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動物對飼料的消化主要是靠體內消化酶的作用,除了動物自身分泌的消化酶外,人們也可以在飼料中添加酶制劑幫助動物對飼料的消化利用。飼用酶制劑可以補充動物不足的內源消化酶和機體不能分泌的一些外源酶,促進對養分的消化以及對腸道消化吸收環境的改善,從而提高養分的消化率,節約能量和蛋白資源,改善動物的生產性能,降低動物生產成本,同時還可以減少動物生產帶來的環境污染。
1飼料酶的種類
飼料酶的分類有多種,按其成分組成可分為單酶與復合酶兩種。
1.1單酶
按其作用可分為兩大類,一類是消化酶類,這類酶家禽自身可以分泌,主要是消化飼料中的碳水化合物、蛋白、脂肪等養分,幫助家禽提高飼料的消化率。目前,飼料中應用的消化酶主要包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等,用于補充家禽早期生長、發生應激時等特殊情況下內源消化酶分泌的不足。另一類是非消化酶類,這類酶動物自身不能分泌,需要人為補充,主要是降解家禽消化率低、有抗營養作用或對家禽有害的成分,以改善消化道的理化特性,為消化酶類的作用提供一個高效的作用環境。非消化酶類主要包括木聚糖酶、B一葡聚糖酶、纖維素酶、植酸酶、甘露聚糖酶等。
1.2復合酶
復合酶是根據動物與日糧的類型,由不同單酶經過設計組成的多酶產品。家禽用復合酶按日糧類型可分為小麥日糧專用型、混合日糧專用型、玉米一豆粕日糧專用型及雜粕日糧專用型等。家禽采食不同日糧時對復合酶的需求不同,而且不同的家禽在飼養過程中面臨問題的關鍵性、有效性和經濟性也是不同的。復合酶只能解決最重點、最關鍵、最有經濟價值、對動物生產影響最大的問題,而不能解決所有的問題。復合酶的設計和使用一定要有針對性,根據動物的種類、飼料配方組成、加工工藝等特點選擇對生產有針對性的酶制劑,這樣,復合酶才能發揮出最大效果。
2酶制劑的功能
2.1破壞植物細胞壁
植物性原料的養分包裹在細胞壁內,家禽利用植物養分時首先是破壞細胞壁釋放養分。破壞細胞壁的方法很多,如原料的機械加工過程、家禽的采食過程等,酶制劑也是幫助動物破壞細胞壁釋放養分的一種有效的方法,以提高養分的可利用率。家禽體內不能分泌破壞細胞壁的酶,如纖維素酶、p一葡聚糖酶、木聚糖酶等,只能通過外添的方式幫助家禽破壞這些非淀粉多糖抗營養作用,以釋放更多的養分供動物消化利用(咼于明等,2001)。2.2補充內源消化酶,提高養分消化率
家禽在幼年階段,由于消化器官不發達,消化酶的分泌與消化機能不完善(Efird等,1982;Lindemann等,1986),消化酶分泌不足可限制幼年動物生長發育(安永義等,1999;咼于明等,2001)。添加外源消化酶可有效補充內源酶的不足,提高幼齡家禽對飼料養分的利用率,避免消化不良引起的營養性下痢等疾病、生長速度和飼料轉化率下降等問題的發生。2.3降解飼料中的抗營養因子
飼料原料中的營養成分與抗營養成分是同時存在的。抗營養成分不僅可以降低動物對養分的}肖化吸收率,還可引起動物腸道對疾病的敏感性,降低動物的抵抗力。飼料中常見的抗營養成分包括植酸磷、可溶性非淀粉多糖、蛋白酶抑制因子等。植酸酶以及非淀粉多糖酶可以幫助動物破壞這些抗營養成分,改善腸道的消化吸收環境,提高飼料養分的消化吸收。2.4提高飼料產品質量的穩定性
由于我國飼料原料的來源廣泛且非常復雜,飼料廠在使用時對不同批次原料質量的變異難以控制,原料營養價值的變異經常會引起飼料產品質量的波動。通過使用酶制劑,可以改善原料養分的消化利用率,降低原料批次間的養分變異,保證飼料產品的穩定,從而可以提高動物生產性能的均一性。
2.5改善動物腸道環境,提高免疫力
腸道后段有害微生物的過度發酵會損害腸道健康,降低機體免疫力。腸道后段的微生物與腸道食糜存在互作關系。腸道后段食糜養分的變化主要取決于消化道前段對食糜養分的消化吸收。添加飼用酶制劑可以改善飼料在消化道前段的消化吸收,間接
改變消化道后段食糜養分供應的數量與質量,從而影響腸道微生物的數量與結構。腸道微生態環境的優化不僅降低動物的維持需要,提高腸道的健康水平以及對疾病的抵抗力,并且還可以減少抗生素等添加劑的使用,降低養殖成本,改善食品安全。
3影響酶制劑應用效果的因素
酶制劑的應用技術是一項復雜的工程,應用效果受到酶本身及其作用環境中多方面因素的影響,因此酶制劑的作用效果不是經常都能體現,這是酶制劑在應用過程巾碰到的主要問題。
3.1動物因素
酶制劑的作用效果受動物的品種、年齡、生理階段等影響較大。不同品種的動物對酶的需求不同,其中家禽除了需要添加非淀粉多糖酶外,還要補充消化酶。動物在不同生理階段其消化生理存在差異,因此對飼料的消化能力也不同。一般說來,幼齡動物消化道發育不完善,尤其是在目前集約化的飼養管理制度條件下,內源消化酶分泌的變化并不能及時滿足飼料變化及環境條件變化的要求,這種情況下需要額外添加消化酶。
家禽由于消化道短,食糜停留時間短,微生物作用較弱,且飼料先進入偏中性環境的嗉囊中發生一定作用之后,才進入酸性環境的胃;家禽消化道食糜水分(20%)較低,腸道中食糜的黏性較高.所以加酶的效果較為明顯(汪儆,2005)。Eustace等(2005)試驗表明,在2~5周齡肉雞日糧中添加酶制劑,可顯著提高增重和采食量(P<O.05),粗蛋白、粗脂肪和粗纖維的表觀消化率也顯著提高(P<O.05)。王修啟等(2004)研究表明,在蛋雞小麥基礎日糧中添加木聚糖酶可使產蛋率水平提高6.17%(P<O.01),蛋重平均提高5.24%(P<0.01),料蛋比降低11-3%(P<O.01)。錢利純等(2005)在番鴨高米糠粕日糧中添加0.1%酶制劑,結果使番鴨日增重提高10.83%(P<0.01),飼料利用率提高10.35%(P<0.01),肝重提高16.87%(P<0.01),腹脂率降低10.38%(P>O.05),同時還有利于番鴨羽毛生長,防止啄羽。
3.2日糧因素
酶的專一性非常強。從理論上講,酶制劑配方設計與飼料配方設計是相對應的,兩者是互動關系。不同的日糧類型有不同的特點,如果對酶的選擇和使用不正確,則不能針對性地解決問題,從而達不到最大的經濟效益。一般而言,小麥型日糧添加以木聚糖酶為主的非淀粉多糖酶;大麥型的日糧添加以B一葡聚糖酶為主的非淀粉多糖酶;玉米一豆粕日糧中應以添加蛋白酶、淀粉酶和甘露聚糖酶等為主。
3.3飼料加工因素
酶是一種蛋白質,在高溫條件下會失活。在家禽飼料加工的過程中,制粒溫度一般在85~C左右。不l司的酶制劑經過調質和制粒的高溫、高壓、高濕的作用,活性會有不同程度的下降。因此,在不同的飼料加工工藝中添加酶制劑一定要考慮對酶特性的選擇以及添加的方式。植酸酶是現在使用最普遍的單酶產品,與非淀粉多糖酶相比更易受溫度的影響(George,2000)。在粉料中添加普通的植酸酶即可,而在顆粒料中一般要選擇耐高溫性能較好的產品。
3.4菌種及酶特性
飼用酶制劑是由微生物,如細菌、真菌等通過發酵生產的,不同菌種產生的酶耐熱性能不同(汪儆,2001)。在不同的行業中,對酶的特性要求不同,在飼料行業如果選擇的針對性不強,則飼料酶發揮不出應有的效果。飼料專用酶的要求有如下特點:
(1)耐受飼料加工過程中高溫、高壓、高濕的處理;
(2)在動物體溫下表現出較高的活性;
(3)有較寬的pH適應性;
(4)能在低濃度底物下高效分解飼料原料。
目前,對酶活特性的改變主要是通過基因工程技術對菌種進行改造,因為自然菌種產生的酶活特性及酶種的組合一般很難滿足不同動物的需要。目前市場上主要的飼料酶產品都是用基因工程菌經過液體深層發酵后生產出高精度的單酶產品,然后再根據動物、日糧等特點進行針對性復配。
3.5其他因素
此外,給動物提供一個良好的生長環境也很重要,因為酶的作用只有在特定的條件基礎上才能充分地表現出來。這里的環境包括,動物生長的體外環境及動物腸道內的微生態環境。如動物處于疾病、飼料霉變、應激等條件下,不僅限制酶制劑作用的發揮,同時酶的作用效果還經常被這些環境的負作用所影響。
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