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技术文献
酶制剂在动物生长和饲料利用率上的应用
几乎所有的生化反应都有一个显著的特征,就是它们通过一种叫作酶的天然催化剂的介导,极快地发生反应。酶可以被认为是一类复杂的生物催化剂,它们具有高度的特异性和高效的催化性。这些特性使它们能够在体内通过特定的途径快速地促进反应。
   历史上,在有文字记载之前人们就已经开始利用酶促反应了。利用发酵生产酒、奶酪、面包和醋就是古代就有的酶促过程。多种因素会影响酶促反应,温度和pH值是这些因素中非常重要的两个。
   在过去10~15年,人们对饲用酶的使用已产生了相当大的兴趣。将酶添加到饲料中,以便补充低水平的天然内源性酶,或增加家禽不能自然产生的新的酶促系统。目前最常用的酶制剂是那些有助于消化复杂碳水化合物和将磷从植酸中释放出来的酶。当雏鸡日粮中添加脂肪酶时,脂肪的消化率可提高5%~7%,同时日粮代谢能相应地增加。
1 酶对各种谷物饲料营养价值的影响
    早期对酶的研究目的是试图改善黑麦和大麦等饲料成分的消化率。这些谷物饲料含有复杂的碳水化合物,它们在消化过程中吸收水分,产生很稠的黏性介质和高含水量的分泌物。这些难消化的碳水化合物以前称为粗纤维,现在则称为非淀粉多糖(Non-Starch Polysaccha-rides,NSPs)。小麦、大麦和黑麦等谷物含有高水平的非淀粉多糖(表1)。

表1  谷物及其副产物中非淀粉多糖的类型和含量(%,DM)

谷物

阿拉伯木聚糖

β-葡聚糖

纤维素

其他

总计

小麦

水溶

1.8

0.4

-

0.2

2.4

不溶

6.3

0.4

2.0

0.3

9.0

大麦

水溶

0.8

3.6

-

0.1

4.5

不溶

7.1

0.7

3.9

0.5

12.2

黑麦

水溶

3.4

0.9

-

0.3

4.6

不溶

5.5

1.1

1.5

0.5

8.6

小黑麦

水溶

1.3

0.2

-

0.22

1.7

不溶

9.5

1.5

2.5

1.1

14.6

高粱

水溶

0.1

0.1

-

t

0.2

不溶

2.0

0.1

2.2

0.25

4.6

玉米

水溶

0.1

t

-

t

0.1

不溶

5.1

-

2.0

0.8

8.0

大米

水溶

t

0.1

-

0.2

0.3

不溶

0.2

t

0.3

t

0.5

米糠

(脱脂)

水溶

0.2

t

-

0.2

0.5

不溶

8.3

-

11.2

1.8

21.3

麦麸

水溶

1.1

0.4

-

0.2

1.7

不溶

20.8

-

10.7

2.1

33.6


注:前三种的资料来源于Englyst(1989),其余引自Choct等的未发表资料;t:表示微量。

植酸酶是另一种类型的酶,它可分解难消化的植酸分子。因此,利用外源性植酸酶可提高饲料中磷的消化,其结果是减少家禽的磷排放量。许多酶的主要局限性在于它们对热敏感,饲料制粒期间会损失催化效力。
   大麦含有高浓度的β-葡聚糖,小麦和大麦都含有大量的戊聚糖。正常情况下非淀粉多糖难以被家禽消化,当它们通过小肠时会吸收水分,形成高黏性的介质。此高黏度会减少其它已被消化的养分向肠道上皮细胞的正常生理传递,进而有力地降低肠上皮的吸收。因此,非淀粉多糖的主要作用是降低家禽的能量利用率。
2 混合酶制剂的催化作用最为有效
   磷是动物日粮中一种非常昂贵的养分。植物中的大部分磷都是以植酸的形式存在,约占植物总磷的66%。事实上家禽几乎没有内源性植酸酶活性,所以对植酸磷的消化率很低。每500单位的植酸酶活性相当于由磷酸氢钙等无机磷源提供的1g磷。因此,每千克饲料添加500单位的植酸酶活性可为日粮提供约0.10%的可利用磷。家禽饲料中添加酶可产生的最大好处是来自于混合酶制剂(混合剂)的使用。目前,数种此类混合酶制剂已上市销售,并且养禽行业已从中获得很多好处。
   酶学和发酵工程学上取得的最新进展已导致饲用级酶可以进行大规模的商业化生产。适当减少饲料配方中的磷酸氢钙比例,对所有玉米-大豆型日粮的营养价值都会产生影响。这里列举一些已获得的益处,如更快的生长速度、更高的饲料转化效率、较低的饲料配制成本、较低的蛋白质含量(%)、较低的代谢能水平和较低的磷酸氢钙浓度、干燥的垫料以及较高的利润。
3 获得效率

   α-淀粉酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、胞外纤维素酶、果胶酶和植酸酶的混合剂已在生产中产生了非常好的添加效果,如较快的增重和较高的饲料转化效率。该产品极具经济价值,因为它能够减少饲料中蛋白质(0.5%)、能量(50Cal/kg)和磷(2.5~5kg,磷酸氢钙)的添加量。每吨饲料的混合酶制剂添加量居500g至l000g不等。
   各个养殖场在一段时期内记录到的益处有:活重增加1.6%~3.4%、饲料消耗降低2.5%~3.5%和饲料转化率降低2.5%~6.5%。
    多项研究显示给鸭和火鸡使用混合酶制剂获得了有益的结果(表2);产蛋母禽的采食量、蛋质量(g/羽/d)和饲料转化率等都从中获益,另外垫料干燥,这在今天是非常必要的。苍蝇危害的减少也是产蛋母鸡饲料中添加酶后产生的一个好处。

表2  酶制剂对饲喂玉米基础日粮的鸭生产性能的影响(普度大学)

参照

增重(g)

料肉比

氮消化率(%)

对照

3052

2.38

59.5

(0.375 kg/t)

3248

2.27

60.6

(0.5 kg/t)

3293

2.18

76.7

 

4 较高的纤维消化率

   位于印度Mannuthy市的农业综合支持计划(Compre-hensive Agricultural Support Programme,CASP)家禽研究科学家研究了纤维素酶制剂的添加效果,他们观察到了添加纤维素酶的日粮具有较高的纤维消化率,同时还记录到在高纤维日粮中添加纤维素酶,日粮代谢能(Cal/kg)较高。日粮中补充纤维素酶,醚提取物的消化率也较高。他们指出,纤维素酶可以用作产蛋母鸡高纤维日粮的添加剂,以增加产蛋母鸡的营养利用率和生产性能。
   相反,Medhi等用Ajar种子粉替代肉鸡日粮中的玉米,随后用该日粮进行酶的添加试验,结果未发现有积极的添加效应。Medhi等解释,缺少积极反应可能是酶对家禽日粮中的Ajar种子粉缺乏特异性或其他一些抗营养特性所致,Ajar种子在印度阿萨姆邦是用来饲喂山羊的。
       Bhat研究了多种混合酶制剂对肉鸡的饲喂效果,结果发现混合酶可提高肉鸡的增重和改善其饲料转化效率,表3中显示了每只肉鸡额外增加的净利润。研究所用混合酶制剂含淀粉酶、半纤维素酶、纤维素酶、蛋白酶和β-葡聚糖酶,每千克饲料添加1g。
表3  酶制剂对肉鸡生产性能的影响

项目

对照组

处理组

初重 (g)

337±10A

321±10A

末重 (g)

1088±25A

1161±25B

采食量 (g)

1683±13A

1735±7B

增重 (g)

750±19A

839±9B

耗料增重比

2.25±0.07A

2.07±0.03B

死淘率 (%)

 
注:同行肩标有不同大写字母者差异极显著(P<0.05)。

5 家禽营养上的应用
   多项研究报告,当肉鸡日粮含高水平的向日葵粕时,添加酶并不会产生有益的结果。在一些研究中,向向日葵粕含量高达28%的日粮添加酶,没有获得有益的结果。
   这些日粮含低水平的能量,因为向日葵粕向其提供了大量的纤维。当肉鸡日粮中高达15%的玉米被苹果渣代替时,添加酶并不产生有益的结果,表明酶对底物有很高的特异性。对肉鸡而言,苹果渣含有较高的纤维(19%)和较低的代谢能。
    酶的使用为我们打开了家禽营养的一个新天地。如果将这部分小麦用于家禽养殖,并与酶联合使用,那么它将显著地节省成本和提高养分利用率。玉米的价格正处于历史最高水平,使用玉米的替代饲料是养禽行业在此艰难时期求生存的唯一出路。