酶制劑產(chǎn)品介紹

huang080808 · 發(fā)表于 2007-5-31 17:30:02

酶制劑是一種具有催化作用的特殊蛋白質(zhì)，在反應(yīng)過程之中本身的消耗很小，添加量很小、用途廣泛，可用于醫(yī)藥、食品、化工、石油、飼料等領(lǐng)域。
酶制劑作為一種工業(yè)產(chǎn)品，最先應(yīng)用于食品、釀酒和飲料行業(yè)，后來逐漸在造紙、皮革、洗滌劑等行業(yè)中應(yīng)用開來，作為添加劑應(yīng)用于動(dòng)物飼料，本世紀(jì)50年代國外才有應(yīng)用性的研究，1975年才出現(xiàn)商品飼用酶制劑。1985年，芬蘭國際飼料公司首次在以大麥為基礎(chǔ)的家禽飼料中應(yīng)用β-葡聚糖酶，取得了顯著的增產(chǎn)效果，并迅速應(yīng)用于畜禽日糧中。80年代后期，國外飼用酶制劑先后進(jìn)入中國市場(chǎng)。90年代以后，我國才有飼用酶制劑專門生產(chǎn)廠家。目前，國內(nèi)飼用酶制劑市場(chǎng)在逐漸成熟，由北京中農(nóng)博特生物工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的飼料專用復(fù)合酶制劑——格林酶素，已成為國內(nèi)酶制劑市場(chǎng)上的一個(gè)亮點(diǎn)。
第一節(jié) 飼用復(fù)合酶及其功能
酶是一種蛋白質(zhì)，系活細(xì)胞產(chǎn)生的一大類具有生物活性的催化劑。目前，在飼料中使用的酶種主要有三類：消化性酶類、非淀粉多糖酶類和植酸梅。其中，消化性酶類包括淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶；非淀粉多糖酶類包括纖維素酶、木聚糖酶、b-葡聚糖、甘露聚糖酶、果膠酶和半乳糖苷酶。饋用復(fù)合酶通常只包括消化性酶類和非淀粉多糖酶類，它們是經(jīng)微生物發(fā)酵，然后根據(jù)日糧特點(diǎn)和動(dòng)物種類及其生理特點(diǎn)不同，通過生物學(xué)飼喂試驗(yàn)合理配制而成的。
酶具有嚴(yán)格的專一性和高效的有機(jī)催化特性，對(duì)反應(yīng)底物和環(huán)境條件（如溫度、pH、緩沖液種類和濃度、激活劑或抑制劑等）有特殊的要求。在其天然底物及合適的底物濃度和環(huán)境條件下，催化活性將達(dá)到最大，否則會(huì)受到影響。在動(dòng)物日糧中，飼用酶所作用的底物及其濃度由所喂日糧決定；而酶發(fā)生作用的環(huán)境，則是動(dòng)物消化道（主要是胃腸道）。飼用酶在這種條件下能否發(fā)揮作用、發(fā)揮催化活力的高低可用來衡量其品質(zhì)的優(yōu)良。
酶的穩(wěn)定性是酶應(yīng)用過程中影響酶催化活性的一個(gè)主要因素，當(dāng)受到某些因素影響時(shí)，酶的空間結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，特有的空間結(jié)構(gòu)的破壞會(huì)使酶失去催化活性。影響酶的穩(wěn)定性因素有：①物理因素、熱、紫外線、高壓、表面張力等；②化學(xué)因素：有機(jī)深劑、脲、胍、酸、堿、金屬離子等。
影響飼用酶穩(wěn)定性的因素主要有：①顆粒飼料制粒過程中的高溫；②動(dòng)物消化道的酸性環(huán)境；③飼料中的水分和金屬離子含量。
目前，飼用復(fù)合酶主要是通過直接添加配合飼料或通過添加到濃縮飼料和預(yù)混料中而間接添加到配合飼料中應(yīng)用于畜禽、水產(chǎn)和反芻動(dòng)物等的養(yǎng)殖，在飼料的青貯中也有添加。根據(jù)動(dòng)物種類和生理階段不同及日糧特點(diǎn)，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的配方，研究開發(fā)耐制粒高溫和胃腸道酸性的穩(wěn)定化和定點(diǎn)釋放產(chǎn)品及液體化產(chǎn)品，形成各種系列滿足市場(chǎng)需求是飼用酶發(fā)展的必然趨勢(shì)。

飼用復(fù)合酶的功能
1、降解植物性飼料原料的細(xì)胞壁，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的釋放，提高原料的利用率；
2、降低食糜粘度，減少飲水量，從而提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率，降低有機(jī)物質(zhì)的排泄量，減少環(huán)境污染；
3、減少滯留在后腸道營養(yǎng)物質(zhì)的含量，抑制腸道有害微生物菌群的增殖，減少動(dòng)物胃腸道疾病，提高成活率；
4、補(bǔ)充動(dòng)物內(nèi)源消化酶分泌的相對(duì)不足，幫助動(dòng)物消化，提高生產(chǎn)性能強(qiáng)度，減少仔豬腹瀉。
5、充分利用非常規(guī)飼料原料，提高飼料適口性，降低飼料成本。

第二節(jié) 格林酶素
格林酶是一種飼料專用多元復(fù)合酶制劑，是由動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)、微生物學(xué)專家對(duì)國內(nèi)外飼料市場(chǎng)行情進(jìn)行了認(rèn)真的調(diào)查、研究后充分利用中心所具備的現(xiàn)代高科技生物工程技術(shù)精心制作而成的。符合GRAS條件，無毒無害，綠色環(huán)保。經(jīng)國內(nèi)飼料權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)定，酶活指標(biāo)居國內(nèi)先進(jìn)水平，與國際水平相當(dāng)。在加工過程中，采用了現(xiàn)代生物工程技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品酶活無影響，并保留其他營養(yǎng)物質(zhì)。
格林酶素全系列產(chǎn)品具有酶1、譜設(shè)計(jì)合理、2、完全抗胃酸和胃蛋白酶、3、熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，可廣泛適用于各類飼料企業(yè)和養(yǎng)殖企業(yè)。為國內(nèi)外飼料市場(chǎng)提供了科技含量高、質(zhì)量穩(wěn)定、性價(jià)比更合理的飼料專用酶制劑?？朔耸袌?chǎng)上同類產(chǎn)品中生產(chǎn)工藝不專業(yè)、價(jià)格相對(duì)較高的弊端。
格林酶素中的酸性蛋白酶等能補(bǔ)充畜禽的內(nèi)源消化酶的不足，促進(jìn)蛋白質(zhì)的分解，從而達(dá)到個(gè)體快速均勻生長。格林酶中的另一些有效成分則是針對(duì)飼料中普遍存在的非淀粉多糖（NSP）（如果膠、纖維素、半纖維素、木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖等）等各種抗?fàn)I養(yǎng)因子，將這類抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)及其被包被的營養(yǎng)因子轉(zhuǎn)換成畜禽可以吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)。
格林酶素設(shè)計(jì)中增加了部分或全部代替抗生素、高銅、有機(jī)胂等高殘留添加劑的多項(xiàng)功能，明顯的提高了飼料利用率，保證飼料質(zhì)量和畜產(chǎn)品品質(zhì)，增加養(yǎng)殖效益。
一、抗?fàn)I養(yǎng)因子——非淀粉多糖
所謂抗?fàn)I養(yǎng)因子是指飼料中存在一些抗?fàn)I養(yǎng)作用的成分，這些抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)植物本身來說是一種機(jī)體保護(hù)機(jī)制，但用于動(dòng)物飼養(yǎng)時(shí)，則會(huì)降低飼料中各種營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，減緩動(dòng)物的生長速度，嚴(yán)重者還會(huì)損害動(dòng)物機(jī)體健康水平。

　　可見，常見的植物性能量飼料原料中含有大量的木聚糖、b-葡聚糖和纖維素，而常見的植物性蛋白飼料原料中含有大量的果膠、纖維素和甘露聚糖。這些非淀粉會(huì)降低動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用率，它們的抗?fàn)I養(yǎng)作用主要體現(xiàn)在：
1、降低飼料的表觀消化能；
2、降低飼料養(yǎng)分消化率；
3、降低畜禽生產(chǎn)性能；
4、產(chǎn)生粘性糞便；
5、使飼料質(zhì)地粗糙堅(jiān)硬，適口性差，動(dòng)物采食量減少。
其作用機(jī)理表現(xiàn)在：
1、 NSP是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要物質(zhì)，由于飼料粉碎只能破壞部分細(xì)胞壁，使它們成了細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)向外溶出的屏障。
2、增加食糜粘性：水溶性非淀粉多糖能吸收大量水分，在動(dòng)物腸道內(nèi)形成粘性很大的食糜，降低了消化道中消化酶的擴(kuò)散速度和與底物營養(yǎng)物質(zhì)的有效接觸，從而降低底物消化率；阻礙被消化分解的小分子養(yǎng)分接近小腸粘膜表面，從而阻礙養(yǎng)分的吸收；增加食糜在腸道內(nèi)停留的時(shí)間，減少單位時(shí)間內(nèi)養(yǎng)分的同化作用。
3、引起消化道形態(tài)和生理變化：同樣采食量下，NSP使消化器官增大，從而使蛋白質(zhì)、脂類、電解質(zhì)內(nèi)源分泌增加。
4、和生理活性物質(zhì)結(jié)合：NSP能和一些消化酶結(jié)合，降低其活性，同時(shí)和膽汁鹽、脂類、膽固醇結(jié)合，影響小腸脂類代謝。
5、和后腸微生物區(qū)系相互作用：日糧中的NSP在上部腸道不被消化，進(jìn)入下部腸道成為厭氧微生物發(fā)酵增殖的碳源，從而在后腸道產(chǎn)生大量生孢梭菌等厭氧微生物，其中一些生孢梭菌產(chǎn)生毒素，影響畜禽健康。
二、使用酶制劑的必要性
眾所周知，用小麥、大麥等作物作為畜禽的能量飼料其飼喂效果不如玉米，這是因?yàn)樾←?、大麥等作物籽?shí)的細(xì)胞壁中存在更多的木聚糖、β-葡聚糖等非淀粉多糖。研究表明，幾乎所有的植物性飼料原料的籽實(shí)細(xì)胞壁中都或多或少的含有木聚糖、β-葡聚糖酶、果膠等抗?fàn)I養(yǎng)因子和纖維素、半纖維素等難以消化的物質(zhì)，這些非淀粉多糖類的存在，一方面阻礙了動(dòng)物內(nèi)源消化酶與細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的相互作用，另一方面在動(dòng)物腸道內(nèi)形成粘性物質(zhì)附著在營養(yǎng)物質(zhì)和消化道黏膜上，嚴(yán)重影響飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的釋放和消化，排泄到動(dòng)物體外加大環(huán)境污染。
單胃動(dòng)物不能分泌講解這些非淀粉多糖的酶，而且，幼齡動(dòng)物消化道發(fā)育不完全，老齡動(dòng)物消化腺退化以及畜禽處于狀態(tài)都面臨著消化酶分泌不足的問題，導(dǎo)致對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的利用率降低。添加相應(yīng)的外源酶制劑到飼料中，其主要作用在于降解植物性飼料原料中的非淀粉多糖等抗?fàn)I養(yǎng)因子和補(bǔ)充動(dòng)物內(nèi)源消化酶的不足，從而提高飼料原料的利用率，改善動(dòng)物生產(chǎn)性能，對(duì)于開發(fā)新的飼料資源、保護(hù)環(huán)境、提高養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。
飼用酶制劑的開發(fā)生產(chǎn)經(jīng)歷了從單一酶到針對(duì)動(dòng)物種類和日糧特點(diǎn)系統(tǒng)配合的復(fù)合酶制劑到適應(yīng)現(xiàn)代飼料生產(chǎn)的穩(wěn)定化產(chǎn)品階段。目前，這些產(chǎn)品在市場(chǎng)上均有存在，如植酸酶主要是以單酶形式出售，而廣泛應(yīng)用的復(fù)合酶制劑主要是有一些非淀粉多糖酶和消化酶的復(fù)配產(chǎn)品，也有部分被穩(wěn)定化產(chǎn)品問世。
飼用酶制劑是用微生物經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的具有生物催化活性的蛋白質(zhì)，具有催化活性高，無毒、副作用等特點(diǎn)，是“綠色”“天然”的保健添加劑，在飼料的節(jié)流和開源領(lǐng)域，對(duì)提高動(dòng)物生產(chǎn)性能和發(fā)揮生產(chǎn)潛力方面具有不可估量的潛力。目前，經(jīng)過多方面的研究，在國內(nèi)飼料養(yǎng)殖業(yè)中的使用還不到7%，而發(fā)達(dá)國家的使用率高達(dá)80%，瑞士的法律明文規(guī)定，飼料中必須添加植酸酶。隨著人們對(duì)綠色環(huán)保的求，酶制劑這種飼料添加劑在我國的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。
第三節(jié) 加酶機(jī)理
飼料需要
l 植物籽實(shí)類是動(dòng)物的主要營養(yǎng)來源，而它們含有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)組成的細(xì)胞壁，構(gòu)成了細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)向外溶出的屏障，從而影響動(dòng)物的消化吸收。
l 植物性飼料原料的細(xì)胞壁主要是由非淀粉多糖（NSP）等抗?fàn)I養(yǎng)因子組成，包括木聚糖、b-葡聚糖、甘露聚糖、纖維素和果膠質(zhì)等，其中的水溶性非淀粉多糖會(huì)吸水膨脹，形成粘性很大的食糜，影響營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。
l 單胃動(dòng)物不能分泌非淀粉多糖（NSP酶），而NSP酶可使NSP降解為低分子量的糖類。
l 添加外源性的NSP酶摧毀細(xì)胞壁，有利于細(xì)胞內(nèi)容物淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪等養(yǎng)分從細(xì)胞中釋放出來。同時(shí)，降低可溶性NSP導(dǎo)致的食糜粘度過大，使之充分和消化道內(nèi)的酶作用，提高這些養(yǎng)分的消化率。

　　動(dòng)物需要
l 研究證實(shí)，幼齡動(dòng)物消化道發(fā)育不全，消化酶和胃酸分泌不足，遠(yuǎn)不能適應(yīng)其分解大分子營養(yǎng)物質(zhì)的需要。
l 老齡蛋雞消化腺退化，消化酶分泌也不足，影響其對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的肖化利用。
l 斷奶、健康狀況不佳或應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，畜禽消化酶的分泌量降低，不能滿足其正常的生理消化需要。
l 現(xiàn)代化高能量高蛋白的飼養(yǎng)方式，也使動(dòng)物體消化酶分泌量顯得相對(duì)不足，造成營養(yǎng)物質(zhì)不能很好地被動(dòng)物吸收利用。
l 所有論證表明應(yīng)給動(dòng)物，特別是幼齡動(dòng)物補(bǔ)充外源消化酶如蛋白酶、淀粉酶。

第四節(jié) 選擇合適的飼用酶產(chǎn)品
目前市場(chǎng)上的飼用酶品種、品種繁多，面對(duì)如此眾多的品牌和品種，用戶如何根據(jù)自己的需求選擇合適的酶制劑，以求得最好的經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)非常重要的問題。
除植酸酶外，目前市場(chǎng)上的飼用酶產(chǎn)品多由數(shù)種酶復(fù)配而成，稱為飼用復(fù)合酶。植酸酶主要是降解植物性飼料原料中的植酸磷，釋放出磷為動(dòng)物所利用，同時(shí)被植酸結(jié)合的一些無機(jī)鹽、氨基酸、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)也釋放出來為動(dòng)物所利用，從而能部分或全部取代磷酸氫鈣的添加。與植酸酶不同，飼用復(fù)合酶是由數(shù)種酶復(fù)配而成的，主要包括消化性酶和非淀粉多糖酶，其中消化性酶主要是淀粉酶、蛋白酶、糖化酶等，非淀粉多糖酶則指木聚糖酶、b-葡聚糖酶、果膠酶、纖維素酶，有的還包括甘露聚糖酶、糖化酶等，非淀粉多糖酶則指木聚糖酶、b-葡聚糖酶、果膠酶、纖維素酶，有的還包括甘露聚糖酶、半乳糖苷酶等。消化性酶主要是用來彌補(bǔ)動(dòng)物消化酶分泌的不足；非淀粉多糖酶則主要是降解植物性飼料原料中的非淀粉多糖，使細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)更好地釋放出來，降低食糜粘度（而植酸酶則是降解植酸磷），兩者合理復(fù)配能促進(jìn)動(dòng)物更好地消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)，提高飼料原料的利用率。研究表明，植酸酶和非淀粉多糖酶有協(xié)同作用，但由于多種因素的限制，還沒有商業(yè)化的兩類酶的復(fù)合產(chǎn)品問世。然而，如果經(jīng)濟(jì)效益允許，用戶無疑可以在他們的飼料中同時(shí)添加兩者。
隨著對(duì)飼用酶作用機(jī)理的不斷研究，在所有動(dòng)物日糧中都采用單一型號(hào)的復(fù)合酶品種顯然是非常不合理的。根據(jù)日糧組成及加工方式和飼養(yǎng)對(duì)象及其生理階段選擇相應(yīng)的復(fù)合酶產(chǎn)品，以最好地發(fā)揮酶的催化活力，對(duì)提高養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益是非常必要的。
總體上來說，我國現(xiàn)階段的日糧主要是玉米-豆粕型，也有小麥、糠麩或雜粕型。玉米-豆粕型日糧中的抗?fàn)I養(yǎng)因子主要是木聚糖、果膠和纖維素，且含量較低，應(yīng)選擇含這三種酶的產(chǎn)品，但酶量可經(jīng)綱舉目張麥、糖麩日糧中的少些。小麥和糠麩中除含較高的木聚糖外，還含有一定量的b-葡聚糖、因此，除添加較多的木聚糖酶外，也要添加一定量的b-葡聚糖酶。稻谷中的非淀粉多糖以纖維素為主，水溶性的非淀粉多糖很少，因此應(yīng)多加纖維素酶，輔以一定的木聚糖酶和b-葡聚糖酶。雜粕中的果膠和纖維素含量多比豆粕中要高，因此這兩種酶要多添加。飼料加工形式主要有顆粒飼料和粉料，也有部分膨化料。由于酶是一種熱敏感性的生物活性蛋白質(zhì)，在高溫或高濕情況下活性會(huì)有所損失，因此，對(duì)于顆粒飼料或膨化飼料來說，酶量相應(yīng)就要多加點(diǎn)。一般來說，飼料原料越粗，制粒溫度越低，酶的應(yīng)用效果就越明顯。
以玉米-豆粕型日糧為基礎(chǔ)，根據(jù)豬（又分為乳仔豬和生長育肥豬）、禽（主要包括肉雞、蛋雞和肉鴨、蛋鴨）、水產(chǎn)動(dòng)物（根據(jù)經(jīng)濟(jì)性水產(chǎn)動(dòng)物消化生理的不同，主要分為一般家魚類和甲魚、鰻魚特種經(jīng)濟(jì)水產(chǎn)動(dòng)物兩類）和反芻動(dòng)物消化生理的不同，可選擇相應(yīng)的復(fù)合酶產(chǎn)品。乳仔豬消化系統(tǒng)發(fā)育不完善，胃酸和消化酶分泌不足，尚不能很好地消化植物性飼料原料中的大分子營養(yǎng)物質(zhì)，因此應(yīng)額外添加外源消化酶來彌補(bǔ)。禽類的消化道短，各種酶的添加量也就應(yīng)比豬的多一些。其中肉雞日糧中粗蛋白含量高，應(yīng)多加蛋白酶；而蛋雞日糧中能量要高，相應(yīng)要添加淀粉酶；對(duì)于老齡蛋雞來說，消化腺退化，消化酶分泌不足，因此要多添加一些消化酶。鴨對(duì)粗纖維的利用率比雞高，因此酶量可少加一些。水產(chǎn)動(dòng)物餌料中蛋白含量高，因此應(yīng)添加較多的蛋白酶。鯉科魚類無胃，腸道環(huán)境是中性或偏酸性，不應(yīng)選擇用在畜禽上的酸性蛋白酶類，而應(yīng)以中性蛋白酶和微堿性蛋白酶為主。魚類餌料為了增加其在水中的漂浮性，一般都以淀粉作為粘合劑，因此，添加淀粉酶就不合適，而相應(yīng)地可添加一些糖化酶。至于反芻動(dòng)物，為了適應(yīng)其對(duì)日糧中粗纖維的消化，必需多添加纖維素酶。
掌握了以上原則就可以從現(xiàn)今市場(chǎng)上紛繁復(fù)雜的產(chǎn)品中選擇合適的品種。除此之外，還有一點(diǎn)需要指出的是，除植酸酶外，目前飼用酶的使用方法幾乎均是在原有日糧配方的基礎(chǔ)上額外添加復(fù)合酶，這樣固然可以提高飼料品質(zhì)，但是在激烈的競(jìng)爭(zhēng)的飼料市場(chǎng)中，這種提高并沒有給飼料生產(chǎn)廠家?guī)斫?jīng)濟(jì)效益，而養(yǎng)殖戶卻從中獲得了生產(chǎn)性能的提高，減少了環(huán)境污染。但研究表明，通過飼用酶的添加，下調(diào)日糧中能量濃度3~5%，粗蛋白濃度0.5%是有可能保持養(yǎng)殖效果不變的，這需要進(jìn)一步的飼喂試驗(yàn)來確定。