的内源性消化酶，满足自身需要。但对幼龄动物或处于病态和应激状态下的动物，酶的分泌不足，适当补加蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等制剂补充其内源酶的不足，可提高饲料的消化率（Ferker，1996）。,4补充内源酶的不足,2022/12/4,27,如出生4周龄前的仔猪，消化系统功能不完善，胃内酸度和蛋白酶的活性均很低。断奶应激会导致内源酶活性降低，仔猪在断奶后数周内，内源性淀粉酶、蛋白酶和脂酶活性均有降低，导致营养分的吸收减少和腹泻，这时选择易消化的饲料并添加外源酶可以收到良好效果 。,2022/12/4,28,Owsley等（1986）
11、报道，在饲料中加入可分解纤维素、蛋白质和淀粉的酶，肠道中可供进一步水解基质增加，从而促进内源酶的分泌。另外，Almirall等（1993）研究表明，在雏鸡大麦饲粮中，添加-葡聚糖酶可显著提高食糜中的胰蛋白酶、淀粉酶的活性。所以添加饲用酶不仅不抑制反而能促进内源酶的分泌和活性。,2022/12/4,29,1. 扩大秸杆饲料的使用范围，发展节粮代粮型畜牧业节粮代粮型饲料主要指用各种秸杆代替部分粮食配成饲料。这种饲料中纤维素含量超过了饲养标准，有的高达15%以上。所以必须经加酶处理，才能被非草食动物所消化。,另外作用：,2022/12/4,30,宋桂经（1996）用10%和20%的秸杆粉代替5%10
12、%的玉米、小麦，用含纤维素酶等的复合酶生产酶化饲料，可溶性还原糖和氨基酸均比没有进行酶化的饲料提高了1.82.0倍和1.82.3倍，纤维素降低了7%8%。,2022/12/4,31,王尧等（1995）研究在育肥猪的前期加10%的沙打旺草粉，后期加15%的沙打旺草粉，添加0.14%的纤维素酶，结果表明每头日增重多255克、料肉比下降0.24，头日增效益0.95元。即使对反刍动物加酶也有明显效果。在奶牛日粮中加入0.05%的纤维素酶效果明显，产奶量增加6.40%，饲料利用率提高6.11%，经济效益增加16.12%（尹长安等，1997）。,2022/12/4,32,生态营养就是使用一切手段提高畜禽饲
13、料利用率，以最小的饲料投入，获得最多的畜产品和最少的排泄物。使用饲用酶制剂，特别是植酸酶的使用，可以降低畜禽的粪便和磷的排泄量。饲料中添加酶制剂可降低食糜粘稠度，缩小胰脏和胃肠道的体积（Brenes等，1993），减少粪便量，降低氮排出率（Hadden等，1995）。饲料中植酸代替磷酸钙，可显著降低磷的排泄（胥传来，1997）。,2 减少畜禽排泄物对环境的污染，发展生态营养,2022/12/4,33,（四）饲用酶制剂的应用技术,从酶的作用机理可以看出，饲用酶制剂的应用效果主要取决于酶的组分、活性和动物日粮的匹配性。酶的活性高、酶种适宜、与动物日粮的匹配性好，应用效果必然好。,2022/12/4
14、,34,1.根据动物日粮特异性选用酶,低黏度日粮比较典型的是玉米-豆粕型日粮，是我国畜禽常规饲粮。这类日粮适宜选用的酶种为含有木聚糖酶、果胶酶和甘露聚糖酶的复合酶。高黏度日粮是指小麦、大麦、米糠含量较高的日粮，它们在肠道会形成较高的黏度，严重影响消化吸收。小麦黏度的来源主要是木聚糖（含量约6.0%），大麦为-葡聚糖（含量3.2%3.5%）和木聚糖（含量7.4%7.8%）。这类日粮应选用-葡聚糖酶或木聚糖酶。,2022/12/4,35,高纤维日粮是指谷物、糟渣、麦麸含量较高的日粮。这类日粮应选用纤维素酶，同时还要辅以其它半纤维素酶（如木聚糖酶和甘露聚糖酶等），以协助纤维素酶共同摧毁植物细胞壁。杂
15、饼、粕日粮是指棉、菜籽粕等含量较高的日粮，富含粗纤维、果胶、甘露聚糖等多聚物。这类日粮应选用含纤维素酶、果胶酶和甘露聚糖酶的复合酶。,2022/12/4,36,2 根据畜禽的特异性选用酶,2.1根据畜禽消化道的生理条件选用猪与禽的消化道温度通常在3840之间，胃液的pH值在1.73.5之间，小肠pH值在5.07.2之间，大肠接近中性。胃主要消化蛋白质，小肠消化吸收蛋白质、淀粉和脂肪，大肠对粗纤维可以起酵解作用，胃和小肠是饲用酶发生作用的主要场所。选用酶应适应胃和小肠的生理条件。,2022/12/4,37,2.2 根据酶在动物体内存留时间选用通常情况下猪和牛的消化道要比禽长，猪进食后需要1824
16、h才开始排出粪便，约12h才能排完。相比下，家禽和水产动物要快得多。禽类消化道短，对饲料的消化利用率较低，所以酶的添加比例也要高些。同样，水产饲料中酶的添加比例应更高些。,2022/12/4,38,2.3 根据动物日龄 选用通常情况下幼龄动物的消化系统发育不完善，各类消化酶的分泌不足。而正常成年动物消化酶充足，一般不需要添加高剂量酶。如果日粮营养水平较低，抗营养因子含量较高，其适用的复合酶应以消除抗营养因子为主。,2022/12/4,39,不同种类、年龄的动物，对酶制剂的反应不一致。一般来说，消化功能越简单的动物，酶制剂的应用效果愈明显。家禽的消化道较短，肠道后段微生物的总活力也低，饲料中添加酶制剂的效果较好。在肉鸡日粮中主要添加淀粉酶、-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶，而在蛋鸡日粮中除添加上述四种酶之外，还需添加蛋白酶。,2022/12/4,40,早期断奶仔猪：消化系统发育尚未成熟，添加淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶。生长猪和育肥猪：主要添加-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶为宜。反刍动物：效果不明显，但将纤维素酶和少量淀粉酶用于青贮饲料，可得到满意的效果。,2022/12/4,41,（三） 影响饲用酶制剂活性的因素,酶制剂在饲料加工、贮存、运输等过程要受到温度、湿度、酸碱性、氧化剂、有机化合物、重金属（或微量元素）、挤压、磨损、紫外线、蛋白酶等物理、化学和生物因素的影响。,
