飼料添加劑酶制劑

1、 CONTENTS 國內(nèi)外酶制劑的應用現(xiàn)狀和前景 酶制劑的定義與分類 酶制劑的作用機理及其應用研究 酶制劑的制作工藝 酶制劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中存在的問題 國內(nèi)外酶制劑的應用現(xiàn)狀和前景 1 酶作為商品生產(chǎn)已有100多年歷史，早在1833年 還沒出現(xiàn)酶字之前已有人用酒精沉淀出， 這個人叫Diastase。他發(fā)現(xiàn)“淀粉酶”可使2000倍淀粉 液化而用于棉布退漿。的生產(chǎn)是1884年日 本人Takamine首先開發(fā)的，他在美國開Takamine制 藥廠生產(chǎn)高峰淀粉酶用于棉布退漿和用作消化劑。此 后在、和先后也建立了一些酶制劑工廠， 但在20世紀50年代前酶制劑工業(yè)沒什么驚人發(fā)展。 直到60年代隨著發(fā)酵技術和菌

2、種選育技術的進步， 獲得成功，的流 行，又獲成功，帶動了淀粉 深加工工業(yè)的興起，工業(yè)酶開始大量需要，使酶制劑 工業(yè)出現(xiàn)重大轉機。工業(yè)上使用酶帶來了許多的好處， 如等，因而引起 人們廣泛重視。80年代以后，遺傳工程被廣泛用于產(chǎn) 酶菌種之改良，現(xiàn)在酶制劑工業(yè)已成為國民經(jīng)濟的一 門重要高科技產(chǎn)業(yè)。 酶制劑的研究歷史和經(jīng)濟效益 20 世紀90年代初，我國開始飼用酶制劑 的研究與應用，酶制劑產(chǎn)品不斷增加，質量 不斷提高，目前已開發(fā)出-淀粉酶、-淀粉 酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、果膠酶、 -葡聚糖酶、甘露聚糖酶、植酸酶等上百個 產(chǎn)品。 我國現(xiàn)配合飼料年產(chǎn)量約6500萬噸，其 中20%左右已加酶，用酶1萬

3、余噸，加酶飼 料預計要1億噸才夠，我國飼料源不足，加 酶是方向。目前常用飼料酶約20種，農(nóng)業(yè)部 批準使用約有12種。其中植酸酶在消除抗營 養(yǎng)因子植酸和減少磷對環(huán)境污染有重要意義， 故國外飼料酶中約一半是植酸酶。國外飼料 酶多為提取的酶，復合酶是由單一酶配合而 成。我國生產(chǎn)飼料酶多為固體曲粉碎而成,酶 組成較復雜。 國內(nèi)外酶制劑的生產(chǎn)現(xiàn)狀 酶制劑的定義與分類 2 酶制劑(Enzyme preparations)： 生物活細胞產(chǎn)生的一類具有高度 專一性和催化功能的蛋白質，又 稱為生物催化劑，輔以其他成分， 可用于加速食品加工過程和提高 食品產(chǎn)品質量。 酶活力單位：在最適條件下，每 分鐘內(nèi)催化lmo

4、l的底物轉化為產(chǎn) 物所需的酶量為1個酶活力單位， 稱為酶的國際單位(IU)。 1 IU=1mol/min 酶制劑的定義 我國允許使用的食品類酶制劑有：凝乳酶，胃蛋白酶，胰蛋白酶，胰 凝乳蛋白酶A，菠蘿蛋白酶，木瓜蛋白酶，無花果蛋白酶，糖化酶， 一淀粉酶，枯草桿菌蛋白酶，果膠酶，乳糖酶，纖維素酶，一淀粉 酶，花色素酶，葡萄糖氧化酶。 酶制劑的分類 按作用機理分類按作用機理分類 (1) 加水分解酶：這類酶主要包括淀 粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、 植酸酶、果膠酶等。 (2)氧化還原酶：氧化還原酶是指參 與有機物質氧化還原的酶類。主要 有脫氫酶和細胞色素氧化酶等，存 在于動植物體的體液和組織中，在

5、 飼料添加劑中應用不多。 按來源分類按來源分類 (1)動物自身酶：由動物的各種分泌腺 產(chǎn)生和分泌的，幾乎包括了動物所需 的各種酶。 (2)人工酶：人工提取的酶主要是消化 酶類。 從制劑類型上分類從制劑類型上分類（常見）（常見） (1)單一酶制劑：如淀粉酶、脂肪酶、 蛋白酶、纖維素酶和植酸酶等。 (2)復合酶制劑：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，或者由一種或幾種微 生物發(fā)酵獲得。復合酶可同時降解 飼糧中多種需要降解的底物(多種抗 營養(yǎng)因子和多種養(yǎng)分)，可最大限度 地提高飼料的營養(yǎng)價值。國內(nèi)外飼 料酶制劑產(chǎn)品主要是復合酶制劑。 按動物能否合成分類按動物能否合成分類 (

6、1)消化酶：畜禽體內(nèi)能夠合成這類 酶并消化營養(yǎng)物質，但因某種原因需 要強化和補充。這類酶主要包括淀粉 酶、蛋白酶和脂肪酶等。 (2)非消化酶：動物自身不能分泌到 消化道內(nèi)的酶，多來源于微生物，這 類酶能消化動物自身不能消化的物質 或降解一些抗營養(yǎng)因子。 1 2 酶制劑 單酶制劑又可分為非消化酶(外源酶)和消 化酶(內(nèi)源酶)兩大類。 動物配合飼料中含有多種營養(yǎng)素，這些營養(yǎng)素多由生物高分 子組成，動物在消化利用這些營養(yǎng)物質之前，必須經(jīng)酶解后 才能利用。而酶具有嚴格的專一性和特異性，使用單一酶系 的作用效果要低于使用多酶系統(tǒng)。利用各種消化酶和非消化 酶的協(xié)同作用，可最大限度地提高飼料中能量、蛋白質、

7、纖 維素等營養(yǎng)物質的利用率，從而達到增重、減少飼料消耗的 目的。 單酶制劑 復合酶制劑 酶制劑的常見分類 -葡聚糖酶 -葡聚糖多存在于大麥、燕麥等谷物中，可溶于水 形成粘性的凝膠，成為一種抗營養(yǎng)因子，阻礙動物 (特別是幼畜)對營養(yǎng)物質的利用，影響生長。-葡 聚糖酶可水解-葡聚糖，降低腸道內(nèi)容物的粘度。 01 纖維素酶 包括C1酶、CX酶和-葡萄糖苷酶(Cb)。其 中C1酶將結晶纖維素分解為活性纖維素， 降低結晶度，然后經(jīng)CX酶的作用將活性纖 維素分解為纖維二糖和纖維寡糖，再經(jīng)Cb 的作用生成動物機體可利用的葡萄糖。 02 果膠酶 果膠是一種多糖，果膠酶可裂解果膠單糖之間的 糖苷鍵，并脫去水分子

8、，分解植物細胞壁間質成 分果膠，促使植物組織崩解，使營養(yǎng)成分得到充 分釋放和利用。 03 植酸酶 植酸即肌醇六磷酸，作為磷酸的儲存庫，廣 泛存在于植物中。由于礦物質結合在蛋白-植 酸-礦物元素復合物中，因此就降低了某些植 物性食物和一些植物蛋白分離物中礦物質的 營養(yǎng)效價。植酸酶（phytases）能將磷酸殘 基從植酸上水解下來，因此破壞了植酸對礦 物元素強烈的親和力，所以說植酸酶能增加 礦物元素的營養(yǎng)效價。 04 半纖維素酶 包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和聚半 乳糖酶等,主要是將植物細胞中的半纖維素降解為 各種五碳糖,并可降低半纖維素溶于水后的粘度。 纖維素酶、半纖維素酶協(xié)同作用,破

9、壞富含纖維素 的細胞壁,將難于消化和粘性的多糖分解,從而大大 提高低能飼料的飼用價值,提高飼料利用率。 05 非消化酶 消化酶 淀粉酶 作用于-1,4糖苷鍵，將淀粉 水解為雙糖、寡糖和糊精， 使之易于吸收，并能在胃中 迅速液化淀粉，減輕胃部脹 感，促進消化。 糖化酶 可水解線性的寡糖、雙糖和 糊精生成葡萄糖和果糖，也 可作用于淀粉的非還原性末 端，依次緩慢水解-1,4糖苷 鍵生成葡萄糖。因此可在淀 粉酶的協(xié)同作用下，將淀粉 完全分解成葡萄糖。 蛋白酶 有酸性、中性、堿性之分。在 飼料中由于動物胃液多呈酸性， 腸道多數(shù)為弱酸性至中性，所 以大多數(shù)添加酸性和中性蛋白 酶。其主要作用是將動物攝取 的

10、飼料蛋白質分解為氨基酸， 并由動物體重新組合合成自身 的蛋白質。 脂肪酶 分解脂肪為甘油、脂肪 酸和磷脂酸。 總之,消化酶是動物本身能分泌到消化道中的酶,消化淀粉、蛋白質、脂肪等營養(yǎng)物質。這些物質不能直接 被畜禽吸收,必須經(jīng)酶消化降解成葡萄糖、氨基酸后才能被吸收。而非消化酶動物自身不能合成,必須通過 外源添加來改善畜禽吸收營養(yǎng)的能力。 以-葡聚糖酶為主的飼用復合酶 此類酶制劑主要用于北美、歐洲及以大麥為飼料主原料的國家。 復合酶制劑 以蛋白酶、淀粉酶為主的飼用復合酶 此類酶制劑主要用于補充動物內(nèi)源酶的不足,以降解多糖和蛋白質 等生物大分子為主。 以纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶為主的飼用復合酶 主

11、要作用為破壞植物細胞壁,使細胞中營養(yǎng)物質充分釋放出來,供進 一步消化吸收,并能消除飼料中的抗營養(yǎng)因子,降低胃腸道內(nèi)容物的 粘度,促進動物消化吸收。 以上幾種不同酶的平均混合物 此類復合酶綜合了222和223中各酶系的作用,具有更強的助消化 能力。 酶制劑的作用機理及其應用研究3 3 2 14 5 6 有效分解營養(yǎng)物質，提高增重 率，降低飼料系數(shù) 消除抗營養(yǎng)因子，降低食糜 粘度，提高飼料消化率 補充魚類內(nèi)源消化酶的不足， 促進養(yǎng)分消化吸收 促進氮磷的消化吸收，減 少環(huán)境污染 提高魚類的免疫抵抗力， 增進動物健康 改善腸道菌群狀態(tài) 1.有效分解營養(yǎng)物質，提高增重率，降低飼料系數(shù) 大部分飼糧主要由谷

12、類、餅粕類等植物性原料組成，而這些植 物性原料中細胞壁的存在降低了養(yǎng)分的消化和吸收。植物細胞 壁是由多種聚化物（纖維素、半纖維素和果膠等非淀粉多糖 （non-starch polysaccharides，NSP）組成的，也含有少 量蛋白質、酚類和脂肪酸等物質。這些物質通過氫鍵或共價鍵 相互交聯(lián)結合共同構成細胞壁結構，支持和保護細胞的內(nèi)容物。 由于魚體消化系統(tǒng)不能分泌木聚糖酶、纖維素酶等，所以在飼 料中添加外源酶制劑（如纖維素分解酶類）能有效地打破植物 性飼料原料的細胞壁，使細胞內(nèi)的營養(yǎng)物質（淀粉、蛋白質和 脂肪等）釋放出來，使之充分與消化道內(nèi)源酶發(fā)生作用，從而 提高飼料利用率，進而提高魚體的生

13、產(chǎn)性能。 配合飼料植物性原料中存在的NSP，含量豐富，包括阿拉伯木聚糖、 -葡聚糖、戊聚糖、纖維素和果膠質等，這些大分子物質可吸收大 量的水分，或溶于水后使食糜在腸道內(nèi)的粘度增強；同時，NSP還 可使腸粘膜表面不動水層增厚，致使營養(yǎng)物質擴散受阻，吸收率下 降，影響魚類對有效營養(yǎng)成分的消化和吸收。添加外源酶制劑（如 木聚糖酶、-葡聚糖酶、果糖酶和纖維素酶等），在內(nèi)源酶的協(xié)同 作用下，可將纖維素、果膠質以及糖蛋白降解為單糖和寡糖，降低 了消化道內(nèi)容物的粘稠度，減少了此類物質對動物消化利用的障礙， 加速了排空速度，增加了養(yǎng)分的消化吸收，改善魚類的消化機能。 魚類不同的生長階段其消化酶的活性有明顯的不

14、同，特別是幼體消 化道和酶系統(tǒng)的發(fā)育很不完善，主要消化酶分泌不足，遠不能滿足 其分解大分子營養(yǎng)物質的需要，這就為外源性消化酶發(fā)揮作用創(chuàng)造 了條件，外源酶制劑的添加可提供更多可供分解的基質以刺激內(nèi)源 酶的分泌量，從而提高飼料的消化率。 酶制劑作為一種代謝調節(jié)劑，可以改善機體的代謝機能，提 高養(yǎng)分的利用率，特別是氮磷的有效利用，進而降低氮磷的 排泄，有效地減少對水質的污染，增進水產(chǎn)動物的健康，提 高水產(chǎn)動物的抗病能力，如植酸酶等。 酶制劑作為蛋白質的一種，是微生物發(fā)酵的天然產(chǎn)物，無毒、無副 作用，同時，酶菌在發(fā)酵過程中分泌出一些維生素、礦物元素、蛋 白質等能促進營養(yǎng)物質的全面吸收，增強魚體的體質和抗病能力。 添加外源酶制劑提高了魚類對蛋白質及其他營養(yǎng)成分的利用率，促 進了免疫球蛋白、淋巴因子、前列腺素免疫因子的生物合成，從而 提高動物的免疫功能。 酶制劑的生產(chǎn)制作工藝4 是指在固體或半固