蛤蟆文太:饲用酶制剂应用存在的问题和解决方法

1饲用酶制剂的作用机理 1．1  玉米型日粮
随着工业深加工和生物能源发展，饲料用玉米成本越来越高，充分提高现用玉米的能量利用率成为有效节约饲料成本的一个重要途径。现代动物营养学研究表明，采用真消化率指标可以更真实地反映畜禽消化能力和饲料被利用的程度，玉米中能量真消化率不超过80％，如何进一步提高玉米中能量消化率成为改善日粮能量节约成本的关键指标。
改进玉米中能量利用方法有很多，如膨化加工处理、粉碎易消化、酶化处理、改良玉米品种等，其中酶化处理具有针对性强、成本低、易于实施等特点。加酶可以提高玉米中能量利用率，从而提高日粮整体能量水平，节约能量饲料成本。玉米产地和品种差异会改变日粮配方能量的预期，加酶可以降低这种差异带来的生产性能影响，大大缩小配方营养水平和实际生产成绩之间的差距。
1．2小麦型日粮
随着饲料业使用玉米比例越来越低，小麦及其副产品(次粉、麦麸)在传统玉米型日粮中的替代作用越来越明显。小麦及其副产品(次粉、麦麸)中含有大量可溶性木聚糖，在胃肠道大量吸收水分产生黏性，并影响肠道的正常蠕动消化功能，另外未被消化的木聚糖进入后肠道可以被寄居在那里的微生物作为能量来源加以利用，导致后肠道微生物过度繁殖，引起消化紊乱。
木聚糖可降低小麦及其副产品的能量利用，并影响畜禽对其它营养物质的吸收，在实际生产中表现为：生长速度变慢，料肉(蛋)比提高，粪便粘稠等。畜禽胃肠道不能分泌相应酶对木聚糖进行有效降解，必须通过外源添加木聚糖酶才能降解消除使用小麦及其副产品给生产带来的负面影响。
1．3杂粕型日粮
菜籽粕、棉籽粕等杂粕消化率偏低的营养原因是由于其中存在大量纤维素类物质，这些物质构成坚固的植物细胞壁，蛋白质和其它营养物质被细胞壁紧紧包裹，不易释放。畜禽单胃动物胃肠道不能分泌足够的酶对纤维素类物质进行充分消化利用，这导致杂粕中的被包裹的蛋白质和其它营养物质不能被有效释放和消化。外源添加可以有效降解植物细胞壁的酶系，破坏细胞壁的结构从而有利于被植物细胞壁包裹的淀粉和蛋白质等细胞内容物的释放。
1．4稻谷(大麦)型日粮
由于稻谷中20％成分为稻壳，其主要成分是木质素，它与纤维素、半纤维素混杂在一起，作为粗纤维主要成分难以消化，因此稻谷的粗纤维消化率特别低。稻谷及其副产品(米糠)中含大量可溶性NSP，主要为β-葡聚糖、木聚糖和纤维素。它们在肠道中达到一定含量会提高内容物黏度，从而直接影响养分的消化和吸收。单胃动物胃肠道不能够分泌相应的酶系对稻谷及其副产品中的抗营养因子进行降解，外源添加相应酶一方面降解植物细胞壁，另一方面可使可溶性β-葡聚糖部分水解为低聚糖，从而降低内容物的黏度，提高养分与消化酶的混合速率，最大限度地发挥其消化作用。大麦中的抗营养因子类别与稻谷(及其糙米、米糠)相似。
1．5谷物中植酸盐
植酸，即环己六醇六磷酸酯，其化学结构是由六个碳原子构成的正六边形，每个碳原子上连有一个带负电的磷酸根，具有很强螯合能力，可与多种矿物质离子如镁、钾、钙、锰、铁、锌和蛋白质螯合，形成不溶性植酸盐或植酸一金属离子一蛋白质复合物。植酸盐广泛存在于各种植物性饲料中，主要是植物籽实，其中以谷类籽粒和油料种子含量最为丰富，如饼粕、玉米、麦类、糠麸，其植酸磷含量约占饲料总磷量的60％~80％。在肠道中与钙、镁、锌、铁、锰离子结合形成不溶性复合盐；与蛋白质和消化酶结合形成不溶性复合物，氨基酸利用下降；阻碍了多种消化酶的活性，如蛋白酶、淀粉酶等。
2饲用酶制剂应用存在问题
虽然酶制剂的市场非常广阔，但饲料酶应用过程中还有许多问题没有解决，以致许多饲料厂反映酶制剂使用效果不明显，其主要原因在于：
2．1酶制剂对热敏感，耐热性差
由于全价饲料在生产过程中，需要经过蒸汽制粒工序，该工序温度在75~85℃，而一般酶制剂只能耐受50~70℃，所以在制粒过程中，酶的活性会受到一定程度的损失。酶制剂受温度影响而破坏是影响其效果的重要原因之一。
2．2  日粮类型影响使用效果
由于饲料酶复合酶应用最早起源于欧洲，欧洲的典型日粮是麦类日粮，木聚糖酶和葡聚糖酶被成功应用于上述日粮，欧洲使用酶制剂的成功经验表明，木聚糖酶添加于小麦型日粮可以使小麦的营养价值达到和使用玉米一样的效果，而葡聚糖酶添加于大麦类日粮可以使大麦的营养价值达到和使用小麦一样的效果；但是，国内典型日粮配方是玉米豆粕(杂粕)型日粮，国内大部分酶制剂生产商受到欧洲使用酶的误导而偏向于添加木聚糖酶于玉米型日粮(玉米中可溶性木聚糖含量仅为0．1％)，这不仅导致酶使用效果不明显，反而增加了饲料成本。
2．3  实际应用效果系统研究
国内酶制剂生产企业普遍存在“重销售，重发酵，忽略应用性研发(酶制剂与饲料原料的关系研究)”现象，目前国内知名酶制剂企业大都属于销售型企业，过度地把人力和财力投入到销售，而忽略了饲料行业是应用性行业的本质，忽略了对酶制剂的应用效果进行深入系统地研究，产品使用效果不明显也是情理之中事情。
上述三大问题是阻碍饲料酶制剂行业发展的瓶颈问题，也是饲料企业使用酶制剂最为关心的问题。针对上述问题给出的解决方案是：①加强酶制剂剂型方面的开发，比如包衣技术的研究与开发，开发出可以耐高温的包衣型复合酶，又如液体剂型酶制剂的开发，目前已经有几家酶制剂生产企业推出此产品；②加强酶制剂与饲料原料针对性的应用研究，强化酶制剂的应用效果，这是饲料酶制剂应用的首要问题。
3不同厂家酶制剂质量鉴别
由于不同酶制剂厂家生产产品质量标准不同，因而比较存在一定的难度。饲料厂在筛选酶制剂过程中，可以从以下几方面来比较不同厂家酶制剂的质量。
3．1从酶制剂的酶种和剂型来比较
允许在饲料上使用的酶制剂品种大约有10多种，但真正能够发挥作用的酶制剂是要根据饲料原料的特点来设计的产品。从酶制剂应用效果来看，植酸酶代替磷酸氢钙、木聚糖酶添加于小麦、酸性蛋白酶添加于幼龄动物的效果基本得到肯定。而复合酶中并不是酶品种越多，效果越好，往往是品种越多的效果反而差，主要原因是这类酶制剂品种中没有突出重点，受到添加成本影响，添加种类多了之后势必含量不够，从而影响了酶制剂的使用效果。好的酶制剂通常是酶品种专一性非常强，比如专门针对玉米中提高淀粉利用而设计的酶制剂。总之，从酶种来比较，主要依据是饲料厂为何要添加酶制剂这一根本目的，只有从此目的出发，才能筛选到适合自己使用的酶制剂产品。
目前酶制剂的剂型主要有3种：粉状、颗粒(包被)和液体。饲料厂可以根据自身料型和制粒温度来选择不同剂型酶制剂。一般来说，粉剂主要适用于预混料和浓缩料使用，颗粒(包被)适合于颗粒饲料，而液体和包被剂型适合于制粒温度90℃以上的饲料。
3．2从标签标示值和实际测定值来比较
目前应用于饲料上的酶制剂主要有植酸酶、木聚糖酶、纤维素酶、葡聚糖酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶、甘露聚糖酶、半乳糖苷酶等品种。其中，植酸酶有国家标准(GB／T18634-2002)，纤维素酶(NY／T 912-2004)、葡聚糖酶(NY／T 911-2004)已经有农业行业标准，其它大部分酶种都具有轻工业标准或食品行业标准，饲料行业可以借用这些标准进行质量控制。因此，饲料厂家在选择酶制剂供应商时，可以以上述标准为参考，进行检测比较。另外，标签标示值和实际测定值可能存在一定的差别，以实际测定值作为比较同一种酶活高低的方法是最科学的方法。
3．3  关于木聚糖酶和植酸酶
木聚糖酶的检测目前还没有相应统一的标准，不过主要酶制剂厂家的木聚糖酶的检测方法已经逐渐趋于接近一致，尤其是采用国际单位表示的酶制剂厂家，下面就木聚糖酶酶活定义和检测条件作一讨论。由于同一个酶种(如木聚糖酶)可以由不同的微生物发酵生产，并且不同微生物发酵分泌的同一品种酶在酶活特性方面存在一定的差别，导致不同企业提供的测定条件亦不同，同时，酶活定义和表示方法就随之产生差别，木聚糖酶就是这样一个非常典型的例子，不同生产企业的木聚糖酶酶活定义大致有以下3种：
国际单位：在设定温度(37-65℃)和pH(3．0-6．0)条件下，1 inln内从底物燕麦木聚糖溶液中降解释放1μmoL单分子还原产物(木糖)所需要的酶量为一个酶活量单位，称为国际单位(Iu)。目前国内部分主要酶制剂生产企业采用此单位。
芬兰国际单位：在测定条件下，1 s内从相应底物燕麦木聚糖中产生1 nmoL产物木糖所需的酶量，为1个芬兰国际单位(BXU)。采用国内进口原酶作为原料或进口供应商生产的产品大部分是使用这种单位表示。
国内常用单位：在设定温度和pH条件下，1 min内从相应底物中中产生1 P-g产物(木糖、葡萄糖和葡萄糖)所需的酶量，为1个酶活单位(都用u或u表示)。国内二三线品牌的酶制剂企业使用这种单位，其特点是酶活标示值都很高，有的有几十万，甚至是几百万，有故弄玄虚之嫌疑。
关于植酸酶，虽然国家在2002年制定了相应饲料植酸酶的标准(GB／T 18634-2002)，但是随着最近这几年植酸酶生物技术的迅猛发展，开发出了新的高效植酸酶菌株，酶活分泌水平大大提高，生产成本显著下降，这导致该菌株生产的植酸酶在实际生产上得到了大规模推广和应用。由于现在普遍使用的植酸酶菌株与原来国标制定过程中采用的菌株不同，两者的植酸酶特性也不同，因此，目前国内企业销售的植酸酶的测定条件与国家标准存在较大的差别，主要是测定pH、温度等。不同企业的植酸酶标准相差不大，可以采用专业化酶制剂生产企业的企业标准来作为比较植酸酶酶活的标准。
3．4从酶制剂供应稳定性来比较
酶制剂产品质量的稳定也是衡量酶制剂性能的重要指标。优先考虑专业化和规模化酶制剂的生产企业是选择酶制剂的重要因素。一般来说，液体发酵生产的酶制剂的稳定性相对于固体发酵品种要好些，主要是液体发酵生产产品纯度高，发酵条件控制相对精确，不同批次酶活相对稳定性高。饲料企业应定期抽检酶制剂产品质量。
4饲用酶制剂应用发展趋势
4．1酶制剂定制生产
酶制剂定制生产越来越被广大饲料厂所接受，也正成为酶制剂应用的发展方向之一。这是由于饲料中原料品种多，组成成分复杂，并且各个饲料厂产品存在相当大的差异，同时酶制剂具有专一性的特征，因此非常有必要根据各个饲料厂所使用原料的特点定制相应酶制剂产品，定制生产主要有以下几个优点：满足各个饲料厂使用原料的差异所带来不同的需求；定制生产的酶制剂应用效果得到明显加强。总之，定制生产可以节约加酶成本，并加强酶制剂应用的效果。
4．2酶制剂应用研究
饲料行业是属于应用性行业，应用行业的特征是可以借助上游行业的技术和产品为我所用，针对应用行业的特点和需求来解决饲料行业面临的问题。工业酶制剂是涵盖许多行业的一类产品，包括食品行业、生物发酵行业、洗涤行业、纺织行业、造纸行业、医药行业等。饲料酶应用能否应用成功的核心问题是如何将酶制剂有效结合饲料原料的特点充分发挥其效果。因此，笔者认为，酶制剂的应用研究在今后发展过程中扮演越来越重要的角色。
4．3技术服务专业化
许多饲料企业把添加酶制剂比作是人买保险保平安，其实这是不会应用有效使用酶制剂的表现。酶制剂是能够为饲料厂和养殖企业带来效益的功能性添加剂。如何正确选择和合理使用酶制剂是其应用过程中碰到的主要问题。酶制剂的使用需要有专业技术人员进行指导，否则选择和使用不当，不仅不能带来经济效益，反而增加生产成本!
酶制剂的最根本作用在于具有提高动物的饲料消化利用率，未来饲料酶的发展前景广阔!其原因在于：①随着对抗生素使用的逐步取消或禁止，酶制剂被认为是替代抗生素的功能性添加剂之一会越来越受到饲料行业的青睐；②国家对环境保护重视程度的提高和资源型矿产开发控制力度的加大，畜禽排泄物的控制将越来越严格，饲用酶在降低氮和磷的排泄方面将突显其卓越的功能。③随着玉米、豆粕等常规原料使用成本增加，非常规原料使用的比例和种类会越来越加大，添加酶制剂也成为一种必然的选择。
王小军，蔡青和，佴梅
(江苏省动物卫生监督所，江苏南京210036)
中国家禽2009.5