第四章-非营养性添加剂(饲料酶制剂)

饲料添加剂学江西农业大学动物科技学院黎观红Tel:13979165229E-mail:[e-mail]第四章非营养性添加剂第二节饲用酶制剂饲用酶制剂是将一种或多种用生物工程技术生产的酶与载体和稀释剂采用一定的加工工艺生产的一种饲料添加剂。第四章非营养性添加剂第二节饲用酶制剂酶制剂作为一种新型高效饲料添加剂，可以提高动物生产性能和减少排泄物的污染，同时也为开辟新的饲料资源、降低饲料生产成本提供了行之有效的途径，并为饲料工业高效环保、节粮和可持续发展提供了保障和可能性。饲用酶制剂的研究开发和推广使用，已成为生物技术在饲料工业中应用的重要领域。目前，饲料加酶已成为比较普遍的做法。第四章非营养性添加剂一、饲用酶制剂应用的生物学依据（一）动物对酶的需要幼龄畜禽消化道和酶系统的发育很不建全，消化酶、胃酸和消化液分泌不足，远不能适应其分解大分子营养物质的需要。断奶、健康状况不佳或应激状态时，畜禽消化道内酶分泌量的降低，这些为外源性消化酶发挥作用创造了条件。第二节饲用酶制剂第四章非营养性添加剂饲料中抗营养因子的存在：植酸、非淀粉多糖开发新的饲料资源（某些原料因为上述限制不能被采用）。第二节饲用酶制剂一、饲用酶制剂应用的生物学依据（二）饲料对酶的需要豆粕涨价，我们用杂粕玉米涨价，我们怎么办?第四章非营养性添加剂迄今为止，还未发现酶制剂有毒有害的报道。但在发酵过程中，如果污染杂菌，就有可能产生有害物质。另外，研究表明，因为外源酶是微生物酶，结构组成与动物分泌的酶不同，因而不会产生负反馈调节。（三）酶作为一种蛋白质，对动物是安全的第二节饲用酶制剂一、饲用酶制剂应用的生物学依据第四章非营养性添加剂第二节饲用酶制剂二、饲用酶制剂主要种类包括淀粉酶和非淀粉多糖(non-starchpolysaccharides,NSP)酶；非淀粉多糖酶又包括半纤维素酶、纤维素酶和果胶酶；半纤维素酶主要包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯木聚糖酶和半乳聚糖酶；纤维素酶包括C1酶、Cx酶和β-葡聚糖酶。（一）消化碳水化合物的酶第四章非营养性添加剂（二）蛋白酶蛋白酶将蛋白质水解成为可被肠道消化吸收的小分子物质。根据最适pH不同，将其分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶。第二节饲用酶制剂二、饲用酶制剂主要种类由于动物胃液呈酸性，小肠液多为中性，所以饲料中多添加酸性和中性蛋白酶，其主要作用是将饲料蛋白质水解为氨基酸和小肽。第四章非营养性添加剂（三）脂肪酶脂肪酶是水解脂肪分子中甘油酯键的一类酶的总称；微生物产生的脂肪酶通常在PH3.5～7.5时水解力最好，最适温度38～45℃，因此，微生物脂肪酶非常适用于饲；第二节饲用酶制剂二、饲用酶制剂主要种类外源性脂肪酶的作用与动物的年龄有关，生长动物体内的脂肪酶足以满足自身的需要，但幼畜日粮中添加脂肪酶可能有益。第四章非营养性添加剂植酸酶又称为肌醇六磷酸水解酶，是一种可使植酸磷复合物中的磷变成可利用磷的酸性磷酸酯酶。作为商品生产的植酸酶主要是来源于真菌的发酵产物，也有一部分是用生物技术生产的。（四）植酸酶第二节饲用酶制剂二、饲用酶制剂主要种类2007年，玉米种子反应器－植物表达植酸酶2006年，猪肠道优势乳酸杆菌表达植酸酶三、饲用酶制剂的作用及其机理（一）破坏植物细胞壁，提高养分消化率细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶等组成的一种复杂聚合物，除草食动物之外，其他动物不能消化这类物质，这样大大影响了植物饲料中淀粉、蛋白质等营养物质的消化率。若在饲料中适当地添加能分解这类聚合物的酶；以破坏饲料中存在的植物细胞壁，使细胞中的营养物质释放出来，可提高饲料中能量和蛋白质的利用率。第四章非营养性添加剂第二节饲用酶制剂（二）降低消化道食糜黏性，减少疾病的发生构成植物细胞壁的非淀粉多糖物质能够结合大量的水，增加了消化道食糜的黏度，使营养物质和内源酶难以扩散，这不仅降低了蛋白质、淀粉等营养物质的消化吸收，而且也使畜禽产生黏粪现象。饲料中添加酶制剂可降低食糜的黏稠度，缩小胰脏和胃肠道的体积，减少粪便量，降低氮的排出率，提高畜禽的生产性能；第四章非营养性添加剂第二节饲用酶制剂三、饲用酶制剂的作用及其机理（三）消除抗营养因子有些饲料组分(如日粮纤维和植酸磷)是无法被动物内源酶消化的，同时这些不能被消化的养分还会产生抗营养作用。添加外源性酶制剂可以部分或全部消除抗营养因子(ANFs)所造成的不良影响。消化和降解这些抗营养因子的外源酶包括：植酸酶、β—葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶、α—半乳糖苷酶。第四章非营养性添加剂第二节饲用酶制剂三、饲用酶制剂的作用及其机理加酶对小麦能量利用率的改善不加酶时的状况加酶时的状况可利用成分可利用成分不可利用成分不可利用成分加植酸酶对原料磷利用率的改善不加酶时的状况加酶时的状况可利用磷不可利用磷可利用磷不可利用成分几种饲料原料中的抗营养因子或难于消化的成分第四章非营养性添加剂（四）补充内源酶的不足，激活内源酶的分泌消化机能正常的成年动物，能分泌足够的消化饲料中淀粉、蛋白质、脂类等养分的酶。补充这些消化酶对成年健康动物的作用甚微。对于早期幼小畜禽来讲，主要是其内源酶分泌不足，应添加外源酶以弥补这一缺陷。一般在日粮中适当地添加淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶，以补充内源酶的不足，促进营养物质的消化和吸收，消除营养不良和减少腹泻的发生，提高饲料消化率。第四章非营养性添加剂第二节饲用酶制剂三、饲用酶制剂的作用及其机理第四章非营养性添加剂第二节饲用酶制剂四、饲用酶制剂的应用我要吃！我也要！饲用酶制剂的应用效果，主要取决于酶的组分、活性和与动物日粮的匹配性。第四章非营养性添加剂第二节饲用酶制剂四、饲用酶制剂的应用（一）使用酶制剂的注意事项1、使用饲用酶制剂时要充分考虑酶制剂的专一性特点饲料原料结构不同，酶作用的底物不同，因而效果不同。在以大麦、燕麦为基础的日粮中添加β－葡聚糖酶，可以改善谷物营养价值；对于小麦、黑麦日粮应加入木聚糖酶，若同时加入β-葡聚糖酶效果会更优。第四章非营养性添加剂2、使用饲用酶制剂要充分重视动物因素第二节饲用酶制剂四、饲用酶制剂的应用（一）使用酶制剂的注意事项各种动物使用酶的经济效益排序蛋鸡乳猪分娩猪肉鸡育肥猪第四章非营养性添加剂3、对饲用酶制剂活性的科学认识第二节饲用酶制剂四、饲用酶制剂的应用（一）使用酶制剂的注意事项一定的温度(植酸酶37℃)、一定的酸碱度(植酸酶pH=5.5)、一定的底物浓度(植酸酶0.0051mol植酸)、一定的时间(植酸酶1分钟)所释放出的产物1毫摩尔即为酶的1个活性单位---活性单位只是一个固定点的酶活力动物消化道内的环境比实验室定点条件宽广的多比较不同生产厂商同一来源的同一酶种的活性值高低，要在定义一致的情况下进行。评价饲用酶唯一最为有效的方法是将它添加到实际日粮中饲喂目标动物，并以动物生产性能表现来衡量饲料酶制剂的优劣。影响酶活力的饲料加工过程制粒---包被工艺贮存---包被工艺影响酶在消化道内活力的因素体温---酶的最适温度消化道酸碱度---酶的最佳pH环境消化道蛋白酶的分泌---对酶的破坏程度第四章非营养性添加剂3、对饲用酶制剂活性的科学认识第二节饲用酶制剂四、饲用酶制剂的应用（一）使用酶制剂的注意事项第四章非营养性添加剂五、酶制剂研究的发展方向第二节饲用酶制剂1、确定统一的有效的分析方法目前的情况：没有标准的理想程序监控在日粮中酶制剂的活性；检测方法众多，测定条件不一；酶制剂倾向于与饲料组分紧密结合而影响测定。第四章非营养性添加剂建立简单、准确、可重复性高的检测方法有如下好处：五、酶制剂研究的发展方向第二节饲用酶制剂1、确定统一的有效的分析方法为酶制剂生产和采购企业建立一个以酶活为基础的评价体系；使饲养企业决定在饲料中添加的准确计量以及在制粒后的残留；可以使在肠道不同部位的酶活检测变得精确，特别使酶制剂作用最敏感部位的活性。第四章非营养性添加剂五、酶制剂研究的发展方向第二节饲用酶制剂2、酶制剂体内作用位点的确定目前还缺乏坚实的试验和理论基础来判断某种酶制剂在消化道的那些部位可以发挥最佳的活性；了解这个问题的好处在于：针对特定的底物选择可在其最佳催化作用部位的酶；针对不同动物选择使用，不同的pH和蛋白酶活性等等第四章非营养性添加剂五、酶制剂研究的发展方向第二节饲用酶制剂3、新型酶制剂研发（基因工程）在作用位点的高活性（每个单位蛋白质的底物催化率）；在高温、低pH、蛋白酶水解等条件的抗逆性；生产成本低；货架期更长（贮存稳定性、单独或与添加剂同时存在时）。第四章非营养性添加剂4、寻找新的酶来源五、酶制剂研究的发展方向第二节饲用酶制剂除了细菌、微生物来源还有可能来源于植物种子，比如CANOLASEED；消除饲料中的抗营养因子的另一个策略就是构建经过基因重组的单胃动物：FORSBERG(1993)就曾报道存在着以下的可能性：将细菌的cDNA重组到小鼠的胰腺腺泡细胞中以自主分泌多糖酶；主要的挑战是在腺泡细胞中高浓度的使葡聚糖酶或者其他酶的高效表达，在肠道中有效的降解葡聚糖或者木聚糖等；目前已经有可自主分泌高浓度植酸酶的转基因猪问世。第四章非营养性添加剂4、不同酶制剂之间（复合酶）及酶制剂与日粮组分之间的互作五、酶制剂研究的发展方向第二节饲用酶制剂明白主要的酶之间是否有增效、减效或者其他边际作用5、酶制剂应用模型研究通过模型应该可以进行最佳成本分析，预测每个单位的酶制剂的经济效应，未来的发展应该是通过模型能预测任何酶制剂添加量和日粮成份之间的效果。第四章非营养性添加剂5、酶制剂应用模型研究第四章非营养性添加剂五、酶制剂研究的发展方向第二节饲用酶制剂6、不同动物的研究对其他禽类（鸭、鹅）、鱼、鸵鸟、鳗的酶制剂研究还较少