植物性飼料抗?fàn)I養(yǎng)因子與飼用酶制劑的應(yīng)用

luyafei414

　　飼料是畜牧生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)今的配合飼料中90%1,2上的組分為植物性飼料，但是，作為植物性飼料或多或少地存在著抗?fàn)I養(yǎng)因子，給動(dòng)物的健康生長(zhǎng)帶來(lái)很多負(fù)面影響。隨著生物技術(shù)發(fā)展，飼用酶制劑在消除抗?fàn)I養(yǎng)因子方面的應(yīng)用越來(lái)越顯示出良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
　　l抗?fàn)I養(yǎng)因子的概念、分類及作用
　　1.1抗?fàn)I養(yǎng)因子的概念
　　所謂抗?fàn)I養(yǎng)因子(Antinutritional factors.ANFs)是指植物代謝產(chǎn)生的并以不同機(jī)制對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生抗?fàn)I養(yǎng)作用物質(zhì)的總稱。
　　抗?fàn)I養(yǎng)因子廣泛存在于植物界。同一種飼料中可以含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，同一抗?fàn)I養(yǎng)因子也可能存在于多種飼料中。在植物性飼料原料中，含抗?fàn)I養(yǎng)因子最多的是植物的籽實(shí)，豆科籽實(shí)及其餅粕、禾本科籽實(shí)及其糠麩都含有較多的抗?fàn)I養(yǎng)因子。
　　1.2抗?fàn)I養(yǎng)因子的分類及作用
　　已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的抗?fàn)I養(yǎng)因子有數(shù)百種之多。但目前還沒(méi)有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)其對(duì)飼料和動(dòng)物的作用大致分為5類。
　　1.2.1抑制蛋白質(zhì)消化的抗?fàn)I養(yǎng)因子
　?、俚鞍踪|(zhì)抑制因子(Protease inhibitors，PI)包括胰蛋白酶抑制因子和胰凝乳蛋白酶抑制因子，自然界中已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種蛋白酶抑制因子，在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中最具有意義的是KTI(Kunitz trypsin inhibitors)和BBI(Bowmanbirk inhibitors)兩類。主要作用是抑制蛋白酶活性，促進(jìn)胰腺分泌，造成必需氨基酸內(nèi)源性損失，降低飼料中的干物質(zhì)、氮和氨基酸的表觀消化率和真消化率;②植物凝聚素(Lectin)全稱為植物性紅細(xì)胞凝聚素(Phytohemagglutinin，PHA)，大多數(shù)植物凝聚素在腸道中不被蛋白酶水解，能與小腸黏膜緊密結(jié)合，降低腸道消化酶活性，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收;作抗原，引起機(jī)體的變態(tài)反應(yīng);與淋巴細(xì)胞特異性結(jié)合，頡頏IgA，對(duì)免疫系統(tǒng)和器官有一定破壞作用;③多酚類化合物，如單寧(Tlannins)、棉酚和酚酸等。單寧的抗?fàn)I養(yǎng)作用主要是與胰蛋白酶、脂酶等結(jié)合使酶失活，或與飼料蛋白質(zhì)結(jié)合成不易被消化的螯合物，也極易與鐵鹽作用產(chǎn)生沉淀。另外，單寧分解的沒(méi)食子酸有強(qiáng)烈刺激性和苦澀味，
　　影響適口性。棉酚是棉籽餅、粕中主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子，特別是游離棉酚(FG)的活性醛基和活性羥基產(chǎn)生較大毒性而引起多種危害，刺激胃腸黏膜引起胃腸炎，進(jìn)入血液后損害心、肝、腎等實(shí)質(zhì)器官;在體內(nèi)與蛋白質(zhì)和鐵等結(jié)合，使一些功能蛋白酶失活，或易導(dǎo)致缺鐵性貧血等。
　　1.2.2降低能量利用率的抗?fàn)I養(yǎng)因子
　?、俜堑矸鄱嗵?Non—starch polysaccharides， NSP)是植物的結(jié)構(gòu)多糖的總稱，分為不溶性非淀粉多糖(纖維素)和水溶性非淀粉多糖(半纖維素和果膠)，其中水溶性非淀粉多糖(sohble 130n-starch oolysaccharides.SNSP)具有較強(qiáng)的抗?fàn)I養(yǎng)作用。從動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的角度而言，NSP主要指半纖維素中的盧一葡聚糖和阿拉伯木聚糖，飼料中其含量最高，抗?fàn)I養(yǎng)作用也最明顯;②α一淀粉酶抑制因子是一種分子質(zhì)量13 000-50 000的蛋白質(zhì)，能降低淀粉酶的活性，也能抑制細(xì)菌、真菌和昆蟲的淀粉酶活性。
　　1 2.3 降低礦物質(zhì)利用率的抗?fàn)I養(yǎng)因子
　　①植酸(Phytic acid)又稱肌醇六磷酸，幾乎都是以復(fù)鹽的形式存在，稱為植酸鹽，其中植酸磷約占植物飼料總磷量的60%-85%，這種磷很少能被單胃動(dòng)物利用，玉米中只有總磷的10%-20%、豆餅中磷的25%-35%能被豬利用，大多數(shù)植物飼料中磷僅有1/3能被家禽有效利用。由于植酸在很寬的pH范圍均帶負(fù)電荷，對(duì)Ca2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Fe2+、Mg2+ C02+等金屬離子有較強(qiáng)的螫合特性，大大降低了一些必要礦物元素(尤其鋅和鐵)的生物學(xué)酶價(jià);②硫葡萄糖苷，其本身沒(méi)有抗?fàn)I養(yǎng)作用，但降解產(chǎn)物中的噁唑烷硫酮(OZT)和異硫氰酸酯(ITC)是主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子，能與碘離子競(jìng)爭(zhēng)而濃縮在甲狀腺中，導(dǎo)致甲狀腺腫大，ITC還嚴(yán)重影響餅粕的適口性。
　　1 2.4抗維生素因子Antivitamin factors)
　　抗維生素因子是在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與某種維生素類似的化合物，如生大豆中的抗維生素D因子，高粱中的抗煙酸因子，以及頡頏維生素K的雙香豆素等，它們?cè)趧?dòng)物代謝過(guò)程中可以與該種維生素競(jìng)爭(zhēng)并取而代之，從而干擾動(dòng)物對(duì)維生素的利用，引起維生素缺乏癥。
　　1.2.5其他抗?fàn)I養(yǎng)因子
　　其他較為重要的抗?fàn)I養(yǎng)因子有皂角苷、生物堿、產(chǎn)雌激素因子、抗原蛋白、草酸、組胺等。皂角苷能抑制胰凝乳蛋白酶和膽堿脂酶活性并有溶血作用;生物堿降低適口性，影響生長(zhǎng);產(chǎn)雌激素因子具有雌激素樣作用，可引起動(dòng)物的假發(fā)情、公畜雌性化以及母畜不孕、流產(chǎn)等;抗原蛋白主要干擾腸壁完整性和免疫反應(yīng)等;草酸會(huì)影響礦質(zhì)元素的消化吸收或引起腹瀉等;組胺則可損傷腸道系統(tǒng)，造成腸道微生態(tài)系統(tǒng)紊亂和消化液分泌失調(diào)。
　　植物性飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子可降低飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和適口性，給動(dòng)物的健康生長(zhǎng)帶來(lái)威脅。必須采取積極有效的措施消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。其方法有：物理方法(機(jī)械加工、熱處理)、化學(xué)方法(酸、堿處理，添加化合物)，生物方法(微生物發(fā)酵、酶制劑處理)及育種方法。但飼用酶制劑是消除抗?fàn)I養(yǎng)因子的最有效技術(shù)。
　　2飼用酶制劑的來(lái)源、分類及作用
　　2.1飼用酶制劑的主要來(lái)源
　　當(dāng)前生產(chǎn)用酶已達(dá)300多種，飼料用酶也有20多種，主要分動(dòng)植物源酶、微生物源酶和克隆酶3類。20世紀(jì)60年代前，飼用酶基本上是從動(dòng)植物中提取，產(chǎn)量低，成本高，應(yīng)用有限;60年代后主要用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)，降低了成本，擴(kuò)大了酶產(chǎn)量。目前國(guó)內(nèi)以固體表層發(fā)酵為主?？寺∶傅纳a(chǎn)是新技術(shù)。
　　2.2飼用酶制劑的種類及特點(diǎn)
　　飼用酶制劑分為單一酶制劑和復(fù)合酶制劑兩大類。
　　2 2.1單一酶制劑
　　最具應(yīng)用價(jià)值的單一酶制劑基本上分為5類。①非淀粉多糖酶(NsP酶)包括纖維素酶、半纖維素酶、口一葡聚糖酶和果膠酶等。這些酶的共同特點(diǎn)是提高非淀粉多糖的可消化性，降低或消除其抗?fàn)I養(yǎng)作用，提高飼料的能量水平;②植酸酶(Phytase)是一種能降解植物性飼料中植酸及其鹽類的磷酸脂酶，使之分解生成無(wú)機(jī)磷、肌醇以及與植酸結(jié)合的蛋白質(zhì)、氨基酸、微量元素等，提高飼料中多種礦質(zhì)元素和蛋白質(zhì)、氨基酸的可利用性，減少單胃動(dòng)物無(wú)機(jī)磷的添加量，降低動(dòng)物糞便中植酸磷的排放;③淀粉酶(Amylase)包括α一淀粉酶，盧一淀粉酶和糖化酶等。α一淀粉酶作用于α一1，4一糖苷鍵，將淀粉水解為雙糖，寡糖和糊精。α一淀粉酶作用于1，6一糖苷鍵(支鏈淀粉分支處)，將支鏈淀粉水解為雙糖、寡糖和糊精。糖化酶水解線性的寡糖、雙糖和糊精，生成葡萄糖和果糖;④蛋白酶(Protease)按其作用條件有酸性、中性、堿性之分。由于動(dòng)物胃液呈酸陛，小腸液多為中性，所以飼料中大多添加酸性和中性蛋白酶，其主要作用是水解飼料蛋白質(zhì)為氨基酸;⑤脂肪酶(Llpase)是水解脂肪分子中甘油酯鍵的一類酶的總稱。目前應(yīng)用很少。但微生物產(chǎn)生的脂肪酶通常在pH3.5-7.5時(shí)水解力最好，最適溫度38-45℃，因此非常適用于飼料。
　　2.2.2復(fù)合酶制劑
　　復(fù)合酶制劑是由一種或幾種單一酶制劑為主體，加上其他單一酶制劑混合而成，或由一種或幾種微生物發(fā)酵獲得。復(fù)合酶制劑可以同時(shí)降解飼料中多種需要降解的底物(多種抗?fàn)I養(yǎng)因子和多種養(yǎng)分)，可最大限度地提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。國(guó)內(nèi)外飼用復(fù)合酶制劑有以下幾類。
　?、僖缘鞍酌浮⒌矸勖笧橹鞯娘曈脧?fù)合酶。主要用于補(bǔ)充動(dòng)物內(nèi)源酶的不足;②以口一葡聚糖酶為主的飼用復(fù)合酶。主要用于以大麥、燕麥為主原料的飼料，在北美、歐洲應(yīng)用廣泛;③以纖維素酶、果膠酶為主的飼用復(fù)合酶。由木霉、曲霉和青霉直接發(fā)酵而成，主要作用為破壞植物細(xì)胞壁，使細(xì)胞中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放出來(lái)，并能降解飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，降低胃腸道內(nèi)容物的黏稠度，促進(jìn)動(dòng)物的消化吸收;④以纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、葡聚糖酶、果膠酶為主的飼用復(fù)合酶。此類酶綜合各酶系的共同作用，具有更強(qiáng)的助消化作用。
　　3飼用酶制劑的作用機(jī)制
　　3.1補(bǔ)充動(dòng)物內(nèi)源酶不足，激活內(nèi)源酶的分泌
　　成年動(dòng)物分泌的消化酶一般能滿足機(jī)體需要。幼齡動(dòng)物消化道和酶系統(tǒng)的發(fā)育不完善，不能適應(yīng)其分解大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要。斷奶、健康狀況不佳或應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，動(dòng)物消化道內(nèi)酶細(xì)胞分泌量降低，為外源性消化酶發(fā)揮作用創(chuàng)造了條件。另外，飼料中添加酶還可以促進(jìn)內(nèi)源酶的分泌。
　　3.2降解飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料轉(zhuǎn)化率
　　酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有特殊催化能力的高效生物催化劑，且一種酶只能催化一類特定底物。某些特定酶可以作用于飼料中的特定抗?fàn)I養(yǎng)因子，使之被降解而失去抗?fàn)I養(yǎng)作用。同時(shí)能全面促進(jìn)日糧養(yǎng)分的分解消化和吸收利用，提高飼料轉(zhuǎn)化率。
　　3.3分解植物細(xì)胞壁，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收
　　植物細(xì)胞壁是由纖維素、半纖維素、果膠等構(gòu)成的復(fù)雜聚合物，是營(yíng)養(yǎng)成分的保護(hù)層。大多數(shù)動(dòng)物尤其單胃動(dòng)物缺乏分解植物細(xì)胞壁的酶類，從而影響?zhàn)B分的充分利用。使用外源性NSP酶能較好地摧毀細(xì)胞壁，提高植物細(xì)胞內(nèi)養(yǎng)分利用率。
　　3.4加強(qiáng)動(dòng)物保健，提高機(jī)體免疫力
　　良好的營(yíng)養(yǎng)水平與代謝能力是動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生免
　　疫力的決定因素。酶制劑不僅改善了動(dòng)物對(duì)日糧的消化率，而且還影響動(dòng)物機(jī)體的代謝和激素水平。酶制劑在動(dòng)物體內(nèi)酶解產(chǎn)生的生理活性肽(如抗菌肽及抗病毒肽、神經(jīng)活性肽、激素調(diào)節(jié)肽、免疫活性肽、調(diào)味肽、抗氧化肽、營(yíng)養(yǎng)肽等)，對(duì)動(dòng)物保健和免疫力的增強(qiáng)已越來(lái)越受到關(guān)注。飼用酶制劑已是取代抗生素的首選添加劑。
　　3.5降低氮磷等排泄量，減少環(huán)境污染
　　應(yīng)用酶制劑可大大減少畜禽排泄物中的有機(jī)物、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排除量，大幅度減少其對(duì)土壤和水體的污染。另外，飼用酶制劑的應(yīng)用可以擴(kuò)大飼料資源。
　　4飼用酶制劑的選用
　　酶制劑具有高度的專一性和特異性，科學(xué)使用酶制劑是發(fā)揮其作用的關(guān)鍵。
　　4.1針對(duì)內(nèi)源酶分泌不足，選擇使用消化酶
　　一般來(lái)說(shuō)，仔豬和家禽等分泌的內(nèi)源酶種類、數(shù)量都難以滿足消化代謝的需要，尤其當(dāng)應(yīng)激狀態(tài)或疾病情況下更明顯。研究表明，肉仔雞胰腺和腸道內(nèi)消化酶活性基本上隨著日糧中外源酶添加量的升高而升高。4.2針對(duì)日糧類型中主要抗?fàn)I養(yǎng)因子選用酶制劑
　　4.21低黏度日糧
　　比較典型的是玉米一豆粕型日糧，是我國(guó)畜牧生產(chǎn)的常規(guī)日糧，適宜選用的酶種為木聚糖酶、果膠酶和甘露聚糖酶的復(fù)合酶制劑。
　　4.2.2高黏度日糧
　　是指大麥、小麥、米糠含量較高的日糧，北美、歐洲國(guó)家應(yīng)用廣泛。這類日糧應(yīng)選用β一葡聚糖酶和木聚糖酶的復(fù)合酶制劑。
　　4-2_3高纖維日糧
　　是指谷物、糟渣、糠麩含量較高的日糧。這類日糧應(yīng)選用纖維素酶，同時(shí)輔以木聚糖酶、甘露聚糖酶等，以協(xié)同摧毀植物細(xì)胞壁。
　　4.2.4雜餅/粕日糧
　　是指棉、菜籽餅，粕等含量較高的日糧，富含粗纖維、果膠、甘露聚糖等多聚物，這類日糧應(yīng)選用含纖維素酶、果膠酶和甘露聚糖酶的復(fù)合酶。
　　4.3針對(duì)目標(biāo)底物的含量確定酶制劑的適宜用量
　　使用酶制劑的主要目的是提高飼料中依靠?jī)?nèi)源酶不能消化物質(zhì)(目標(biāo)底物)的利用率或消除其抗?fàn)I養(yǎng)作用。若底物過(guò)少，加酶就不會(huì)產(chǎn)生明顯效果;若底物過(guò)多，添加酶量或酶活性不足，則效果亦不
　　佳，這就要求目標(biāo)底物與酶制劑用量之間應(yīng)有適宜的比例關(guān)系。
　　4.4確定酶制劑的營(yíng)養(yǎng)改進(jìn)值(INT).對(duì)日糧配方進(jìn)行優(yōu)化
　　使用酶制劑方式有兩種，一是直接添加在常規(guī)配合飼料中，簡(jiǎn)單易行但會(huì)增加飼料成本;二是根據(jù)酶制劑提高生產(chǎn)性能和改善飼料利用的程度，適當(dāng)降低常規(guī)配合飼料中的營(yíng)養(yǎng)參數(shù)或利用廉價(jià)飼料原料配制日糧。只有在充分科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出各種酶制劑所能改進(jìn)的飼料養(yǎng)分消化率的大小或相對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(稱為“營(yíng)養(yǎng)改進(jìn)值(INN)”)，并以此對(duì)常規(guī)飼料營(yíng)養(yǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，才能在保持生產(chǎn)陛能不下降的情況下降低飼料成本。
　　4.5針對(duì)動(dòng)物的特異性選用酶制劑
　　不同種類的動(dòng)物消化系統(tǒng)和酶系統(tǒng)不同，同一動(dòng)物的不同生理階段也有差異，對(duì)酶制劑的反應(yīng)也就各異。酶制劑使用效果受動(dòng)物因素的影響較明顯。

donghaijun2009

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朱習(xí)春

好文章，謝謝