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技术文献
水产动物饲用酶制剂种类及作用机理
世界上目前已发现的酶的品种有1700多种,生产用酶已达300多种,饲用酶也有20多种。这些酶主要为消化性酶,多为水解系列酶。作为提高动物消化能力的产品—酶制剂已在猪、禽中大量使用,并取得了巨大的成功,它可以提高猪、禽的生产性能和饲料利用率,同时可以提高能量、干物质和氮的消化率,其作用已被推广并得到广泛一致认可,但其在水产饲料中的应用研究才刚刚起步,这是由于水产动物本身的营养生理及饲料营养成分与畜禽有很大的差异性而导致的。目前,在水产动物饲料中应用的酶制剂主要包括:纤维素酶,木聚糖酶、淀粉酶、蛋白酶和植酸酶等。本文主要对水产动物饲用酶制剂的主要种类及作用机理等问题进行了概述,旨在为酶制剂在水产上的应用提供依据。
1 饲用酶制剂的主要种类
1.1 纤维素酶

    纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的生物催化剂,能够部分降解饵料中的纤维素和半纤维素,破坏饵料中存在的植物细胞壁,改善饵料的营养价值,提高水产动物对植物性饲料的消化率和利用率,从而促进水产动物的生长(刘维得等,2000;胡喜峰等,2004)。
1.2 木聚糖酶
    木聚糖是植物细胞壁的主要成分之一,属于非淀粉多糖,为一种广泛存在于植物中的半纤维素,它是由β-1,4糖苷键连接而成的木糖聚合物。通常,木聚糖以异质多糖形式存在并与纤维素结合在一起。木聚糖酶是木聚糖的专一降解酶。属于水解酶类,包括内切木聚糖酶、外切木聚糖酶和木糖苷酶三种。木聚糖酶耐热性能较好,动物肠道内的温度、pH值对其活性影响不大,而且能耐受制粒过程中的高温,这使其在水产动物饲料中的应用具有独特优势。目前,国内外学者关于木聚糖酶应用效果的研究都集中在畜禽动物上,水产动物方面的应用效果报道相对较少。
1.3 植酸酶
    对于所有的动物来说,磷对于骨骼的矿化、免疫、繁殖、生长都是至关重要的。在许多情况下,动物通常利用植物饲料中有限的磷,其中绝大部分的植酸磷是无法利用的。通常需要在动物的日粮中补充无机磷来满足其生长需要,这样既增加了饲料中磷的添加量,加大了饲料成本的负荷,又加剧动物粪便中磷对环境的污染。植酸酶是可以将植酸水解为磷酸和肌醇的一类水解酶的统称,植酸酶可有效水解植酸态有机磷,使植酸磷降解成肌醇和磷酸,释放出生命体可直接吸收利用的无机磷酸及其铁、钙、锌等盐类。目前,国内外对植酸酶的研究报道,在畜禽方面较多,也比较深入,在水产动物饲料中也有很多研究和报道(訾乃涛等,2004)。但是,值得注意得是,鲤科鱼类是我国养殖量最大的鱼类,其消化道pH为中性,因此能够在鲤鱼饲料中使用的植酸酶应该是最适pH在中性范围的中性植酸酶。
1.4 外源性消化酶
    由于水产动物的生物学和生理特点及其决定的体内消化酶的特性,导致水产动物对脂肪消化率最高,其次为蛋白质,最次为淀粉(叶元土,2005;冯俊荣等,2005)。在水产饲料中由于蛋白质和淀粉的含量比较高,所以在水产饲料用酶制剂产品中,不仅要添加水产动物自身不能分泌的非消化酶类,而且需要添加外源性消化酶类。首先在水产动物饲料中添加蛋白酶,能够提高蛋白质的消化吸收率,降低日粮蛋白水平,从而降低饲料成本;其次在水产饲料中添加α-淀粉酶和糖化酶,有利于提高对淀粉的利用,从而达到节约蛋白质的效果。又因为鱼类肠道为中性或微碱性环境,故饲料中以添加中性蛋白酶和碱性蛋白酶为宜(邓岳松等,2004)。
    总之,水产饲料酶制剂应以中性蛋白酶、碱性蛋白酶,a-淀粉酶和糖化酶为主要酶系,酸性蛋白酶、脂肪酶、木聚糖酶,β-葡聚糖酶、纤维酶为辅助酶系,如此方能较好地应用于水产饲料中,起到节约饲料和促生长作用。
2 饲用酶制剂的作用机制
    水产动物饲料中都有相当比例的植物性原料,植物性饲料中含有较多的抗营养物质,这些物质会严重影响机体对营养物质的吸收。在水产动物的饲料中添加酶制剂,通过促进饲料中蛋白质、脂肪、淀粉和纤维素的分解,从而一方面增加了水产动物消化道中酶的浓度;另一方面外源酶和内源酶各有其专一性和作用位点,这样就更强、更综合、更互补地对饲料中的淀粉、蛋白质、脂肪和纤维素等进行水解。
    以纤维素酶和木聚糖酶为主的结构性多糖酶可以消除或降低非淀粉多糖的抗营养作用,破解细胞壁结构,使其包含的蛋白质、淀粉等营养物质释放出来并加以利用,又可以将部分维素酶、木聚糖酶和葡聚糖酶分解为可被消化吸收的还原糖(Pluske,1997)。此外,还能降低食糜粘度,避免食糜因粘度过高在肠道中停留时间过长而导致肠道内某些有害微生物的生长(李存法等,2005)。
    植酸及其盐对金属离子Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+等具有很强的络合性,可与它们形成稳定的络合物—植酸盐,甚至与蛋白质和淀粉结合,并使内源性的淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶的活性降低,使饲料中营养物质的消化率降低。在饲料中添加植酸酶不但可以消除植酸的抗营养作用,提高对磷及其它营养成分的消化吸收,而且还可以减少对环境的污染(訾乃涛等,2004)。
    另外,由于内源性消化酶分泌不足或抗营养物质的存在,饲料中的蛋白质、有机磷和糖类等物质不能被动物充分利用,随粪便排入水体后,对水体造成严重污染,从而影响水生动物的生长。在饲料中添加外源性消化酶,补充内源酶的不足,改善动物自身肠道酶的作用效果,提高饲料利用效率,以及促进水生动物对食物中蛋白质、淀粉和脂肪的消化,提高生长率;对处于应激状态的水生动物适当地补充酶制剂,可以增强抵抗力,提高成活率,也减少了氮、磷等元素向水体的排放量,从而改善了水质,间接促进了水产动物的生长(Owsley等,1986;于旭华,2001)。
    作为一种新型饲料添加剂,酶制剂日益广泛地在水产动物饲料中应用,也取得了极大的成功。但我们需要进一步加强水产动物专用酶制剂开发与生产。相信在不久的将来,水产酶制剂在水产饲料中的广泛应用一定能够进一步推动水产养殖健康、快速和持续发展。