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饲用酶制剂的评估体系及方法介绍
一般饲用酶制剂评估体系主要包括如下几个方面:①酶制剂活性的评定;②酶制剂最适酶解条件的评定;③酶制剂稳定性的评定;④酶制剂应用效果的体外法评定;⑤酶制剂应用效果动物主要生产性能评定。本文就饲料酶制剂评估体系及方法做简单的综述,以便为酶制剂更精确的在饲料中发挥应用效果提供依据。
1. 酶制剂活性的评定
    酶活力的大小即酶含量的多少,1961年,国际生物化学协会酶学委员会及国际纯化学和应用化学协会临床化学委员会提出采用统一的“国际单位”(IU)来表示酶活力。在动物营养领域一般采取传统酶活力单位表示,即酶单位(U),具体规定为:在一定条件下(最适温度、pH 值和底物浓度),一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。这样酶的含量就可以用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少酶单位来表示(U/g或U/mL)。
    酶活力测定可以通过两种方式可进行,其一是测定完成一定量反应所需要的时间,其二是测定单位时间内酶催化的化学反应量,目前饲用酶制剂的检测方法普通采用第二种方式。酶活力的测定在饲用酶制剂产品的质量检验、产品标签和酶活保证方面是必不可少的,也是判定饲用酶制剂最为快速、直观和有效的方式。经过科研工作者多年的艰苦努力,我国饲料工业中已经确立了植酸酶、木聚糖酶、纤维素酶的国家标准测定方法,以及纤维素酶和β-葡聚糖酶的农业部行业标准检测方法,另外,许多企事业单位为了生产研究的需要,制定了很多用于其它各种酶制剂活力的测定方法,例如β-甘露聚糖酶、α-半乳糖苷酶等。目前饲用酶制剂的测定方法都是国家标准化管理委员会或其它相关部门制定的推荐方法,没有强制性要求。因为不同饲用酶是由不同微生物发酵产生,并且各种微生物所产生的酶的最佳pH值、温度和对底物的亲和性都不相同,所以在酶制剂活性测定方法制定方面,很多生产厂家制定了一些切合自己利益的酶活测定方法。这限制了相同类型不同微生物发酵产品的活性测定方法的标准化应用,因而在实际生产应用中需要对饲用酶制剂进行进一步多方位判定。
2. 饲用酶制剂最适酶解条件判定
    酶的活性中心(催化位点)对温度非常敏感,易受到温度影响而失活变性。对于不同的酶制剂在不同的情况下最适温度是有一定的差别。温度对酶反应的影响与一般的化学反应相同,在达到最适温度之前,反应速度随着温度的升高而加快,但由于酶是蛋白质,其变性速度也随着温度的上升而加快,当达到最适温度后,温度的升高使得酶开始变性,活性也开始降低,反应速度迅速下降。pH值对酶制剂活性的释放影响也很大,各种酶制剂在一定条件下都有其特定的最适酶解pH,酶的最适pH会随着底物种类和浓度、缓冲液种类和浓度的不同而改变,因此最适pH也只有在一定条件下才有意义。很多酶的最适酶解pH都在3.0~6.0之间,如果一种酶制剂具有较宽的保持高活力的pH值范围,同时又适应动物体内消化道内环境的pH值,那么这种酶就能发挥好的作用。不同来源的酶制剂对pH值的稳定性存在差异。因此,应根据酶制剂pH值的稳定性及其对动物消化道内环境pH值的适应性进行选择和使用,才能获得较好的效果。
3. 饲用酶制剂稳定性判定
    饲用酶制剂一般都是由微生物培养而来的一种具催化活性的蛋白质,其本质也是蛋白质,当饲用酶制剂进入动物消化道后是否受到内源蛋白酶(如胃蛋白酶、胰蛋白酶)的作用,也是饲用酶制剂稳定性的因素之一。动物消化道内胃蛋白酶的分泌量会受到日粮成分、采食、及应激等因素的影响,同时各种外源酶进入到消化道内会跟各自的底物发生作用。一些研究证明:酸性蛋白酶和纤维素酶对胰蛋白酶的耐受性好,果胶酶、β-葡聚糖酶和木聚糖酶对胰蛋白酶的耐受性随着温度时间的增加,酶活性有所降低,这说明胰蛋白酶会对各种外源酶有一定程度的降解。同样地这种降解的程度会受到动物消化道内胰蛋白酶浓度和各种酶作用底物浓度的影响。
4. 饲用酶活性体外模拟法判定
     目前评价饲料营养价值的方法一是化学分析法,另一种是动物试验法。化学分析法提供了一些基本的关于饲料原料和配合饲料的信息,能够初步地反映饲料营养价值的水平,但饲料在动物体内的消化过程是一个非常复杂的过程,因此化学分析法所测定的结果具体在动物的生产实践中效果如何还无法准确地评估。体外模拟法是评价酶制剂品质的有效方法之一,该方法是综合了化学分析法和动物试验法的特点,通过对动物主要消化参数进行的简单模拟,再结合化学分析法对消化结果进行分析,从而判断饲料的营养价值,进而科学合理地搭配各种饲料原料,发挥各种饲料原料的最佳利用价值。体外模拟法能够在一定程度上反映酶制剂的作用效果,并与体内结果有较强的一致性,该方法即可以反映饲用酶制剂在动物体内的实际效果又可以消除动物试验条件的不利影响,通过这种方法可以快速预测饲用酶制剂在动物体内的实际作用效果。它具有操作简便,测定环境易于标准化,实验室之间重复性好,并能大批量进行实验室操作,成本较低的特点。但是体外模拟分析法并不可能完全模拟动物体内酶解作用过程,而酶制剂添加到饲料中后,在动物生产上的效果还需进一步通过饲养试验来验证。
5. 饲用酶制剂动物体内分析法判定
    任何的营养措施和配方技术,最终必须要反映在动物饲养的生产效果和生产性能(生长性能、增重性能、产奶性能、产蛋性能等等)上,大量的酶制剂在养殖上的应用报道都反映了这种情况。动物生产养殖的常规生产性能指标,及动物消化代谢试验测定营养物质消化率和代谢率等体内分析法的评定更能够真实地反映饲用酶制剂的营养价值,也是目前绝大多数使用酶制剂评价和判断饲料酶有效性的依据,这种评价和判断不仅在生产实践上,同样也在科学研究上。值得注意的是目前酶制剂在实际应用时,很难达到理想的效果,许多时候反映出两点:一是生产性能指标的改善往往并不达到生物统计学上的显著水平;二是生产性能的效果并不稳定。所以用动物生产性能评定酶制剂并不仅仅只包括的生产水平和饲料效率,还应该包括养殖方面的商品性能、综合经济价值等。
6. 小结
    一般情况下,由于酶的种类、活性以及酶的添加水平不同,很难对不同的试验进行直接比较。即使酶的活性确实,可是酶单位定义及测定酶活性的方法的差异并不总是恒定不变的。饲料酶制剂和应用条件的复杂性,决定了酶应用效果评价不能仅仅靠常规的一种评定方法来决定,而必须通过多种评定方法的结合,有时候其他的评定方法更能反映出酶的作用效果,特别是在一般生产指标未达到显著水平时更是如此。所以,通过多层次的饲料酶制剂及其应用效果的评价体系,才能真正判定饲用酶制剂的价值所在。