酶制劑在反芻動(dòng)物飼料中的應(yīng)用研究進(jìn)展

◆作者：陳佩佩 吳海慶

◆單位：光明牧業(yè)有限公司

在我國(guó)，酶制劑用于飼料領(lǐng)域源自上世紀(jì)九十年代，被當(dāng)作飼料添加劑。酶制劑具有一定的特性，在飼料中應(yīng)用時(shí)的劑量、用法有相應(yīng)的規(guī)定。但飼料生產(chǎn)工藝等諸多環(huán)節(jié)潛在不確定性，導(dǎo)致酶制劑的使用效果差異明顯，因此，業(yè)內(nèi)對(duì)其的使用效果褒貶不一。近年來(lái)伴隨生物科技的進(jìn)步，酶制劑已獲得顯著發(fā)展，使得酶制劑在飼料領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在豬、雞等單胃動(dòng)物飼料中添加酶制劑可以降低消化道食糜粘度，這有助于改善動(dòng)物生產(chǎn)性能。但對(duì)于反芻動(dòng)物來(lái)說(shuō)，酶制劑的應(yīng)用還存在一些誤區(qū)，重視度不足。為此，本文以反芻動(dòng)物為中心，簡(jiǎn)要綜述酶制劑在其飼料中的應(yīng)用情況與作用機(jī)理。

1 酶制劑在反芻動(dòng)物體內(nèi)的作用機(jī)理

王玉榮等人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)粗飼料中所含的半纖維素（HC）與木質(zhì)素（lignin）是以共價(jià)鍵的方式結(jié)合，而纖維素（CEL）分子被包在其中。因此，纖維素分子與消化酶一般是接觸不到的，酶制劑處理能使纖維素組分含量發(fā)生變化，將秸稈內(nèi)的相關(guān)碳水化合物（木質(zhì)素、纖維素、半纖維素）降解成為可由動(dòng)物直接利用的單糖。而纖維素層次性空間結(jié)構(gòu)被改變，進(jìn)而使粗飼料的利用率得到提升(王玉容等，2017）。Morgavi 等（2000）研究認(rèn)為,在瘤胃酶與外源酶的配合下使瘤胃環(huán)境內(nèi)的水解潛力增強(qiáng)，這可能是酶添加劑促進(jìn)消化的主要原因。Morgavi 等（2001）將酶制劑加入反芻動(dòng)物飼料中，結(jié)果顯示這組動(dòng)物瘤胃酶活更穩(wěn)定，保持對(duì)底物的酶活性。Bowmancr 等（2002）研究認(rèn)為酶制劑與底物密切結(jié)合構(gòu)成“酶- 飼料復(fù)合體”，使瘤胃內(nèi)酶的穩(wěn)定性得到增強(qiáng)，因此在瘤胃中的酶對(duì)瘤胃蛋白酶的水解作用有較強(qiáng)的抵抗能力，可充分降解底物。不過(guò)酶制劑發(fā)揮效果的具體機(jī)理尚未完全掌握，有待研究。

2 酶制劑在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 在奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用

將酶制劑添加到奶牛飼料中有助于增加奶牛泌乳量，增強(qiáng)牛的免疫力。同時(shí)，還對(duì)奶牛瘤胃發(fā)酵功能與微生物組成有改善效果。Chung 等（2016）與Romero 等（2016）研究認(rèn)為，奶牛瘤胃存在一些細(xì)菌群落，而部分細(xì)菌群落密度16S-rRNA 拷貝數(shù)的種屬特異性可能會(huì)遭到外源纖維素酶的影響。比如，酶添加量越多，產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌、嗜淀粉瘤胃桿菌等菌群密度也越大；當(dāng)高劑量酶添加量增大時(shí)，反芻獸新月單胞菌菌群密度也隨著酶添加水平線性增大。朱元招等（2001）6-7 月齡的斷奶犢牛進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)添加酶制劑有助于犢牛斷奶后的生長(zhǎng)，提高了飼料利用率，使牛對(duì)粗飼料的適應(yīng)性明顯增強(qiáng)。同時(shí)，也有助于瘤胃發(fā)育成熟與纖維素分解菌等微生物在短時(shí)間內(nèi)的快速生長(zhǎng)繁殖。國(guó)春艷（2010）研究顯示，將含有木聚糖酶與纖維素酶的復(fù)合酶加入日糧中，有利于3-7 月齡的后荷斯坦奶牛生長(zhǎng)，添加復(fù)合酶可以改善瘤胃的發(fā)酵水平。這是由于瘤胃內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸與乙酸濃度上升，進(jìn)而引起乙酸與丙酸的比值增大。同時(shí)，還提高了全混合日糧（TMR）的中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）與總能表觀消化率，從而減少了相關(guān)物質(zhì)在糞便中的排泄量，包括干物質(zhì)、NDF、ADF 等。在奶牛全混合日糧中噴灑木聚糖酶能夠矯正乳與乳脂肪水平，因?yàn)槟膛?duì)有機(jī)質(zhì)、干物質(zhì)、粗蛋白采食量均會(huì)增大。與添加纖維素酶與木聚糖酶的小組比較，添加木聚糖酶小組的產(chǎn)奶量增加時(shí)間有所提前。但仍有學(xué)者認(rèn)為在泌乳奶牛飼料中無(wú)需添加纖維素酶與木聚糖酶的酶制劑，因?yàn)樗麄冇X(jué)得上述酶制劑不會(huì)影響產(chǎn)奶性能以及奶牛瘤胃發(fā)酵水平（韓兆玉等，2008）。Miller等（2008）與Nsereko 等（2002）研究認(rèn)為，添加外源酶可以促進(jìn)微生物蛋白質(zhì)的合成，即增加瘤胃微生物菌群數(shù)量；但Bowman 等（2002）研究認(rèn)為，這對(duì)瘤胃微生物菌群不會(huì)產(chǎn)生影響。

2.2 在肉牛生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前，世界上關(guān)于纖維降解酶在肉牛生產(chǎn)中的研究有不少，分為體內(nèi)研究、體外研究及半體內(nèi)研究，效果不一。近年來(lái)中外學(xué)者對(duì)外源酶在肉牛生產(chǎn)中的應(yīng)用也做了大量研究，大致包括兩部分內(nèi)容。一是將纖維降解酶加入高纖維日糧中進(jìn)行研究，Beauchemin 等（1995）發(fā)現(xiàn)，這有助于提升纖維消化率。不過(guò)Alvarez 等（2009）研究認(rèn)為纖維消化率的改善是否能提高肉牛生產(chǎn)性能還受到試驗(yàn)條件與肉牛生理狀態(tài)兩大因素的影響。二是Beauchemin 等（1999）將纖維降解酶添加到高精料日糧中進(jìn)行研究，獲得的結(jié)果比在高纖維日糧中的效果更好。Iwaasa 等（1997）將不同水平的木聚糖酶添加到95%的大麥基礎(chǔ)飼糧中能使飼料轉(zhuǎn)化率提升6%～12%，原因在于飼糧消化率有所提高。Salem 等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，將復(fù)合酶按40g/頭·d 的劑量添加到肉牛日糧中可使肉牛的干物質(zhì)（DM）與平均日增重（NDF）消化率得到明顯提升，肉牛的ADG 提升了約16%。Mcallister等（1999）把木聚糖酶與- 葡聚糖酶添加到高精料日糧中（含30%的粗飼料），結(jié)果顯示，添加3.5L/t TMR DM 水平的酶制劑時(shí)，ADG 提升了10%左右。而Zobell 等（2000）把木聚糖酶與-葡聚糖酶添加到高精料日糧中（含17%的粗飼料），結(jié)果顯示，酶制劑對(duì)肉牛的飼喂效果并未產(chǎn)生影響。Eun 等（2009）研究認(rèn)為外源酶的使用有助于改善肉牛屠宰性能，比如，纖維降解酶處理組肉牛第12 根肋骨脂肪厚度減少了8.8%。

2.3 在羊生產(chǎn)中的應(yīng)用

添加外源酶通常對(duì)小型反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能無(wú)太大影響。Miller 等（2008）對(duì)羊群的大麥日糧中添加相關(guān)外源酶進(jìn)行研究，結(jié)果顯示對(duì)賽特母羊與羔羊的生產(chǎn)性能影響極低，無(wú)論是飼料轉(zhuǎn)化率，還是日均增重量均未出現(xiàn)顯著改變，并且羊毛性質(zhì)與重量也未改變。對(duì)哺乳曼切加綿羊與拉科訥母羊進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其產(chǎn)奶量與乳成分也無(wú)明顯變化。Rojo 等（2005）將從黑曲霉與地衣芽孢桿菌中研制出的淀粉酶用于實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)薩福克羔羊的生產(chǎn)性能并無(wú)大的改變，這提示影響不大。總的來(lái)說(shuō)，大多數(shù)研究外源酶對(duì)山羊與綿羊的影響都是集中在對(duì)日糧消化率的影響上。通過(guò)將纖維素酶與木聚糖酶加入到哺乳期薩能奶山羊的日糧中發(fā)現(xiàn)這提高了總碳水化合物的消化率，也提高了有機(jī)物、干物質(zhì)、粗蛋白、NDF、ADF的消化率，同時(shí)，在哺乳期可增加標(biāo)準(zhǔn)奶產(chǎn)量（FCM）（瞿明仁等，2005）。在陜北絨山羊日糧中添加纖維素酶發(fā)現(xiàn)山羊增重明顯，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益（蘇麗萍等，2012）。在湘東黑山羔羊的日糧中添加纖維素酶可大幅提升其生產(chǎn)性能（杜忍讓等，2013）。

3 酶制劑在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用前景

近年來(lái)畜牧養(yǎng)殖業(yè)正朝著規(guī)模化、集約化的方向發(fā)展，在降本增效的基礎(chǔ)上最大限度減少對(duì)環(huán)境的污染，是今后養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)目標(biāo)。可見(jiàn)，綠色添加劑在未來(lái)的需求量也會(huì)逐漸增大。而能夠提升粗飼料利用率以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的外源酶制劑將起到積極的作用。不過(guò)關(guān)于反芻動(dòng)物外源酶制劑的應(yīng)用研究還不深入，要想獲得最佳的效果還應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)研究。

3.1 掌握瘤胃與外源酶制劑間的具體作用機(jī)制

為更全面了解瘤胃微生物區(qū)系的具體結(jié)構(gòu)與功能可借助DNA 與RNA 序列分析技術(shù)進(jìn)行研究。通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)以及宏基因組組學(xué)更深入了解外源酶制劑與內(nèi)源微生物間的相關(guān)協(xié)作機(jī)理。這為外源酶制劑的選擇與應(yīng)用提供了有效的依據(jù)，進(jìn)一步提高了反芻動(dòng)物飼料利用率（謝春元等，2007）。

3.2 外源酶種選取

根據(jù)反芻動(dòng)物的消化生理特點(diǎn)以及所用飼料配比情況，一般選取纖維素酶與木聚糖酶，這是由于這兩種酶能把纖維素與半纖維素進(jìn)行分解，得到戊碳糖與六碳糖，最終獲得揮發(fā)性脂肪酸。而機(jī)體是可以直接利用揮發(fā)性脂肪酸的。而淀粉容易在瘤胃中被大量分解，因此，不建議將淀粉酶、蛋白酶以及脂肪酶添加到瘤胃中。反芻動(dòng)物的飼料所含脂肪水平極低，無(wú)需加入脂肪酶。一般來(lái)說(shuō)，瘤胃中不用添加蛋白酶。不過(guò)為了提高蛋白質(zhì)在整個(gè)消化道的消化率，可在瘤胃后的消化道中加入一些蛋白酶。

3.3 輔助使用其它添加劑，與外源酶制劑發(fā)揮協(xié)同作用

根據(jù)反芻動(dòng)物生理需要以及外源酶制劑的特點(diǎn)，合理選取輔助添加劑使用，以獲得最好的生產(chǎn)效果。盡管外源酶制劑能夠提升飼料消化率，改善相關(guān)生產(chǎn)性能，不過(guò)也存在一定的局限性。因此，若配合其它添加劑使用則有助于更好地改善動(dòng)物機(jī)體健康水平，提升飼料利用率，達(dá)到更好的生產(chǎn)效果。一般可搭配使用相關(guān)微生態(tài)制劑與維生素制劑。