酶在飼料中的應用

1、酶在飼料中的應用,,前 言,育肥豬飼料（100%）55gN/d/頭,,豬經過消化、體內轉化,,,,存留體內17gN30%用于生長育肥,排出糞便11g N20%,排出的尿27gN50%,注：55gN：設育肥豬每頭每天采食2.5kg蛋白為14%的飼料,引自 Aarnink,1997,PhD thesis,agricultural University Wageningen,豬飼料中蛋白質原料的轉化率,為何動物的生物轉化率只有30

2、%呢？ 動物的消化能力不足和飼料中存在抗營養(yǎng)因子就是其中的原因之一。,2、飼料抗營養(yǎng)因子,,細胞,水溶性非淀粉多糖,水不容性非淀粉多糖,蛋白質,脂類,礦物質,,,,,,抗營養(yǎng)因子,營養(yǎng)大分子,淀粉,,,,,,,抗性淀粉,,,木質素,蛋白質性質抗營養(yǎng)因子（如：胰蛋白酶抑制因子、外源凝集素等）,,,細胞壁,細胞內,,3、NSP與NSP酶,非淀粉多糖( non-starch polysaccharides, N

3、SP ) 非淀粉多糖一般分為3大類，即阿拉伯木聚糖、非纖維多糖(半纖維素性聚合體)和果膠聚糖。 非淀粉多糖(NSP)是飼料纖維的主要成分，這些纖維將飼料營養(yǎng)物質包圍在細胞壁里面，部分纖維可溶解于水并產生粘性物質。這些粘性物質抑制動物的正常消化功能，妨礙動物吸收營養(yǎng)。 下張圖片顯示各個常見日用量中各種非淀粉多糖的含量,常見日糧及飼料中各種非淀粉多糖的含量,NSP 抗營養(yǎng)作用的機理,非淀粉多糖對

4、動物消化吸收的負面作用主要由其溶水后表現出的高粘度所引起的。 以阿拉伯木聚糖為例，阿拉伯木聚糖的粘性是由其側鏈上的阿拉伯糖引起的 ,這一長鏈聚合物具有高度的系水力(阿拉伯木聚糖可吸收約10 倍本身重量的水), 從而增加了腸內食糜的粘度。（1）高粘度食糜延長其通過消化道的時間 ,從而降低了動物的采食量；（2）高粘度會使食糜內各組分混合不勻, 從而會妨礙食糜內的糖 、氨基酸和其它養(yǎng)分向腸粘膜的移動 ；（3）能結合膽汁鹽 、脂

5、類和膽固醇 ,從而影響小腸中脂類的代謝；（4）食糜的高粘度會延長它在小腸內的滯留時間,減少了消化道內的氧氣,有助于厭氧微生物菌落的生長。 有文獻報道 , 喂黑麥或富含果膠日糧的家禽回腸中厭氧菌群要比喂玉米豆粕型日糧家禽高 102～ 103 倍。,NSP酶促進養(yǎng)分消化吸收的機制,以β-葡聚糖酶與木聚糖酶為例: 他們可分別使β-葡聚糖與木聚糖斷裂成小分子片段 , 從而降低其在腸道內形成的粘度 ,提高腸道內營養(yǎng)物質與消化酶

6、混合速度 ,加快營養(yǎng)物質特別是脂肪等大分子物質的擴散速度,提高營養(yǎng)物的消化與吸收速度;同時可摧毀細胞壁,釋放細胞內的營養(yǎng)物質(淀粉、蛋白質、脂肪等), 使之充分與消化道內源酶作用 ,供進一步消化吸收 ,從而提高飼料利用率 。同時非淀粉多糖酶對腸黏膜結構也有影響： 豬大麥型飼糧中添加半纖維素酶(β-葡聚糖酶 、木聚糖酶和纖維素酶)，豬 的十二指腸 、空腸、回腸的絨毛高度顯著增加(P <0 .05), 微絨毛排列有規(guī)則

7、且高度 、密度增加。機理可能是有害微生物對腸粘膜上絨毛和微絨毛的損害減輕 ,甚至消失。,加NSP酶飼料的飼喂效果,大麥型飼糧添加β-葡聚糖酶制劑使仔豬和中豬的日增重分別提高了 20.66%和11 .56%, 料重比分別降低了 8 .87%和 13.61%;在含木聚糖 7.23%和含 6 .23 %的雞小麥型飼糧中添加以木聚糖酶(13 500U/g)為主的復合酶0.12%，干物質 、有機物消化率顯著和極顯著提高。木聚糖酶可提高雞小麥日糧

8、AME 6 .53%～ 7.6%。表觀代謝能（AME）＝總能（GE）－糞能（FE）－尿能（UE）－氣體能（Eg）＝ADE－UE－Eg 對應的還有真代謝能（TME）。兩個都是我國飼料營物質成分表中的飼料代謝能和動物營養(yǎng)需要中的代謝能指標。,4、蛋白原料中之蛋白性質的抗營養(yǎng)因子與酶制劑,胰蛋白酶抑制因子、外源凝集素等都屬于蛋白質性質的抗營養(yǎng)因子。 蛋白酶能夠在機體內自然產生、在于家禽、豬、魚類及甲殼動物的胃腸道。微生物和動物機

9、體內分布最廣泛的蛋白水解酶是絲氨酸蛋白酶，它們是一類堿性蛋白酶，作用位點有一個絲氨酸殘基，具有酯水解活性，最適 pH 為堿性。 一種好的蛋白酶可以提高飼料中蛋白質的消化和吸收，抑制大豆及其它豆類原料中的抗營養(yǎng)因子，補充內源性蛋白水解酶的不足，至對小腸生理及構造具有改善和修復作用，增加絨毛長度和數量，從而能夠增加腸粘膜的消化吸收表面積。,蛋白酶在家禽中應用： 蛋白酶能提高不同品種雞只對蛋白質和能量的消化吸收率，同時還對不同

10、品種雞只消化系統(tǒng)和抗氧化體系具有多重生理學功效。以這種JEFO 蛋白酶為例 它是加拿大集富 (JEFO) 動物營養(yǎng)公司研發(fā)成功的一種堿性復合蛋白酶產品。它對飼料原料的蛋白質溶解性的影響如下圖所示：,JEFO 蛋白酶對代謝能的作用效果,JEFO 蛋白酶還具有其它生理功能：如改善腸道粘膜性能，增加粘膜絨毛長度及單位面積內絨毛數量等。,,JEFO蛋白酶具有降低腸粘液厚度及增強內源酶活性 。有試驗結果表明，飼喂含 JEFO 蛋白酶的飼

11、料能夠促使動物表現良好的抗氧化和應激能力 。,5、植酸磷與植酸酶,植酸是一種抗營養(yǎng)因子，會影響磷元素、多種金屬離子和蛋白質的利用，而且動物的高磷糞便污染環(huán)境。,當 前 在 豬 和 雞 配 合 飼 糧 中 應 用 植 物 性 飼 料 原 料的 比 例 很 大植物性飼料都含有1%～5% 的植酸鹽，植酸磷占總磷的60%～80%單胃動物消化道內不含植酸酶，就不能利用植酸磷植酸能夠絡合礦物元素和蛋白質，降低利用率,一些常

12、見飼料原料中植酸磷含量（ % ）,有研究表明： 在肉用仔雞日糧中添加植酸酶，飼 料轉化率有所提高，磷的利用率可提高 60％，糞便排磷量減少 50％ 。 在豬飼料中添加植酸酶，豬的骨骼強度有所增強，玉 米、豆粕中原不能利用的磷有1/3以上可被利用，糞便排磷量減少34％ ～54％。,植酸酶在利用過程中的問題,不同的飼料來源，添加植酸酶的比例不確定植酸酶在在動物胃腸道的酸性環(huán)境下失活植酸酶在工業(yè)生產制粒過程

13、中高溫失活不同來源的植酸酶最適條件不同動物的不同種類、年齡階段以及酶的使用,6、脂肪酶在飼料中的應用,脂肪對動物生長發(fā)育的重要作用：1、脂肪的能量含量是碳水化合物和蛋白質的 2.52 倍，在動物 飼糧 中添加脂肪，不 僅可 以 滿足 動物對較 高能量濃度 的要求，而且還具有額 外能量效 應，能提高 飼糧能量利 用 效率，加 飼糧凈 能值，提 高動物生 產性 能緩減冷熱環(huán) 境應激 對動物 生產性能 的影響；2、脂肪是脂溶性 維生素

14、、色素等的溶 劑，可促進這 些物質的吸收和利用,有利于動物皮膚、腳脛、蛋黃 的著色;3、添加富 含多不飽 和脂肪酸的特殊 油脂還 可 使動物富集殊 的多不飽和脂肪酸 如 D H A、E P A 而 生 產 出具 有特 定保健 價值 的 動物 產品4、添加 脂肪不 僅 具 有以 上 營 養(yǎng)性功能,而且還具 有一些非營 養(yǎng)性功能,如減少飼料 廠 粉塵、改 善飼料 外觀、減少 飼料 機械的磨損、延長使用 壽命、降低生產成本。因此,脂肪是幼

15、齡快 速生長、高產動物飼料 中必須的重 要飼料原料。,飼料中添加飼用脂肪酶的必要性：單胃動物自身能夠分泌脂肪酶，但幼齡動物消化機能不健全內源消化酶分泌不足，脂肪消化吸收率低，適當補加脂肪酶等制劑補充其內源酶的不足，可提高飼料的消化率在飼糧中添加脂肪酶的價值在于靶向解決動物內源消化酶不足，以提高脂肪消化吸收利用，促進脂溶性維生素吸收。肪酶的生產方法有三種提取法,化學合成法和發(fā)酵法。提取法資源有限、工藝復雜、產量低;化學合成法成本太高微生

16、物發(fā)酵法的應用前景要遠遠大于提取法和化學合成法,它不受環(huán)境影響,資源豐富產酶周期短,產物較單純且成本低,生產上易于管理。,,脂肪酶在飼料中的作用：① 補充動物內源消化酶的不足,尤其幼齡動物,胃腸道育不完善,脂肪酶分泌不足,補充脂肪酶,可提高幼齡動物 的消化能力,為后期的生長奠定基礎。② 提高飼料脂肪消化利用率,提高飼料轉化率。③減少仔豬斷奶應激,顯著降低仔豬腹瀉 率,減少仔豬化道疾病,提高仔豬成活率。④ 飼料中添加脂肪酶可改善動

17、物的皮毛狀態(tài),使毛皮看起來更有光澤度。⑤ 促進脂溶性維生素和 其他微量 元素的吸收利用,改善肉蛋奶產品質量。,加脂肪酶飼料的飼喂效果,有文獻指出：外源性脂肪酶可提高飼料中的脂肪消化率，特別是可顯著提高含脂量高的飼料，如全脂米糠、高油玉米、千苜蓿粉、餅粕等，可提高飼料能量飼料原料的表觀消化能5%~11%，豬、禽增重速度4%~10%，飼料利用率2%~7%，減少糞便排泄量。還有文獻指出：脂肪酶制劑能提高脂肪的表觀利用率,混合酶制劑對絲毛烏

18、骨雞的粗脂肪利用率顯著提高可達到 68%。,7、酶在飼料中的幾種應用方式,后置添加——液體噴涂技術這種技術是待飼料制粒后，將酶以液態(tài)的 形式通過一定設備噴涂于飼料顆粒的表面， 應用此技術必須為液態(tài)酶安裝專門的管道與液體噴涂機。,微膠囊化技術酶的微膠囊化技術是指通過特定的工藝手段將液體酶包在一個微小密閉的膠囊之中，被包裹的酶稱為心材，包裹的物質稱為壁 材 。,微膠囊常用的壁材,產微膠囊的方法很多，如噴霧干燥發(fā)、擠壓法、多重乳狀液法等

19、， 但是目前國內外 使用最多的方法是噴霧干燥法。,后置添加與真空噴涂,以植酸酶為例，為了避免降解失活，對植酸酶進行制粒包被處理，提高熱穩(wěn)定性；另一方面是采用制粒后添加液體植酸酶的技術。但是后添加的液體大多是在常壓下噴涂在顆粒的表面，在后續(xù)的加工和運輸過程中，顆粒飼料間會產生相互摩擦和碰撞，很容易造成涂料從顆粒表面剝離形成粉末，從而造成營養(yǎng)成分損失和配方失真。特別是膨化水產飼料，在投喂過程中由于浮于水中而添加成分溶于水析出，既造成水體污染

20、，又導致資源浪費。 真空噴涂工藝通過真空抽除系統(tǒng), 在顆粒飼料內外產生較大的壓力差, 使能噴在顆粒表面的液體更多地滲入顆粒內部, 使液體能在顆粒內外均勻分布, 減少因摩擦和碰撞所造成的營養(yǎng)成分損失, 達到配方保真 。 同時, 通過抽除顆粒內部空隙中的空氣, 使其有更多的空間吸收液體(主要是油脂)。 真空噴涂的工藝流程如下,因為真空噴涂利用的是顆粒飼料內部的孔隙度的緣故，還因為膨化加工過程可以使其體積膨脹，孔隙度增加。所以顆