酶制劑在家禽日糧中的應用

韓浩月 唐彩琰 韓浩月

摘? 要：本文旨在回顧目前酶制劑在家禽日糧中的作用及其來源的科學信息。飼料成本是家禽生產中最大的單筆支出，可占每羽家禽總生產成本的70%。家禽行業從業者已經將酶制劑認定為一種標準的日糧（尤其是小麥-大麥型基礎日糧）成分。酶是一種由氨基酸、維生素和礦物質組成的生物催化劑。它們可引發生化反應，而自身保持不變。家禽可自然生成酶來輔助消化飼料中的營養物質，但它們無法生成可以完全分解纖維素的酶，因此需要在飼料中添加外源性酶來幫助它們消化。根據應用目的，飼用酶基本上分為可在數量上補充單胃動物內源性消化酶（如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶）的酶和單胃動物自身無法分泌的酶（如β-葡聚糖酶、戊聚糖酶和植酸酶）。影響酶活性的因素包括底物分子中的特定降解位點、pH、溫度以及催化劑或抑制劑。細菌、真菌和酵母是家禽日糧中作為酶來源的微生物。在家禽飼料行業，過去幾年中已經使用過或具有潛在使用價值的酶制劑包括纖維素酶（β-葡聚糖酶）、木聚糖酶及其相關酶制劑、植酸酶、蛋白酶、脂肪酶和半乳糖苷酶等。在家禽日糧中添加酶不僅能提高家禽的生產性能和飼料利用率，還能減少排泄物引起的環境問題，包括降低腸道食糜的黏度、提高宿主（或內源性）酶的功效、改變飼料在消化道中的排空速度、影響排泄物的特性、改善墊料質量、釋放養分、提供磷、增加可利用能量以及提高營養物質消化率等。在日糧中添加酶來改善動物的生產指標取決于多種因素，包括飼料原料的類型和數量、谷物中抗營養因子的水平——同一種谷物所含的抗營養因子水平也可能不同（例如，低β-葡聚糖大麥對高β-葡聚糖大麥）、所使用酶的作用范圍和濃度、動物的類型（家禽比豬對酶制劑更加敏感）、動物的年齡（幼齡動物對酶的響應比大齡動物更好）、腸道微生物菌群組成情況以及家禽的生理狀況。

關鍵詞：家禽日糧;酶;微生物

中圖分類號：S816 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2020）03-0017-03

在任何形式的家禽生產系統中，飼料成本都是家禽生產的最大單筆支出，可占到每羽家禽總生產成本的70%。家禽可自然分泌酶來輔助消化飼料中的營養物質，然而它們無法分泌可以完全分解纖維素的酶，這需要在飼料中添加外源性酶來幫助消化。植物含有一些動物無法消化或會阻礙其消化系統消化的化合物，這通常是因為動物無法生成可以降解這些化合物所必需的酶。營養師可以幫助動物識別這些難以消化的成分，并給它們補充合適的酶來助其消化。這些酶由出于該目的而精心選擇并且在受控條件下培養的微生物分泌。家禽行業已經將酶制劑作為標準日糧的一個組成部分，尤其在小麥-大麥型基礎日糧中。但是，許多問題仍待解決，例如：酶是如何在動物消化道中發揮作用的？動物的生長速度是否可以反映各種酶的功效？動物消化道中食糜的黏度、酶的功效和動物生長速度之間有什么聯系？所有家禽日糧是否都需要添加酶？小麥和黑麥中阿拉伯木聚糖或戊聚糖的含量相對較高（小麥為50 g/kg～80 g/kg，黑麥為100 g/kg），這可能還會影響肉雞的生產性能。單胃動物攝入非淀粉多糖會提高消化道中食糜的黏度，這會降低食糜在消化道中的排空速度，從而導致總采食量的減少、生產性能的下降、糞便黏稠以及所產蛋骯臟等問題。在日糧中添加酶可以降低非淀粉多糖的黏性，從而提高飼料的利用效率，改善糞便的質量，也可增加低成本飼料原料的使用比例。

1? 酶

酶是由氨基酸、維生素和礦物質組成的生物催化劑。它們可引發生化反應，但能夠保持自身不改變。在日糧中添加酶制劑不僅可以提高家禽的生產性能和飼料利用率，還可減少它們的排便量，從而減少環境污染問題。另外，酶是研究動物的生理機制和代謝機制的一個非常有用的工具。

1.1 酶的特性

1.1.1 酶分子中的特定降解位點

酶的重要特性是酶的催化反應速度會隨底物濃度的增加而加快，因為底物的濃度越大，可以與活性位點結合的底物分子就越多，從而會形成更多的酶-底物復合物，直至酶的活性位點處于飽和狀態。因此，我們需要根據底物的濃度計算所需的酶制劑的數量。

1.1.2 酸堿（pH）值

最適pH是指酶發揮最大催化能力時所需的pH。大多數酶的最適pH為7.0。具體來說，胃蛋白酶的最適pH為1.8，胰蛋白酶的最適pH為7.8。pH的高低會影響氨基酸活性位點上的電荷，因此該活性位點的特性會隨pH的改變而改變，而底物可能不再與酶結合。例如，羧酸R基團在低pH下不帶電荷（COOH），但在高pH下帶電荷（COO-）。

1.1.3 溫度

對于恒溫動物來說，35 ℃～40 ℃是理想溫度。溫度每升高10 ℃，酶的反應速度就會加快2倍。酶和底物分子會擁有更多的動能，會更加頻繁地發生碰撞，從而使更多的分子具有足夠的能量來克服活化能。較高的溫度會使酶變性。但是，有些酶在極端的溫度下功效最佳，例如：北極積雪中的酶在-10 ℃下才能發揮功能，而嗜熱細菌中的酶在90 ℃下能進行酶解反應。

1.1.4 催化劑/抑制劑的存在

抑制劑是指某些可以降低酶催化反應速度的分子。抑制劑可能是動物機體正常的代謝產物或外來物（藥物和毒素）。抑制劑對酶的抑制過程可以是不可逆的，也可以是可逆的。能夠產生不可逆抑制過程的抑制劑會與酶的必需基團以共價鍵的方式結合，無法通過簡單的透析或過濾作用除去。這種結合可導致酶部分或完全喪失活性。能夠產生可逆抑制過程的抑制劑與酶以非共價的方式結合，其特征是自由酶和與抑制劑結合的酶之間保持平衡。動物營養需要這些酶，其通常在40 ℃時有活性，并且在70 ℃～80 ℃（制粒溫度）下耐受。

1.2 酶的來源

能夠產生酶的微生物通常有：細菌（枯草芽孢桿菌、遲緩芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和嗜熱脂肪芽孢桿菌）、真菌（長枝木霉、曲霉菌和曲霉）和酵母（釀酒酵母）（表1）。真菌可產生用于降解各種底物的酶。這些微生物有一個共同的特點，即可生成能夠降解以高分子碳水化合物形態存在的植物細胞壁的酶。

1.3? 酶的分類

根據應用的目的，飼用酶制劑基本上可分為：

① 可以在數量上補充單胃動物內源性消化酶的酶，如蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶。

② 單胃動物無法生成的酶，如β-葡聚糖酶、戊聚糖酶和植酸酶。

1.4? 酶的穩定性

1.4.1 動物

為了維持酶的最佳活性，酶應該在pH低至2的胃中和pH高至6.5的腸道中均具有活性。動物消化系統中的溫度顯著低于激活酶活性的溫度。

1.4.2 飼料

酶能夠在制粒所需的80 ℃～85℃下經過1 min～2 min以及在飼料pH為5.5～6.5下保持活性。

（待續）

原題名：Review paper on enzyme supplementation in poultry ration（英文）

原作者：Mulisa Faji Dida