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摘 要： 生物技术在21世纪得到快速发展，其中生物酶技术是一个重要分支。生物酶制剂作为绿色环保的添加剂，广泛应用于饲料工业，并取得长足发展。笔者综述了饲用酶制剂在营养消化、无抗饲料、低蛋白日粮以及肠道免疫力的应用。
关键词：饲用酶；无抗饲料；低蛋白日粮；肠道免疫力；营养消化
21世纪以来，随着生物酶制剂研究的深入，其应用领域越来越广泛。通过利用酶制剂高效催化、绿色环保的特性，推动了饲料工业的产品效率、提高了环保水平。
利用酶制剂提高水解效率的特点，八十年代末非淀粉多糖酶（NSP酶）被应用于大麦、黑小麦等粘性日粮，解决肠道黏度高的消化问题。九十年代中NSP酶用在玉米、豆粕型日粮，将饲料中NSP分解成单糖，增加饲料能量价值。然后发展到水解饲料中植物性蛋，从细胞壁释放营养物质。
饲用酶主要作用于饲料蛋白质和多糖。植物性饲料中多糖又分为营养多糖（淀粉等）和结构多糖（纤维素、半纤维素、果胶等）。结构多糖是细胞壁组分，通常称为NSP。外源NSP酶补充了内源酶不足、摧毁细胞壁、降低动物消化道食糜黏稠度、消除抗营养因子，提高养分利用率。蛋白酶也被广泛用于提高饲料中蛋白的利用率。本文针对目前饲料工业中几个应用领域，概述了酶制剂在促进营养消化、无抗养殖、低蛋白日粮及肠道免疫中的应用。
1饲用酶在促进营养消化中的应用
1.1直接分解营养物质
添加饲用酶直接将营养物质水解，提高营养物质利用率。幼龄动物消化酶发育不完善，除仔猪出生分泌脂肪酶外，出生时基本不分泌内源消化酶。在断奶仔猪日粮中添加外源消化酶和NSP酶，能使仔猪尽早适应植物蛋白日糧，有效减轻断奶应激和提高仔猪生长。同时，饲料蛋白质利用率只有70至88%，蛋白质浪费严重，添加合适的蛋白酶可以提高蛋白质利用率。王雄等（2018）发现添加100、200和400mg/kg蛋白酶，饲粮总能消化率提高。其中200mg/kg蛋白酶使肉鸡的干物质消化率显著提高[1]。于书坤（2019）发现，碱性蛋白酶与胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和弹性蛋白酶等内源酶能协同发挥消化作用[2]。此外，淀粉酶能改善淀粉消化，改善畜禽代谢能。Gracia等（2003）表明添加α-淀粉酶（1720u/g）处理玉米豆粕饲粮，7日肉鸡增重提高9.4%，42日显著提高淀粉表观消化率和日粮表观代谢能[3]。此外，添加淀粉酶使得微生物区系的集散程度集聚，改善消化道效果，对营养吸收有益。
1.2去除抗营养因子
饲用酶能去除饲料中的抗营养因子，间接促进营养消化。麦类谷物饲料胚乳细胞壁含有可溶性NSP、果胶、植酸、纤维素聚合物；豆粕类饲料中含有胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和α-半乳糖苷等抗营养因子[4]。抗营养因子会导致养分消化率降低、食糜黏度增大、消化速率降低。添加NSP酶可以打破细胞壁，释放营养物质，减低食糜[4]。同时，NSP酶水解产生的阿拉伯木寡糖使有益菌更好的发酵，产生丁酸等挥发性脂肪酸，调节Ph值、降低有害菌。此外，植酸酶降低植酸与矿物质螯合、与氨基酸、胃蛋白酶、胰蛋白酶络合，增加无机盐的释放、蛋白质等营养的利用以及干物质消化率。除NSP、植酸之外还有单宁之类的抗营养因子，加入相应的非NSP酶，提高营养消化率的同时还生成阿魏酸之类的小分子酸，益于动物机体健康。
1.3 激活内源酶的分泌
饲用酶能够激活动物体消化酶分泌，间接加速营养物质消化。外源酶对内源酶分泌没有反馈抑制，反而促进其分泌。胡玲玲等（2012）发现外源0.1%复合酶（木聚糖酶、β-葡聚糖酶、α-淀粉酶和酸性蛋白酶）有效改善内源酶分泌[5]。周芬（2008）研究表明中性蛋白酶能提高仔猪消化道内消化酶的活性，加速营养物质的消化和吸收（P<0.05）[6]。
2 饲用酶在无抗饲料中的应用
2.1 非淀粉多糖酶控制肠炎
对采食小麦日粮的畜禽，可溶性纤维是影响非特异大肠炎综合征的关键因素。在日粮中添加NSP酶，一方面打破细胞壁、减少后肠道食糜中有害微生物利用养分发酵，替代抗生素控制肠道坏死性肠炎；另一方面生成木二糖、木三糖、甘露低聚糖和果胶低聚糖等低聚糖，在双歧杆菌和乳酸菌这些有益菌利用后，改善动物肠道健康，解决腹泻问题，达到减少使用抗生素的效果。
2.2饲用酶杀菌抑菌作用
一是葡萄糖氧化酶，作用机理是：利用生物抗氧化减少肠道损伤；利用葡萄糖酸降低胃肠道内酸性杀菌；氧化淀粉消耗氧气，营造厌氧的环境抑制病原菌。二是过氧化氢酶，将过氧化氢分解成水和氧气，与葡萄糖酸内酯反应产生葡萄糖酸，创造厌氧环境抑菌。三是溶菌酶，水解细菌细胞壁肽聚糖，使得细菌瓦解死亡，有谱广抗菌的特点。刘伟等（2018）研究表明，添加13 mg/kg溶菌酶比抗生素对照组提高了肉鸡全期日增重 （P<0.05），对血清免疫球蛋白起到类似抗生素的促进效果[7]。类似浓度的溶菌酶能强化肉鸡免疫能力，提高血清和组织中的INF-γ浓度，且效果优于抗生素那西肽。
3饲用酶在低蛋白日粮中应用
低蛋白日粮也称为低排放日粮，通过在日粮中添加合成氨基酸，使蛋白水平降低2-4个百分比。在低蛋白饲料中添加酶制剂，能增加饲料利用率、减少粪便中氮和磷的排泄量。肉鸡饲喂粗蛋白日粮组的体增重降低，但在低蛋白日粮中补充200mg/kg及以上外源蛋白酶后，肉鸡生产性能与普通日量组无明显差异，且饲料转化效率改善。窦勇等（2014）研究成梯度的低蛋白日粮中添加0.4%的专用复合酶，日增体质量提高22.43%，料重降低7.30%，；粗蛋白表观消化率提高30.61%，粪尿氮排放量降低62.88%[8]。复合酶提高产蛋率的同时，使得粪氮、磷排放量降低。
4饲用酶在提高肠道免疫力中的应用
酶制剂还能提高肠道免疫力，减少免疫应激反应，起到‘节流’的作用，利于畜禽将能量更多的用于生长。酶制剂缓慢地提高了免疫功能，木聚糖酶的添加能产生益生元、合生元，这些有益菌加上这个寡糖，影响这个神经内分泌免疫系统的T细胞和NK细胞的调控。高峰（2001）发现，加了非淀粉多糖酶的小麦型日粮提高免疫器官的一些免疫的指标，比如血清抗体的效价[9]。另一方面，大豆等植物原料中的免疫球蛋白和抗原蛋白可能引起肠道的免疫应激反应，添加蛋白酶和甘露聚糖酶能水解免疫球蛋白和半乳糖甘露聚糖，缓解免疫应激。 5饲用酶发展存在的问题
5.1饲用酶基础科学研究有待完善
目前酶学理论较为陈旧，需要更新。在饲用酶的应用中，所做研究难以清楚的进行评估和阐述。研究结论相互不统一，有疑虑、有争论。饲用酶学的应用和发展，需要学校与企业紧密联合，更新酶在饲料工业应用中的理论原理。
5.2饲料的底物成分尚未摸清
飼料中酶作用底物的理化成分复杂，当原料有变动时，很难应对底物变化。需要建立底物大数据库，比如非淀粉多糖等成分的数据库等。基于多个交叉多个维度，包含各种指标，比如新粮、陈粮、新玉米上市等因素。同时要考虑不同的酶与益生元的协作效率、水平、结构，对症下药。
5.3单酶、复合酶使用不合理
单酶与复合酶的使用没有系统的指导。需要搜集最适酶制剂和添加量，利用体外消化的方法来验证复合酶组合，比如：①蛋白酶搭配淀粉酶，补充内源性消化酶不足。②以木聚糖酶搭配果胶酶、甘露聚糖酶，消除玉米-豆粕、小麦-豆粕等类型口粮的黏性抗营养因子。③以葡聚糖酶搭配木聚糖酶等，消除大麦、黑麦型日粮的黏性抗营养因子。
5.4产品品质不稳定，检测方法不统一
产品品质，特别是特殊剂型（液体、颗粒等）、特殊要求产品品质把控不佳。每家酶制剂公司的检测标准不统一，所用底物不一致，检测结果偏差大，建立信任需要长时间磨合。企业与学术界应该统一酶活检测标准，企业生产产品要有足够酶活。利用显微技术、红外技术进行评价，简化酶活检测程序，提高检测稳定性。
6结语
综上所述，饲用酶在饲料工业中的应用广泛，既促进了营养的吸收，还可以促进低蛋白饲料的使用，更能不同程度降低抗生素的使用。利用生物酶技术可以推进绿色农业的发展。展望末来，饲用酶产品将会在饲料工业中拥有更加广泛的应用。
参考文献：
[1]王雄， et al.， 外源蛋白酶对肉鸡饲粮体外降解效率的影响. 动物营养学报， 2018. 30（08）： p. 3184-3188.
[2]于书坤， 饲料蛋白酶的最新研究与应用进展. 饲料工业， 2019. 40（10）： p. 22-26.
[3]Gracia， M.I.， et al.， alpha-Amylase supplementation of broiler diets based on corn. Poultry Science， 2003. 82（3）： p. 436-442.
[4]冯定远， 饲料酶制剂应用技术与产业开发现状和展望. 饲料工业， 2018. 39（17）： p. 1-6.
[5]胡玲玲， et al.， 复合酶制剂和营养水平对肉仔鸡胃胰脏消化酶活性及生长性能的影响. 饲料工业， 2012. 33（02）： p. 25-29.
[6]周芬， et al. 外源中性蛋白酶对仔猪生产性能、消化器官生长和消化酶活性的影响. in 中国畜牧兽医学会动物营养学分会第八届全国会员代表大会暨第十次动物营养学术研讨会. 2008. 中国浙江杭州.
[7]刘伟， et al.， 日粮添加蛋源溶菌酶对岭南黄鸡生产性能和免疫功能的影响. 中国畜牧杂志， 2018. 54（06）： p. 112-117.
[8]窦勇， et al.， 低蛋白日粮中添加复合酶制剂对仔猪生产性能、表观消化率及氮排放量的影响. 河南农业科学， 2014（09）.
[9]高峰， 非淀粉多糖酶制剂对鸡、猪生长的影响及其作用机制研究. 2001， 南京农业大学.
作者简介：
刘研，28岁，硕士研究生，研究方向：食品酶工程，食品酶应用
黄菊（1982-）女，湖北荆州，汉族，硕士研究生，中级工程师，研究方向为生物酶制剂研究和开发。
关键词：饲用酶；无抗饲料；低蛋白日粮；肠道免疫力；营养消化
21世纪以来，随着生物酶制剂研究的深入，其应用领域越来越广泛。通过利用酶制剂高效催化、绿色环保的特性，推动了饲料工业的产品效率、提高了环保水平。
利用酶制剂提高水解效率的特点，八十年代末非淀粉多糖酶（NSP酶）被应用于大麦、黑小麦等粘性日粮，解决肠道黏度高的消化问题。九十年代中NSP酶用在玉米、豆粕型日粮，将饲料中NSP分解成单糖，增加饲料能量价值。然后发展到水解饲料中植物性蛋，从细胞壁释放营养物质。
饲用酶主要作用于饲料蛋白质和多糖。植物性饲料中多糖又分为营养多糖（淀粉等）和结构多糖（纤维素、半纤维素、果胶等）。结构多糖是细胞壁组分，通常称为NSP。外源NSP酶补充了内源酶不足、摧毁细胞壁、降低动物消化道食糜黏稠度、消除抗营养因子，提高养分利用率。蛋白酶也被广泛用于提高饲料中蛋白的利用率。本文针对目前饲料工业中几个应用领域，概述了酶制剂在促进营养消化、无抗养殖、低蛋白日粮及肠道免疫中的应用。
1饲用酶在促进营养消化中的应用
1.1直接分解营养物质
添加饲用酶直接将营养物质水解，提高营养物质利用率。幼龄动物消化酶发育不完善，除仔猪出生分泌脂肪酶外，出生时基本不分泌内源消化酶。在断奶仔猪日粮中添加外源消化酶和NSP酶，能使仔猪尽早适应植物蛋白日糧，有效减轻断奶应激和提高仔猪生长。同时，饲料蛋白质利用率只有70至88%，蛋白质浪费严重，添加合适的蛋白酶可以提高蛋白质利用率。王雄等（2018）发现添加100、200和400mg/kg蛋白酶，饲粮总能消化率提高。其中200mg/kg蛋白酶使肉鸡的干物质消化率显著提高[1]。于书坤（2019）发现，碱性蛋白酶与胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和弹性蛋白酶等内源酶能协同发挥消化作用[2]。此外，淀粉酶能改善淀粉消化，改善畜禽代谢能。Gracia等（2003）表明添加α-淀粉酶（1720u/g）处理玉米豆粕饲粮，7日肉鸡增重提高9.4%，42日显著提高淀粉表观消化率和日粮表观代谢能[3]。此外，添加淀粉酶使得微生物区系的集散程度集聚，改善消化道效果，对营养吸收有益。
1.2去除抗营养因子
饲用酶能去除饲料中的抗营养因子，间接促进营养消化。麦类谷物饲料胚乳细胞壁含有可溶性NSP、果胶、植酸、纤维素聚合物；豆粕类饲料中含有胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和α-半乳糖苷等抗营养因子[4]。抗营养因子会导致养分消化率降低、食糜黏度增大、消化速率降低。添加NSP酶可以打破细胞壁，释放营养物质，减低食糜[4]。同时，NSP酶水解产生的阿拉伯木寡糖使有益菌更好的发酵，产生丁酸等挥发性脂肪酸，调节Ph值、降低有害菌。此外，植酸酶降低植酸与矿物质螯合、与氨基酸、胃蛋白酶、胰蛋白酶络合，增加无机盐的释放、蛋白质等营养的利用以及干物质消化率。除NSP、植酸之外还有单宁之类的抗营养因子，加入相应的非NSP酶，提高营养消化率的同时还生成阿魏酸之类的小分子酸，益于动物机体健康。
1.3 激活内源酶的分泌
饲用酶能够激活动物体消化酶分泌，间接加速营养物质消化。外源酶对内源酶分泌没有反馈抑制，反而促进其分泌。胡玲玲等（2012）发现外源0.1%复合酶（木聚糖酶、β-葡聚糖酶、α-淀粉酶和酸性蛋白酶）有效改善内源酶分泌[5]。周芬（2008）研究表明中性蛋白酶能提高仔猪消化道内消化酶的活性，加速营养物质的消化和吸收（P<0.05）[6]。
2 饲用酶在无抗饲料中的应用
2.1 非淀粉多糖酶控制肠炎
对采食小麦日粮的畜禽，可溶性纤维是影响非特异大肠炎综合征的关键因素。在日粮中添加NSP酶，一方面打破细胞壁、减少后肠道食糜中有害微生物利用养分发酵，替代抗生素控制肠道坏死性肠炎；另一方面生成木二糖、木三糖、甘露低聚糖和果胶低聚糖等低聚糖，在双歧杆菌和乳酸菌这些有益菌利用后，改善动物肠道健康，解决腹泻问题，达到减少使用抗生素的效果。
2.2饲用酶杀菌抑菌作用
一是葡萄糖氧化酶，作用机理是：利用生物抗氧化减少肠道损伤；利用葡萄糖酸降低胃肠道内酸性杀菌；氧化淀粉消耗氧气，营造厌氧的环境抑制病原菌。二是过氧化氢酶，将过氧化氢分解成水和氧气，与葡萄糖酸内酯反应产生葡萄糖酸，创造厌氧环境抑菌。三是溶菌酶，水解细菌细胞壁肽聚糖，使得细菌瓦解死亡，有谱广抗菌的特点。刘伟等（2018）研究表明，添加13 mg/kg溶菌酶比抗生素对照组提高了肉鸡全期日增重 （P<0.05），对血清免疫球蛋白起到类似抗生素的促进效果[7]。类似浓度的溶菌酶能强化肉鸡免疫能力，提高血清和组织中的INF-γ浓度，且效果优于抗生素那西肽。
3饲用酶在低蛋白日粮中应用
低蛋白日粮也称为低排放日粮，通过在日粮中添加合成氨基酸，使蛋白水平降低2-4个百分比。在低蛋白饲料中添加酶制剂，能增加饲料利用率、减少粪便中氮和磷的排泄量。肉鸡饲喂粗蛋白日粮组的体增重降低，但在低蛋白日粮中补充200mg/kg及以上外源蛋白酶后，肉鸡生产性能与普通日量组无明显差异，且饲料转化效率改善。窦勇等（2014）研究成梯度的低蛋白日粮中添加0.4%的专用复合酶，日增体质量提高22.43%，料重降低7.30%，；粗蛋白表观消化率提高30.61%，粪尿氮排放量降低62.88%[8]。复合酶提高产蛋率的同时，使得粪氮、磷排放量降低。
4饲用酶在提高肠道免疫力中的应用
酶制剂还能提高肠道免疫力，减少免疫应激反应，起到‘节流’的作用，利于畜禽将能量更多的用于生长。酶制剂缓慢地提高了免疫功能，木聚糖酶的添加能产生益生元、合生元，这些有益菌加上这个寡糖，影响这个神经内分泌免疫系统的T细胞和NK细胞的调控。高峰（2001）发现，加了非淀粉多糖酶的小麦型日粮提高免疫器官的一些免疫的指标，比如血清抗体的效价[9]。另一方面，大豆等植物原料中的免疫球蛋白和抗原蛋白可能引起肠道的免疫应激反应，添加蛋白酶和甘露聚糖酶能水解免疫球蛋白和半乳糖甘露聚糖，缓解免疫应激。 5饲用酶发展存在的问题
5.1饲用酶基础科学研究有待完善
目前酶学理论较为陈旧，需要更新。在饲用酶的应用中，所做研究难以清楚的进行评估和阐述。研究结论相互不统一，有疑虑、有争论。饲用酶学的应用和发展，需要学校与企业紧密联合，更新酶在饲料工业应用中的理论原理。
5.2饲料的底物成分尚未摸清
飼料中酶作用底物的理化成分复杂，当原料有变动时，很难应对底物变化。需要建立底物大数据库，比如非淀粉多糖等成分的数据库等。基于多个交叉多个维度，包含各种指标，比如新粮、陈粮、新玉米上市等因素。同时要考虑不同的酶与益生元的协作效率、水平、结构，对症下药。
5.3单酶、复合酶使用不合理
单酶与复合酶的使用没有系统的指导。需要搜集最适酶制剂和添加量，利用体外消化的方法来验证复合酶组合，比如：①蛋白酶搭配淀粉酶，补充内源性消化酶不足。②以木聚糖酶搭配果胶酶、甘露聚糖酶，消除玉米-豆粕、小麦-豆粕等类型口粮的黏性抗营养因子。③以葡聚糖酶搭配木聚糖酶等，消除大麦、黑麦型日粮的黏性抗营养因子。
5.4产品品质不稳定，检测方法不统一
产品品质，特别是特殊剂型（液体、颗粒等）、特殊要求产品品质把控不佳。每家酶制剂公司的检测标准不统一，所用底物不一致，检测结果偏差大，建立信任需要长时间磨合。企业与学术界应该统一酶活检测标准，企业生产产品要有足够酶活。利用显微技术、红外技术进行评价，简化酶活检测程序，提高检测稳定性。
6结语
综上所述，饲用酶在饲料工业中的应用广泛，既促进了营养的吸收，还可以促进低蛋白饲料的使用，更能不同程度降低抗生素的使用。利用生物酶技术可以推进绿色农业的发展。展望末来，饲用酶产品将会在饲料工业中拥有更加广泛的应用。
参考文献：
[1]王雄， et al.， 外源蛋白酶对肉鸡饲粮体外降解效率的影响. 动物营养学报， 2018. 30（08）： p. 3184-3188.
[2]于书坤， 饲料蛋白酶的最新研究与应用进展. 饲料工业， 2019. 40（10）： p. 22-26.
[3]Gracia， M.I.， et al.， alpha-Amylase supplementation of broiler diets based on corn. Poultry Science， 2003. 82（3）： p. 436-442.
[4]冯定远， 饲料酶制剂应用技术与产业开发现状和展望. 饲料工业， 2018. 39（17）： p. 1-6.
[5]胡玲玲， et al.， 复合酶制剂和营养水平对肉仔鸡胃胰脏消化酶活性及生长性能的影响. 饲料工业， 2012. 33（02）： p. 25-29.
[6]周芬， et al. 外源中性蛋白酶对仔猪生产性能、消化器官生长和消化酶活性的影响. in 中国畜牧兽医学会动物营养学分会第八届全国会员代表大会暨第十次动物营养学术研讨会. 2008. 中国浙江杭州.
[7]刘伟， et al.， 日粮添加蛋源溶菌酶对岭南黄鸡生产性能和免疫功能的影响. 中国畜牧杂志， 2018. 54（06）： p. 112-117.
[8]窦勇， et al.， 低蛋白日粮中添加复合酶制剂对仔猪生产性能、表观消化率及氮排放量的影响. 河南农业科学， 2014（09）.
[9]高峰， 非淀粉多糖酶制剂对鸡、猪生长的影响及其作用机制研究. 2001， 南京农业大学.
作者简介：
刘研，28岁，硕士研究生，研究方向：食品酶工程，食品酶应用
黄菊（1982-）女，湖北荆州，汉族，硕士研究生，中级工程师，研究方向为生物酶制剂研究和开发。