脂肪酶在家禽生产中的应用

匡伟等

摘 要：脂肪酶广泛存在于动植物以及微生物中，在生物脂肪代谢中发挥着重要作用；在饲粮中添加一定量的脂肪酶有利于补充特殊生理阶段动物内源消化酶的不足，提高饲料脂肪的消化率，缓解营养应激，促进动物生长，对家禽养殖企业提高经济效益具有一定的指导意义。

关键词：脂肪酶；酶制剂；家禽生产

随着饲料工业的发展，脂类作为高能量营养素已广泛添加到畜禽日粮中，发挥优化饲料外观、减少粉尘、提高饲粮能值、提供动物必需脂肪酸含量及改善饲料适口性等作用。但在饲粮中添加过量脂类则会导致饲料颗粒变软，质量下降，降低家禽对粗脂肪利用率[1-2]。幼龄家禽胰腺脂肪酶分泌不足也是限制禽类利用饲粮中脂肪的重要原因之一[3]。目前在饲料中添加外源酶制剂是提高饲粮利用率的有效手段，但由于脂肪酶结构和性质的多样性、稳定性较差、底物不溶于水、提纯困难，以及生产成本较高等问题，其在饲料中的应用研究还处于起步阶段。随着国内外饲料原料价格的上涨及生物技术的迅速发展，脂肪酶的研发和应用也迎来了新的机遇。

1 概述

1.1 脂肪酶的来源及其工业化生产 脂肪酶（EC3.1.1.3）是广泛存在于动植物及微生物体内的一种酶，尤其在微生物中有着广泛的分布，目前已知有细菌28个属、放线菌4个属、酵母菌10个属、其它真菌23个属，共计达65个属的微生物产生脂肪酶[4]。常见的脂肪酶主要由提取法、化学合成法和微生物发酵法这三种方法生产。由于微生物发酵法不受环境影响，资源丰富，产酶周期短，产物较单纯且成本低，尤其是基因工程的引入后，大大提高了脂肪酶的产量，改善了脂肪酶的理化性质，使得脂肪酶实现了产业化生产和广泛应用，这也是目前商品化脂肪酶的主要生产手段。

1.2 脂肪酶的理化性质 脂肪酶是一种糖蛋白，糖基部分约占总分子量的2%～15%，以甘露糖为主。酶分子由亲水区和疏水区两部分组成，活性中心靠近疏水端。微生物产生的脂肪酶一般易溶于水，不溶于乙醇，通常在pH值3.5～7.5之间水解能力较强，部分脂肪酶在pH值2.0时仍有稳定的活性，最适酶解温度在38～45℃之间，其耐热性良好，85℃制粒后还具有85%的相对酶活[5]。在微水环境中，脂肪酶能够催化酯化、醇解、氨解、转酯化反应[6]。脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点，在油水界面促进酯水解，但对水溶性底物不起催化作用；在有机相中可酶促合成和酯交换[7]。

1.3 饲用脂肪酶的作用机理 自然界中的脂肪酶形态多样，具有多种催化能力，可以催化三酰甘油酯及其他一些不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应。除此之外，还表现出其他一些酶的活性，如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等。Brenner在比较了21种脂肪酶的区域选择性后发现，脂肪酶的活性中心是丝氨酸残基[8]，该残基受一个螺旋盖的保护，当脂肪酶与油-水界面接触时，此盖打开，露出疏水残基团，隐藏亲水残基团，在丝氨酸残基周围形成亲电子域，引起脂肪酶的构象改变，增加了酶与脂类底物的亲和性，并稳定了催化过程中过渡态中间产物，从而使反应顺利进行。

1.4 饲料中添加脂肪酶的意义 脂肪酶是脂肪代谢最基本的酶，能将脂肪水解成为游离的脂肪酸、甘油和甘油单酯，以供机体吸收利用，若缺乏将会危及机体健康。外源性脂肪酶能弥补幼禽幼畜内源性脂肪酶分泌量不足的先天问题，有效地提高饲料中的脂肪消化率， 特别是可显著提高含脂量高的饲料，如全脂米糠、高油玉米、干苜蓿粉、血饼、饼粕等，提升能量饲料原料的表观消化能5%～11%，猪、禽增重速度4%～10%，饲料利用率2%～7%，减少粪便排泄量，为畜禽后期的生长奠定基础。饲料中添加脂肪酶还能促进畜禽对脂溶性维生素和其他微量元素的吸收利用，改善肉蛋奶产品质量和动物的皮毛状态，使毛皮看起来更有光泽度。有研究表明，在猪和家禽日粮中添加外源酶对内源消化酶的分泌还有一定的促进作用，因而有利于畜禽对营养成分的消化分解和吸收利用。在种用畜禽饲料中添加外源性脂肪酶不仅可提高饲料中的脂肪消化率，增加饲料的风味和香味，还能提高动物的生产性能和繁殖性能，并对局部炎症有一定的治疗功效[9]。

2 脂肪酶在家禽养殖中的应用效果

2.1 脂肪酶对家禽养分利用率的影响 脂肪是动物生长过程中重要的能量来源，但动物体一般对常规能量饲料中的脂肪利用率较低，且对外源油脂不能完全利用，因此造成资源浪费。在饲料中添加脂肪酶，可提高动物对饲料中脂肪和油脂的利用率。有研究表明，在火鸡玉米-豆粕型基础词粮中添加一定比例的外源脂肪酶可以降低幼龄鸡只采食量，显著提高饲料干物质消化率[10]。Brenes等（2008）在玉米型日粮基础营养水平上外源添加葵花籽油和脂肪酶饲喂科宝肉公鸡，发现公鸡0～21d体增重、釆食量及21d粗脂肪消化率显著提高[11]。王润之等（2013）在不同能量黄羽肉鸡日粮中添加脂肪酶，发现在较低能量水平条件下添加一定比例的饲用脂肪酶可以有效改善黄羽肉鸡生长性能，降低料重比，节约饲料成本[12]；何宗亮等发现，在鸭全价料中添加一定量的脂肪酶可以显著提高优质肉鸭生长速度，增加体重，降低料肉比[13]。

2.2 脂肪酶对雏禽生长性能的影响 肉雏鸡消化道内各种酶（除脂肪酶）在孵出最初几天下降 ，随后上升，在10日龄左右消化酶活性最高，这一阶段是雏鸡对采食外源性饲料逐步适应的重要过程，如果消化酶分泌不足可能限制其早期生长。而外源性消化酶的添加可以有效补充内源性消化酶分泌的不足，缓解幼龄家禽营养应激，促进内源性消化酶的分泌，提高雏禽生长性能。有研究发现，在饲料中添加一定比例的外源性脂肪酶显著提高了黄羽肉鸡1～30日龄的体增重，增加采食量[12]。

2.3 脂肪酶对家禽抗病力的影响 在肉鸡日粮中适量添加脂肪酶，能够部分释放饲料脂肪中的中链脂肪酸，这些中链脂肪酸对一些消化道有害菌的生长具有显著的抑制作用，并起到类似抗生素的作用而饲料中添加的油脂可以延长食糜在家禽肠道的停留时间，进而提高饲料的养分利用率，促进肉鸡较快的生长发育[14]。Lichovnikova等在21～72周龄的褐壳蛋鸡小麦型饲粮中添加300U/kg的脂肪酶，发现其能增加试验鸡血液中的红细胞数量[15]，增强鸡只免疫水平。

2.4 脂肪酶对家禽产品品质的影响 禽肉和禽蛋中含有的脂类种类与数量是评价家禽产品品质好坏的重要指标，也是家禽产品中必需脂肪酸的主要来源与载体，对禽肉的口感与风味有重要影响。有研究发现在产蛋鸡的小麦型饲粮中添加脂肪酶，能够显著降低鸡体内腹脂的沉积[16]，降低鸡蛋中单不饱和脂肪酸含量，提高多不饱和脂肪酸的含量[15]，有利于鸡蛋中必需脂肪酸的沉积，改善鸡蛋品质。

3 展望

近年来，饲料用酶制剂一直是国内外动物营养研究的热点之一，其开发和应用极大地缓解了饲料资源的不足，其在饲料工业中的有效应用使得饲料工业和养殖业安全、高效、环保和可持续发展成为可能。

脂肪酶是脂肪代谢最基本的酶，能将脂肪水解成为游离的脂肪酸、甘油和甘油单酯，以供动物吸收利用。若缺乏将会危及机体健康。单胃动物自身能够分泌淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等内源性消化酶。但幼禽幼畜消化机能尚未发育健全，内源性消化酶分泌量不足。在饲粮中添加一定量的脂肪酶有利于补充特殊生理阶段动物内源消化酶的不足，提高饲料脂肪的消化率，缓解营养应激，促进动物生长。目前，外源脂肪酶已被人们广泛使用到饲料中。与内源脂肪酶相比其作用pH值范围广，稳定性和活性更高，能克服动物内源脂肪酶pH值范围适应性不足的缺陷，在促进畜禽健康生长方面起到很大的作用。但脂肪酶来源不同，导致结构和性质的多样性和不稳定性；饲喂不同畜禽品种和日龄在不同营养水平下的添加量也有不同。如何确定外源脂肪酶在饲料中的合理添加量，维持其在肠道中的稳定性，以及其在动物体内发挥作用的机理和作用效果还需要大量的研究证实。因此生产出化学性质稳定、催化高效的脂肪酶在饲料中的应用研究是十分必要的。在当下饲料原料和养殖成本不断攀升的情况下，合理开发和利用新型饲用酶制剂将会有一个广阔的发展前景。

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