饲用酶制剂的分类、生产方法及其发展

　　酶是一类由活细胞产生的具有生物催化功能的高分子物质，大部分酶是蛋白质，参与机体的各种生化反应。酶具有专一性和高效性，所谓的专一性是指一种酶只能催化一种或一类特定底物的反应，但酶的专一性不是绝对的，有时它也可以催化多种化学结构类似的底物; 高效性是指酶的催化效率比无机催化剂更高。酶广泛存在于生物体内，尤其是细菌和真菌等微生物，酶制剂就是从动物、植物和微生物中提取加工后的具有酶特性的一类物质，主要作用是催化食品加工等生产过程中发生的各种化学反应，主要特点为催化效率高及高度专一性，此外，还具有在反应过程中作用条件温和、消耗能量低及造成的化学污染小，在纺织、食品 ( 面粉深加工及果品加工业等) 、洗涤剂、造纸、皮革、饲料、环境保护、医药和能源开发等方面应用广泛。

　　1、 饲用酶制剂的分类

　　饲用酶制剂的种类多种多样，简单地可分为消化酶和非消化酶 2 种。其中，消化酶包括蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等，根据反应时最适 pH 的不同，蛋白酶又可以分为酸性、中性和碱性蛋白酶，这类酶主要用于降解动物消化道中的淀粉和蛋白质等物质，使其成为肽和胨等小分子物质，利于动物消化吸收。非消化性酶是指动物自身不能分泌到消化道内的酶，大多来源于微生物，这类酶能消化动物自身不能消化的物质或降解一些抗营养因子，主要包括纤维素酶、半纤维素酶、植酸酶、β － 葡聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶和甘露聚糖酶等。非消化酶类的主要功能是破解细胞壁，典型的植物细胞壁组成包括纤维化多糖 ( 主要是纤维素) 、基质性多糖 ( 果胶、半纤维素和少量糖蛋白) 和成壳物质 ( 主要是木质素) 。非消化酶类破坏富含纤维的细胞壁，一方面使之包裹的淀粉、蛋白质和矿物质得以释放，并消化利用，另一方面是将纤维素部分降解成可消化吸收的还原糖，从而提高畜禽饲料干物质、蛋白质、粗纤维、淀粉和矿物质等的消化率。非消化酶类中的黏性多糖水解酶，如 β － 葡聚糖酶和木聚糖酶等则是将饲料中相应物质进行水解，消除他对营养物质的消化和吸收的不良反应，进而提高饲料的利用率。

　　根据其组成类型又可分为单一酶制剂和复合酶制剂。单一酶制剂如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、α － 甘露聚糖酶、纤维素酶和植酸酶等。复合酶制剂是由一种或几种单酶为主体，加上其他的单酶混合而成，或由一种或几种微生物发酵获得。通常情况下，复合酶制剂的使用效果较单一酶制剂好，但并不是说复合酶制剂中酶种类越多越好，而是要结合动物的生理特点和饲料原料等来确定酶的种类。

　　复合酶制剂中各种酶相互补充，相辅相成，破坏饲料原料中的抗营养因子，从而促进动物生长，提高动物免疫力，而且动物的生产性能也有一定的提高。

　　2、 饲用酶制剂的生产方法

　　目前饲料工业中生产的酶制剂基本上都是采用微生物发酵法，生产方式有固态发酵和液态发酵。

　　固态发酵，又称表层发酵，所得到的酶活性高，酶系完全，生产成本低，其不足之处在于生产规模小，产量不易扩大，生产工人劳动强度大; 液态发酵具有生产规模大，生产工人劳动强度小，机械化程度高，便于自动控制，容易获得高活力精品等优点，但由于技术和劳动力成本高，设备投资大，限制了其应用，目前我国生产饲用酶制剂主要还是采用固态发酵法。

　　随着人类社会的发展，科学技术也越来越进步，酶制剂的研究与生产技术也在不断进步，各种各样的技术也在酶制剂的研究与生产中应用，其中，基因工程技术已被世界上大多数国家尤其是发达国家应用于酶制剂的研究。基因工程技术的好处在于它不仅能提高酶的产率还能增加酶的稳定性，除此之外，生长缓慢的动植物产生的酶的基因，或由原本未经批准的有害的微生物产生的酶的基因，还可以通过基因工程技术克隆到安全的、生长迅速的及产量高的微生物体内，改由微生物来生产。如植酸酶可用黑曲霉和毕赤酵母等微生物进行生产，通过基因工程的重组技术，重组毕赤酵母液使其高效表达植酸酶，通过测定，发现发酵液中的植酸酶的含量高到 6 ～8 U/mL，比原始菌株生产的酶含量提高了 3 000 倍，大幅提高了产酶率。

　　3、 我国酶制剂的发展现状

　　依据我国酶制剂工业的发展状况，将其划分为起步、上升和快速发展 3 个阶段。就酶制剂的年产量而言，2005 年为48 万 t，2010 年为77. 5 万 t，上升了 29. 5 万 t，增长率为 10. 1%。随着社会的发展需求，我国酶制剂的应用领域不断延伸扩展，其技术不断创新，使得近年来我国酶制剂行业一直呈现增长的趋势，增长率一直保持在10%左右，见图1。

　　饲料酶制剂是随着酶制剂工业和饲料工业不断发展而出现的一种新型饲料添加剂，它的出现是近50 年的事情。在 1991 年，Perney 等添加植酸酶于玉米 －豆粕日粮中，检测到猪对饲料中磷的利用率提高了 30%，John Coihl 在猪日粮中添加 600 FTU/kg，相比对照组，生长猪增质量提高了 21. 62% ～62. 31% ，料重比下降 10. 11% 以上， 同时对钙、镁、磷、锌和铜的吸收率和沉积率也提高了。而我国于 70 年代开始饲用酶制剂的研究，最开始的时候曾进行过酶曲的生产，并应用于发酵饲料，由于技术路线、使用方法和菌种混杂等因素的制约，最后演变成自然菌种发酵，使得有机养分损失。随后一段时间，酶制剂的研究一度停滞不前。直到 80年代后期，随着畜牧业的发展，国外饲用酶制剂开始进入中国市场，刺激了我国酶制剂的发展，我国陆续生产出了酶制剂产品。到了 90 年代，我国的饲料酶制剂开始快速发展，作为一种新型的饲料添加剂，它能提高饲料养分的消化吸收率，提高配合饲料的质量稳定性，还能减少养殖业对环境的污染。由于其高效、无毒和无不良反应等特点，饲料酶制剂在我国酶产业中已成为增长速度最快的一部分，其应用效果已得到公认。最近几年，我国酶制剂的市场规模也在逐渐扩大，见图 2。

　　随着玉米和豆粕等饲料原料的价格不断上涨，我国配合饲料已不仅仅局限于一般的玉米 － 豆粕型日粮，还有在此基础上加入不同比例的大麦、小麦或棉粕等非常规饲料原料，这些非常规饲料原料的加入使得饲用酶制剂的应用越来越普遍，其在饲料工业中的地位也在不断上升，这类饲料原料存在大量的抗营养因子，相比玉米和豆粕来说，价格低廉，所以随着它们的涌入，将进一步刺激非淀粉多糖酶等在饲料中的应用。

　　4、 饲用酶制剂的发展趋势

　　饲用酶制剂作为一种绿色的生物催化剂，能提髙饲料资源利用率和经济效益，控制环境污染，大力发展饲用酶制剂，是维持这一平衡的关键。虽然饲用酶制剂的应用前景广阔，仍存在以下瓶颈: 如何选择合适的添加方式，是直接在动物体内起作用还是在体外添加; 如何根据动物不同的生长阶段来添加; 饲料原料的多样化及动物个体间的差异，如何进行酶制剂的添加; 如何发挥固态发酵和液态发酵的优势，生产出质量稳定、高产量而又低成本的酶制剂; 如何解决复合酶制剂间的相互抑制的关系; 如何解决对动物微生态平衡的影响。随着人类研究手段和科学技术的发展，饲料添加剂必将越来越适应不同领域的要求，解决人类社会发展中能源、粮食和环境等诸多问题，实现可持续发展。

　　参考文献：
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