饲用酶制剂是一种具有催化活性的蛋白类物质,主要由细菌、真菌等微生物发酵产生或生物体内活细胞原生质合成,具有高效、专一、无毒、无残留等优点,是目前认为较为安全的一类饲料添加剂。在无抗养殖的背景下,酶制剂作为一种绿色饲料添加剂,有效提高了畜禽养殖的经济效益和生态效益。本指导意见从酶制剂的分类、作用机理、选择、应用方法和注意的问题等方面进行论述,以供业内人士学习参考。
一、饲用酶制剂的分类
1.从功能上分为消化酶和非消化酶两种
消化酶如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等,其结构和性质与动物机体合成分泌的内源酶有区别,但功能却相同。非消化酶动物体内不能合成,主要来源于微生物,主要作用于消化畜禽自身不能消化的物质和消除饲料中抗营养因子,这类酶主要包括纤维素酶、木聚糖酶、半纤维素酶、植酸酶、果胶酶等。
2.从所含酶制剂的种类上分为单一酶和多酶制剂
单一酶制剂是只含有一种酶的制剂,这类酶主要包括非淀粉多糖酶、植酸酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。复合酶由多种不同的酶制剂组成,有同种功能组成的不同种类的单一酶构成的复合酶,如淀粉酶复合酶包括α-淀粉酶、支链淀粉酶和淀粉-1,6-葡萄糖苷酶。也有不同功能的单一酶混合在一起构成的复合酶。后一种较常见,如胰蛋白酶、淀粉酶为主主要用于补充动物内源酶分泌不足的饲用复合酶,以纤维素酶和果胶酶为主主要用来打破植物细胞壁的结构释放细胞中的营养物质的饲用复合酶。
3.从降解的底物上分为纤维降解酶、蛋白降解酶、淀粉降解酶、植酸降解酶等
单胃动物本身不能像反刍动物一样产生利用纤维素的酶,因此必须通过外源的途径加到日粮中。目前应用最多的纤维素酶主要有木聚糖酶和β-甘露聚糖酶。蛋白降解酶主要是用以消除饲料原料中的抗营养因子,如豆粕中的植物凝集素和胰蛋白酶抑制因子,提高动物对饲料营养素的吸收率。淀粉降解酶主要用来补充幼畜内源酶的不足,帮助降解饲料中难以降解的淀粉。植酸降解酶主要用来降解植酸,释放植酸分子中的磷,减少无机磷的使用量,同时减少多余磷的排放,进而减少因为磷元素排放所造成的环境污染。
在实际生产中目前最常用的酶制剂有:植酸酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶及由这些酶组合成的复合酶。
二、饲用酶制剂的作用机理
1.补充动物内源酶的不足
动物消化器官分泌的消化酶主要有脂肪酶、胃蛋白酶、二肽酶、氨基肽酶、胰蛋白酶和葡萄糖淀粉酶等。正常的成年动物在适宜条件下,可以充分分泌降解饲料中某些营养物质的酶,但当动物处于幼年或者处于高温、寒冷和疾病等应激状态时,就会出现对酶的分泌能力下降和消化紊乱的状况。因此,在动物饲料中添加外源酶制剂,可以补充动物内源消化酶的不足,从而促进动物对饲料中蛋白质、淀粉及脂类等营养物质的吸收利用,提高饲料利用率。
2.直接分解营养物质,供给机体营养
酶作为一种生物催化剂,在常温常压下高效地催化专一的底物是其主要特点。通过在饲料中添加外源消化酶,动物便可以将大分子生物多聚体消化成可以直接吸收的营养物质或者分解为小片段营养物质供动物体吸收利用。
3.消除抗营养因子,促进消化吸收
植物性饲料原料中常常含有一些非淀粉多糖(NSP)、果胶和纤维素等聚合物,尤其是具有较强的抗营养作用的水溶性非淀粉多糖(SNSP),溶于水后产生较强的粘性和持水性,能够提高动物机体消化道食糜黏度、降低饲料养分的消化利用率。在饲料中添加纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶和果胶酶等酶制剂,可以降解饲料中SNSP的多聚体,将其分解为小分子物质,使NSP的抗营养性和食糜黏度降低,提高饲料利用率及动物对饲料营养的消化和吸收,改善动物消化机能,进而提高其生长性能。
4.提高机体免疫力
饲用酶制剂可以使饲料中NSP降解产生低木聚糖,低木聚糖可抑制动物肠道中大肠杆菌和链球菌的繁殖。同时,低木聚糖也有利于改善动物的免疫系统并增强动物的免疫力。研究发现,在肉鸡日粮中添加复合酶制剂可以降低产气荚膜梭菌感染肉鸡的风险,并提高肉鸡的抗病力和抗氧化能力。在猪的日粮中加入非淀粉多糖消化酶可以有效降低猪的死亡率,消化酶水解NSP产生的阿拉伯木聚糖起到益生元的作用,调节肠道内的微生物区系,增强抵抗力。在犊牛的饲粮中饲喂较高浓度的反刍动物复合酶制剂可以有效降低犊牛的发病率等。
三、饲用酶制剂的选择
在选择饲用酶制剂时需要考虑到以下因素:
1.酶的种类和活性
饲用酶制剂中酶的种类和活性在很大程度上会对使用效果产生影响,一般情况下,复合酶制剂的使用效果要远远高于单一酶制剂。在以大麦为基础的日粮中需要添加果胶酶,在以小麦为基础的日粮中应该添加木聚糖酶,在以玉米、豆粕和小麦混合而成的日粮中,需要添加适量的果胶酶、半乳糖酶以及纤维素酶。但是在豆粕的日粮中添加半乳糖酶、β-葡萄糖苷酶以及蛋白酶的复合制剂的使用效果要比单独添加半乳糖酶更好。
2.动物因素
酶制剂的使用效果同时还受动物的品种、年龄以及不同的生长阶段的影响。一般情况下,酶制剂对消化功能比较简单的动物作用效果更好。由于家禽的消化道比较短,在肠道末端的微生物较少,在家禽饲料中添加饲用酶制剂的效果就会更加显著。在肉鸡的日粮中可以添加β-葡糖糖苷酶、木聚糖酶、果胶酶和淀粉酶。在猪的不同生长阶段也需要选择不同类型的酶制剂,在仔猪刚断奶的时候,由于仔猪的消化系统发育还不够完善,仔猪日粮中可以添加适量的淀粉酶和脂肪酶。而在育肥猪中则需要添加β-葡萄糖苷酶和果胶酶,这样可以在不同的生长阶段获得最佳的使用效果。
四、酶制剂的应用方法
1.用于饲料调制
在饲料原料使用之前,需要用饲用酶制剂进行调制处理,这样可以提高饲料的营养价值和使用效果。比如在豆粕中使用酸性蛋白酶进行处理之后再用于配制仔猪或者雏禽的饲料,经过处理之后的饲料可以明显提高动物的生长发育状况,大大提高饲料的利用率。
2.直接添加
在全价饲料和浓缩饲料中均可以使用饲用酶制剂。在饲料的加工过程中,酶制剂可能会有一定量的损失,尤其在饲料制粒的过程中损耗最大。因此,在添加酶制剂的时候需要适当提高推荐的添加比例,以达到更好的使用效果。另外,在夏季,酶制剂的添加量也可以适当提高。
3.制粒后添加
在配合饲料制粒完成之后,可以将酶制剂添加到饲料当中,使用这种方法可以大大避免酶制剂在饲料制粒过程中的损耗。采用这种方法就需要添加液态的酶制剂,添加方法类似于喷雾涂抹工艺。虽然在制粒完成之后再添加酶制剂可以降低饲料制粒过程中的损失,但是,使用这种方法添加的酶制剂会附着在饲料颗粒的表面,在储存和运输的过程中容易受到外界因素的影响从而丧失酶的活性。
五、应用酶制剂需要注意的问题
1.饲用酶制剂性质和剂量
饲用酶制剂在饲粮中发挥作用时,单一酶制剂具有专一性和特异性,只针对特定底物发挥作用,复合酶制剂由多种酶复合而成,可结合多种底物共同发挥作用。因此,添加酶制剂时应根据底物选择合适的酶制剂保证使用效果,酶制剂的添加剂量是影响其作用效果的直接因素。实际生产中酶制剂具体的添加量以产品使用说明书为准。
2.注意存放条件
酶制剂在使用之前对储存条件要求特别高,在储存和运输过程中一定要避免潮湿和暴晒。需要注意的是,潮湿对酶制剂的影响要远远大于暴晒对酶制剂的影响,饲料发霉会极大地降低酶制剂的活性,对使用造成很大的影响。所以,在使用酶制剂的过程中,要将酶制剂存放在通风、干燥和阴凉的环境中,尽量缩短酶制剂的储存时间。
3.严格启封方法
一般情况下,酶制剂都是在密闭包装中存放,酶制剂一旦开封,要尽量在最短的时间内使用,以免造成酶制剂活性降低。如果开封之后,无法一次全部使用,一定要做好包装和密闭处理,并且需要尽快用完。
4.避免酶制剂活性降低
在配合饲料中添加饲用酶制剂,可能会与饲料中含有的某些物质发生反应,这样会破坏酶制剂的活性。研究表明,有许多矿物质元素都会对酶制剂有拮抗作用,有一些饲料中含有的抗生素物质也会对酶制剂的活性起到破坏作用,同时,还有酸化剂、氧化剂以及重金属等物质也会对酶制剂的活性造成不同程度的影响。因此,在使用饲用酶制剂的过程中,要尽量避免酶制剂与上述物质直接接触。
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