飼料酶制劑理論和實踐北京

飼料酶制劑理論和實踐北京飼料酶制劑是目前唯一能夠在不同程度同時解決影響可持續(xù)發(fā)展三大問題的飼料添加劑:飼料安全問題環(huán)境污染問題飼料成本上漲問題2022/10/262飼料酶制劑的研究飼用酶制劑是一種特殊的添加劑，目前還存在不少的問題。最近幾年，除動物生產(chǎn)性能和消化代謝試驗外，研究向兩個方向發(fā)展：

1、酶制劑分子營養(yǎng)學(xué)等基礎(chǔ)的探討（馮定遠(yuǎn)等2006、2008a）。

2、酶制劑飼料應(yīng)用技術(shù)體系的建立（馮定遠(yuǎn)和沈水寶2005；馮定遠(yuǎn)等2008b、2008c）。2022/10/263飼料酶制劑的復(fù)雜性一、酶制劑生物活性的敏感性；二、酶的種類和來源的多樣性；三、動物種類和生理階段的差別性；四、日糧類型和飼料原料的復(fù)雜性；五、酶作用和加工條件的變異性；六、日糧營養(yǎng)水平與酶作用提供可利用營養(yǎng)的比較性。2022/10/264酶制劑在動物日糧中應(yīng)用一直是人們懷疑和爭論的話題，可以斷定，這種爭論將很長時間存在。

2022/10/265這既反映了酶制劑生物活性的真實性和有效性問題。又反映了酶制劑應(yīng)用對象的針對性和適用性問題。酶的真實有效是必要條件，酶的針對適用是充分條件，缺一不可。但是這還不夠。

2022/10/266酶制劑在飼料中應(yīng)用有三種結(jié)果

第一種情況：酶制劑并不真實有效，典型的情況是酶的種類和活性、酶學(xué)特性和抗逆性不適合作為飼料用酶

第二種情況：有些酶制劑是真實有效的，但是，酶制劑不具有針對適用性，最終還是不能發(fā)揮作用，典型的情況是動物種類和生理階段沒有針對性、日糧類型和原料特性沒有適用性2022/10/267酶制劑在飼料中應(yīng)用有三種結(jié)果第三種情況：酶制劑是真實有效的、酶制劑也是針對適用的，酶在使用時已經(jīng)發(fā)揮了作用，例如，提高了營養(yǎng)消化率，降低了抗?fàn)I養(yǎng)因子的作用等。但是，動物并不表現(xiàn)生產(chǎn)性能的改善2022/10/268我們可以推導(dǎo)出，酶在飼料中應(yīng)用能夠發(fā)揮作用存在“三條件論”

2022/10/269酶不能簡單地使用，酶的使用不能僅僅關(guān)注酶的真實有效性、關(guān)注酶的針對適用性，這說明了酶的使用必須與動物營養(yǎng)的基礎(chǔ)結(jié)合起來、與日糧的物理和化學(xué)特性結(jié)合起來、與飼料的加工工藝結(jié)合起來，等等。所以，建立飼料酶理論與應(yīng)用技術(shù)體系十分必要。2022/10/2610酶制劑應(yīng)用技術(shù)體系的建立第一個是與動物營養(yǎng)結(jié)合的加酶日糧ENIV系統(tǒng)的建立；第二個是與日糧特性結(jié)合的高效飼料組合酶的設(shè)計；第三個是與飼料加工結(jié)合的飼料酶發(fā)揮作用位置的觀點；第四個是酶制劑使用效果的預(yù)測；第五個是酶制劑應(yīng)用效果的評價。2022/10/2611酶制劑應(yīng)用技術(shù)體系的建立飼料酶使用的技術(shù)體系，目前這個體系的構(gòu)建是初步的、也是不成熟的，但是，這個體系是開放的。目的是解決酶制劑與動物營養(yǎng)、飼料加工的結(jié)合問題，使飼料酶制劑變成常規(guī)的添加劑。2022/10/2612酶制劑應(yīng)用技術(shù)體系的建立

1飼料酶制劑理論與實踐的新理念

—加酶日糧ENIV系統(tǒng)的建立和應(yīng)用

2飼料酶制劑理論與實踐的新思路

—新型高效飼料組合酶的原理和應(yīng)用3飼料酶制劑理論與實踐的新假設(shè)

—飼料酶發(fā)揮作用位置的二元說及其意義2022/10/2613飼料酶制劑理論與實踐的新理念——加酶日糧ENIV系統(tǒng)的建立和應(yīng)用2022/10/2614加酶日糧遇到的問題使用有針對的酶相當(dāng)于消化道的有效延長越來越多證據(jù)顯示，飼用酶制劑的應(yīng)用，對傳統(tǒng)的動物營養(yǎng)學(xué)說提出了挑戰(zhàn)（Sheppy，2004），如飼料配方、原料選擇和營養(yǎng)需要量等方面需要重新研究或修正。2022/10/2615加酶日糧遇到的問題原來的研究所得出的數(shù)據(jù)可能不一定反映出各種飼料原料在酶制劑催化以后的有效營養(yǎng)價值，現(xiàn)有的飼料原料數(shù)據(jù)庫甚至飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)可能不完全合適使用酶制劑的日糧配方設(shè)計。2022/10/2616建立加酶日糧

新的營養(yǎng)價值系統(tǒng)的必要性2022/10/2617所謂“黃金定律”:大麥＋β葡聚糖酶＝小麥所謂“理論假設(shè)”：小麥＋木聚糖酶＝玉米說明大麥和小麥的潛在營養(yǎng)價值發(fā)掘以后，原來的營養(yǎng)價值體系并不適應(yīng)添加酶的情況，需要建立另外一種營養(yǎng)價值系統(tǒng)2022/10/2618加酶增加有效營養(yǎng)2022/10/2619不加酶時的狀況加酶時的狀況可利用成分可利用成分不可利用成分不可利用成分增加的有效營養(yǎng)越來越多的人已經(jīng)意識到酶制劑對有效營養(yǎng)的改善，并在應(yīng)用時，調(diào)整日糧的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和降低營養(yǎng)水平。這種調(diào)整的依據(jù)是什么？調(diào)整的幅度應(yīng)是多少？它的效果是否可以預(yù)測和量化？2022/10/2620有效營養(yǎng)改進(jìn)值我們提出了“有效營養(yǎng)改進(jìn)值”（EffectiveNutrientsImprovementValue，ENIV）初步建立了使用相應(yīng)酶制劑的ENIV值數(shù)據(jù)表。并得到國家自然科學(xué)基金項目的支持研究。2022/10/2621有效營養(yǎng)改進(jìn)值有效營養(yǎng)改進(jìn)值的本質(zhì)是使用酶制劑后，有效營養(yǎng)（或可利用營養(yǎng)，如代謝能、可消化氨基酸、有效磷等）增加了。把這部分有效營養(yǎng)考慮設(shè)計日糧，可以使用更多的低價格的原料，特別是非常規(guī)原料。從理論上可以達(dá)到降低成本的目的

2022/10/2622有效營養(yǎng)改進(jìn)值在綜合有關(guān)報道的基礎(chǔ)上，提出了常見飼料原料使用相應(yīng)酶制劑的ENIV值（見表）2022/10/26232022/10/2624

營養(yǎng)指標(biāo)原料代謝能（kcal/kg）粗蛋白（%）代謝能值*加酶改善程度（%）代謝能ENIV值**粗蛋白值*加酶改善程度蛋白質(zhì)ENIV值**玉米雞32201.0–2.330-757.88-150.6–1.2豬32001.1-2.835-90小麥雞30404.0-6.3120-19013.99.5–18.21.3–2.5豬31603.0-4.790-150小麥麩雞16305.0–7.480-12015.79–151.4–2.4豬20803.4–4.870-100次粉雞29903.0-4.590-13513.69–151.2–2.0豬29903.0–3.790-110大麥雞26804.1-6.9110-18513.07.5–13.81.0–1.8豬30304.2–6.6130-200稻谷雞26301.9–4.250-1107.83.8–9.20.3–0.7豬25402.4–3.760-95米糠雞26803.3–5.290-14012.87.5–12.30.9–1.6豬28202.6–4.275-1202022/10/2625

營養(yǎng)指標(biāo)原料代謝能（kcal/kg）粗蛋白（%）代謝能值加酶改善程度（%）代謝能ENIV值粗蛋白值加酶改善程度蛋白質(zhì)ENIV值豆粕雞23502.1-3.450-8044.08.2–11.03.6–4.8豬29701.3–2.440-70菜籽粕雞17706.8–9.6120-17038.69.0–13.53.5–5.2豬22304.5–6.0100-135棉籽粕雞18603.2–4.860-9047.08.5–10.54.0–5.0豬19503.6–4.670-90花生粕雞26001.9–5.850-15047.86.5-9.03.1–4.3豬25602.3-4.960-125向日葵仁粕雞20303.2-4.265-8533.66.5-9.52.2–3.2豬22202.7–4.160-90這一新的營養(yǎng)價值體系是和原來的體系有關(guān)聯(lián)的，它只是相對地額外增加了有效營養(yǎng)供給量，而絕對的營養(yǎng)量并沒有改變。這就是加酶日糧ENIV系統(tǒng)建立的前提。2022/10/2626加酶日糧ENIV體系的意義酶制劑能從飼料原料中釋放出額外的有效營養(yǎng)成分。將這部分的額外而有效營養(yǎng)的量考慮進(jìn)去，可以降低日糧本身的營養(yǎng)濃度。2022/10/2627飼料酶制劑理論與實踐的新思路——新型高效飼料組合酶的原理和應(yīng)用2022/10/2628單酶或單一酶

（SingleEnzyme）指特定來源而催化水解一種底物的酶制劑如木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、里氏木霉纖維素酶、康寧木霉纖維素酶、曲霉菌木聚糖酶、隱酵母木聚糖酶2022/10/2629復(fù)合酶（ComplexEnzymes）指由催化水解不同底物的多種酶混合（mix）而成的酶制劑。多種酶的來源可以不同，也可以相同復(fù)合酶可以以動物種類及階段為目標(biāo)設(shè)計酶譜和活性，如蛋雞日糧專用酶；也可以以日糧特性為目標(biāo)配制酶的種類和有效成分，如小麥型日糧專用酶。

2022/10/2630如何解決酶制劑使用的“針對性”和“高效性”是酶制劑發(fā)揮其效果的關(guān)鍵

2022/10/2631酶制劑如何發(fā)揮高效性對于復(fù)雜的底物,特別是一些非常規(guī)飼料原料或日糧的成分,單一的一種酶未必能夠達(dá)到高效性。有必要運用具有協(xié)同作用的“組合拳”對底物處理。2022/10/26322022/10/2633粗纖維的結(jié)構(gòu)結(jié)晶區(qū)衍生結(jié)晶區(qū)飼料組合酶

（CombinativeEnzymes）

指利用酶催化的協(xié)同作用，由催化水解同一底物的來源和特性不同，選擇具有互補性的兩種或兩種以上酶配合(formulate)而成的酶制劑。

組合酶不是簡單的復(fù)合，而應(yīng)該是根據(jù)不同酶的最適特性、作用特點和抗逆性的互補有機組合。可以是多種內(nèi)切酶的組合，也可以是內(nèi)切酶和外切酶的組合。2022/10/26342022/10/2635來自嗜松青霉(P.pinophlum)的CBHS（Ⅰ和Ⅱ型）與內(nèi)切葡聚糖酶（EⅠ至EⅤ）之間在水解棉花纖維上的協(xié)同作用飼料組合酶組合酶應(yīng)用最常見的例子是有目的地選擇多種蛋白酶水解蛋白質(zhì)原料生產(chǎn)生物活性肽，蛋白質(zhì)原料的不同，幾種蛋白酶的要求不同；目的肽的不同，幾種蛋白酶的選擇也不一樣。2022/10/2636飼料組合酶的特性

（1）催化水解同一底物酶的來源多樣性（2）酶的催化反應(yīng)的協(xié)同配合性（3）酶最適條件和抗逆特性的互補性（4）酶的應(yīng)用效果的高效性2022/10/2637飼料組合酶組合酶不是多種催化水解同一底物酶的簡單混合，而是根據(jù)各自酶學(xué)特性的有機組合。

合理的組合酶應(yīng)考慮作用底物更有針對性、多種酶源的配合及互補和催化作用更加高效性。最大好處就是在酶的催化環(huán)境條件不理想的情況下，發(fā)揮其配合作用，從而達(dá)到高效能的目的。2022/10/2638組合型復(fù)合酶制劑

（Combinative&ComplexEnzymes）一個典型的組合型復(fù)合酶制劑產(chǎn)品應(yīng)該包括催化水解多種底物，而且催化水解同一底物的酶制劑有幾種來源不同的單酶組成，例如，應(yīng)用大量雜粕和麥類的非常規(guī)原料的日糧，可以設(shè)計含有真菌木聚糖酶、細(xì)菌木聚糖酶、木霉纖維素酶和青霉纖維素酶等組成的組合型復(fù)合酶制劑。2022/10/2639組合酶與酶活之間可比性問題目前酶制劑產(chǎn)品酶活之間沒有可比性，只是籠統(tǒng)標(biāo)明各種酶的活性，仔豬日糧專用酶：木聚糖酶(180000u/g)、β-葡聚糖酶(25000u/g)、纖維素酶(11000u/g)、果膠酶(400u/g)、淀粉酶(2000u/g)、酸性蛋白酶(3000u/g)，添加量為50～100g/T。木聚糖酶活性180000u/g是高還是低了？比另一企業(yè)產(chǎn)品的木聚糖酶活性120000u/g是更好嗎？不能簡單評判。2022/10/2640組合酶與酶活之間可比性問題組合酶的成分一般都要注明酶的來源

小麥雜粕日糧專用組合型液體酶：哈茨木霉木聚糖酶(450000u/g)、藍(lán)狀菌木聚糖酶(350000u/g)、纖維桿菌纖維素酶(300000u/g)，嗜松青霉纖維素酶(350000u/g)，添加量為80～100g/T。由于明確了酶的來源，酶活的意義就能夠比較容易規(guī)范。2022/10/2641飼料組合酶的理論基礎(chǔ)

催化降解同一底物的酶來源很多，它們之間的催化功能既有可替代的、也有不可以替代的?？商娲跃陀懈嗟倪x擇性，對整體降低應(yīng)用成本有好處；不可替代性就存在著互補性，對真正發(fā)揮酶的最大效率有好處。2022/10/2642飼料組合酶的理論基礎(chǔ)

不同來源酶的酶學(xué)性質(zhì)是不同的，它們催化降解的位點不同，有些是外切酶，有些是內(nèi)切酶。有目的互補組合，能夠發(fā)揮各自性能，配合而達(dá)到最佳的作用效果。2022/10/2643飼料組合酶的理論基礎(chǔ)

如果飼料成分復(fù)雜底物，特別是非淀粉多糖的降解需要多種酶之間協(xié)同作用。二個或更多的酶之間的有效配合，其作用效果好于單一添加任何一種酶制劑的疊加作用，這種現(xiàn)象就是協(xié)同作用。Giligan和Reese（1954）在水解纖維素的過程中，首次證實了不同纖維素酶間的協(xié)同增效作用。2022/10/2644飼料組合酶的理論基礎(chǔ)

在一定條件下（特定的作用環(huán)境和時間），某一種酶數(shù)量或活性進(jìn)一步增加并不能提高催化性能，各種酶和對應(yīng)的底物濃度的反應(yīng)基本動力學(xué)是米氏方程。而不同來源作用同一種底物的酶的米氏方程不一樣。2022/10/2645飼料組合酶的理論基礎(chǔ)

同一類酶而來源不同的其最適條件差異很大。不同菌屬來源、不同發(fā)酵方式生產(chǎn)的纖維素酶在酶系組成及酶學(xué)特性上存在差異來自真菌的酶活性的最佳pH值在4.0～6.0之間，而來自細(xì)菌的酶的最佳活性pH為6.0～7.0之間。2022/10/2646飼料組合酶的理論基礎(chǔ)

同一類酶而來源不同的熱穩(wěn)定性差異很大。同一類酶而來源不同對于胃腸道的蛋白水解酶的耐受性差異很大。

同一類酶而來源不同飼料的一些離子對酶的活性影響差異很大。2022/10/2647飼料組合酶應(yīng)用的價值催化同一底物而來源不同的酶的價格是不同的，互相組合，可以利用一些來源方便，商業(yè)生產(chǎn)成本比較低的酶制劑，再結(jié)合一些相對成本高、而作用能夠互補的酶制劑，整體降低飼料酶制劑添加劑的使用成本2022/10/2648飼料組合酶應(yīng)用的價值非常規(guī)飼料原料成分和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，組合酶或組合型復(fù)合酶由于其酶種來源及其互補和協(xié)同特性，能夠發(fā)揮其快速高效作用的潛能。組合酶或組合型復(fù)合酶在提高非常規(guī)飼料原料日糧的利用效率、有效地開發(fā)非常規(guī)飼料原料資源等方面具有巨大的潛力。2022/10/2649飼料組合酶應(yīng)用的價值仔豬對大豆蛋白的抗原性問題、谷物抗性淀粉利用問題，水產(chǎn)動物對植物蛋白利用問題，寵物對植物成分利用問題等。應(yīng)用組合酶或組合型復(fù)合酶互補性和協(xié)同特性，有針對性開發(fā)特種動物專用或者特種類型日糧專用的組合酶或組合型復(fù)合酶。2022/10/2650飼料組合酶應(yīng)用的意義

飼料復(fù)合酶的特點是解決催化多種飼料成分底物的問題；飼料組合酶的最大特點是解決催化飼料成分底物的高效性問題。目前，飼料酶制劑應(yīng)用的最大問題就是高效性問題，在短時間內(nèi)如何酶的配合發(fā)揮最大效率的問題最突出，隨著非常規(guī)飼料原料的大量使用，高效的組合酶將更有優(yōu)勢。2022/10/2651飼料酶制劑理論與實踐的新假設(shè)

——飼料酶發(fā)揮作用位置的二元說及其意義2022/10/2652飼料調(diào)質(zhì)加工并不是所有的高溫調(diào)質(zhì)加工都百分百破壞酶的活性，更多情況是部分酶能夠存活下來，多少比例酶能夠耐高溫殘留下來，差別非常大，除了加工條件外，也與酶種及特定酶的酶學(xué)性質(zhì)，甚至日糧配方組成等都有關(guān)系。2022/10/2653飼料酶作用位置二元說酶制劑一方面不僅能夠在動物消化道起催化作用另方面也能夠在飼料高溫加工過程中部分發(fā)揮催化作用2022/10/2654三種情況一是飼料酶可能只在動物消化道發(fā)揮作用；二是飼料酶也可能只在飼料高溫加工過程中發(fā)揮催化作用；三是飼料酶既可以在飼料高溫加工過程中部分發(fā)揮催化作用，又能在動物消化道中繼續(xù)發(fā)揮作用2022/10/2655假設(shè)的依據(jù)（1）

酶學(xué)原理在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下，酶制劑可以催化相應(yīng)底物的水解。食品酶、啤酒酶、紡織酶、皮革酶和紙漿酶等就是在加工過程中發(fā)揮作用的。飼料原料的酶制劑前處理，酶作用容易消化利用。動物消化道并不是酶發(fā)揮催化作用的唯一場所。2022/10/2656假設(shè)的依據(jù)（2）

酶在無水的溶劑中不表現(xiàn)活性，但也不引起變性；水分使酶和底物接近和結(jié)合，加水后可使反應(yīng)加快，說明水對酶的催化作用起著十分重要的作用。

飼料調(diào)質(zhì)加工必需加入水蒸汽，使物料含有一定水分，滿足酶可以發(fā)生催化作用的基本條件。一般飼料調(diào)質(zhì)物料含水分16—18%，達(dá)到酶作用的水活性度（wateractivity）的要求。2022/10/2657假設(shè)的依據(jù)（3）

酶在含水的有機溶劑系統(tǒng)中，酶的活性甚至高出在單一水溶液中的活性，表現(xiàn)出“超活性”（supperactivity），而加入水蒸汽調(diào)質(zhì)的物料，飼料本身含有的油