1、酶在饲料中的应用,前 言,育肥猪饲料（100%）55gN/d/头,猪经过消化、体内转化,存留体内17gN30%用于生长育肥,排出粪便11g N20%,排出的尿27gN50%,注：55gN：设育肥猪每头每天采食2.5kg蛋白为14%的饲料,引自 Aarnink,1997,PhD thesis,agricultural University Wageningen,猪饲料中蛋白质原料的转化率,为何动物的生物转化率只有30%呢？ 动物的消化能力不足和饲料中存在抗营养因子就是其中的原因之一。,2、饲料抗营养因子,细胞,水溶性非淀粉多糖,水不容性非淀粉多糖,蛋白质,脂类,矿物质,抗营养因子,营养大分子,淀
2、粉,抗性淀粉,木质素,蛋白质性质抗营养因子（如：胰蛋白酶抑制因子、外源凝集素等）,细胞壁,细胞内,3、NSP与NSP酶,非淀粉多糖( non-starch polysaccharides, NSP ) 非淀粉多糖一般分为3大类，即阿拉伯木聚糖、非纤维多糖(半纤维素性聚合体)和果胶聚糖。 非淀粉多糖(NSP)是饲料纤维的主要成分，这些纤维将饲料营养物质包围在细胞壁里面，部分纤维可溶解于水并产生粘性物质。这些粘性物质抑制动物的正常消化功能，妨碍动物吸收营养。 下张图片显示各个常见日用量中各种非淀粉多糖的含量,常见日粮及饲料中各种非淀粉多糖的含量,NSP 抗营养作用的机理,非淀粉多糖对动物消化吸收的
3、负面作用主要由其溶水后表现出的高粘度所引起的。 以阿拉伯木聚糖为例，阿拉伯木聚糖的粘性是由其侧链上的阿拉伯糖引起的 ,这一长链聚合物具有高度的系水力(阿拉伯木聚糖可吸收约10 倍本身重量的水), 从而增加了肠内食糜的粘度。（1）高粘度食糜延长其通过消化道的时间 ,从而降低了动物的采食量；（2）高粘度会使食糜内各组分混合不匀, 从而会妨碍食糜内的糖 、氨基酸和其它养分向肠粘膜的移动 ；（3）能结合胆汁盐 、脂类和胆固醇 ,从而影响小肠中脂类的代谢；（4）食糜的高粘度会延长它在小肠内的滞留时间,减少了消化道内的氧气,有助于厌氧微生物菌落的生长。 有文献报道 , 喂黑麦或富含果胶日粮的家禽回肠中厌氧
4、菌群要比喂玉米豆粕型日粮家禽高 102 103 倍。,NSP酶促进养分消化吸收的机制,以-葡聚糖酶与木聚糖酶为例: 他们可分别使-葡聚糖与木聚糖断裂成小分子片段 , 从而降低其在肠道内形成的粘度 ,提高肠道内营养物质与消化酶混合速度 ,加快营养物质特别是脂肪等大分子物质的扩散速度,提高营养物的消化与吸收速度;同时可摧毁细胞壁,释放细胞内的营养物质(淀粉、蛋白质、脂肪等), 使之充分与消化道内源酶作用 ,供进一步消化吸收 ,从而提高饲料利用率 。同时非淀粉多糖酶对肠黏膜结构也有影响： 猪大麦型饲粮中添加半纤维素酶(-葡聚糖酶 、木聚糖酶和纤维素酶)，猪 的十二指肠 、空肠、回肠的绒毛高度显著增加
5、(P 0 .05), 微绒毛排列有规则且高度 、密度增加。机理可能是有害微生物对肠粘膜上绒毛和微绒毛的损害减轻 ,甚至消失。,加NSP酶饲料的饲喂效果,大麦型饲粮添加-葡聚糖酶制剂使仔猪和中猪的日增重分别提高了 20.66%和11 .56%, 料重比分别降低了 8 .87%和 13.61%;在含木聚糖 7.23%和含 6 .23 %的鸡小麦型饲粮中添加以木聚糖酶(13 500U/g)为主的复合酶0.12%，干物质 、有机物消化率显著和极显著提高。木聚糖酶可提高鸡小麦日粮AME 6 .53% 7.6%。表观代谢能（AME）总能（GE）粪能（FE）尿能（UE）气体能（Eg）ADEUEEg 对应的还
6、有真代谢能（TME）。两个都是我国饲料营物质成分表中的饲料代谢能和动物营养需要中的代谢能指标。,4、蛋白原料中之蛋白性质的抗营养因子与酶制剂,胰蛋白酶抑制因子、外源凝集素等都属于蛋白质性质的抗营养因子。 蛋白酶能够在机体内自然产生、在于家禽、猪、鱼类及甲壳动物的胃肠道。微生物和动物机体内分布最广泛的蛋白水解酶是丝氨酸蛋白酶，它们是一类碱性蛋白酶，作用位点有一个丝氨酸残基，具有酯水解活性，最适 pH 为碱性。 一种好的蛋白酶可以提高饲料中蛋白质的消化和吸收，抑制大豆及其它豆类原料中的抗营养因子，补充内源性蛋白水解酶的不足，至对小肠生理及构造具有改善和修复作用，增加绒毛长度和数量，从而能够增加肠粘
7、膜的消化吸收表面积。,蛋白酶在家禽中应用： 蛋白酶能提高不同品种鸡只对蛋白质和能量的消化吸收率，同时还对不同品种鸡只消化系统和抗氧化体系具有多重生理学功效。以这种JEFO 蛋白酶为例 它是加拿大集富 (JEFO) 动物营养公司研发成功的一种碱性复合蛋白酶产品。它对饲料原料的蛋白质溶解性的影响如下图所示：,JEFO 蛋白酶对代谢能的作用效果,JEFO 蛋白酶还具有其它生理功能：如改善肠道粘膜性能，增加粘膜绒毛长度及单位面积内绒毛数量等。,JEFO蛋白酶具有降低肠粘液厚度及增强内源酶活性 。有试验结果表明，饲喂含 JEFO 蛋白酶的饲料能够促使动物表现良好的抗氧化和应激能力 。,5、植酸磷与植酸酶
8、,植酸是一种抗营养因子，会影响磷元素、多种金属离子和蛋白质的利用，而且动物的高磷粪便污染环境。,当 前 在 猪 和 鸡 配 合 饲 粮 中 应 用 植 物 性 饲 料 原 料的 比 例 很 大植物性饲料都含有1%5% 的植酸盐，植酸磷占总磷的60%80%单胃动物消化道内不含植酸酶，就不能利用植酸磷植酸能够络合矿物元素和蛋白质，降低利用率,一些常见饲料原料中植酸磷含量（ % ）,有研究表明： 在肉用仔鸡日粮中添加植酸酶，饲 料转化率有所提高，磷的利用率可提高 60，粪便排磷量减少 50 。 在猪饲料中添加植酸酶，猪的骨骼强度有所增强，玉 米、豆粕中原不能利用的磷有1/3以上可被利用，粪便排磷量减
9、少34 54。,植酸酶在利用过程中的问题,不同的饲料来源，添加植酸酶的比例不确定植酸酶在在动物胃肠道的酸性环境下失活植酸酶在工业生产制粒过程中高温失活不同来源的植酸酶最适条件不同动物的不同种类、年龄阶段以及酶的使用,6、脂肪酶在饲料中的应用,脂肪对动物生长发育的重要作用：1、脂肪的能量含量是碳水化合物和蛋白质的 2.52 倍，在动物 饲粮 中添加脂肪，不 仅可 以 满足 动物对较 高能量浓度 的要求，而且还具有额 外能量效 应，能提高 饲粮能量利 用 效率，加 饲粮净 能值，提 高动物生 产性 能缓减冷热环 境应激 对动物 生产性能 的影响；2、脂肪是脂溶性 维生素、色素等的溶 剂，可促进这
10、些物质的吸收和利用,有利于动物皮肤、脚胫、蛋黄 的着色;3、添加富 含多不饱 和脂肪酸的特殊 油脂还 可 使动物富集殊 的多不饱和脂肪酸 如 D H A、E P A 而 生 产 出具 有特 定保健 价值 的 动物 产品4、添加 脂肪不 仅 具 有以 上 营 养性功能,而且还具 有一些非营 养性功能,如减少饲料 厂 粉尘、改 善饲料 外观、减少 饲料 机械的磨损、延长使用 寿命、降低生产成本。因此,脂肪是幼龄快 速生长、高产动物饲料 中必须的重 要饲料原料。,饲料中添加饲用脂肪酶的必要性：单胃动物自身能够分泌脂肪酶，但幼龄动物消化机能不健全内源消化酶分泌不足，脂肪消化吸收率低，适当补加脂肪酶等制
11、剂补充其内源酶的不足，可提高饲料的消化率在饲粮中添加脂肪酶的价值在于靶向解决动物内源消化酶不足，以提高脂肪消化吸收利用，促进脂溶性维生素吸收。肪酶的生产方法有三种提取法,化学合成法和发酵法。提取法资源有限、工艺复杂、产量低;化学合成法成本太高微生物发酵法的应用前景要远远大于提取法和化学合成法,它不受环境影响,资源丰富产酶周期短,产物较单纯且成本低,生产上易于管理。,脂肪酶在饲料中的作用： 补充动物内源消化酶的不足,尤其幼龄动物,胃肠道育不完善,脂肪酶分泌不足,补充脂肪酶,可提高幼龄动物 的消化能力,为后期的生长奠定基础。 提高饲料脂肪消化利用率,提高饲料转化率。减少仔猪断奶应激,显著降低仔猪腹
12、泻 率,减少仔猪化道疾病,提高仔猪成活率。 饲料中添加脂肪酶可改善动物的皮毛状态,使毛皮看起来更有光泽度。 促进脂溶性维生素和 其他微量 元素的吸收利用,改善肉蛋奶产品质量。,加脂肪酶饲料的饲喂效果,有文献指出：外源性脂肪酶可提高饲料中的脂肪消化率，特别是可显著提高含脂量高的饲料，如全脂米糠、高油玉米、千苜蓿粉、饼粕等，可提高饲料能量饲料原料的表观消化能5%11%，猪、禽增重速度4%10%，饲料利用率2%7%，减少粪便排泄量。还有文献指出：脂肪酶制剂能提高脂肪的表观利用率,混合酶制剂对丝毛乌骨鸡的粗脂肪利用率显著提高可达到 68%。,7、酶在饲料中的几种应用方式,后置添加液体喷涂技术这种技术是
13、待饲料制粒后，将酶以液态的 形式通过一定设备喷涂于饲料颗粒的表面， 应用此技术必须为液态酶安装专门的管道与液体喷涂机。,微胶囊化技术酶的微胶囊化技术是指通过特定的工艺手段将液体酶包在一个微小密闭的胶囊之中，被包裹的酶称为心材，包裹的物质称为壁 材 。,微胶囊常用的壁材,产微胶囊的方法很多，如喷雾干燥发、挤压法、多重乳状液法等， 但是目前国内外 使用最多的方法是喷雾干燥法。,后置添加与真空喷涂,以植酸酶为例，为了避免降解失活，对植酸酶进行制粒包被处理，提高热稳定性；另一方面是采用制粒后添加液体植酸酶的技术。但是后添加的液体大多是在常压下喷涂在颗粒的表面，在后续的加工和运输过程中，颗粒饲料间会产生
14、相互摩擦和碰撞，很容易造成涂料从颗粒表面剥离形成粉末，从而造成营养成分损失和配方失真。特别是膨化水产饲料，在投喂过程中由于浮于水中而添加成分溶于水析出，既造成水体污染，又导致资源浪费。 真空喷涂工艺通过真空抽除系统, 在颗粒饲料内外产生较大的压力差, 使能喷在颗粒表面的液体更多地渗入颗粒内部, 使液体能在颗粒内外均匀分布, 减少因摩擦和碰撞所造成的营养成分损失, 达到配方保真 。 同时, 通过抽除颗粒内部空隙中的空气, 使其有更多的空间吸收液体(主要是油脂)。 真空喷涂的工艺流程如下,因为真空喷涂利用的是颗粒饲料内部的孔隙度的缘故，还因为膨化加工过程可以使其体积膨胀，孔隙度增加。所以颗粒饲料的膨化（45%）度越高，真空喷涂效果越好。,如图所示，真空喷涂工艺的关键就是真空泵为主的真空抽除系统。,
