蛋白酶在動物飼料中的應用

唐彩琰

摘 ?要：蛋白質水解產物的應用已有悠久的歷史，其可以通過化學水解、微生物水解或酶促水解獲得。本文介紹了飼料中蛋白酶的主要用途以及酶促反應促進動物蛋白和植物蛋白水解的作用。

關鍵詞：蛋白酶;飼料;水解

1 ?動物飼料中的蛋白酶

日糧蛋白質的消化是動物營養上的一個重要的原動力，因為蛋白質和氨基酸是最昂貴的營養物質之一。除了內源性蛋白酶在動物機體的所有代謝過程中發揮重要作用外，外源性蛋白酶在動物營養中也有兩個重要的用途：（1） 用于食品原料或飼料原料的加工，如蛋白質水解產物;（2） 外源性蛋白酶直接用作飼料添加劑或直接用于成品飼料的加工。

準確了解飼料原料中氨基酸的消化率和動物的營養需求對配制添加了蛋白酶的日糧很重要。動物要獲得最佳的生產性能，至關重要的是要給其飼喂能夠滿足營養需求的日糧蛋白質和氨基酸。然而，日糧含有過高水平的蛋白質會影響動物的腸道健康和家禽舍墊料的質量。另一個重要的問題是通過動物糞便大量排出的氮會造成環境污染。在飼料中添加外源性蛋白酶可以作為降低日糧蛋白質水平以確保動物擁有較高水平生產性能的一個有效措施。

2 ?蛋白酶在動物飼料中蛋白質水解產物加工上的應用

在動物營養上，蛋白質水解產物的應用已有悠久的歷史，這些物質可能來自動物或植物。水產動物蛋白質、動物副產品（如組織或血液）、乳汁中的乳清以及大豆和小麥等植物的蛋白質水解產物可被用于不同的飼料，特別是幼齡動物和快速生長動物的飼料。

表1列出了可用于生產蛋白質水解產物的蛋白酶。這些酶來自動物、植物或微生物，可以單獨使用，也可以與其他酶聯合使用。

蛋白質水解產物可以通過化學水解、微生物水解或酶促水解獲得。在對被用作飼料原料的動物副產品或植物原料進行加工時通常會用酶水解蛋白質。酶促水解通常比較溫和且具有特異性，所用的酶在水解結束后可以很方便地通過熱處理失去活性。然而，與化學水解相比，在對某些蛋白質進行水解加工上，酶促水解可能存在成本高以及水解效率會受蛋白質底物中的酶抑制劑影響的問題。例如，每年生產出的魚類加工副產品雖然數量巨大，但需投入巨資處理由此產生的廢棄物。由于反應條件溫和以及生成的產品質量和功能上乘，酶促水解在實驗室顯示出良好的應用優勢，但由于成本高于化學水解，目前無法在工業化生產中廣泛應用。

酶促水解在溫和的條件（例如，在pH 6～8和溫度30 ℃～60 ℃的環境中）下進行，并能將副反應降至最低。蛋白質的肽鍵能被許多不同種類的蛋白酶（外肽酶和內肽酶單獨或聯合使用）分解。選擇哪一類酶取決于蛋白質的來源和期望達到的水解程度。蛋白質水解產生的較小肽或較大肽都可用于飼喂動物。對動物而言，這些肽既具有營養功能，也具有生理功能或調節功能。由植物蛋白或動物蛋白產生的一些肽還具有抗菌、抗氧化、抗高血壓和免疫調節的功能。除了具有營養價值外，一些肽還具有生物學功能，它們常被稱為生物活性肽。人們可以選擇性地分餾蛋白質水解產物，以分離特定肽或去除不需要的肽。

植物蛋白質和動物蛋白質水解產生的肽可用于豬、家禽、水產和伴侶動物的日糧，能夠改善動物的腸道健康、生長速度和生產性能，且具有成本效益。植物蛋白質水解產物在動物飼料中越來越重要。

蛋白質在幼齡動物的生長發育上起著至關重要的作用。用酶消化技術加工屠宰場副產品（如家禽的組織、豬血和酶促水解羽毛）可提高這些副產品在仔豬上的營養價值，使它們可與魚粉、噴霧干燥動物血細胞和噴霧干燥血漿蛋白質等優質蛋白質成分媲美，從而可以為飼料配方提供一種新的選擇。

在水產養殖中，植物蛋白質水解產物可以部分甚至幾乎全部替代魚粉。由于世界范圍內缺乏魚粉，植物蛋白質水解產物替代魚粉顯得極為重要。水解大豆蛋白質產品可以替代犢牛生長中常用的脫脂奶粉。

一些蛋白質（如大豆中的胰蛋白酶水解產物）水解后會產生苦味，并且可能需要進行其他處理以減少苦味。

應用美拉德反應和通過使用酶促蛋白質水解產物生成特殊的風味增強劑來改善飼料風味的技術可以為寵物食品行業提供經濟有效的解決方案。此外，蛋白質水解產物可提供800 Da～1 500 Da的肽，由于這些肽分子極小，因此能夠防止伴侶動物出現過敏反應。

利用從屠宰場或魚類加工廠的副產品中獲得的以及從植物原料中提取的蛋白質水解產物在有效循環利用營養物質和可持續利用資源的環境方面非常重要，否則這些副產品和飼料原料不會被用于動物飼料。然而，有時出于不同的原因，所在地的政策法規不允許將某些動物副產品用于動物生產。

底物可能有很大差異，例如，對于各種魚類加工底物，業已證明其化學組成和適口性（對狗而言）會受底物組成的影響。

Pedersen等證明了四種不同的角蛋白酶在水解雞毛上的效果。

Nchienzia等證明了用不同品牌的商用蛋白酶水解家禽副產品的可行性。這些研究人員認為，該研究結果對口味增強劑（palatants）的制作具有重要意義，其中相對便宜的水解禽肉粉可用于改善伴侶動物食品的風味。

Coll等證明，用來自地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）的進行了熒光標記的蛋白酶處理肉粉和骨粉以提高溶解度并滅活朊病毒在技術上是可行的。然而，與骨骼相比，軟組織顆粒對酶輸注的抵抗力更強。

（未完待續）

原題名：Proteases - animal feed ? ?（英文）

原作者：Petra Philipps - Wiemann