家禽饲料酶的发展历史及展望.pdf

2023 年第 12 期 总第 100 期营养环境15家禽饲料酶的发展历史及展望李 宾（山东省滨州市博兴县吕艺镇畜牧兽医站，山东滨州 256500）摘 要：外源酶现在已被广泛应用在家禽饲料中，以克服抗营养因子的负面影响，并改善对营养物质的消化、吸收，提高动物生产性能。本文概述了家禽饲料酶的分类，并对饲料酶的发展历史和发展展望进行讨论。关键词：酶；饲料；家禽；非淀粉多糖 作者简介：李宾（1975），男，汉族，山东博兴人，本科，兽医师，研究方向：动物疾病预防与治疗研究。外源酶制剂在提高营养物质利用率和家禽生产性能方面的应用已发展多年。饲料原料中目标底物的化学性质和生理活性已被广泛研究，现代生物技术如发酵技术和微生物技术的发展已经可以生产对应底物特定的酶。其他饲料酶的进展包括开发特定酶，使其在动物胃肠道中发挥最佳作用，以及提高商业饲料加工过程中酶的稳定性等生产技术。家禽业是饲料酶的最大用户，外源酶现已被广泛接受，用以提高营养物质的消化利用率。养猪业也有越来越多的趋势使用饲料酶，特别是植酸酶。在一些国家，超过 90%的肉鸡饲料（如英国、澳大利亚、新西兰和加拿大）使用饲料酶，在世界范围内，70%的小麦和大麦为基础的家禽饲料中添加了木聚糖酶和-葡聚糖酶1。1 饲料酶的分类 家禽饲料是蛋白质、脂肪和碳水化合物的混合物，使用酶来分解营养分子使饲料更好地被家禽吸收。因此，饲料酶可分为纤维素酶（-葡聚糖酶）、植酸酶、蛋白酶、脂肪酶和半乳糖苷酶。-葡聚糖酶的目标成分是-葡聚糖，目标饲料包括大麦、燕麦和黑麦。植酸酶的目标成分是植酸，目标饲料是所有植物源性成分。木聚糖酶的目标成分是阿拉伯木聚糖，目标饲料包括小麦、黑麦、小黑麦、大麦和纤维植物材料。-半乳糖苷酶的目标成分是寡糖，目标饲料包括豆粕、豆类和谷物。蛋白酶的目标成分是所有植物蛋白。淀粉酶的目标成分是淀粉，目标饲料包括谷物和豆类。脂酶的目标成分是脂类，作用于饲料原料中的脂类。甘露聚糖酶、纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶等的目标成分是细胞壁基质（纤维成分），作用于饲料中的植物衍生成分和纤维状植物材料。饲料酶根据作用目标可分为糖酶（分解碳水化合物）、蛋白酶（分解蛋白）和植酸酶（分解植酸）。饲料中添加酶对不同动物的营养物质消化利用率的影响不同，组合使用多种酶可提高肉鸡的营养利用率和生产性能2。但推广适用于不同动物的酶配方并不有效，因为不同生物体对补充酶的反应不同。碳水化合物酶包括非淀粉多糖降解酶，可降解纤维或植物细胞壁上发现的非淀粉多糖。包括木聚糖酶、-葡聚糖酶、半乳甘露聚糖酶、果胶酶和脱脂酶，如阿拉伯糖醛酸苷酶和阿魏酸酯酶。在这些酶中，最广泛使用和最重要的酶类是木聚糖酶，因为木聚糖和阿拉伯木聚糖是饲料成分中非淀粉多糖的主要组成部分。这些酶通过降解可溶性纤维来降低非淀粉多糖的抗营养因子，从而降低肠道黏度，增强营养吸收。此外，降解多糖产生的寡糖可作为益生元，有利于肠道菌群。另一类广泛用于家禽业的碳水化合物酶是淀粉酶，主要用于快大型肉鸡，以提高淀粉消化率。另一类重要的酶是蛋白酶，饲料中添加蛋白酶的目的是增加蛋白质水解，从而提高氮的利用率。促进蛋白利用的另一个优点是减少粪便中未消化蛋白质的释放，从而减少了富营养化和酸化等环境的影响。植酸酶是用来分解动物饲料中常见的抗营养因子 植酸，分解植酸有助于改善动物对各营养物质尤其是矿物质如磷、锌、钙和铁等的吸收。2 酶作为饲料添加剂的发展历史 酶作为饲料添加剂的商业应用历史不到 20 年，饲料酶的应用经历了几个发展阶段。第一阶段是利16用酶来提高营养物质的消化率，主要侧重于去除小麦、黑麦、大麦或小黑麦等黏性谷物为基础的肉鸡饲料中非淀粉多糖的抗营养作用，如阿拉伯木聚糖和-葡聚糖3。在 20 世纪 90 年代初，酶的应用范围扩大到考虑除非淀粉多糖以外的营养成分和除提高消化率以外的益处，其中植酸酶是一个很好的应用，不仅被用来提高植酸磷的利用率，而且还可减少排泄物中磷含量来减轻环境污染4。随后开始提倡在以非黏性谷物（如高粱和玉米）为基础的家禽饲料中添加植酸酶5。接下来的阶段是将酶应用于饲料中的非谷物成分，分子结构特征和生理活性尚不清楚，当前在大豆中非淀粉多糖的表征方面已取得了重大进展，但尚未能生产出持续提高植物蛋白消化率的商业酶产品6。早期研究发现，饲喂高谷物饲料的动物缺乏必要的消化酶来降解过量的淀粉。早在 1925 年，Clickner 和 Follwell 首次对酶在家禽饲料中的使用进行了研究，他们在肉鸡饲料中使用了一种名为Protozyme 的酶产品，该产品由米曲霉（Aspergillus oryzae）产生，其改善了家禽生产性能。在这项研究后的 60 多年里，关于在家禽饲料中使用酶的报道不多。Hastings 等（1946）和 Fry 等（1957）在以大麦为基础的肉鸡饲料中使用了淀粉酶制剂，显著提高了体重和饲料转化效率。但后经证实，大麦中的淀粉完全可以被鸡分泌的淀粉酶消化，所报道的添加淀粉酶引起的改善可能是由于酶中的杂质，即淀粉酶制剂含有的-葡聚糖酶2。自20世纪80年代以来，补充-葡聚糖酶成为提高家禽饲料营养价值的实用方案。采用类似的方法开发黑麦和小麦为基础的饲料酶，这些谷物含有大量的可溶性阿拉伯木聚糖2。人们认识到黏性谷物（如黑麦、大麦、小黑麦和小麦）中存在的可溶性非淀粉多糖会影响营养物质的消化吸收，非淀粉多糖的有害影响与它们增加消化物黏度、与肠道微生物群相互作用以及改变消化道生理和形态的能力有关。这些作用取决于多糖的聚合性质，因此，聚合物的裂解可以在很大程度上消除它们的抗营养特性7。在饲喂黏性谷物的家禽中使用聚糖酶的益处包括减少含有大量未消化营养物质的粪便的产量，缓解湿粪便相关的问题，如有害气体（氨）产量增加，养殖场内苍蝇和啮齿动物的数量增加。但补充聚糖酶并不能解决与家禽粪便中磷水平相关的问题。这引起单胃动物饲料中添加植酸酶的发展，植酸酶使家禽对植酸的消化率从 25%左右提高到 50%70%4。自欧盟禁止使用动物蛋白来源（如肉和骨粉）以来，植酸酶的使用一直在增加，植酸酶不仅可以提高饲料代谢能，还可以提高家禽对其他营养物质的消化吸收4。3 饲料酶的发展展望 欧盟的禁令以及世界其他地区不同程度地停用饲料抗生素给动物肠道健康和整体健康带来了巨大的影响。由于胃肠道中不同种类菌群的底物偏好和营养需求不同，食糜的营养组成在很大程度上决定了胃肠道菌群的分布和数量。因此，任何可能改变消化效率的饲料因素都会对肠道菌群产生显著影响。大量含有可溶性非淀粉多糖的谷物可以增加消化黏度，对消化产生不利影响，从而显著改变肠道菌群的分布和活性。饲料酶可提高饲料消化率，减少到达后肠的未消化营养物质的含量，在降低肠道环境中有害物种增殖方面发挥了关键作用。随着公众对环境关注度的日益增加，减少集约化养殖排泄物中的营养物质含量已成为一个主要问题。在克服营养物质污染问题的众多可能性中，使用饲料酶来提高营养物质利用效率极具希望。因此，饲料酶的发展需求迫切，开发出更好形式的酶将在未来发挥关键作用，尤其是更耐热的酶。现代生物技术对酶的工业生产起重要作用，包括基因工程在内的生物技术的发展使酶的工业生产变得更容易。固态发酵技术和深层发酵技术被认为是低成本快速生产淀粉酶的主要技术，几种芽孢杆菌（如枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌）被广泛用于-淀粉酶的工业生产8。枯草芽孢杆菌正被用于大规模生产蛋白酶。曲霉属的微生物也被认为是工业生产-淀粉酶和蛋白酶的良好生产者8。固态发酵技术由于其经济效益，如提高酶产量、产品稳定性，降低成本，在-半乳糖苷酶的工业生产中被广泛应用。2023 年第 12 期 总第 100 期养殖环境17 羔羊的前胃组织、猪的胰腺组织和植物都可以作为生产脂肪酶的优良来源，细菌、酵母菌、真菌和放线菌等微生物也可作为脂肪酶来源9。饲料酶技术的发展需要与表征底物结构、肠道菌群和免疫系统同时进行。使用饲料酶的其他益处包括降低饲料成本，改善动物福利等。随着人们对饲料各成分中非淀粉多糖的详细化学结构和生理活性的了解越来越多，将开发出更为高效复杂的酶，以精确的方式靶向这些目标物质。大量谷物副产品（如麦麸和米糠等）和非常规原料（如棕榈仁饼、椰粕和向日葵粉等）可用于家禽饲料，但这些饲料的特点是其含有高含量的不溶性非淀粉多糖。因此，饲料酶的使用能更有效地利用非常规原料，并消除特定的抗营养因子，如消化酶抑制剂（蛋白酶抑制剂、胰蛋白酶抑制剂）、多酚类物质（木质素和单宁）、凝集素、生物碱、皂苷和硫代葡萄糖苷等7。参考文献1 Ravindran V.Feed 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of the quality of feed resourcesC/International Seminar on Tropical Animal Production(ISTAP),2020.7 SELLE P H,Ravindran V.Microbial phytase in poultry nutritionJ.Animal Feed Science and Technology,2007,135(12):1-41.8 JANEEK.How many conserved sequence regions are there in the a-amylase familyJ.Biologia,2002,57:29-41.9 ERTURUL S,DNMEZ G,TAKA S.Isolation of lipase producing Bacillus sp.from olive millwastewater and improving its enzyme activityJ.Journal of Hazardous Materials,2007,149:720-724.养殖环境对牛免疫功能与疾病抗性的影响研究韦秋汝 韦志儿（1.河池市宜州区畜牧站，广西河池 546300；2.河池市宜州区北山镇水产畜牧兽医站，广西河池 546319）摘 要：养殖环境是牛免疫功能和疾病抗性的重要因素之一。良好的卫生管理和疫苗接种是提高牛免疫力和疾病抗性的关键措施。因此，研究养殖环境对牛免疫功能和疾病抗性的影响有助于制定合理的管理策略，提高牛的免疫能力，减少疾病发生。关键词：养殖环境；牛免疫功能；疾病抗性 作者简介：韦秋汝（1978），女，壮族，广西宜州人，本科，兽医师，研究方向：畜牧养殖技术、畜禽生态养殖。作者简介：韦志儿（1973），男，壮族，广西宜州人，本科，兽医师，研究方向：畜牧养殖技术、牛品种改良。牛是重要的农业经济动物，但其养殖过程中常常受到各种疾病的困扰，造成经济损失。免疫功能是动物抗病能力的重要保护机制，而养殖环境是免疫功能发挥的关键因素。因此，研究养殖环境对牛免疫功能与疾病抗性的影响有助于提高牛的健康水平和养殖效益。本研究旨在探讨养殖环境对牛免疫功能与疾病