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入中國市場。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)酶制劑市場上的一個亮點。
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)日糧特點和動物種類及其生理特點不同，通過生物學(xué)飼喂試驗合理配制而成的。
酶具有嚴格的專一性和高效的有機催化特性，對反應(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，催化活性將達到最大，否則會受到影響。在動物日糧中，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主要因素，當(dāng)受到某些因素影響時，酶的空間結(jié)構(gòu)會被破壞，特有的空間結(jié)構(gòu)的破壞會使酶失去催化活性。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)和反芻動物等的養(yǎng)殖，在飼料的青貯中也有添加。根據(jù)動物種類和生理階段不同及日糧特點，設(shè)計科學(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)定化和定點釋放產(chǎn)品及液體化產(chǎn)品，形成各種系列滿足市場需求是飼用酶發(fā)展的必然趨勢。
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1、 降解植物性飼料原料的細胞壁，促進營養(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，減少動物胃腸道疾病，提高成活率；
4、 補充動物內(nèi)源消化酶分泌的相對不足，幫助動物消化，提高生產(chǎn)性能強度，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。
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格林酶是一種飼料專用多元復(fù)合酶制劑，是由動物營養(yǎng)學(xué)、微生物學(xué)專家對國內(nèi)外飼料市場行情進行了認真的調(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)威機構(gòu)測定，酶活指標(biāo)居國內(nèi)先進水平，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)計合理、2、完全抗胃酸和胃蛋白酶、3、熱穩(wěn)定性好的特點，可廣泛適用于各類飼料企業(yè)和養(yǎng)殖企業(yè)。為國內(nèi)外飼料市場提供了科技含量高、質(zhì)量穩(wěn)定、性價比更合理的飼料專用酶制劑。克服了市場上同類產(chǎn)品中生產(chǎn)工藝不專業(yè)、價格相對較高的弊端。
格林酶素中的酸性蛋白酶等能補充畜禽的內(nèi)源消化酶的不足，促進蛋白質(zhì)的分解，從而達到個體快速均勻生長。格林酶中的另一些有效成分則是針對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)計中增加了部分或全部代替抗生素、高銅、有機胂等高殘留添加劑的多項功能，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)因子對植物本身來說是一種機體保護機制，但用于動物飼養(yǎng)時，則會降低飼料中各種營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，減緩動物的生長速度，嚴重者還會損害動物機體健康水平。
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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。這些非淀粉會降低動物對營養(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)地粗糙堅硬，適口性差，動物采食量減少。
其作用機理表現(xiàn)在：
1、 NSP是構(gòu)成細胞壁的主要物質(zhì)，由于飼料粉碎只能破壞部分細胞壁，使它們成了細胞內(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)停留的時間，減少單位時間內(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，這是因為小麥、大麥等作物籽實的細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細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，一方面阻礙了動物內(nèi)源消化酶與細胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的相互作用，另一方面在動物腸道內(nèi)形成粘性物質(zhì)附著在營養(yǎng)物質(zhì)和消化道黏膜上，嚴重影響飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的釋放和消化，排泄到動物體外加大環(huán)境污染。
單胃動物不能分泌講解這些非淀粉多糖的酶，而且，幼齡動物消化道發(fā)育不完全，老齡動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)因子和補充動物內(nèi)源消化酶的不足，從而提高飼料原料的利用率，改善動物生產(chǎn)性能，對于開發(fā)新的飼料資源、保護環(huán)境、提高養(yǎng)殖經(jīng)濟效益具有重要意義。
飼用酶制劑的開發(fā)生產(chǎn)經(jīng)歷了從單一酶到針對動物種類和日糧特點系統(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，是“綠色”“天然”的保健添加劑，在飼料的節(jié)流和開源領(lǐng)域，對提高動物生產(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)達國家的使用率高達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)用將會更加廣泛。
第三節(jié) 加酶機理
飼料需要
l 植物籽實類是動物的主要營養(yǎng)來源，而它們含有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)組成的細胞壁，構(gòu)成了細胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)向外溶出的屏障，從而影響動物的消化吸收。
l 植物性飼料原料的細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酶摧毀細胞壁，有利于細胞內(nèi)容物淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪等養(yǎng)分從細胞中釋放出來 。同時，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。
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動物需要
l 研究證實，幼齡動物消化道發(fā)育不全，消化酶和胃酸分泌不足，遠不能適應(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，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，也使動物體消化酶分泌量顯得相對不足，造成營養(yǎng)物質(zhì)不能很好地被動物吸收利用。
l 所有論證表明應(yīng)給動物，特別是幼齡動物補充外源消化酶如蛋白酶、淀粉酶。
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目前市場上的飼用酶品種、品種繁多，面對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)濟效益是一個非常重要的問題。
除植酸酶外，目前市場上的飼用酶產(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，釋放出磷為動物所利用，同時被植酸結(jié)合的一些無機鹽、氨基酸、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)也釋放出來為動物所利用，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動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)配能促進動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)濟效益允許，用戶無疑可以在他們的飼料中同時添加兩者。
隨著對飼用酶作用機理的不斷研究，在所有動物日糧中都采用單一型號的復(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，對提高養(yǎng)殖經(jīng)濟效益是非常必要的。
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有所損失，因此，對于顆粒飼料或膨化飼料來說，酶量相應(yīng)就要多加點。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)動物（根據(jù)經(jīng)濟性水產(chǎn)動物消化生理的不同，主要分為一般家魚類和甲魚、鰻魚特種經(jīng)濟水產(chǎn)動物兩類）和反芻動物消化生理的不同，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。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。鴨對粗纖維的利用率比雞高，因此酶量可少加一些。水產(chǎn)動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。至于反芻動物，為了適應(yīng)其對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)，但是在激烈的競爭的飼料市場中，這種提高并沒有給飼料生產(chǎn)廠家?guī)斫?jīng)濟效益，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，這需要進一步的飼喂試驗來確定。
